高速公路毕业设计secret .doc
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1、1 设计原始资料和依据1.1 设计原始资料1.1.1 自然地理情况本地段属于冲积平原，地形开阔，地势起伏平缓，沿线河流、排灌沟渠交错，农田水利设施完善，乡村道路网密集、区域内均为高产农田区。1.1.2 土壤、地质、水文资料1）土壤设计线路经过地段主要由第四系松散沉积层所组成。第四纪沉积层由全新（Q4a1）的低高液限粘土夹中粗砂及上更新（Q3a1）的低高液限粘土所组成。由于古河道多次变迁作用，地层厚度分布不均，堆积层厚度上部全新（Q4a1）一般在39m局部达10m，地层岩性主要为低高液限粘土，其CBR为2%10%；下部上更新统（Q3a1）沉积层厚度一般为1040m，地层岩性主要为低高液限粘土，呈
2、中高压缩性。2）地质构造本路段位于徐州附近，属于新华夏系第二隆起带与秦岭昆仑纬向构造带交汇部位，属于淮北地台次级构造单元，地质构造简单。3）水文（1）地表水本地区无大的河流，但区段内灌溉渠交错，又有两条大的沟渠。河流一般情况流量受季节影响及人工调度影响较大。检测表明沿线河流水质对混凝土不具有侵蚀性。（2）地下水沿线第四系沉积层内含有大量的地下水，地下水埋深1.52m并随汛期发生变化。（3）气象路线经过地区属于湿暖带半湿润季风气候区，海洋型和大陆型过渡的气候特征比较明显，气候温暖、四季分明、雨量充沛、冬寒夏热。年内夏、秋季降水相对集中，易出现暴雨造成涝灾，其余季节降水偏少。气候区内年平均气温13
3、.7 oC，以7、8月份最热，年平均最高气温19.4 oC，年平均最低气温9.1 oC，历年极端最高气温39.9 oC，历年极端最低气温-22.4 oC。历年最大积雪深度20cm，最大冻土深度33 cm，历年平均无霜期163.5天。气候区内年平均降雨量884.0mm，历年最大降雨量1358.0mm，以710月降雨相对较为集中。区域内常年主导风向为东北风，历年平均风速3.3m/s。最大风速16.8m/s。8、9月份受台风影响区内空气湿度较高，年平均相对湿度为70%左右，最小相对湿度65%、最大相对湿度85%。1.1.3 路线服务范围交通运输要求和经济技术调查资料由于此路段处于江苏徐州地区，地势平
4、缓，沿线以农业为主，该路段经过两条大渠和一条铁路，故该道路的修通对于完善苏北地区贸易交往，改善该地区的投资环境具有深远的意义。另外修建该路所需的路基填料、石灰、碎石等集料在附近地区都非常丰富，并且都能满足技术指标要求。 1.1.4 交通量资料表1-1 交通量资料车型小汽车黄河JN-150跃进NJ-130解CA-10B太拖拉138交通量（辆/日）3500900110018006001.2 设计依据本设计AB段高速公路位于徐州市洞山地区，根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件进行设计，依据的有关规范、规程具体如下：1) 部颁公路工程技术标准（JTJ001-97）；2) 部颁公路路线设计规范
5、（JTJ011-94）；3) 部颁公路路基施工技术规范（JTJ033-95）；4) 部颁公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）；5) 部颁公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）；6) 部颁公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）；7) 部颁公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）；8) 部颁公路路基设计规范（JTJ013-95）；9) 部颁公路排水设计规范（JTJ018-97）；10)京福高速公路绕徐州城西段设计说明书；11) 拟建公路的设计原始资料；12) 拟建公路所处地区的地区地形图。2 路线设计2.1 道路技术等级确定交通量是衡量一条道路等级的标准之一，由公路
6、工程技术标准（JTJ001-97）可知，高速公路的交通量是以各种汽车折合成小汽车的远景设计年限平均昼夜交通量为标准，所以本设计中采用小汽车为折合标准计算交通量。各种车辆采用小汽车为标准时的折算系数分别为：小汽车=1.0（包括吉普车、摩托车）；载重车=2.0；带拖挂载重车、铰接式公共汽车=3.0。因为洞山地区为平原微丘区，地形起伏小，以小汽车为标准的交通量换算如下：表2-1 换算交通量组成表车型调查交通量（辆/日）换算系数换算交通量（辆/日）小汽车35001.03500黄河JN-1509002.01800跃进NJ-13011002.02200解放CA-10B18002.03600太拖拉13860
