某某二级公路项目设计方案.docx

1、某某二级公路项目设计方案某某二级公路项目设计方案绪论1.1概述 交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公 路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：（1）机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可 以实现“库库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。（2）受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式。（3）适用性强，服务面广，时间上随意性强。70（4）投资少，资金周转快，社会效益显著。 由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。到上世纪 年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局 面，公路运输在各种运输方式中起了主导作

2、用，是我国综合运输体系中 最为活跃的一种运输方式，并显示出了广阔的发展前景。2.2选题意义 综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的 技术问题，从而获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识 的能力， 提高分析和解决实际问题的能力， 并受到科学研究的初步训练 通过毕业设计进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分 析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说 明书等方面的能力。毕业设计所采用的地形图是陕西省柞水县地区， 我的设计任务为陕西 省柞水县到镇安县KO+OO0-K2+956.013段二级公路设计。该地形图由指 导老师提供，位于陕西省柞水

3、县附近，该设计具有现实意义。本次设计，在了解、熟悉和掌握道路及其构造物详细设计程序的基 础上进行二级公路两阶段施工图设计。使学生应用所学专业理论，运用 公路有关技术标准及定额，进行工程施工图设计和技术分析；培养和训 练学生的专业设计能力、独立解决综合问题的能力和计算机应用能力。 本次大约三公里的道路设计结合了道路勘测课程设计、路基路面课程设 计、概预算课程设计等内容。此外毕业设计也是作为大学生毕业前的一次重要的演练， 为我们将 来顺利踏上工作岗位，但当好自己的职责具有重要的意义。第 1章 总体设计2.1选线路线所经地区，位于陕西柞水县，位于陕西南部，地处秦岭南坡， 呈西北高、东南低，并由西北向

4、东南呈倾斜地势。气候为暖温带间凉亚 热带过渡性气候，介于亚热带和暖温带的过度地带。柞水为中国西北东 线内陆地区，兼有南北气候带的特征，北部属暖温带，东南部属北亚热 带，整个县域属亚热带和温暖带两个气候的过渡地带，植被繁衍群落差 异明显。全年日照1860.2小时，最冷平均气温 0.2 C,最热平均气温 23.6 C。极端最高气温37.1 C，最低一 13.9 C,无霜期209天，年降水 量742mm最大降水量1225.9m（ 83年），最小降水量567.6m（ 76年）， 四季分明，温暖湿润，夏无酷暑，冬无严寒，宜长、短日照和不同温湿 度条件下的植物发育生长。本地区公路路线特点：地处陕西省柞水县

5、境内，属秦岭山系，地面 高度变化较大，属山岭重丘区。期间又有河流分布，乾佑河贯穿整个地 区。同时又处于柞水县县城附近，综合情况复杂。该地区选线原则及依据：根据该地区地形起伏变化情况摸清地形、 地质和水文条件，选出方向顺直，工程量少的路线方案。同时在符合国 家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用 质量得到正确的统一， 达到行车迅速安全， 经济舒适及构造物稳定耐久， 易于养护的目的，选线必须深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥 涵等，最后选出合适的路线。并且要注意一下问题：（ 1）注意利用有利 条件减少工程量，（ 2）注意平、纵、横应综合设计。道路等级的确定：由于每条道路

6、在国民经济中的作用不同， 自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的 要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考 虑到公路网的规划等因素。公路路线设计规范 JTG D20-2006将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：（1） 高速公路为专供汽车分向、 分车道行驶并应全部控制出入的多 车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 40000 80000 辆； 八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通

7、量 60000100000辆。（2） 一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入 的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 15000 30000 辆； 六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 55000 辆。（3） 二级公路为供汽车行驶的双车道公路。 双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 500015000辆。（4） 三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。 双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 20006000辆。（5） 四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路

