汽车专用公路的二级公路毕业设计说明书.doc
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1、 第一章 总 说 明1.1 设计任务及依据 依据地形图、毕业设计指导书、毕业设计任务书完成给定路线的初步设计。包括:路线设计,路基设计,路面设计,小桥涵设计,路线平面交叉设计,应用计算机绘制工程图。1.2 沿线自然情况 本设计路段为山岭重丘区,沿线为第四级冲击和洪积层,表层土壤为粉质中液限粘土,中层为冲积形成的砂砾、圆砾,底层为砂岩土壤。土壤渗透性较好,地层比较稳定。1.3 公路等级和技术标准该道路为汽车专用公路的二级公路,一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的年平均昼夜交通量,为500015000。交通量年平均增长率为6.8%。技 术 指 标 选 取 表 计算车速(km/h)行车道宽度(m)
2、路基宽度(m)最大纵坡(%)平曲线最小半径(m)行车视距(m)桥涵设计车辆 80 9.0 2 6极限60一般100 110汽-20挂-120 1.4 路线采用的技术经济指标路线的起点桩号为K69+000.000 ,终点桩号为K79+089.893,总里程为10.090公里,全线设置了涵洞13道。最大纵坡度为6%,路面宽度为10.5米。该路设计使用年限为15年,路面采用水泥混凝土路面,路面结构为面层(水泥混凝土),基层(水稳砂砾),垫层(砂垫层)。1.5 路线设计起讫点及设计高程起点坐标 N- 5367600E-22545000 设计高程342.030终点坐标 N- 5373600E-22547
3、700 设计高程421.570第二章 路 线 线 形 设 计2.1 纸上定线和路线方案的确定 2 .1.1 了解资料 首先要熟悉地形图和所给的原始资料,分析其地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情况。 2.1.2 定线根据给定的起终点,分析其航空(直线)距离和所需的展线长度,选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中,初步拟定可行的路线方案,(如果有可行的局部路线方案,应进行比较确定),然后进行纸上定线。(1)在1:10000的小比例尺地形图上在起,终控制点间研究路线的总体布局,找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况,选择地势平缓山坡顺直的地带,拟定路线各种可行
4、方案。 对于山岭重丘地形,定线时应以纵坡度为主导;对于平原微丘区域(即地形平坦)地面自然坡度较小,纵坡度不受控制的地带,选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置(定出交点)。 (2)山岭区地形的选线步骤: A.试坡:定均坡线。在山岭重丘地带,根据等高线间距和所选定的平均纵坡(视路线高差大小,一般选5%-5.5%之间)按计算得等高线间平均长度a(a=等高距/平均纵坡)进行试坡(用分规卡等高线),将各点连成折线,即均坡线。 B定导向线:分析这条均坡线对地形、地物、等艰苦工程和不良地质的避让情况。如有不合理之处,应选择出须避让的中间控制点,调整平均纵坡,重新试坡。经过调整后得出的折线,
5、称为导向线。C.平面试线:穿直线:按照“照顾多数,保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求,穿线交点,初定路线导线(初定出交点)。 敷设曲线:按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。平面试线中要考虑平、纵、横配合,满足线形设计和标准的规定和要求,综合分析地形.地物等情况,穿出直线并选定曲线半径。 D.修正导向线:纵断面控制:在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线,(可用分规直接在图纸上量距,确定地面标高),进行初步纵坡设计,并根据纵坡设计情况修正平面线形。横断面较核:根据初步纵坡设计,计算出路基填挖高度,绘出工程困难地段的路基横断面图(如地面横坡陡或工程地质不良地段等),根据
6、路基横断面的情况修平面线形。 E定线: 经过几次修正后,最终确定出满足标准要求,平纵线型都比较合适的路线导线(最终定出交点位置)。 2.1.3 路线方案的比选 如有路线局部方案,应分别进行定线设计,经论证比较定出推荐方案,路线方案比较选择主要考虑下列因素:(1)路线长度;(2)平、纵面线形指针的高低及配合情况;(3)占地面积;(4)工程数量(路基土石工程数量、桥梁涵洞、工程数量)等。2.2 路线平面设计 根据路线几何线形设计要求,确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合;线形应与地形、地物相适应,与道路所经地带的地形、地物、环境、景观相协调,而且减少工程数量,节省投资。平面共设交点9个,平均每