7、03.01800本设计路段交通量预计年增长率r=8%，本路段设计使用年限为20年。所以，本设计路段近期交通量如下：No=3500+1800+2200+3600+1800=12900(辆/日)远景设计平均日交通量依道路使用任务、性质，根据历年交通观测资料推算求得，日前一般按年平均增长率累计计算确定。公式如下： （2-1-1）式中： 远景设计年平均日交通量，辆/日；起始年平均日交通量，包括现有交通量和道路修建后从其它道路吸引过来的交通量；年平均增长率，%；远景设计年限。则Nd=No(1+r)n-1=12900(1+8%)20-1=55673(辆/日)因为本路段地区地形平坦、开阔，由公路工程技术标准
8、（JTJ001-97）可知本高速公路设计行车速度可为120km/h。又由公路工程技术标准（JTJ001-97）可知远景年限的设计年平均日交通量范围如下表：表2-2 远景年限的设计年平均日交通量范围（辆/日）计算行车速度四车道六车道八车道120km/h4000055000600008000075000综上可知，本设计道路选定高速公路四车道，计算行车速度为120km/h。2.2 路线方案的拟定与比选2.2.1 路线方案选择考虑的因素：1）路线在政治、经济、国防的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革、开放、综合利用等重要方针的体现。2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，
9、与沿线厂矿、村镇规划的关系，以及沿线农田水利建设的配合及用地情况。3）沿线地区地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；路线技术等级与实际可能达到的技术标准及对路线使用任务、性质的影响；路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、拆迁量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护、环境等方面的影响。4）道路与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的影响与联系等。2.2.2 平曲线要素计算计算公式如下： (2-2-1) (2-2-2) (2-2-3) (2-2-4) (2-2-5) (2-2-6) (2-2-7)式中 ： 缓和曲线长，m；圆曲线内移值，m；切线增加
10、值，m；缓和曲线角，；切线长，m；曲线全长，m；外距，m；超距，m。注：以下各方案的平曲线的几何要素的字母指代如以上所示。2.2.3 各方案经济技术指标根据等高线地形图，并结合路线方案选择的综合考虑因素，洞山地区AB段高速公路设计初步拟定三个比选的方案，各方案技术指标如下：1）方案一（1）各点坐标及其控制点起点A（0.000，0.000），终点 B（3042.492，3354.708）控制点C（1696.979，1229.750）。（2）取圆曲线的半径R=6000米，缓和曲线长LS=0米，导向角为22o。求得各曲线要素如下：平曲线： Q= 74.990 T= 1166.28 L=2303.4
11、E=112.30 J=29.16。路线全长4578.4米；曲线全长 2303.4米，曲线率为50.3%。本方案共经过铁路1道，堤坝2个，苗林1个，谷场1个，鱼塘1个，沟渠15条，穿越各种道路共17条，计划改道4处。2）方案二（1）各点坐标及其控制点起点A（0.000，0.000），终点 B（3042.492，3354.708）控制点P（1248.574，730.953），控制点Q（1795.340，2136.111）（2）取圆曲线1的半径R1=2000米，缓和曲线长LS=190米, 导向角为40o；圆曲线2的半径R2=3500米，缓和曲线长LS=200米, 导向角为25o。求得各曲线要素如下：
12、平曲线1： P= 0.752 Q= 94.993 T= 823.207 L=1586.390 =2.722 E1=129.156 J1=34.455平曲线2： P=0.476 Q=99.997 T=876.034 L=1727.334 =1.637 E2=85.466 J2=2.918路线全长 4803.72米，曲线全长 3313.72米, 曲线率为68.98%。本方案共经过铁路1道，堤坝3个、沟渠16条，穿越各种道路共18条，计划改道3处。3）方案三（1）各点坐标及其控制点起点A（0.000，0.000），终点 B（3042.492，3354.708），控制点S（1696.489，1441.