8、。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通 量400以下。(1已知资料路段初始年交通量(辆/日，交通量年平均增长率8%表1 1路段初始年交通量车 型黄河JN360太脱拉138东风EQ140日野ZM440交通量550450450400(2)我国公路工程技术标准规定：标准车型为小客车各汽车代 表车型与标准车型换算系数如下：表1 2各车型换算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小客车1.0 19座的客车和载质量2t的货车大型车2.0载质量7t w 14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车(3)交通量计算初始年

9、交通量：折合成小型车为：N0 二 550 1.5 450 2 (450 400) 3 二 4275按设计年限15年考虑，交通量年增长率6%则远期交通量可达:Nd =N0(1 l)z=4275 (1 8%)15J =12557交通量处于500015000之间，根据公路路线设计规范 JTG D202006拟定该公路等级为双车道二级公路。地形为重丘区设计车速为60KM/62.2设计要素确定2.2.1路线方案及主要技术指标确定在本设计中，地形复杂、地区范围很广.由老师给出的要求，该公路 为二级公路双车道，设计车速为 60km/h。道路宽度为10米.（1） 停车视距:75m.（2） 圆曲线最小半径：一般

10、值:200m,最小值:125m.（3） 二级公路整体式断面形式不用设计中间带，其断面各部分宽度应符合:二级公路基本要求（4）路肩宽度：表23路肩宽度表一般值（m最小值（m右侧硬路肩宽度2.000.50土路肩宽度0.750.75（5） 最大纵坡:6%，最小纵坡0.5%。（6） 最小坡长：一般值200m 最小值150m（7） 竖曲线最小长度和最小半径表（60Km/h）如表2-4（8） 最大坡长：如表2 5表24凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线半径（m一般值极限值20001400竖曲线最小长度（m一般值60极限值50表25纵坡最大坡长表纵坡坡度（%345最大坡长（m）01200001008连续

11、上坡（或下坡）时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%,其长度应符合纵坡长度的 规定。在路基设计中应符合环境保护的要求，避免引发地质灾害，减少对 生态环境的影响。路基工程应具有一定的强度，耐久性和稳定性。设计 前应做好地质工程勘察工作，查明水文地质和工程地质条件，或许所需 的岩土物理力学参数。路基设计应从地基出路、路基填料选择、路基强 度与稳定性、防护工程、排水系统，以及关键部位路基施工技术等方面 进行综合设计。路基设计避免高路堤深路堑，当路基中心填方高度超过 20m、中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁。隧道等构造 物或分离式路基作方案比选。

12、在沥青路面设计中应遵循的原则如下：（1） 开展现场资料调查和收集，做好交通荷载分析与预测，按照全 寿命周期成本的理念进行路面设计。（2） 调查掌握沿线路基特点，路基干湿类型，在对不良地质路段处 理的基础上，进行路基路面综合设计。（3） 遵循因地制宜、合理选材、节约资源与投资的原则，选择技术 先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。（4） 结合当地条件，积极、慎重地推广新材料、新工艺、新技术， 并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完善，逐步推广。（5） 符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和健康， 重视材料的再生利用与废弃料的处理。在路基排水设计中的一半规定：（1）为了保持路基

13、能经常处于干燥、坚固和稳定状态 , 必须将影响路 基稳定的地面水予以拦截 ,并排除到路基范围之外 , 防止漫流、聚积和下 渗。对于影响路基稳定的地下水 ,应予以截断 ,疏干,降低水位 ,并引导到 路基范围以外。（2）路基施工中应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善 , 必要时 予以补充和修改。使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。（3）路基排水设施应有合适的泄水断面和纵坡。高速公路和一级公 路的边沟不应作为农业排灌渠道 , 其他公路不得已时可和排灌渠道结合 , 但应适当加大泄水断面 , 并采取加固措施以防水流危害路基。排水设施的进出水口 , 应视当地土质、水文、地形条件及筑路材料等 情况

