省道滦赤线雕鹗—黎家堡段公路设计毕业论文

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1、河北工业大学城市学院2011届本科毕业设计省道滦赤线雕鹗黎家堡段公路设计摘要：本设计为省道滦赤线雕鄂黎家堡段公路设计。其主要内容包括道路技术等级与技术标准论证，路线设计，路基路面设计。首先根据交通量确定道路等级，道路的宽度，行车道的数量。然后根据调查数据，在比例尺为1:2000的地形图上确定一条路线。接着，进行平面线设计，绘制出一条符合要求的道路平曲线。然后进行纵断面设计，横断面设计，以及桥梁、涵洞等构造物设计并相应的绘出纵断面图和横断面图。再通过纬地5.74软件绘出相应表格。最后进行路面设计，选择合理的路面材料并设置相应的厚度以满足实际要求。 关键词交通量；道路等级；平曲线；竖曲线；排水；路

2、基；沥青路面1引言1.1路线地理概况滦赤线路线位于张家口赤城县境内，为河北省的一条省道，编号为353，张家口“十五”计划中的干线公路，是内蒙古宝昌县及张家口沽源县、赤城县通往北京地区的交通捷径；是连接国道112 线、省道宝平线去往承德、北京的交通枢纽；张家口市与承德市直接联系的唯一公路，也是张家口东部与北京北部联系的重要通道，同时也是一条具有十分重要意义的国防战备路。现雕鄂黎家堡段已经严重破坏，甚至不能正常通行，需要重新进行修建，以满足人们交通运输需求。1.2 说明书本项目设计的主要依据是：1、省道滦赤线雕鄂黎家堡段可行性研究报告。2、省道滦赤线雕鄂黎家堡段初步设计批复。1.3 道路的设计技术

3、指标及论证1.3.1交通量分析公路通车之后，前5年交通量的年增长率为8.1%，第610年的年增长率为7.0%，第11年和之后的年增长率为6.5%。车 型小客车中型车大型车拖挂车交 通 量2077683571126换算系数11.523折合小客车20771024.51142378合 计4621.5计算出初始年交通量后确定公路等级,假设该公路远景设计年限为15年，则远景设计年限交通量：远景设计年平均交通量=（1+）代入上述数据有Nd=No(1+r)n-1=4621.5*(1+7.5%)5*(1+7.4)5*(1+6.6)5=13050.67辆/日据公路工程技术标准JTGB01-2003采用双车道二级

4、公路标准。1.3.2各项技术指标与论证（1） 使用年限：15年（2） 行车速度：60km/h雕鹗黎家堡段途经地区为平原重丘区，加之沿线有多个村庄，有丰富的蔬菜、水果及水产资源，车辆种类较多，据规范所提供的二级公路设计车速为60km/h。（3） 服务水平：三级（4） 曲线最小半径：规范中的最小半径，根据设计车速如下：设计速度1201008060403020一般值m10007004002001006530极限值m650400250125603015设超高时，路拱2.0%55004000250015006003501502.0%7500525033501900800450200（5） 平曲线的加宽及

5、超高：加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。考虑到此公路设计以旅游和途径村镇农副资源等物流的外运为主，应采用第三类加宽。该公路平曲线的加宽值见下表：平曲线半径250200200150150100100707050加宽值0.81.01.52.02.5当平曲线半径250m时应设加宽，根据当地交通车辆的类别，并考虑农副资源等物流的外运，确定采用第三类加宽。加宽过渡：a比例过渡：在加宽缓和段的全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。b高次抛物线过渡：在加宽缓和段上插入一条高次抛物线，抛物线上的任意点的加宽值b=(