13、836）。（2）取圆曲线的半径R=8000米，缓和曲线长LS=0米，导向角为15o。求得各曲线要素如下：平曲线1： T=1053.22 L=2094 E=69.03 J=12.44路线全长4554.84米，曲线全长2094米，曲线率为46.10%。本方案共经过铁路1道，堤坝2个、沟渠17条，穿越各种道路共20条，计划改道4处。2.2.4 方案比选及确定根据以上三种方案的经济、技术指标进行比选。线形比较见表2-2-1。表2-2-1 各方案的线形要素表方案线型曲线1曲线2总长（m）曲线率（%）RLsRLs方案一基本型60000004578.4050.30方案二近“S”型20009035002004
14、803.7268.98方案三基本型80000004554.8446.10沿线经过的设施（道路、河流、沟渠等），需设桥涵的统计见表2-2-2。表2-2-2 桥涵统计表经过设施方案一般道路数量（条）河流数高架线大坝+铁路+乡道三者联合做高架桥乡道大车道量（条）路（条）方案一1321561方案二143166同上方案三173176同上1）方案比较（1）方案一选线取在村庄之外，不隔离村庄，基本无扰民问题，此线路穿过一个幼苗经济林，一个打谷场，一个鱼塘，故从经济角度考虑，该路线投资相对较高。平曲线中无缓和曲线，圆曲线的半径较大，这对行车的舒适性和安全性来说较好，高架桥部分为直线且位于大坝、铁路和乡道相交处
15、，有利于实地放线，也有利于桥的修建，同时也降低了建桥的技术措施和施工的难度。（2）方案二选线也取在村庄之外，不隔离村庄，基本无扰民问题。它的平面线形中只有一个平曲线，与一方案相比，该路线设有两个平曲线和缓和曲线，同时缓和曲线的长度和圆曲线的半径都相对较小，这对行车的舒适性和安全性来说是不利的。同时，高架桥部分离大坝、铁路和乡道相交处较远，无形中又增加了技术难度，且它的路线长度较长，这无疑要多占农田，不仅增加了工程量，也增加了公路的修建费用，本设计拟改道4处。（3）方案三它的选线与方案一较为类似，虽然该路线经过的乡道和沟渠相对来说较多，高架桥部分离大坝、铁路和乡道相交处比方案一远一些，但该方案不
16、穿过幼苗经济林、打谷场、鱼塘，从经济角度考虑，该路线投资相对较少。并且该方案的平曲线半径更大，对行车的舒适性和安全性来说是非常有利的，它的路线长度也较小，这无疑要少占农田，不仅减少了工程量，也减少了公路的修建费用，本设计拟改道4处。2）综合评价由以上三个方案的经济、技术指标的比较可知，三个方案都不涉及拆迁问题、都计划改道3处且三个方案沿线经过的设施等大体相当。综合以上三个方案几个方面的比选，选择第三个方案为最优，因为在同等地形条件下，它的选线占绝对优势。由于沿线均为平原区，大部分地区为农田，沿线高程大体相当，考虑到冻土深度及高速公路的路基填方要求，均采用填方，故此填方量及占用农田的面积与地形基
17、本无关，只与路线的长度有关，从这一角度和其他的经济角度考虑，方案三是最优的。兼于高速公路的封闭性，三个方案都对沿线村庄的经济发展基本无影响。综上所述，选定方案三作为设计方案（方案比选图见附图2-2-1）。2.3 道路技术标准确定2.3.1 平曲线结合道路的具体情况和最新道路设计规范，对平原微丘区、行车速度为v=120km/h、四车道的高速公路，定出下列指标如表2-3-1。缓和曲线最小长度为100m，平曲线最小长度为200m。结合洞山地区地形、地貌情况，最大限度的满足行车舒适需要，综合各种因素，AB段线路设一段平曲线，第一段处圆曲线半径取R=8000m，导向角为15 o。表2-3-1 平曲线的半
18、径限定表 平曲线的各种半径的限定值不设加宽的最小半径250m极限最小半径650m一般最小半径1000m不设超高的最小半径5500m应设缓和曲线的最大曲线半径4000m规范规定圆曲线的最大半径不宜超过10000m注：标准规定的一般最小半径约为极限最小半径的1.52.0倍。2.3.2 视距高速公路视距采用停车视距S停=210米查94规范。2.3.3 超高1）超高及其构成有中央分隔带的高速公路超高方式为：绕中央分隔带边缘旋转。具体旋转时，采用先旋转外侧至与内侧横向坡度一致，再内外侧同时旋转直到达到设计超高值。2）规范规定平原微丘区高速公路圆曲线半径在13001620m时超高值为5%，故本设计中无须设
19、超高。2.3.4 纵坡规范规定，平原微丘区高速公路纵坡坡度为2%时，最大纵坡长度为1500m最小坡长为300m；最小纵坡坡度为0.3%；横向排水不畅的路段，采用不小于0.3%的纵坡。洞山地区地势平坦无起伏，道路纵坡在满足填土高度要求的情况下，主要受沿线道路构造物(桥梁、通道、涵洞)设计标高控制，并考虑道路排水通畅。表2-3-2 各级公路最大纵坡公路等级高速公路计算行车速度（km/h）1201008060最大纵坡（%）3455本设计中，道路纵坡均小于2%。规定的最大坡长限制见表2-3-2。表2-3-3 最大坡长限制纵坡（%）2345坡长（m）1500800600400另外，根据公路工程技术标准（
20、JTJ001-97）中表3.0.16-1可知各级公路纵坡的最小坡长规定如下表：表2-3-3 各级公路纵坡的最小坡长 公路等级高速公路计算行车速度（km/h）1201008060最小纵坡（m）3002502001502.3.5 竖曲线纵断面上两个坡段的转折处，设置竖曲线，竖曲线要素的计算公式如下： (2-3-1) (2-3-2) (2-3-3)式中 竖曲线长，m；切线长，m；外距，m。依缓和冲击、时间行程、视距要求三个限制性因素，标准规定，对平原微丘区、行车速度为v=120km/h、四车道的高速公路，定出下列指标：表2-3-4 竖曲线的半径要求 行车速度v=120km/h单位（m）凸形竖曲线凹形
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