设计速度60kmh二级公路大学论文.doc

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1、 本科生毕业设计（论文）摘 要辽宁省滨海公路工程CE段全长14.767km。公路所经地区为滨海平原区，全线采用双向双车道二级公路标准设计，路基宽度10米，设计行车时速60km/h。全线设平曲线14个，线形组合均采用基本型，平曲线最小半径270.028m；设竖曲线29个，其中最大竖曲线半径11207.593（m)，最小竖曲线半径2000（m)，最小纵坡0.301%。路线采用的技术指标可以较好的满足该二级公路的通行要求，达到二级服务水平。由于路线跨越河流、风景区，故设大桥三座、挡土墙一道。同时，综合考虑地形、土质和水量等完成了道路排水系统的设计，路基防护主要采用挡土墙和草皮防护，路面设计为沥青混凝

2、土路面。本设计重视环境保护，尽量使道路与周围环境协调统一。设计中采用多种工程软件进行精确计算来优化设计，设计图纸采用AUTOCAD及Roadleader软件绘制。关键词：二级公路；挡土墙；沥青路面；预应力T型梁桥桥；边坡防护。ABSTRACTThe total length of Liaoning province coastal road CE section is 14.767 km. The area which the road crosses is coastal areas. And a technical standard of double-way two-lane Secon

3、dary road is adopted in the design. The design speed is 60km/h. The width of the subgrade is 10 meters.The basic type of horizontal curve is adopted in this design for all the 14 horizontal curves and its minimum radius is 270.028m. Two vertical curves are designed and its minimum radius is 2000m an

4、d 2000m for convex vertical curve and concave vertical curve respectively. The minimum longitudinal grade is 0.301% which meet the drainage. All of the adopted technical standard can meet the B road with the second-class service level. 3 bridges are designed, which are three large bridges are design

5、ed.Different kind of drainage facilities are used in the drainage design. Gravity retaining wall and Mortar rubble are used for the slope protection. The asphalt concrete is used on pavements in this road. The concept of environmental protection is carried through in all the design to make the road

6、consistent with the nature. Different kinds of professional software are used to optimum the design result. The construction documents are completed by AUTOCAD and Roadleader.Key words: two highway; retaining wall; asphalt pavement; prestressed T girder bridge; slope protection.目录第1章 绪论61.1 设计资料71.1

7、.1气候特征71.1.2地形与地貌71.1.3地质与土质71.1.4植被覆盖与作物等情况71.2 道路等级的确定81.3 可行性分析及总体设计原则81.3.1可行性分析81.3.2总体设计原则9第2章 公路选线102.1 选线原则102.2 线形与技术标准102.3 路线与桥位的配合112.4 路线设计方案112.4.1路线设计112.4.2方案比较132.4.3方案选择14第3章 公路平面线形设计153.1 概述153.2 平面线形设计原则153.3 平曲线要素确定与计算153.3.1平曲线参数153.3.2平曲线要素计算15第四章 纵断面设计214.1 纵断面设计概述214.1.1平纵线形

8、的协调224.1.2竖曲线作用224.1.3竖曲线计算23第五章 横断面设计265.1 横断面布置265.1.1横坡265.1.2路基边坡265.2 平曲线加宽及超高计算275.2.1平曲线加宽275.2.2平曲线超高275.3 填料的选择与压实标准305.3.1填料的选择305.3.2压实标准315.4 路基设计325.4.1路基的干湿类型325.4.2路基类型325.5 护坡道和用地范围345.6 挡土墙的布置355.6.1挡土墙作用355.6.2挡土墙的平面布置和适用范围355.7 路基施工要求及注意事项425.7.1一般路基施工要求及注意事项425.7.2构造物处路基施工要求425.8