6、4K-3K)b K= L/L 加宽缓和段：设置缓和曲线的平曲线，加宽缓和段采用与缓和曲线相同的长度。不设缓和曲线，但设有超高缓和段的平曲线，可采用与超高缓和段相同的长度。 超高：本条设计路线的超高值采用绕中心旋转的方式。 缓和曲线最小长度：标准规定，二级公路所规定L=50m。2 路线2.1 平面线形设计(1).设计起点段的线形大致如下图所示由如图计算出起点、交点、终点的坐标如下：JD0(A)：（4510118.72699481，399633.23730584） JD1(B)：(4509974.99967966，400070.74409163)JD2(C)：(4510260.20866507,

7、400702.63003544) JD3(D)：（4510396.86688283，401376.31305016）(2)路线长、方位角计算 AB段 DAB=460.510 =1081110.0 BC段 DBC=683.527 =654226.7 CD段 DCD=686.229 = 783158.8(3) 转角计算1=BC AB= 473116.7（右）2=CD BC= 124932.1(左)(4) 圆曲线计算 ABC段 已知1= 473116.7 取圆曲线半径R=250，如下图：路线转角 L1曲线长（m） T1切线长（m）E1外矩（m） J1校正数（m） R1曲线半径（m）T1=R1tan1

8、/2=250tan473116.7/2=137.54623mLs=80m E= (R+P)sec1/2-R=19.362035m本条线路全路段线形指标较好，符合规范要求，线形顺畅。（详见路线平面图）本路段全线共设置有JD点10个，均按照规范要求设有平曲线要素。2.2 纵断面设计2.2.1 纵坡设计的方法和步骤： (1)、纵断面设计高为未加宽前路面中心线标高。(2)、拉坡定线原则：公路路线设计规范（JTJ011-94）关于最大纵坡、坡长限制、合成坡度等的有关规定。(3)、拉坡主要控制点：路线起终点、桥涵及隧道，路线交叉，路基最小填土高度等的要求标高。2.2.2 纵断面设计要求（1）纵断面是反映道

9、路中线高低起伏的空间线。纵断面的设计就是根据汽车的动力性能，道路的等级，当地的自然地理条件以及工程的经济合理性，研究起伏空间几何构成的大小及长度，以达到行车安全迅速、运输合理有效以及乘客感觉舒适的目的。 （2）为了使得纵坡的设置经济合理，应全面搜集第一手资料，合理的纵坡大小应满足以下要求：纵坡设计应满足公路工程技术标准的要求。纵坡设计不宜采用公路工程技术标准中的极限值。（3）本设计路段纵断面的拉坡与所得的设计高程均符合规范的相关规定，全程共设变坡点20个，最大纵坡为3.2%。2.2.3 竖曲线计算(1)、竖曲线半径的选择原则 首先符合技术标准要求 满足控制点的要求 在增加工程量不大的前提下，力

10、求满足从视觉观点所需的最小竖曲线半径值。 考虑平曲线及竖曲线的相对组合关系，满足平包竖。变坡点1处根据设计得知：i1=0.300%，i2=-2.500%，1= i1- i2=2.800%拟定R=2000，则：竖曲线长度：L=R=（2.800%）2000=56m切线长：T1=L1/2=28m 竖曲线变坡点纵距：E= T12/2 R=0.196m2.3 横断面设计 道路的横断面是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。2.3.1 横断面设计步骤(1).根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。(2).根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和

11、段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。(3).根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。(4).绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。 (5).计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。3 路基路面3.1 路基设计 公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平面顺基。3.2 路面结构设计与计算3.2.1 轴载分析：通过分析六种车型的前后轴的轴

12、载、轴数及轮组数等一些汽车的相关参数，列表如下后进行计算。序号 车型 名称 前轴重 后轴重 后轴数 后轴轮组数 后轴距 交通量 (kN) (kN) (m) 1 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 2077 2 三菱FR415 30 51 1 双轮组 383 3 吉尔130 25.75 59.5 1 双轮组 300 4 尼桑CD50 35.1 83.7 2 双轮组 3 300 5 日野ZM440 60 100 2 双轮组 3 126 (1).轴载换算轴载换算采用如下的计算公式： (2).累计当量轴数计算根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限为12年，双车道的车道系数取1，=7%，累计