7、公里交点数(个):0.892;平曲线最小半径(米/个):250/1;平曲线占路线总长(%):45.78;直线最大长度(米):1591.725;采用规范圆曲线最小半径极限值(60m)的1处。并在小曲线半径处设置急转弯标志和波形板防撞护栏。 2.2.1 确定各平曲线半径及缓和曲线长度公路工程技术标准JTG B01-2003规定:当平曲线半径小于250m时应设置加宽;当平曲线半径大于600m时不设超高,应设置缓和曲线和超高,超高的横坡度计算行车速度,半径大小,结合路面类型,自然条件和车辆组成等情况确定。二级最大超高不应大于8%,在积雪地区不宜大于6%。当超高横坡度的计算值小于路拱坡度时,应当设等于路
8、拱坡度的超高值。1交点处偏心计算应该以偏角正切值tg然后沿该交点A线方向量长度AB=10cm经B点作AB的垂线,量BC=10tg定出C点。连结AC即为偏转后的方向。2.等高线的绘制在以上工作完成后,即可以绘制等高线根据中桩地面高程以及横断面数据利用内差绘制等高线。 说明:本设计中平曲线最小半径R等于60米,应设缓和曲线,每隔25米为一计算点。2.2.2 编制直线及转角一览表2.2.3 平面图上应示出路线起终点里程,交点位置及编号、公里桩、百米桩、水准点、地物、人工构造物,曲线主点桩号、曲线要素表、坐标网格等。2.2.4弯道视距的检查对于曲线内侧受建筑物、树木、路堑边坡等限制较严的弯道应进行视距
9、检查,对于需要进行工程处理来保持视距的弯道绘出视距包络图。2.2.5 绘图根据路基横断面设计图确定出公路用地范围,并据此绘出公路用地图,比例尺:纵向1:2000,横向1:1000,图上标出百米桩左右两侧的用地范围,连结细实线,并注上占地宽度,各曲线要素点要标出。单曲线内中桩坐标计算1)不设缓和曲线的单曲线曲线起终点坐标按式(1)、(2)计算,设其坐标分别为ZY(X、Y),YZ(X、Y),则圆曲线上坐标为:X= X+2Rsin(90l/R)cos(A+90l/R)Y= Y+2Rsin(90l/R)sin(A+90l/R) (5)式中:l-圆曲线内任意点至ZY点的曲线长R-圆曲线半径-转角符号,右
10、偏为“+”,左偏为“-”1) 缓和曲线的单曲线曲线上任意点的切线横距x=l-l (6)式中:l-缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)点的曲线长L-缓和曲线长度(1) 一缓和曲线(ZHHY)任意点坐标X= X+x/cos(30Y= Y+ x/cos(30 (7)(2) 曲线内任意点坐标A:由HYYH时 X=X+2Rsin(90l/ Y=Y+2Rsin(90l/ (8)式中:l-圆曲线内任意点至HY点的曲线长 X、Y-HY点的坐标,由式(7)计算而来B:由YHHY时X=X Y=Y(9)式中:l-圆曲线内任意点至YH点的曲线长C:第二缓和曲线(HZYH)内任意点坐标X=X Y=Y (10) 式中:l-第
11、二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长2.3 路线纵断面设计2.3.1 用点绘出地面线根据各里程桩号及对应的地面高程,点绘出路线地面线 。2.3.2 拉坡 调坡 定坡 确定设计高程时,应根据公路路线设计规范JTJ 011-95技术标准规定公路的最大纵坡,限制坡长,纵坡折减,合成坡度等,并结合路线起终点、桥隧、交叉口、越岭线垭口、沿溪线水位等控制点和经济点的高程,确定出公路路线纵断面设计线。该设计线必须满足技术标准,又尽可能照顾平、纵面线形的协调,同时还是最经济的设计。 2.3.3 确定纵坡度,变坡点的位置 高程纵断面设计线不宜太碎,应保证最小坡长要求,变坡点位置应选择在整50m桩号上,变坡点高程精
12、确到小数点后三位,中桩精度小数点后三位。坡度值为0.000%。 2.3.4 纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径:计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线,并写出纵断面设计图的地质土壤情况,地面标高里程桩号,桥涵位置,孔径,结构类型;水准点的高程和位置坡度,填挖高度,与公路交叉的位置。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全、提高车速、 减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。最大纵坡(%/米/处):3.413/600.80/1;最短坡长(米/处):242.756;竖曲线占路线长(%):27.85;平均每公里纵坡变更次数(次):1.487;竖曲线最小半径(凸
13、/凹)(米):2000.00/3000.00。连续上坡(或下坡)路段,在规定的纵坡长度范围内设置了缓和坡段(纵坡不大于3%),并在纵坡大的路段设置陡坡标志,结合小曲线半径设置限速标志。2.3.5 平、竖曲线的组合 平、竖曲线应相互重合,且平曲线应稍长于竖曲线。 平、竖曲线大小应保持均衡。暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合合理。 有些平、竖曲线应避免组合。 平面设计线为路基中心线,纵断面设计标高为路基边缘处(距路基中心线5米)。2.3.6 竖曲线要素的计算 2.3.7. 标高计算施工标高=设计标高地面标高将标高计算结果按要求填于纵断面图上即可。2.3.8 平纵线形设计应注意避免的组合1) 应避免在凸型