9、 土石方数量计算与调配435.8.1横断面面积的计算435.8.2路基土石方数量的计算435.8.3土石方调配43第六章 路面结构设计456.1 概述456.2 基层组成设计466.2.1水泥稳定砂砾基层组成设计466.2.2级配砂砾基层组成设计476.3 面层组成设计486.3.1土基回弹模量的确定486.3.2累计当量轴次计算486.4 路面结构设计496.4.1设计弯沉值和容许拉应力计算496.4.2新建路面结构厚度计算506.4.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算52第七章 路基路面排水设计537.1 排水的目的和意义537.2 路基路面排水的一般原则537.3 路基排水设计相应技术指标

10、547.4 设计方案547.4.1地表排水设备547.4.2路面排水设计567.4.3路面边缘排水设计57第八章 桥梁设计598.1 桥涵位置的选定原则598.2 桥涵形式的选择60第九章 施工组织设计629.1 施工前准备工作629.1.1技术准备629.1.2人员准备629.1.3设备准备629.1.4材料准备629.1.5施工现场准备639.2 路基施工639.2.1路基填料的选择639.2.2压实标准639.3 路面施工669.3.1前导段施工669.3.2前导段的实施679.3.3目标配合比设计679.3.4生产配合比设计689.3.5生产配合比验证689.3.6配合比控制689.3

11、.7混合料的生产699.3.8混合料摊铺、整平70参考文献75致谢76第1章 绪论 本次毕业设计题目是辽宁省滨海公路工程CE段设计。该滨海公路建成后，对加快建设统一市场，实现资源有效配置，促进区域协调发展起到巨大的推动作用。1.1 设计资料1.1.1气候特征 新建公路是完善辽宁省“五点一线”的重要项目，是海公路的一段，属锦州管辖，其建成后促进了沿线的经济发展；锦州市位于中纬度地带，属于温带季风型气候，常年温差较大，全年平均气温8一9，年降水量平均为540一640毫米。气候主要特征是：四季分明，各有特色，季风气候显著，大陆性较强。1.1.2地形与地貌本设计任务地处辽宁省锦州市附近，沿海地带。路线

12、所经地区市辖地区属公路自然区划的II2a区，锦州市地貌结构为“三山一水三分田，二分道路和庄园”。地势西北高、东南低，从海拔400 米的山区，向南逐渐降到海拔20米以下的海滨平原。山脉连绵起伏，东北部有医巫闾山脉，西北部有松岭山脉，大、小凌河、女儿河横贯境内。1.1.3地质与土质根据地质资料，该段地貌类型属滨海平原区，次级地貌单元可细分为浅海、海滩。地层依次为填筑土、亚砂土、淤泥质亚砂土、粉砂、中砂、亚粘土、细砂、砾砂、中砂、亚粘土、下伏不同风化程度的泥岩、砾岩。山坡地带土质如下： 残积土：黄褐色为主，稍湿，松散-稍密状态，主要有泥岩风化残积形成，岩芯呈粘土状。最大揭露厚度1.80m。全风化泥岩

13、：褐红色为主，全风化状态，结构、构造已完全破坏，岩芯手捻呈砂土状，本层风化状态不均一，局部呈强风化状态，且夹薄层砂砾岩。最大揭露厚度4.10m。强风化泥岩：褐红色为主，强风化状态，泥质结构，块状构造，节理裂隙极发育，岩芯多呈碎石状及土状，碎石状岩芯手掰易碎，本层风化状态不均一，局部呈弱风化状态，且夹薄层弱风化砂砾岩。最大揭露厚度22.20m。弱风化泥岩：褐红色为主，弱风化状态，泥质结构， 构造，节理裂隙较发育，岩芯多呈碎块状及短柱状，岩芯锤击易碎，本层风化状态不均一，局部呈强风化状态，且夹薄层弱风化砂砾岩。最大揭露厚度7.90m。1.1.4植被覆盖与作物等情况 路线所经地区有灌木丛，高度在1.