13、当量轴次：(3).土基回弹模量的确定设计路段路基土质为中液限粘性土，土基处于中湿状态，查相关表的土基回弹模量为35.0MPa。(4).设计指标的确定由于所建公路为双向2车道，选用车道系数为0.65，其设计年限为12年，且由设计任务书中所给数据分析，其交通增长率分3段。 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1657 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 7204207 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1540设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 66955223.2.2 路面设计弯沉值的计算：根据设计任务书中

14、规定及规范的相关要求，新建公路的公路等级为二级，系数为1.1，面层类型系数为1.0，基层系数为1.0。根据计算机程序计算所得结果为：路面设计弯沉值为28.1 (0.01mm)3.2.3拟定路面结构及容许拉应力的计算：(1).路面结构设计参数：选定各层所用材料，根据规范规定的劈裂强度，计算各层容许拉应力。路面设计弯沉值 : 24.6 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 中粒式沥青混凝土 1 .38 2 粗粒式沥青混凝土 .8 .28 3 石灰粉煤灰碎石 .6 .33 4 石灰粉煤灰砂砾 .5 .28 5 石灰粉煤灰土 .3 .133.2

15、.4路面结构层数据汇总及设计层厚度计算： 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 设计层最小厚度 : 15 (cm)按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.1 (0.01mm) H( 5 )= 15 cm LS= 24.8 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算

16、满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 15 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 15 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 15 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 55 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 中粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 5 cm -

17、 石灰粉煤灰碎石 18 cm - 石灰粉煤灰砂砾 18 cm - 石灰粉煤灰土 15 cm - 土基3.2.5 新建公路路面各层顶面实际弯沉值及各层底面最大拉应力计算结果汇总：竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15)1 中粒式沥青混凝土 4 1200 1800 计算应力 2 粗粒式沥青混凝土 5 1000 1200 计算应力 3 石灰粉煤灰碎石 18 1500 1500 计算应力 4 石灰粉煤灰砂砾 18 151

18、0 1510 计算应力 5 石灰粉煤灰土 15 750 750 计算应力 6 土 基 35 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 24.8 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.1 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 57.1 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 179 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS= 331.5(0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 266.2 (

19、0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.205 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.094 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )= .017 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .12 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .1 (MPa)结 论本次毕业设计历时两个多月，在整个设计过程中,比较全面的完成了道路设计的基本内容。 通过本次设计,使我全面了解一项工程从前期收集资料到中期各个部分设计再到后期的修改总结的全过程，熟悉了道路工程的设计，接触了

20、纬地设计软件和沥青路面设计软件，也进一步了解了和掌握了这些与道路设计息息相关的设计软件，并更加深刻的了解了相关规范，自己从中受益匪浅。它不但对我在大学三年多所学知识进行了总结,还将其运用于实践，也更加锻炼了我的实际动手能力,培养了思考问题、解决问题的能力,还培养了我独立思考、独立设计、创新的精神。本次设计使我学会了很多，对我今后的工作生涯起到了很大的帮助作用，同时也为我的大学生活画上了完美的句号。参考文献1 交通部.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京：人民交通出版社，20042 交通部.公路路基设计规范(JTGD30-2004).北京：人民交通出版社，2006 3 交通部.公路路线设计规范(JTGD20-2006).北京：人民交通出版社，20064 交通部.公路路线勘测规程(JTJ061-85).北京：人民交通出版社，19855 交通部.公路小桥涵设计手册. 北京：人民交通出版社，1987 6 交通部.公路工程预算定额.北京：人民交通出版社，19927 陈胜营，汪亚干，张剑飞.公路设计指南.北京：人民交通出版社， 20008 杨春风.道路工程M. 天津：天津大学出版社，20059 邓学钧.路基路面工程. 北京：人民交通出版社, 200511