道路与桥梁公路设计-学位论文.doc
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1、摘 要随着社会经济的发展,公路起着越来越重要的作用。本文主要讲述了公路设计中的一个完整的过程。本设计主要分两个阶段:初步设计阶段和详细设计阶段。为了作到路线方案的最优,选择两条方案分别进行初步设计。根据一定的技术指标来进行方案的比选,选择合理的路线方案来进行详细设计设计主要内容有:路线设计,包括纸上定线、绘制路线平面图、路线纵断面设计;路基设计,完成全程横断面和路基土石方的计算及路基排水设计;路面设计,沥青混凝土路面设计;应用计算机绘制工程图,按老师指导和要求完成。 关键词公路设计 路基设计 路面设计AbstractWith the development of social economy,
2、 highway plays an increasingly important role. This paper mainly introduces the a complete highway design process. This design mainly divided into two phases: preliminary design stage and detailed design stage. In order to achieve the optimal route schemes respectively, choose two scheme preliminary
3、 design. According to certain technical indicators to choose the plan than to choose reasonable route schemes for the detailed design Design main contents include: route design, including paper fixed line, draw route alignment design; plan, route Roadbed design, complete the whole conditions cross-s
4、ectional and roadbed calculated and roadbed drainage design; Pavement design, the asphalt concrete pavement design; The application of computer drawing engineering drawing, the teacher guidance and asked to complete. Keywords Highway design Roadbed design Pavement design目 录摘 要IABSTRACTII第1章 工程概况11.1
5、 道路建设的意义11.2 沿线自然条件11.3总体设计的基本任务1第2章 平面设计32.1 公路等级确定32.1.1已知资料32.1.2交通量计算32.1.3公路等级42.1.4设计行车速度确定42.2主要技术指标42.3选线设计52.3.1选线的基本原则62.3.2选线的步骤62.4平面线形设计72.4.1直线段72.4.2曲线段82.5方案比选13第3章 纵断面设计153.1 纵断面设计的原则及步骤153.1.1纵断面设计的原则153.1.2纵断面设计步骤153.2纵坡设计的要求173.3 竖曲线设计17第4章 横断面设计214.1 横断面设计原则及步骤214.1.1横断面设计原则214.
6、1.2横断面设计步骤214.2超高设计224.3土石方计算与调配254.3.1土石方计算254.3.2调配原则264.3.3 调配方法26第5章 排水设计285.1路基排水设计285.1.1边沟设计285.1.2截水沟设计295.1.3排水沟设计295.1.4路基防护与加固315.2 路面排水设计31第6章 挡土墙的设计336.1挡土墙的布置及构造336.2 挡土墙的土压力计算346.2.1主动土压力计算346.2.2 挡土墙稳定性验算376.2.3挡土墙的排水设施38第7章 边坡防护40第8章 路面结构设计438.1 轴载分析438.2 路面结构组合设计458.2.1面层类型和等级选择458
7、.2.2路面厚度计算508.2.3 弯拉应力验算54结 论56致 谢57参考文献58ContentsABSTRACTICHAPTER 1 PROJECT SUMMARY11.1 The significance of road construction11.2 Natural conditions along the11.3 The basic task of the overall design1CHAPTER 2 GRAPHIC DESIGN32.1 Highway grade of32.1.1 Information known to the32.1.2 Traffic Calculat
8、ions32.1.3 Road grade42.1.4 Design speed to determine42.2 Main Specifications42.3 Location Design52.3.1 The basic principles of route selection62.3.2 Selection Steps62.4 Horizontal Alignment72.4.1 Straight line72.4.2 Curve segment82.5 Alternatives13CHAPTER 3 PROFILE DESIGN153.1 Profile Design princi