14、, 适当加固。（4）路基施工中 , 必须按设计要求首先做好排水工程以及施工场地附 近的临时排水设施 , 然后再做主体工程。在无条件时 ,排水工程可与路基 同步施工 , 并使其随施工进度逐步成型。第 2章 路线设计(1)概述路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系 到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的 路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综 合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然 条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状 况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路

15、 线方案。公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线 起终点间综合地形，地质 , 地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面 因素在实地或纸上选定公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。 路线的选定与公路线形设计有密切的关系 , 线形设计是对公路路线平、 纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据， 故选线定线应与几何设计相结合。(2)选线的一般原则选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原 则如下：（ 1）在路线设计的各个阶段， 应运用各种先进手段对路线方案做深 入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应

16、在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，做到工程 量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量 增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也 不应片面追求高指标。（3）选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不 占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、 风景、古迹地区的道路， 应注意保护原有自然状态， 其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（ 5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查， 弄清它们 对道路工程的影响。（ 6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的 影响和污染等问题。(3)选线

17、步骤 一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具 体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤 :（1）首先确定起终点的位置 , 根据地形图上的地形地貌及相关的设 计资料确定两点间路线的基本走向。（ 2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点， 如沿线房屋、 农田等地点要重点控制 , 然后连接控制点，初步完成路线布局。（ 3）本设计本着方便城镇出入 ,少占田地 ,尽量避免穿越池塘 ,尽可 能利用老路 , 路线短 , 填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下 , 进行平纵横综合设计 , 以定出道路的中线。(4)平面线形设计1平面线形设计的一般原则（1）平面线形

18、应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周 围环境相协调；（ 2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线， 并尽量地选用较大的圆 曲线半径。3）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连。(4)两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。1曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。2应避免连续急转弯的线形。342线形JD(B)r a2JJD(C)图3-1线形图转角值分别为:：i = 46 ; ： 2 = 21 ; ： 3 = 593.4.3带缓和曲线的圆曲线计算(1) ABC段取圆曲线半径Ri =200m，如图3-2图3-2 ABC段曲线图Li曲线长（rrj）Ei外

19、矩（m）Ls 缓和曲线（m）Ti切线长（m）Ri 曲线半径（m）L 圆曲线（m）设定缓和曲线长度 依照标准取缓和曲线Is = 80m带有缓和曲线的平曲线计算公式切线长：Tha=(R + P 号a n+ q曲线长：Lhn= R Ls180外距：Ehot=(R + P) se c2-R切曲差：Jh=2Th-L h内移值：P12 14s Ls一 324R 2384 RLs Lsq = 2切线增值： 2 240R主点桩号计算公式ZY 二 JD -ThYZ 二 ZY LQZ 二 YZ -丄2JD -QZ -2曲线主点桩号：- io 288JD, =QZ, KO 524.015 KO 529.1591 1

20、 2 2ZH1 二 K0 403.612HY1 =K0 483.612QZ1 =K0 524.015YH1 =K0 564.418HZ1 =K0 644.4181BCD 段取圆曲线半径R -250m,如图3-32/2Z图3-3 BCD段曲线图L2 曲线长（m T 2切线长（m）E2外矩（m） J2校正数（m）r曲线半径（m1设定缓和曲线长度：依据标准取缓和曲线长Ls=90m2曲线主点桩号计算：JD2 二 K1 233.94ZH 2 = K1 141.381HY2 二 K1 231.381QZ2 =K1 233.179YH2 =K1 234.976HZ2 =K1 324.976（3）CDE 段取

21、圆曲线半径R3 -250m，如图3-4 :a 3/2I (I )图3-4 CDE段曲线图L3 曲线长（mT 3切线长（m）巳一外矩（m）J3校正数（m）R曲线半径（m1设定缓和曲线长度：依据标准取缓和曲线长ls=90m2曲线主点桩号计算：JD2 = K2 288.630ZH 2 二 K2 102.226HY2 二 K2 192.226QZ2 二 K2 275.375YH2 =K2 358.525HZ2 =K2 448.5253.5纵断面设计纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可 以完整的表达出路线作为空间曲线的立

