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1、本科毕业设计说明书1 前 言1.1毕业设计的意义毕业设计是教学计划中最后的和最重要环节，是培养学生综合应用所学到的知识，进行道路的设计的综合训练。通过毕业设计，使学生熟悉道路设计的具体过程，为以后参加工作打下良好的基础；同时，发挥学生独立创新精神，培养综合运用所学知识解决问题的能力，为社会建设作出应有的贡献。1.2我国现代道路的发展概况1.2.1公路建设成就至20XX年底全国公路总里程345.70万公里,全国公路营运汽车802.58万辆,完成公路投资6231.05亿元。全国XX年底拥有高速公路4.5万公里。 截至20XX年7月底，我国高速公路通车里程为4.9万公里，投资总额超过1.5万亿元，预
2、计到2010年通车里程为8.56万公里。 各地区公路里程持续增长，东部地区高速公路20279公里；中部地区高速公路13339公里；西部地区高速公路11717公里。 1.2.2我国道路建设的问题（1）公路数量少、等级低、质量差；（2）公路网密度底，通达深度不够；（3）干线公路网技术等级低，未形成网络，难以发挥规模效益；（4）全国公路交通发展不平衡，东西部地区差距拉大；（5）大中城市过境公路及出入口公路建设严重滞后；（6）公路场站设施、运输装备落后；（7）公路测设和施工技术水平还较落后。1.3我国公路发展规划随着科学技术的发展，尤其是IT(intelligent technology)产业和智能交
3、通系统的发展，公路运输的发展呈如下趋势：(1) 随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；(2) 随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；(3) 公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作；(4) 在经营管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统；(5) 运输组织方式按生产力水平分层发展。(6) 逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。2可行性研究
4、报告2.1概况：从下石坑到十里铺，由于彼此之间没有直接连接的公路，限制了两地及沿线地区经济的发展，随着近年来交通运输的发展，在两地修建一条高等级公路是十分必要的。2.2编制可行性报告的依据：1）该地区道路总体规划；2）下石坑道十里铺高速公路的设计规划方案；3）交通部颁布水运、公路建设项目可行性研究报告编制办法；4）交通部颁布公路工程技术标准等技术规范；5）工程可行性研究任务书。2.3 规范要求公路根据功能和适应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25000-55000 辆。六车道
5、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45000-80000 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量60000-100000 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5000-15000 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
6、将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000-6000 辆。5.四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000 辆以下。单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400 辆以下。2.4 各级公路设计交通量的预测1.高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按20 年预测具集散功能的一级公路以及二三级公路的设计交通量应按15 年预测四级公路可根据实际情况确定；2. 设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年；3. 设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会经济的发展和综合运输体系的影响。
7、2.5公路等级选用的基本原则1公路等级的选用应根据公路功能路网规划交通量并充分考虑项目所在地区的综合运输体系远期发展等经论证后确定；2一条公路可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度路基宽度但不同公路等级设计速度路基宽度间的衔接应协调过渡应顺适；3预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间时拟建公路为干线公路时宜选用高速公路拟建公路为集散公路时宜选用一级公路；4干线公路宜选用二级及二级以上公路。2.6道路等级的确定表2-1各种车型及交通量车型数量（辆/年平均日）车辆折算系数小客车（包括小汽车、小货车、吉普车等）北京130型轻型货车9001.0成都CD130型轻型货车11001.0车
8、型数量（辆/年平均日）车辆折算系数载重汽车（包括中货车、大货车、大客车等）日野FC164型6001.5解放AS141DL12001.5东风SP309014001.5黄河JN1636002.0红岩CQ30290型10502.0黄海DD6909502.0金陵JL6121S7502.0查公路工程技术标准得小客车和中型载重汽车折算系数如下：表22 汽车折算系数汽车代表车型车辆折算系数小客车1.0中型车1.5大型车2.0托挂车3.0交通增长率：=8.0%道路必经点：包楼、东殷村交通量计算： 远景设计年限为20年的年平均昼夜交通量为： 查路线设计规范可知，高速六车道公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均
