毕业设计高速公路设计说明书(共52页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上太原科技大学毕业设计设计题目： 某某高速公路初步设计姓名xxx学院（系）xxx专业xxx年级xxx指导教师xxx2017年06月10日专心-专注-专业目录某某高速公路初步设计摘要本次设计中，主要做了以下工作：首先详细查看了设计任务书的相关内容，明确了设计目的和要求。然后运用所学的的纬地软件，进行路线主线平面设计，路基设计计算，横断面设计，纵断面设计等内容。最后完成了挡土墙设计，以及路基土石方计算与调配和路基边坡稳定性验算。并 且利用软件完成了设计中各部分内容相关的图纸和图表的绘制和出图。此设计为高速公路初步设计，设计部分公路全长1.23km,起止桩号为K0+000.0

2、K1+231.6,设计车速为80km/h，路幅宽24.5m。关键词：高速公路，横断面，竖曲线，纵断面SummaryThe design, mainly to do the following: First, a detailed view of the design task book related content, clear the design purpose and requirements. And then use the weft to learn the software, the main line of the main line design, road design

3、calculation, cross-section design, longitudinal design and so on. And finally completed the design of the retaining wall, as well as the calculation and deployment of embankment and subgrade slope stability calculation. And the use of software to complete the design of the various parts of the relev

4、ant drawings and charts of the drawing and drawing.This design is the preliminary design of the highway, the design part of the highway length of 1.23km, starting and ending pile number K0+000.0K1+231.6, the design speed of 80km/h, road width 24.5m.Keywords: freeway, cross section, vertical curve, l

5、ongitudinal section第1章 绪论1.1高速公路建设意义随着我国经济的快速发展，公路建设的进程也越来越快，特别是高速公路的施工建设，近几年来取得了诸多成就，它已经深入到了社会的方方面面，极大的影响了人们的生活和出行。作为一种较为便捷的交通运输工具，高速公路将牵引着我国经济的大齿轮，加速前行。我们相信，我国的经济建设能搭乘“高速公路”这辆快速列车，带动经济增长，造福人民和社会。1.2设计路线状况该设计地段位于自然区划，路基土为粉土，地层主要为黄土，地下水较深，地层状态为坚硬半坚硬，强度比较高，同时黄土具有较强的湿陷性。气温年平均为9.8，年最高气温为38.6，最低气温为-24.0

6、，无霜期为240天，雨量集中在6、7、8月，年降水量平均为360mm，最大暴雨13mm昼夜。沿路附近可采集到砂、砾材料，平均运距为2公里，距沿线20公里有碎石料场，距沿线50公里有渣油、沥青、水泥和钢筋供应，石灰、煤距沿线5公里，木材运距15公路。第2章 道路等级的确定及比选2.1道路的选线及方法道路选线的方法有纸上定线和实地放线两种纸上选线是指在地形图上先选取几条合适的路线，然后结合地形以及周边环境状况进行比较，确定出最佳方案。这个方法的优点在于不用在野外作业，大大减少选线时间，同时也是使得选定的路线较为合理。实地放线是指到现场进行实地考察并测量相关数据，然后进行比较，最终选定合适的方案。方

7、法简单，得到的方案准确可靠，但是野外作业花费人力物力较大，受天气状况影响较大。本次设计运用纸上定线的方法。2.2道路等级的确定该高速公路用于汽车行驶，预测设计初期交通量为6000量，交通组成如表交通量增长率为8，设计年限为15年。道路等级的确定是根据公路车辆折算系数，把不同类型的车辆转换成标准车辆，从而进行道路预测年平均日交通量的计算。各级公路折算系数如表2.2表2.2交通组成车型小型货车中型货车大型货车小型客车大型客车拖挂车比例9.632.417.8732.969.158.01表2.3各汽车代表类型及车辆换算系数汽车代表车型车辆换算系数说明小型车1.0座位19座的客车和载质量2t的货车中型车