14、5米以下，海湾为沙滩，今后的经济发展主要是致力于土地的综合利用，对山、水、田、路进行综合治理，搞好水土保持。1.2 道路等级的确定近期交通量统计情况见表11 表11 近期交通量 车 型黄河JN360太脱拉138东风EQ140日野ZM440交通量380510420480 交通增长率初步定为：6%。使用年限初期平均日交通量： 辆/天 使用周期为15年： 辆/天查规范知设计使用年限末期的平均日交通量介于5000-15000之间，则初拟公路等级为两车道二级公路。设计速度为60千米/小时。 1.3 可行性分析及总体设计原则1.3.1可行性分析通过交通量的调查，该地区交通繁忙，年平均增长率达6%，随着城市

15、化加快发展，国民经济的发展，特别是沿线乡镇经济的发展，公路现状与快速增长的交通量之间的矛盾日益明显，已经不能适应该地区交通量增长的需要。该地区属于海滨平原，地势西北高、东南低，从海拔400 米的山区，向南逐渐降到海拔20米以下的海滨平原。山脉连绵起伏，东北部有医巫闾山脉，西北部有松岭山脉，大、小凌河、女儿河横贯境内。本项目是该地区的主要交通干道，建成后既可缓解交通状况，开发区域经济，又可促进小型厂企的投产扩产，故可以充分调动广大群众筑路的积极性，通过各种渠道，各种形式的筹集资金。因此，为了达到方便快捷，促进经济发展的要求，有必要在两地之间修一条二级的公路。1.3.2总体设计原则（1）总体设计应

16、协调公路工程外部与内部各专业的关系，确定本项目及其各分项的技术标准、建筑规模、主要技术指标和设计方案，使之成为完整的系统工程，符合安全、环保、可持续性发展的总体目标，保障行车者的安全，提高公路交通服务质量。（2）二级公路应综合考虑各种因素做好总体设计。（3）总体设计应考虑的因素：根据路线的路网中的位置、功能，综合考虑路线走廊带范围的远期社会。经济发展，城市。工矿企业的现状与规划，铁路。水路、航空、管道的布局，自然资源状况等，确定本项目起讫点、主要控制点以及相互平行、交叉等的衔接关系。科学确定技术标准，合理运用技术标准，注意地区特性与差异，精心做好路线设计，必要时宜进行安全评价，以保障行车安全。

17、因条件受限制而采用上限（或下限）技术指标值或对线形组合设计有难度的路段，应采用运行速度进行检验，并采取相应技术对策。查明路线走廊带的环境、地形、地质等条件的基础上，认真研究路线方案或工程建设同生态环境、资源利用的关系，采取工程防护与生态防护相结合等技术措施，减少对生态的影响程度，加强恢复力度，最大限度地保护环境。做好同综合运输体系。农田与水利建设、城市规划等的协调与配合，充分利用线位资源，合理确定建设规模，切实保护耕地，使走廊带的自然资源以充分利用，公路建设得以可持续性发展。本设计合理选择路线的位置，尽量少占农田，尽量不穿过居民区，带动城市的经济发展，有利于城市的规划；尽量减少与公路和河流的交

18、叉，平行于公路和河流选线，必须穿越时，处理好公路和河流的交叉协调关系；整个路线的选择尽量减少建筑规模，使整个工程在安全、环境和可持续发展的条件下完成。第2章 公路选线2.1 选线原则1、应根据线路所经控制点，高程点,进行测量,选出距离最短、工作量最小、工程施工容易、造价低廉、养护费用最低、使用效益最大的线路。如果线路有几种选线方案，则应进行比选，以便从中选定最优方案。2、保证行车安全、舒适、迅速的前提下，路线设计做到工程量小、造价低、营运费用省、效益好、并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，尽量采取较高的技术标准，不要轻易采用极限指标。3、选线注意少占田地，并尽量不占。4、通过风景名胜古迹地