9、ples and steps153.1.1 Profile Design principles153.1.2 Profile Design Steps153.2 Longitudinal design requirements173.3 Vertical Curve Design17CHAPTER 4 CROSS-SECTIONAL DESIGN214.1 Cross-sectional design principles and steps214.1.1 Cross-sectional design principles214.1.2 Cross-sectional design steps
10、214.2 High Design224.3 Earthwork calculation and allocation254.3.1 Earthwork calculations254.3.2 Allocation principles264.3.3 Deployment method26CHAPTER 5 DRAINAGE DESIGN285.1 Subgrade drainage design285.1.1 Ditch Design285.1.2 Design drainage ditches295.1.3 Drainage design295.1.4 Roadbed protection
11、 and reinforcement315.2 Pavement Drainage Design31CHAPTER 6 RETAINING WALL DESIGN336.1 Layout and construction of retaining wall336.2 Calculation of earth pressure retaining wall346.2.1Checking the stability of retaining wall346.2.3 Measures to increase the stability of retaining wall376.2.4 Retaini
12、ng wall drainage38CHAPTER 7 SLOPE PROTECTION40CHAPTER 8 PAVEMENT DESIGN438.1 Load Analysis438.2 Pavement Structure Design458.2.1 Select the type and level surface458.2.2 Pavement Thickness508.2.3 Flexural stress check54CONCLUSION56THANKS57REFERENCES5860第1章 工程概况1.1 道路建设的意义本公路的建设通车对武宁的经济往来和贸易交流起着积极的推动
13、作用,给当地居民带来交通上的便利,也势必将对当地的经济的发展产生极其重要的意义。道路运输的特点是激动、灵活,适应性强,直达,迅速,单车运量小。公路的建设,深刻的影响着它所服务的每一个人它接触的每一寸土地。公路的发展,不仅仅是经济的需要,也是人类文明和现代生活的一部分。1.2 沿线自然条件武宁境内地形以山地、丘陵为主,地势南低北高。属于亚热带季风性湿润气候,年平均温度21。1985年最高日气温36.3,最低1.6。无霜期达300天以上,年日照2000-2300h;年积温7701.5。年降雨量1600-2000mm,雨季集中在五八月。年平均风力二级。武宁每年六九月常有台风袭来,最大风力达11级,台
14、风常来暴雨或大暴雨,造成洪涝灾害。但在高温季节,台风也有助于降低气温和解除旱象。1.3总体设计的基本任务总体设计是在项目工程可行性研究报告所作项目建设必要性、经济合理性、技术可行性、实施可能性和最佳综合社会经济效益发挥的可靠性等综合研究的基础上,对路线作出的全面安排,包括如下几方面: 1.路线方案路线方案是依据指定的路线总方向(路线起终点和中间主要控制点)和设计公路的性质、任务及其在公路网中的作用,考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方案是否合理将直接关系到公路本身的工程投资、运输效率和使用质量,还影响到在公路网中是否起到应有作用。因此要在各种可能的方案中,通过调查分析、
15、比选,确定出一条最优路线方案来1。2.线形设计 (1) 平面线形应直捷、连续、顺舒,并与地形、地物相适应,与周围环境相协调。(2) 除满足汽车行驶力学上的基本要求外,还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。(3) 保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶,应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。(4) 应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便,给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。(5) 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短,汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整,一般都应控制平曲线(包括圆曲线及其两端的缓和曲