8、1.5座位19座的客车和2t载质量7t的货车大型车2.57t20t的货车依据公式：Q预测=Q1+kn-1 （2-1）式中：Q预测预测年平均日交通量辆/d Q起始年平均日交通量辆/d K年平均增长率 N预测年限Q=60009.6%1+600032.41%1.5+60007.87%2.5+600032.96%1+60009.15%1.5+60008.01%4=9397辆/dQ预测=93971+8%15-1=27600辆/d根据计算得建成后的公路的年平均日交通量为27600辆/d。根据公路工程技术标准（JTGB01-2014）中关于公路分级与等级的选用规范说明中，高速公路公路可以适应这个年平均日交通

9、量（15000辆以上）。公路车道数以及车速依据下表2.4表2.4高速公路能适应的年平均日交通辆pcu/d设计速度（km/h）四车道六车道八车道120400005500055000800008000010035000500005000070000700009000080250004500045000600006000080000由于该地段位于自然区划,路段所属地区地形平坦、开阔，根据计算所得的设计年限交通量，由公路工程技术标准（JTDB012014），可拟定该公路为双向4车道的高速公路，设计车速为80km/h。2.3线形的比选在高速公路设计中，为了避免在施工过程中造成施工量大，造价高等情况，所以

10、在设计时选用两种线形方案，然后进行比较，选出最佳的线形方案。线路方案1：该路线大致走向为由东向西，采用的平面线形设计全长为1.23km，k0000k1231.618，共三个交点，线路要素如下：表2.5交点桩号表（1）BPJD1EPK0000.0K0829.8K1231.6表2.6主点桩号表(2)直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）K0626.3K0786.3K0822.3K0858.4K1018.4其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E27.7。最大填土高度为0.65m,最大挖土高度为3.02m。线路方案2：该路线大致走向为由东向西，采用的平面线形设计

11、全长为1.24km，k0000k1242.204共三个交点，线路要素如下：表2.7交点桩号表(1)BPJD1EPK0000.0K0826.6K1242.204表2.8主点桩号表（2）直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）K0623.7K0783.7K0813.3K0854.9K1014.9其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E27.57。最大填土高度为3.05m，最大挖土高度为2.67m。具体土石方量见附表。在比选过程中，方案一沿线地势比较缓和，从两个方案的土石方量表比较来看，方案一的挖方量比较小，这样会使施工量降低，公路造价降低。同时，参照公路工程技术

12、标准（JTGB012014）中的路线设计规定规范，本设计平面线形采用方案一。第3章 平面设计3.1平面设计原则平面设计的原则主要有以下几个方面：平面线形应与地形、地貌，以及周边环境相协调注意线形的连续性和均衡性车速较高的道路，应考虑驾驶员视觉和心理上的要求避免连续转弯的线形，增加安全行驶的系数3.2直线设计直线是平面线形的一个基本要素之一，直线设计在道路设计中起到了很大的作用.采取直线时，应该根据地形地貌以及周边环境状况，考虑到驾驶员的行车心理和视觉舒适度进行合理布设。3.2.1、直线的最大长度公路工程技术标准（JTGB012014）规定了我国对长直线的运用，其最大长度一般不超过20V.3.2

13、.2、直线的最小长度 根据规范规定，曲线间的直线最小长度可参考下表规定：表3.1曲线间直线的最小长度设计速度V(km/h)1201008060403020直线最小长度（m）同向（6V）720600480360-反向（2V）240200160120- 本设计只设计一个圆曲线，不存在曲线间的直线最小长度，同时也满足直线的最大长度，所以符合标准规范。3.3、平曲线设计 平曲线设计应具有连续、顺畅、平缓的特点，考虑地形地貌状况，同时与周边的环境相协调。3.3.1、圆曲线设计当设计速度为80（km/h）,则：R=V2127(+i） （3-1）式中：V-设计速度（m/s） -横向力系数i-路面超高横坡度横