19、区的道路，注意保护原有自然状态。5、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清楚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营运所产生的污染和影响。2.2 线形与技术标准本路线地处滨海平原区，要求路线方向直捷，线性舒适尽可能采用较高标准。必须做好排水设计，以确保路基的稳定和坚固，还应考虑纵坡情况，并且各线形设计应符合规范要求。两个小控制点之间以两点直线连接的路线是理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间尽量有较长的直线，以便曲线之间有重组的过度时间，但不能片面的追求长直线，平曲线尽量采用大半径，小偏角，从而保证线形的平顺。路线纵坡不应过度频繁起伏，也不宜过于平缓而造成

20、排水不良。滨海平原区路基一般以低路堤为主，但必须做好排水设计，以确保路基的稳定和坚固，还应考虑纵坡和排灌渠位及其高度的配合，并且各线形设计应符合规范要求。 2.3 路线与桥位的配合本路线途径河流较多，桥涵工程量大，路线在跨越水道应尽可能的保证路线的平顺性。1、特大桥桥位是路线总方向的控制点，路线的总方向应服从特大桥桥位的安排。2、小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲的情况，可采取改河措施或改移路线。2.4 路线设计方案2.4.1路线设计方案一路线图方案一路线图 方案一方案二2.4.2方案比较 路线设计方案详细对比见下表2-1 表2-1 路线设计方案对比表路线设计方案对比表方案

21、一方案二道路等级级级路线长度（新建/改造）（m)14761.1514762.98平曲线最大直线（m)1131.4071184.43最小直线（m)164.106198.90最大圆曲线半径（m)75002694最小圆曲线半径（m)270.028300缓和曲线个数（个)1212最大转角（）81.63377.29最小转角（）3.9815.75竖曲线竖曲线个数（个）2921最大竖曲线半径（m)11207.59361677.317最小竖曲线半径（m)20003457.186最大纵坡（%）/坡长（m)-5.894/139.081-5.921/476.919最小纵坡（%）/坡长（m)-0.301/881.85

22、2-0.301/924.847最大填方高度（m)7.5268.124最大挖方深度（m)5.98212.768土方总填方（m3）1187675.48216882.1总挖方（m3）119522.49500736.1桥梁个数（个）34桥梁桥梁总长度（m)13103385最长桥梁跨径（m)9001580桥梁类型简支+连续简支+连续2.4.3方案选择（1）方案一：该路线全程经过河流，需要修建5座桥梁，其中一座跨径较大，为连续梁桥。该道路施工时需要拆迁部分工厂，占用农田较少，填挖基本平衡，路线地形起伏不大。不会出现陡坡。 （2）方案二：该路线全程经过河流，需要修建3座桥梁，其中一座跨径较大，为连续梁桥。该

23、道路施工时不需要居民拆迁，会占用农田较少。该路线填方远大于挖方，路线地形起伏不大，便于行车安全。 （3）方案一与方案二相比，方案一挖填较为平衡，不需要借调土方，桥梁个数少于方案二，但方案一桥梁总长远小于方案二。综上所述，方案一施工难度更低，工程造价更低，故选择方案一。第3章 公路平面线形设计3.1 概述道路的平面线形，一般由直线和曲线组成。道路平面线形设计主要包括：选定合适的圆曲线半径，计算缓和曲线，合理解决曲线与直线、曲线与曲线的衔接，恰当的设置缓和曲线超高，计算行车视距与排除可能存在的视线障碍等。道路的平面线性要素是由直线、圆曲线和缓和曲线构成的。3.2 平面线形设计原则本路线平面设计遵循

24、如下原则：1、 平面线形应直接、连续、顺适，并与地形、地物相适应，周围环境相协调。2、 两反向曲线间夹直线段时，已设置不小于最小直线长度的直线段为宜（2V）。3、两同向曲线间夹直线段时，已设置不小于最小直线长度的直线段为宜（3V）。3、曲线线形设计尽量实现技术指标的均衡性和连续性。3.3 平曲线要素确定与计算3.3.1平曲线参数本次公路设计为二级公路，处于滨海平原，设计车速为60km/h。不设缓和曲线的临界圆曲线半径为1500m，故部分路段需设置缓和曲线，详见表31。3.3.2平曲线要素计算 （1）R1500m，可不设置缓和曲线 平曲线设计要素如图3-1所示。 切线长； 曲线总长度；圆曲线半径