9、日交通量为4500080000辆。高速公路八车道为60000100000辆，因该路段地形起伏较大，选线较为困难，综合考虑选线、工程量、工程造价、施工难度等各方面因素，依据规范，判断出该高速公路为双向六车道。2.7 设计时速的确定本设计为山丘与平原混合高速公路，查公路工程技术标准可知，作为高速公路，混合交通量较大，全封闭立交设计，设计行车速度宜采用120km/h。2.8现状及建设条件：1）随着经济的发展，以前的低等级公路已无法满足经济的发展，急需修建一条高级别公路；2）原有的公路已破损不堪，不能满足交通量增加的要求；3）工程水文及水文地质条件：沿线没有不良地质现象，途经颖河、双洎河、清异河、清流
10、河与人工河等，地下水埋深1.73米。4）气象资料：气候夏天炎热多雨，夏天最高气温+39，冬天寒冷最低气温-18，年平均气温在14.314.6之间。2.9修建公路的必要性：1）将大大促进两地及沿线城镇经济的发展和货物的运输，使沿线的土地资源得到更大的利用和发展；2）一旦经济得到发展，交通量势必增加，高速公路的发展势必成为现实；3）修建该高速公路将对当地的工农业生产和人民生活水平产生重大影响，俗话说，“要想富，先修路。”4）建筑材料主要来源：沿线有水泥厂，有充足的碎砾石材料，其它材料外运。3 路线设计3.1 平面线形设计3.1.1直线3.1.1.1 直线的适用条件(1)路线完全不受地形，地物限制得
11、平原区或山区得开阔谷底；(2)市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区；(3)为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；(4)平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；(5)双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超车路段3.1.1.2 直线的最大长度直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。3.1.1.3 直线的最小长度规范规定设计速度大于或等于60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以米计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜，即600米；反向曲线间的直线最小长度为2V，即200米。当直线
12、两端没有缓和曲线时，可直接相连,构成S形曲线。本设计中采用大半径曲线相连或曲线间通过缓和曲线构成S型曲线。3.1.2 圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。3.1.2.1 圆曲线的最小半径各级公路平面不论转角大小，均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应。圆曲线最小半径按设计速度规定如表3-1表3-1 圆 曲 线 最 小 半 径设计速度（km/h）1201008060403020圆曲线最小半径（m）一般值10007004002001006530极限值650400250125603015注：“一般值”为正常情况下采用值；“极限值”为条
13、件受限制时可采用的值当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。本设计中圆曲线半径都小于此数值，因此都需设超高。表3-2 圆曲线半径 （路线设计规范-表7.4.1）设计速度（km/h）100不设超高最小半径 (m)路拱4000路拱52503.1.2.2 圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。3.1.2.3 圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为3000米，极限最小半径及一般最小半径均
14、未采用，设置曲线最小半径为2000米。3.1.2.4 平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。3.1.2.5 关于小偏角的曲线长当路线转角等于或小于7时,应设置较长的平曲线,见路线规范表7.8.2 设计速度120km/h时平曲线长度1400/（为路线转角值，当0,下坡i0),T竖曲线切线长（米），E外距（米）。
15、竖曲线几何要素计算相关公式：竖曲线长度： (3-2b)竖曲线切线长： (3-2c)竖曲线上任一点竖距： (3-2d)竖曲线外距：或 (3-2e) 以一个变坡点为例进行计算： 变坡点起点桩号：K7+400,高程H=140m, 。，为凸形。曲线长：切线长：外距：变坡点起点设计高程：得到甲乙方案竖曲线要素表见表3-6，3-7。表3-4 竖曲线要素表（方案甲） 序号桩号RTE1K0+5006000750.472K2+7006000670.383K3+40017000331.53.244K5+1008000690.35K7+4002700052.70.056K8+60012000500.17K10+50
16、03300054.50.0458K13+4003300054.50.045 9K15+00018000113.40.36表3-5 竖曲线要素表（方案乙）序号桩号RTE1K0+6008000900.52K2+50030000540.053K3+300200002102.14K5+00015000570.115K6+40025000600.XX26K8+25025000500.517K12+20010000159.51.278K14+40040000580.04注：上表中的单位为米。3.2.3平曲线与纵断面的组合情况3.2.3.1平面直线与纵断面直线组合这种线形组合单调、呆板，行驶过程中路线视景不