14、向力系数和路面超高横坡度的数值依据表3.2，表3.3选取表3.2最大横向力系数设计速度（km/h）1201008060403020最大横向力系数（max）0.100.120.130.150.150.160.17表3.3车速受限制时最大超高值设计速度（km/h）806040,30,20最大超高值（）642该设计中，高速公路设计速度为80km/h，综上，取=0.13，i=6.公路工程技术标准中规定，圆曲线最小半径如下：表3.4圆曲线最小半径设计速度（km/h）1201008060403020最大超高（m）10570360220115-86504002501256030156710440270135

15、6035154810500300150654020不设超高（m）路拱2.05500400025001500600350150路拱2.07500525033501900800450200本设计为高速公路初步设计，设计车速为80km/h，根据规范，最大横向力系数0.13，选取超高i6，代入圆曲线半径计算公式得，:R=(0.13+0.04)=296.4(m)本次的公路平面线形设计中设计速度为80km/h,据表3.4查得圆曲线半径为270m，结合该地区的地形地貌和环境因素，最终选取圆曲线半径R=300（m）.平曲线最小长度计算 平曲线最小长度计算时需要考虑以下三个方面：1.曲线很短，司机操纵困难时：L

16、=V3.66=803.66=133.3（m）2.需要考虑离心加速度变化率时：L=0.072V3R=0.072=122.88(m)3.依视觉要求，该设计为圆曲线时：L=E57.31cos(2)-1=27.744184357.31cos229215-1=271.15m表3.5公路平曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020平曲线最小长度（m）一般值600500400300200150100最小值200170140100705040本设计的曲线长度为392.01m，结合上面的三个要素，以及表4-5中平曲线最小长度，该圆曲线设计符合标准。3.3.2缓和曲线设计公路工程技术标准规定

17、，缓和曲线最小长度的选用如下表：表3.6缓和曲线最小长度设计车速（km/h）120100806050403020最小缓和曲线长（m）10085706045403020当设计速度为80km/h时，最小缓和曲线长度为70m，本次设计中缓和曲线长度为160m,满足规定的要求。图3.1缓和曲线要素图表3.7公路圆曲线最小长度设计车速（km/h）100806050403020圆曲线最小长度（m）90705040352520缓和曲线要素计算：L=0.036V3R=0.=61.44(m)L803.6=66.7(m)L=R9R=3009300=33.3300m取整为5的倍数，采用缓和曲线长为75m。R=L22

18、4R-L42688R3=7524300-300=0.078(m)q=L2-L3240R3=752-=37.48(m)切线总长：Th=R+Rtan2+q=300+0.78tan22921.5+37.48=159.96(m)=L2R=75230057.2958=7943.11曲线总长：Lh=180R-2+2L=300441843-27943.11+275=157.11+150=307.1m满足表3-5中关于平曲线最小长度的规定，其中，圆曲线长为157.11m，满足表4-中圆曲线最小长度的规定。超矩：D=2Th-Lh=2159.96-307.1=12.7(m)五个基本桩号计算如下：JD K0+829

19、.80-)Th 159.96-ZH K0+669.84+) L 75-HY K0+744.84+)Lh-L 232.1-HZ K0+976.94-)L 75-YH K0+901.94-)12Lh-2L 78.55-QZ K0+823.39超矩D=2Th-Lh=2159.96-307.1=12.82(m)，由桩号QZ算出的桩号JD为K0+829.39+12.822=K0+829.8，与原来的JD桩号相对应，说明计算没有误差。3.3.3坐标的计算该设计路段起止桩号为K0+000.0K1+231.6，取二十米桩为一段，逐桩坐标表如下:表3.8逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)

20、K0+000.16.77K0+500.71.85K0+020.26.69K0+520.81.77K0+040.37.62K0+540.91.69K0+060.47.54K0+560.02.61K0+080.57.46K0+580.12.54K0+100.67.38K0+600.22.46K0+120.77.31K0+620.32.38K0+140.88.23K0+640.42.31K0+160.98.15K0+652.013.69.87K0+180.08.08K0+660.52.23K0+200.18.00K0+680.57.20K0+220.28.92K0+700.42.31K0+240.3