22、体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先 绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高 程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面 试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径， 计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级（二级公路） 、沿线自然条件和构造物控制标高，确 定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段 设计可见纵断面设计图。3.8.1纵断面设计原则有以下四条：（ 1）纵面线形应与地形相适应， 线形设计应平顺、 圆滑、视觉连续， 保证行驶安全。（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲

23、线长短适当、以及填挖 平衡。（ 3）平面与纵断面组合设计应满足 :（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。3.8.2纵坡设计要求（1）设计必须满足各项规范。（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上 坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。（3）沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。（4）应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方 和废方，降低造价和节省用地。具体规范规定如下：(1最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。 它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响 路线的长短、使用质量、运输成本及造价。

24、各级道路允许的最大纵坡是 根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以 及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。我国公路工程技术标准在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行 驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人 员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通 组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道 路的最大纵坡。各级公路最大纵坡的规定见表 3 1所示。表3 1 最大纵坡计算行车速度2010018060最大纵坡(%3456坡长限制最小坡长：最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的， 如果坡长过

25、短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生 的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。 纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶 劳累。换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的 磨损。为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视 觉和心理两方面的连续性，舒适性，公路路线设计规范JTGD2C 2006 规定了各级公路最小坡长。见表 3 2:表32最小坡长设计速度(Km/h)1201008060最小坡长(m)300250200150(3)竖曲线最小半径在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三 个因素

26、决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时 间不过短和行驶视距的要求。查公路路线设计规范 JTG D20- 2006得：设计车速为v=60Km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为 1400m 一 般值为2000m凹形竖曲线极限最小半径为1000m 一般值为1500m竖 曲线最小长度为50m见表3 3:表3 3竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半 径(m)一般值17 00010 0004 5002 000700400200极限值11 0006 5003 0001 400450250100凹形竖曲线最小半 径(m)一般值6 000

27、4 5003 0001 500700400200极限值4 0003 0002 0001 000450250100竖曲线长度(m)一般值250210170120906050最小值1008570503525203.5.3竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段 缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定 合理的选择了半径。该公路全长2956.013m,全线共设两个竖曲线。其中一个凹形竖曲 线，一个凸形竖曲线。变坡点桩号：K0+880, K2+150纵坡坡度：-2.404%，2.717%, -1.933%竖曲线半径：2000m 3000m以变坡点1为例

28、计算：(凹形竖曲线)如图35：桩号： l：1 d d图3 5变坡点1示意图“2-ii =2.717%-（-2.404%） =5.121%，为凹形曲线长：L=R =2000 5.121% =102.42m切线长：L R 102.42T 51.21m2 2 2外距：T2 51.212E 0.656m2R 2 2000变坡点K0+880竖曲线起点桩号=K0+880-51.21 =K0+828.79竖曲线终点桩号=K0+880+51.21 =K0+931.21以变坡点2为例计算：（凸形竖曲线）如图36:图36变坡点2示意图=i2 7 =-1.933%-2.717% =4.65%，为凸形。曲线长：L =

29、3000 4.65% = 139.5m切线长:139.52-69.75m2 2外距：E =- 69空 0.811m2R 2 汉3000变坡点K2+150竖曲线起点桩号 =K2+150-69.75 =K2+080.250竖曲线终点桩号 =K2+150+69.75 =K2+219.750以上计算值均与软件计算值相符。3.6超高设计3.6.1超高确定而将设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力, 路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。可采用绕中线旋转的方式来设计。由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式v2127Rih 曲线超咼率，横向力系数，V 车速，R 半径。2第一段圆曲线上超高计算：4.1超高缓和段长度的计算由于半径R=200m设计速度K=60Km/h根据规范取超高坡度iy = 4%，超高渐变率P=175所以，超高缓和段长度为：B A (3.5 +0.5) x (4% +2%)Lc 42mP 1/175Lc 最小超高过渡段长度(m)B 旋转轴至