16、线)的最小长度。3.沿线设施 依据公路的功能、设计交通量、通行能力及需要的服务水平,研究确定拟建公路的安全设施、管理设施、服务设施等的合理布局和建设规模,并检查与公路主题工程设计和环境的适应情况。收费公路还应论证收费制式、收费方式及站点布置2。第2章 平面设计道路为带状构造物,它的中线是一条空间曲线,中线在水平面上的投影称为路线的平面,路线平面的形状及特征为道路的平面线形,而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时,路线要改变方向和发生转折3。2.1 公路等级确定2.1.1已知资料该路段初始交通量见表21,交通量年平均增长率6%。 表21 交通量 (单位:
17、辆/日)小客车3600中型车尼桑CK10G90黄河JN10550三菱FR41580解放CA1OB160东风EQ140120大型车五十铃EXR181L90太脱拉138140延安SX1611502.1.2交通量计算我国标准规定,将涵盖小客车与小型货车的“小客车”定为各级公路设计交通量换算的标准车型。用于道路规划与技术等级划分的机动车折算系数见表22。表22 各级公路车辆折算系数车型编号代表车型折算系数车种说明1小客车1.019座以下的客车和载质量2t且7t的货车3大型车2.0载质量7t且14t的货车4拖挂车3.0载质量14t的货车 初始年交通量: =3600+1.5(90+50+80+160+12
18、0)+2.0(90+140+150)=5110(辆/日)2.1.3公路等级假设武宁A段路线远景设计年限为14年,交通年增长率为6%,则远景设计年限交通量N: N=N0(1+k)n-1=5110(1+6%)14-1=10899(辆/日) 可得远景设计年限交通量N=11325.8(辆/日),查公路工程技术标准(JTG B012003),可确定此公路可设计成二级公路。2.1.4设计行车速度的确定“设计车速”是在气候正常,交通密度小,汽车运行只受道路本身条件(几何要素、路面、附属设施等)的影响时,一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶速度。依据公路工程技术标准(JTG B012003)从工程难易程
19、度,工程量大小及技术经济合理的角度考虑,各级公路的设计车速按地形分为两类,查表可知设计车速为80km/h。2.2主要技术指标2.2.1平面技术指标 (1)二级公路路基宽度、硬路肩宽度,土路肩宽度见表23。 表23二级公路路基、路肩宽度 (单位:m)一般值最小值路基宽度12.0010.00硬路肩宽度2.752.5土路肩宽度0.750.5 在本设计中,路基宽度取14.00m,硬路肩取2.75m,土路肩取0.5m,设计车速为80km/h,双向两车道。 (2)停车视距:110m (3)圆曲线最小半径见表24。 表24 圆曲线指标 (单位:m)圆曲线最小半径一般值270极限值220不设超高最小半径路拱2
20、.0%2500路拱2.0%7500缓和曲线最小长度702.1.2纵断面设计技术指标(1)二级公路设计车速为80km/h时,最大纵坡为5%,纵坡长度在700m以内。 (2)竖曲线最小长度和最小半径见表25。 表25竖曲线最小长度和最小半径 (单位:m) 凸形竖曲线半径一般值4500极限值3000凹形竖曲线半径一般值3000极限值2000竖曲线长度一般值170极限值702.3选线设计道路选线是一个涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作。它是由面到带,由带到线,由粗到细的过程,是逐步具体化、逐步补充修改和提高的过程。选线要先通过总体布局解决基本走向,然后再解决局部路线方案知道具体定线4。2
21、.3.1选线的基本原则(1)路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应。(2)在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上,选定最优路线方案。(3)路线设计应尽量做到工程量少、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,应尽量采用较高的技术标准。(4)选线应注意同农田基本建设的配合,做到少占田地,并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。(5)要注意保持原有自然状态,并与周围环境相协调。(6)选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查,弄清其对道路的影响。(7)选线应综合考虑路与桥的关系。2.3.2选线的步骤道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标
22、准,结合地质、地表、地物及其沿线条件,结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置,而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局,具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素,通过纸上选线把路线的平面布置下来5。1.全面布局在路线总方向(起、迄点和中间必须经过的城镇或地点)确定后,从大面积着手由面到带进行总体布置的过程,此项工作最好先地形图上进行路线布局,选定出可能的路线方案,然后进行踏勘与资料收集,根据需要与可能结合具体条件,通过必选落实必须通过的主要控制点,放弃那些应避让的控制点,逐步缩小路线活动范围,进而定出大体得路线布局,为下一步定线工作奠定基础。2.逐段安排在总体路线方案既
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