21、8.85K0+720.95.65K0+260.49.77K0+740.02.31K0+280.59.69K0+760.46.36K0+300.69.61K0+780.13.87K0+320.79.54K0+800.85.86K0+340.89.46K0+812.013.56.91K0+360.00.38K0+820.44.36K0+380.10.31K0+826.394.61.38K0+400.20.23K0+840.80.32K0+420.30.15K0+840.774.02.06K0+440.40.08K0+860.89.66K0+460.51.00K0+880.85.26K0+480.6

22、1.92K0+900.82.04表3.8(续)桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K0+920.95.92K1+100.50.81K0+940.41.87K1+120.92.80K0+960.37.84K1+140.33.80K0+980.99.83K1+160.74.79K1+000.43.83K1+180.16.79K1+000.774.45.60K1+200.57.79K1+020.85.82K1+207.788.73.57K1+040.26.82K1+060.67.82K1+080.09.813.3.3超高和加宽（1） 超高缓和长度计算超高缓和段的长度按下式计算： （3-1

23、）式中超高缓和段长度（m）；旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）；旋转轴外侧的超高与路拱坡度的差值；超高渐变率。本次高速公路设计采用的超高方式为绕中央分隔带边缘旋转，所以超高缓和段长度：缓和曲线。取，横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率：，仍取。（2） 超高计算超高起点应从HY(或YH)后退（或前进）所以超高缓和段起终点为：起点：K0+626.38终点：K1+018.40分别计算出各桩号距离超高起点的x值，然后分别计算出各处超高值，结果见表3.10表3.9超高计算公式超高位置计算公式行车道横坡备注外侧AB+0.0225ix=iz+iyLc-iz1.计算结果为与设计高之高差

24、；2.设计高程为中央分隔带外侧边缘高程；3.该设计加宽值bx不计；4.=时，为圆曲线上超高值；B10C/7.5C(b1+8.75+b2)ixD0内侧AB-0.0225ix=iy-izLc+izB10C/7.5C-(b1+8.75+bx+b2)ixD0表3.10超高值计算结果桩号X(m)内侧（左侧）外侧（右侧）A（m）B（m）C（m）D（m）D（m）C（m）B（m）A（m）K0+626.38直线段-0.20-0.22-0.1700-0.17-0.22-0.2070073.61-0.35-0.33-0.24000.060.080.10750123.61-0.42-0.40-0.30000.220.

25、290.32K0+786.38圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.47K0+822.39圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.47K0+858.40圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.4795068.403-0.34-0.32-0.24000.040.640.66100018.403-0.27-0.25-0.1800-0.11-0.14-0.12K1+018.40直线段-0.24-0.22-0.1700-0.17-0.22-0.20由于该设计路段交通组织类型中大型车辆比较少，圆曲线半径为300m,圆曲线半径较大。所以，不考虑

26、加宽设计。3.3.4停车视距1、停车视距分析停车视距主要由三部分组成，即：S停=S1+S2+S0 （3-2）式中S1-司机反应时间所行驶的距离；S2-制动距离，即是司机开始制动到完全停下的距离；S0-安全距离，其一般可取510（m）。此时，司机的视线高度取值为1.2m，道路两边的障碍物高出路面的距离可取值为0.1m，具体示意图如下：图3.2停车视距图S1=V3.6t=683.62.5=47.2(m)式中：V-汽车的行驶速度，取值为设计速度的85，V=68(km/h)； t-司机的反应时间，通常可以取值为t=2.5sS2=V2245(i)=(0.310.75%)=62.5(m)式中：-为路面附着

27、系数，通常按照潮湿处理，在设计速度为80km/h的情况下取值为=0.31；i-为纵坡坡度，该设计中，两纵坡坡度分别为-0.49和-1.01，取其平均值i=0.75进行计算。综合上述，可得停车视距的取值为：S停=S1+S2+S0=47.2+62.5+6=115.7(m)根据公路工程技术标准，我国对停车视距的规定值如下表：表3.11停车视距表设计速度（km/h）1201008060403020停车视距（m）21016011075403020结合上述计算可得，该设计停车视距符合标准。公路工程技术标准中这样规定：高速公路、一级公路的视距采用停车视距，所以就不考虑会车视距和超车视距。第4章纵断面设计4.