17、变，容易使司机产生疲劳感。尤其在高速行车时，容易导致交通事故。在交通比较复杂的路段，这种线形组合是有利的。设计中可采取措施来弥补景观单调的不足。3.2.3.2 平面直线与纵断面凹形曲线组合这种组合具有较好的视距。在设计中应该注意以下几点：(1) 避免插入较短的凹形竖曲线，或插入小半径曲线（一般应大于最小半径的34倍），以免产生折点。(2) 两个凹形竖曲线间不要插入短直线，此时宜将两个凹曲线合并成一个凹曲线，可改善视觉条件。(3) 长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线。3.2.3.3平面直线与纵断面凸形曲线组合这种组合视距条件差、线形单调，使司机对前方道路情况无法做出判断，应尽量避免。使用这种组
18、合应注意采用大半径曲线，以保证视距。当连续出现凹形和凸形竖曲线时，会造成不良视觉效果，一般应尽量避免。3.2.3.4平面曲线与纵断面直线组合如果平曲线半径选择适当，这种组合效果良好，汽车在这种线形上行驶，可获得良好的景观效果。如果平曲线与直线组合不当，曲线半径过小，或直线长度过短，平曲线半径与纵坡不协调，都会导致线形折曲。这种组合还应满足合成坡度的要求，尤其应避免急转陡坡组合。3.2.3.5平面曲线与纵面曲线组合这两种组合形式很常见，但比较复杂，如果曲线半径适宜，平纵线形要素均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。此种组合应注意以下几点：(1) 一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平
19、竖曲线半径顶点对应。若两者不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。(2) 平曲线与竖曲线的大小保持均衡(3) 竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线，容易造成判断失误。(4) 避免转角小于7的平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合。(5) 缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。(6) 不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。平竖曲线对应重叠有如下优点：(1) 利于诱导视线(2) 有利于行车安全(3) 线形舒适美观平曲线与竖曲线的各种组合见下图3-2。图3-2 平曲线与竖曲线的各种组合3.2.4 路线纵断面图设计此设计中纵向比例为1：500，横向
20、比例为1：10000。设计步骤如下：（1）在所确定的路线上，进行加桩，每100米加一个桩号；（2）在1：16670地形图上确定加桩路线的地面高程；（3）在纵断面设计图上（米格纸）点绘出地面线； （4）标出里程桩号和平面线形信息（5）根据路线控制点的要求，初步定出坡度线；（6）调整坡度线。检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水和路基设计的基本要求。（7）在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程。初步设计纵断面设计图见方案比选（方案甲）纵断面图和方案比选（方案乙）纵断面图。3.3横断面设计3.3.1路面组成高速公路的横断面组成主要有中间带，行车道，硬路肩和土路肩
21、组成。对于高速公路还有特殊组成部分，如：爬坡车道，加减速车道，错车道，紧急停车带等。3.3.2 宽度组成高速公路和一级公路路基横断面分整体式和分离式。其采用数据如下表：表3-6 各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计时速1201008060车道数864864644路基宽度一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.0026.0024.5021.5020.00规范规定设计速度为120km/h时，高速公路六车道公路的车道宽度为3.75米，硬路肩宽度取3米，土路肩宽度取0.75米，中央分隔带宽3.5米，左侧路缘带宽度为0.5米，
22、中间带宽度为4.5米，路基宽度为34.5米。该高速公路的横断面如图3-3：图3-3高速公路的标准横断面3.3.3 路线横断面图设计首先根据方案比选平面图，在米格纸上按照1:500的比例，在每隔1千米及在大桥起、终点处画出横向地面线。由于本次设计路基宽度为采用34.5m，路基边坡坡度为1:1.5，再根据纵断面设计图，找出路面高程，然后利用设定的典型横断面，进行路基横断面的绘制。初步设计横断面设计图见方案比选（方案甲）横断面图和方案比选（方案乙）横断面图。3.4土石方估算本次设计地对每隔1000米桩进行了设计，扣除大的桥梁，进行了土石方的估算，本次设计进行了土石方的估算，土石方估算时，首先计算其各
23、断面的面积，再取相邻断面面积的平均值，乘两相邻断面距离，得到每段路的土方量，最后累计得出总的土方工程量，假定第一个路基横断面的填方面积为，第二个路基横断面的填方面积为，两断面的距离为L，则填方体积为T=(+)L/2,挖方体积计算方法同上。见下表3-7和3-8土石方计算表。 表3-7 方案甲土石方计算表12345桩号挖方面积填方面积挖方量填方量K0+000K0+7003.50340245011900K2+5003.50122.50630012250K3+000178.5062475K4+0003.50330350208750K5+0003.5087.53500111250K6+0005.2513