25、； 路线转角；主点桩号计算公式如下： 表31 平曲线参数表圆曲线半径（m）是否设置缓和曲线JD1 (K0+652.136)324是JD2 (K1+445.565)438是JD3 (K2+218.587)329.385是JD4 (K3+752.541)1500是JD5 (K5+827.543)1400是JD6 (K7+604.804)7500是JD7 (K9+155.67)260是JD8 (K9+884.323）1878否JD9 (K11+507.522)300是JD10 (K12+255.24)495.351是JD11 (K12+860.272)665.629是JD12 (K13+342.95

26、7)1767.515否JD13 (K13+646.054)270.028是JD14 (K14+72.778)330.121是由已知交点坐标、转角、交点间距来计算方位角、切线长、曲线长、各个点的桩号等平曲线要素。图3-1 平曲线设计要素JD8 主点里程桩号计算：圆曲线半径R=1878m，路线转角，桩号K9+884.3231）曲线要素计算2）主点桩号计算： （2） R1500m，设置缓和曲线 加设缓和曲线后的平曲线要素如图图3-2所示。图3-2 加设缓和曲线后的平曲线计算公式如下：缓和曲线内移值： 缓和曲线切线增值： 切线长： 曲线总长度： 外距： 切曲差： （桩号）=（桩号）-，（桩号）=（桩号

27、）+（桩号）=（桩号）+（），（桩号）=（桩号）+（桩号）=（桩号）-，（桩号）=（桩号）+通过比较计算圆曲线半径，最终确定主线几何元素。通过比较计算圆曲线半径，最终确定主线几何元素。1、JD1平面线形设计计算：圆曲线半径R=324m，路线转角，桩号K0+652.136计算缓和曲线长度： 按离心加速度的变化率计算 按驾驶员的操作和反应时间计算 按超高渐变率计算查公路路线设计规范(D20-2006)，得 按视觉条件计算 综上所述，取主点里程桩号计算1）曲线要素计算2）主点桩号计算 表32 平曲线要数表交点号桩号转角（）曲线要素（m）RA1A2L1L2T1T2L外距QDK0+0.000JD1K0+

28、672.2362.5132440.7650232.045423.3357.92JD2K1+486.9971.11438147.98650338.244593.629100.68JD3K2+225.7038.28329.4128.333140.5815060139.651144.247275.07319.683JD4K3+853.8964.321500387.298100993.2521783.81272.163JD5K5+833.8627.011400458.258150411.436810.06140.51JD6K7+604.913.9817500612.37250285.684571.15

29、74.543JD7K9+154.1447.63200130.384109.5458560130.354119.602238.76219.847JD8K9+896.3130.371878509.652995.33367.926JD9K11+553.781.63300154.91980299.845507.42797.575JD10K12+314.776.24495.351192.74775426.555734.141134.895JD11K12+867.435.80665.6199.84460245.074475.92434.099JD12K13+344.515.871767.515246.29

30、9489.44717.078JD13K13+646.417.38220.028104.8885058.693116.7473.034JD14K14+92.0261.25330.121140.73860225.707412.93254.046ZDK14+767.2第四章 纵断面设计 4.1 纵断面设计概述纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件等，确定起伏空间的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。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

31、围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，再用横断面图检查、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。依据公路路线设计规范(D20-2006)60km/h二级公路纵断面设计相关技术指标如下：最大纵坡：6% 最小纵坡：0.3%最大容许合成坡度：9.5% 最小坡长：150m竖曲线最小半径：凸曲线一般最小半径： 2000m 极限最小半径：1400m 凹曲线一般最小半径：1500m 极限最小半径：1000m二级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。为了有利于路面排水和边沟；排水，一般情况下，以采用不小于0.3%纵坡为宜。坡长限制主要是控制一般纵坡的最小坡长