28、1线形设计纵断面线形设计是依据道路的地形地质状况和周边环境的要求，同时考虑到路基的稳定性，对道路纵坡、竖曲线以及纵断面线形进行合理的设计。4.1.1最大纵坡我国标准中，公路最大纵坡值规定如下表：表4.1公路最大纵坡值设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（）3456789本次设计两纵坡设计值分别i1=-0.49%,i2=-1.01%,依据表3-1给出的最大纵坡的规定，均符合规范要求。4.1.2最小纵坡在公路路线设计规范中这样规定，为防止挖方地段的排水不畅，积水渗入路基从而影响其路面整体稳定性，应采用不小于0.3的纵坡。4.1.3坡长的限制当设计车速为80km/h，纵坡坡度

29、为3时，其最大公路坡长为1000m，在该设计中，两纵坡坡度分别为i1=-0.49%,i2=-1.01%,两纵坡坡长分别为l1=448m，l2=679(m)，均满足规范要求。4.2竖曲线设计在公路设计中，竖曲线设计有利于路面排水状态，改善驾驶员行车的视觉要求和舒适度；减缓纵向边坡处行车产生的冲击。4.2.1、竖曲线半径的设计公路工程技术标准中规定：表4.2公路竖曲线一般最小半径设计速度（km/h）120100806050403020凸形1700010000450020001200700400200凹形60004500300015001000700400200根据上表规定，结合该设计道路所处地区的

30、地形地貌，最终选择竖曲线半径R凹=20000（m）。4.2.2、竖曲线的最小长度在公路工程技术标准中规定，竖曲线最小长度如下：表4.3竖曲线最小长度设计速度（km/h）120100806050403020竖曲线最小长度（m）10085705040352520在该设计中，竖曲线起点桩号为K0+448.0，终点桩号为K0+552.0.4.2.3、竖曲线要素计算竖曲线计算要素示意图如下图：图5-1竖曲线要素计算图示1、计算竖曲线的基本要素该设计中，变坡点桩号为K0+500，切线标高为1210.54m，则：竖曲线长度：L=R=20000-0.0049-(-0.01)=104(m)切线长度：T=L2=1

31、042=52(m)外矩：E=T22R=522220000=0.067(m)2、求竖曲线起点和终点的桩号竖曲线起点的桩号：K0+500-52=K0+448竖曲线终点的桩号：K0+500+52=K0+5523、求各桩号的设计标高K0+448竖曲线的起点切线标高：1210.54+520.0049=1210.79(m)设计标高：1210.79(m)K0+450处至起点的距离：=450-448=2m切线标高：1210.79+20.0049=1210.799m纵矩：y=22R=22220000=0.0001(m)设计标高：1210.799-0.0001=1210.799mK0+500竖曲线的中点切线标高：

32、1210.54m设计标高：1210.54-0.07=1210.47mK0+550处至终点的距离：=552-550=2m切线标高：1210.54-20.01=1210.52m纵矩：y=22R=22220000=0.0001m设计标高：1210.54-0.0001=1210.54mK0+552竖曲线终点处切线标高：1210.54-520.01=1210.02m设计标高：1210.02用上述方法计算得的竖曲线各桩号设计标高如下：表4.4竖曲线计算表.桩号坡段高程（m）标高改正y=22R竖曲线高程（m）备注K0+448.01210.7901210.79竖曲线起点+4681210.890.011210.