24、54375131875K7+0004.00128.754625183125K8+0003.50237.50375018XX25K9+0003.50123.75350017XX25K10+0004.10217.503800113500K11+0003.40236.503750113500K12+0003.50197.003450216750K13+0003.50188.753500192875K14+0003.602053550196875K15+0003.603253600265000K15+640.8771800104000总计230.452784.751045502216000表3-8 方
25、案乙土石方计算表12345桩号挖方面积填方面积挖方量填方量K0+000K0+8003.506152800246000续表3-812345桩号挖方填方挖方数量填方数量K2+3003.60367.5083250K2+80026150028400K3+0003.5093.7570039XX2K4+0003.50312.503500156250K5+000178.5017850312500K6+0003.403XX.503XX0146XX3K7+0003.70126.253550216875K8+0003.70147.503700136875K9+0003.502203600183750 K10+00
26、03.50266.253500243125 K11+0003.50292.503500279375 K12+0003.60388.75355034XX25 K13+0003.70371.253650380000 K14+0003.502603600315630 K15+0003.5053.753500156875 K15+258.3017506942总计247.10284010XX0029521003.5桥涵公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、经济、适用和美观的原则进行设计。汽车专用公路上的各类桥涵和一般公路上的小桥与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的
27、规定。一般公路的特大桥、大、中、桥位，原则上应从路线走向，桥路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。不同构造型式的涵洞常用跨径、适用范围和优缺点见表3-9和表表3-10。根据以上优缺点排水、行人通车的要求，本设计进行了桥涵的初步定位和布置。表3-9不同构造型式的涵洞的常用跨径构造型式常 用 跨 径 （cm）圆管涵50、75、100、125、150盖板涵75、100、125、150、200、250、300、400、500 续表3-9构造型式常 用 跨 径 （cm）拱涵100、150、200、250、300、400箱涵200、25
28、0、300、400、500表3-10 涵洞的适用性和优缺点构造型式适 用 性优 缺 点管涵有足够填土高度的小跨径暗涵对基础的适应性及受力性能较好，不需墩台，圬工数量少，造价低拱涵跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石拱涵跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的恒载也较大，施工工序较繁多箱涵软土地基时设置整体性强，但钢筋用量较多，造价高，施工较困难（1）甲方案：9处设置涵洞，8处设置桥梁。本设计在以下位置进行了桥涵的布置。涵洞和桥梁的汇总见表3-11, 3-12。表3-11 桥梁汇总表（方案甲）桩号跨径(m)桥梁类型桥梁类别K1+16002900悬索桥特大桥K5+400210双跨简支梁桥小
29、桥K6+280135单跨简支梁桥中桥K12+800220双跨简支梁桥中桥K13+640220双跨简支梁桥中桥K14+050120单跨简支梁桥中桥K14+450220双跨简支梁桥中桥K14+720216双跨简支梁桥小桥表3-12 涵洞汇总表（方案甲）桩号跨径(m)涵洞类型K3+XX013盖板涵K7+08014盖板涵K7+75014盖板涵K10+05513圆管涵K10+80014盖板涵K11+04014盖板涵续表3-12桩号跨径(m)涵洞类型K11+60014盖板涵K11+86012.5圆管涵K15+41512盖板涵（2）乙方案：7处设置涵洞，12处设置桥梁。本设计在以下位置进行了桥涵的布置。 涵
30、洞和桥梁的汇总见表3-13,3-14。表3-13桥梁汇总表（方案乙）桩号跨径(m)桥梁类型桥梁类别K1+5502750悬索桥特大桥K2+9002100双跨简支梁桥大桥K5+2002100双跨简支梁桥大桥K5+900230双跨简支梁桥中桥K6+970230双跨简支梁桥中桥K11+450220双跨简支梁桥中桥K11+900216双跨简支梁桥中桥K12+900220双跨简支梁桥中桥K13+050220双跨简支梁桥中桥K13+450120单跨简支梁桥中桥K14+050220双跨简支梁桥中桥K14+300216双跨简支梁桥小桥表3-14 涵洞汇总表（方案乙）桩号跨径(m)涵洞类型K5+50014盖板涵K
31、7+49014盖板涵K10+XX013盖板涵K10+28013圆管涵K10+60014盖板涵K11+10015盖板涵K15+00012圆管涵3.6路线方案比选通过经济和技术等等来进行比较，比较的结果见下表。表3-15 方案比选表序号比较项目单位A方案B方案K0+000K15+640.877K0+000K15+258.301路线长度km15.6415.262平曲线最小半径m200020003最大纵坡/m/处2.94/500/125/600/14最短坡长m/处500/1600/15最小竖曲线半径凸形m17000200006凹形m600080007直线段长度m10108.8811976.258曲线段长度m5532.XX3282.059路基填方221.6295.2210路基挖方10.4610.XX11特大桥m/座1800/11500/112大桥m/座0400/213中桥m/座175/5292/814小桥m/座52/232/115涵洞道9716拆迁建筑物4000800017占用土地亩14XX.671373.2418拆迁电力电讯根2731方案比较意见： 推荐方案的优缺点：