14、曲线的顶部和凹型竖曲线的底部插入小半径平曲线。2) 应避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线的变曲点重合。3) 在长直线段或长平曲线内要尽量设成直坡线避免设置凸凹看不见的线形。4) 平曲线长直线段内不要插入短的竖曲线。5) 应避免在长直线上设置长坡凹型竖曲线路段这种路段易产生视觉的错觉而造成超车行驶。 第三章 路 基 设 计 路基是公路的重要组成部分,它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带关构造物,承受由路面传来的荷载,必须具有足够的强度和耐久性,中期设计在公路设计中占有重要的地位。 3.1.1 路基有关值的选取 根据公路工程技术标准JTG B01-2003 规定二级公路,山岭区
15、的有关技术标准路基宽度 (m)路基边坡坡度路面宽度(m)边沟坡度路肩宽度(m)2 1:1.510.5 1:1.5 0.75 路基横断面由路面宽度、路拱横坡度、 路肩、 路基宽度、 路基边沟、 截水沟、取土坑、弃土坑,公路用地等组成。路拱横坡度取2.0%, 路肩为3%,路基边坡为1:1.5,在设计边沟的深度为0.6m,宽度为0.6m,外侧边坡坡度均为1:1.5。3.1.2 边坡的确定路基边坡坡度对路基稳定性十分重要,确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。其大小取决于边坡的土质,岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用。 路堤边坡
16、 一般路堤的边坡度可根据填料种类和边坡高度按规定坡度选用,路堤边坡坡度超高时,单独设计,陡坡上路基填方可采用砌石。 路堑边坡 土质路堑边坡应根据边坡高度,土的密实程度,地下水和地面水的情况,土的成因和生成时代等因素选定。岩石路堑边坡,一般根据地质构造与岩石特性对照相似工程的成功经验选顶边坡坡率。3.1.3 路基高度的确定路基的填挖高度,是在路线纵断面设计时综合考虑路线纵坡要求,路基稳定性和工程经济等因素确定。从路基的强度和稳定性要求出发,路基上部土层应处于干燥或中湿状态,路基高度应根据临界告度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路基的最小填土高度。1) 路基横断面设计横断面设计是在横断面
17、测量所得的数据点绘到横断面上,按纵断面设计确定的填高度和平曲线上的超高,加宽值逐桩绘出路基横断面设计图,并计算的填挖中桩高度,填方面积和挖方面积分别标注于横断面图上。2) 填 挖方面积的计算方法填挖面积的计算方法达到包括积距法,内何图型法,混合法,求积仪法,本设计采用积距法。如图每隔1cm量出高度累计相加由于比例尺为1:200结果乘以4得到填挖方面最后把果刨除(填方)或加(挖方)路面结构层面积即得该断面的填挖方面积,对于半填半挖路段,填挖面积应该写出。 3.1.4 加宽 超高设计1) 加宽 当半径r250m时,为了保证车的安全,曲线段上的正常宽度应做适当的加宽,半径大于250m,所以不加宽。2
18、) 超高二级公路,当平曲线半径小于600m时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线的横向分力,以克服离心力对行车的影响应设置超高。本设计中超高的设置方法采用的是绕内侧放置的方法,超高的形成过程,包括提肩阶段双坡阶段和旋转阶段。路基设计调和一般是指路肩边缘的高程,在超高设置段路基及中线的填,挖高度内改变,因此在该段应对超高值进行计算。3.1.5排水系统的设计原则各种排水设施的设计应尽量少占农田,并与水利规划和土地使用相配合进行综合规划,排水口应可能引接至天然河沟,以减少桥涵工程,不宜直接注入农田应就地取材,因地制宜的原则。在路基两侧设置边沟,一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设
19、置边沟,边沟采用梯形,边沟的底宽为0.6m, 深度为0.6m, 内侧边坡采用1:1.5,外侧边坡为1:1.5。边沟最大纵坡为3.0%,最小纵坡为0.6%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。纸上定线在地形图上示出排水沟渠的平面位置。涵洞与路正交,纵坡度为3%,涵管直径为1.50m。3.1.6 横断面的绘出横断面设计一般比例为1:200, 在横断面图上,按纵断面设计确定的填挖高度和平面设计的超高,根据标准规定的路基宽度,绘出其路基横断面设计图,并标出填挖的高度路基宽度,计算出填方面积(Ta),挖方面积(Wa),并分别标注于图上。第四章 路 面 设 计 路面是道路主要组成部分,它的好坏会直接影
20、响行车速度,安全和运输成本路面要求有强度和刚度,稳定度,表面平整度,和抗滑性,本段设计为水泥混凝土路面。4.1.1 设计原则、依据根据交通量,因地制宜,合理选材,方便施工的原则设计。路面设计根据公路的功能、使用要求及所处地区的气候、水文、土质等自然条件,结合该地区路面施工经验和材料供应进行路面综合设计;同时本着技术先进、经济合理、安全适用、合理选材、方便施工、利于养护的原则进行路面结构设计。路面设计依据JTG D40-2002公路水泥混凝土路面设计规范、JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范,基层设计依据JTJ034-2000公路路面基层施工技术规范进行设计。4.1.2 路面结
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