33、88+4881210.990.041210.95+5001210.540.071210.47竖曲线中点+5201210.220.031210.19+5401210.420.0041210.42 +552.0 1210.0001210.02竖曲线终点第5章横断面设计横断面设计中，应根据道路的交通状况、地形等条件，对道路行车道、路肩、中间带等横断面结构进行设计，并进行挡土墙和边坡的合理设计，并进行验算，来确保路基的稳定和强度。5.1主要技术指标横断面设计主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，主要参照设计技术标准、交通量的大小和当地的地形地貌，使道路更加实用、协调，美观。5.1.1

34、行车道宽度我国公路工程技术标准规定的车道宽度见下表：表5.1车道宽度设计速度（km/h）1201008060403020车道宽度3.753.753.753.503.503.253.25该设计设计车速为80km/h，车道宽度采用3.75m。5.1.2路肩各级公路路肩宽度应符合表5.3的规范；表5.2路肩宽度公路等级（功能）高速公路一级公路设计速度（km/h）1201008010080右侧硬路肩宽度（m）一般值3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）最小值1.501.501.501.501.50土路肩宽度（m）一般值0.750.750.7

35、50.750.75最小值0.750.750.750.750.75在本设计中，右侧硬路肩宽度取2m,土路肩宽度为0.75m。5.1.3中间带公路工程技术标准中规定，在高速公路和一级公路上必须设置中间带。左侧边缘带宽度长度规定如下表：表5.3左侧路缘带宽度设计速度（km/h）1201008060左侧路缘带宽度（m）0.750.750.500.50在本次设计中采用的左侧路缘带宽度为0.5m。5.2道路路拱、边沟、边坡路拱不同路面路拱坡度按表6-5规定选用。表5.4公路路拱坡度路面类型路拱坡度（）水泥混凝土、沥青混凝土1.02.0其他黑色路面、整齐石块1.52.5半整齐石块、不整齐石块2.03.0碎、

36、砾石等粒料路面2.53.5低级地面3.04.0本次设计路面类型为沥青混凝土，路拱坡度应采用2。边沟的主要作用是将路面汇集的地表水排除，本次设计选取的梯形边沟内侧为1:1.5。路堤边坡坡度为1:1.5根据资料，路基边坡坡度参照值如下表：表5.5路基边坡坡度表填料种类边坡最大高度（m）边坡坡度全部上部下部全部上部下部粘性土、粉性土、砂性土20812-1:1.51:1.75砂、砾12-1:1.5-碎（块）石土、卵石土20128-1:1.51:1.75不易风化的石块20812-1:1.31:1.5路基土为粉土，地层主要为黄土，地下水很深，地层位于坚硬半坚硬状态，综合上述，选取边坡坡度为1:1.5。5.

37、3边坡稳定性基础资料： 土坡高度5m,路堤边坡坡度1:1.50，边坡角3040，土容重r=19.5kN/m3，土的内摩擦角=25，c=18.7kpa,查表可知，1=26，2=35，最大填土高度为5m。换算当量土柱高度：B=NbN1md=41.8(41)1.30.6=5.5(m)式中：B-荷载横向分布宽度，m； N-横向分布的车道数，双车道N=2； b-后轮轮距，取1.8m； m-相邻两车轮后轮的中心间距，取1.3m； d-轮胎着地宽度，取0.6mh0=NQBL=455018.75.512.8=0.84(m)式中： h0-汽车荷载换算高度m； Q-每一辆车的重力，kg,标准车辆荷载为550km；

38、 -路基填料的容重，km/m3； L-汽车前后轮最大轴距，m，对于标准车辆荷载，L=12.8m。该设计边坡稳定性分析采用圆弧条分法，计算图示采用4.5H法进行绘制。1 O1的计算计算图示如下：图5.1 O1计算图表5.6 O1计算值分块号距圆心水平距离sincos分块面积分块重量抗滑力下滑力clk19.760.910.427.82146.2361.56132.64550.882.4227.760.720.6914.27266.85184.86192.4535.760.540.8417.76332.11280.52177.7843.760.350.9419.70368.39345.17128.7351.760.160.9920.78388.59383.3563.566-0.24-0.021.0021.06393.82393.72-8.787-2.24-0.210.9820.02374.37366.17-77.948-4.24-0.390.9216.22303.31278.77