32、。本次设计中，最大纵坡为-5.894%，最小纵坡为0.301%，最小坡长221.814m竖曲线最大半径为11207.593m，最小半径为2000m。4.1.1平纵线形的协调线形组合设计是在平面设计和纵断面设计基本确定的基础上对平纵线形进行调整组合，使其满足视觉连续的需要，同时心里感觉舒适，使道路与周围环境景观相协调，并考虑到排水的要求，成为连续、圆滑、顺适、美观的空间曲线平纵线形配合的原则：1、应能在视觉上自然诱导司机的视线，并保证视觉的连续性。2、平纵线形技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。3、选择组合的合成坡度，应利于路面排水和行车安全。4平曲线应和竖曲线重合，且平曲线应比

33、竖曲线长，对于二级公路带缓和段的平曲线与竖曲线组合时，竖曲线的起点和终点应落在缓和曲线段上。5合成坡度的控制应与线形组合设计相结合，避免急弯与陡坡相重合的线形。6线型应避免的组合有：a) 计算行车速度大于或等于40km/h的公路，凸曲线的顶部与凹曲线的底部，不得插入小半径平曲线。b) 凸曲线的顶部与凹曲线的底部不得与反向平曲线的拐点重合。c) 直线上的纵曲线应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。d) 直线段内不能插入短的竖曲线。e) 小半经竖曲线不宜与缓和曲线相互重合。f) 避免在长直线上设置陡坡和曲线长度段、半径小的凹曲线。4.1.2竖曲线作用竖曲线的主要作用是：（1）缓冲作用

34、。以平缓的曲线取代折线可消除汽车在变坡点处的冲击。（2）保证公路纵向的行车视距。凸形竖曲线可减小纵坡变化产生的盲区，凹形竖曲线可增加下穿路线的视距。（3）将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。公路路线设计规范(D20-2006)规定采用二级抛物线作为竖曲线的线形。一般情况下，竖曲线在变坡点两侧是不对称的，但两切线长保持相等。但在实用范围内圆形和二次抛物线几乎没有差别，所以本次设计采用圆形竖曲线。4.1.3竖曲线计算竖曲线要素的计算公式汇总如下：（计算中取绝对值）式中：竖曲线半径，m； 切线长，m； 竖曲线长，m； 外矢距，m； 竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的

35、水平距离，m。 竖曲线上与相对应的点到坡度线的高差m，称修正值或竖距。变坡点1：K0+250.5561竖曲线要素计算 设置凸曲线，半径R=2000m，曲线要素计算如下： 2计算竖曲线起终点桩号 变坡点的设计高程:竖曲线起点桩号: 竖曲线起点高程:竖曲线终点桩号:竖曲线终点高程:同理，可得出其他变坡点基本参数如表4-1所示。表4-1 变坡点基本参数表L(m)T(m)E(m)设计高程（m)变坡点1163.68486.791.88327.344变坡点223.501111.6632.49419.727变坡点3214.14929.7840.0435.833变坡点4281.113102.812.57562

36、.159变坡点5463.42625.3040.10334.472变坡点6139.08158.0840.48721.753变坡点7513.72263.0860.4585.584变坡点8680.18647.4230.1018.063变坡点9474.4532.556 0.0695.285变坡点10223.24129.4510.0496.259变坡点11222.6327.8750.0445.367变坡点12614.04227.990.0447.435变坡点13606.7927.7540.0445.303变坡点14438.21928.7040.0456.871变坡点15427.43832.1320.05

37、25.38变坡点16534.08933.2310.0557.404变坡点17533.56639.2040.0695.448变坡点18279.67339.3250.0786.814变坡点19256.2725.390.055.44变坡点20557.75826.7810.0467.693变坡点21740.75532.4230.0585.129变坡点22631.99527.1360.0487.878续表4-1 变坡点基本参数表L(m)T(m)E(m)设计高程（m)变坡点23881.85229.3370.0455.048变坡点24904.23226.750.0448.074变坡点25758.70433.7680.0585.336变坡点2619