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黑龙江工程学院本科生毕业设计开题报告毕业设计开题报告 设 计 题 目:海（伦）拜（泉）公路海伦 至拜泉两阶段初步设计 院 系 名 称: 土木与建筑工程学院 专 业 班 级: 道桥08-12班 学 生 姓 名: 谷金伟 导 师 姓 名: 葛 琪 开 题 时 间: 2012年3月23日 二级学院指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日1 设计项目的背景和依据1.1 项目背景31.2 设计项目的意义和目的41.3 设计依据52 国内外设计现状分析2.1国外公路设计状况52.2 国内公路设计状况62.3 本设计所采用的理念及技术手段73 方案的拟定与技术标准的确定3.1 交通量计算73.2 公路等级确定83.3主要技术指标确定83.4 地形分析及路线方案初步拟定84 设计的主要内容及拟解决的主要问题4.1主要内容94.2 拟解决的主要问题105 技术路线及进度5.1 技术路线115.2 进度安排116参考文献1 设计项目的背景和依据1.1 项目背景1.项目名称本设计项目是海(伦)拜(泉)公路海伦至拜泉两阶段初步设计。2.经地区地形地质条件及自然状况海伦市属于黑龙江省绥化地区辖市，是黑龙江省重要的商品粮基地。位于省境中部，松嫩平原东北部，海伦市交通方便，海望公路横贯东西，哈黑公路、滨北铁路贯通市区南北。市境东北为小兴安岭西麓，多为海拔350450 米的低山丘陵，森林茂密，沟谷宽阔。中部为230 350 米的波状起伏高平原，绝大部分为农耕地。西南为低洼平原区，多农田村舍。全市耕地26 万多公顷，在全省市县中名列前茅。土地肥沃，多为土层深厚的黑土和黑黄土。年均温1.2，无霜期120 天，10以上活动积温2450 ，年降水量550 毫米。拜泉县地处中高纬度，欧亚大陆东岸，属中温带大陆性季风气候拜泉县。其特点是四季分明，春季回暖快，少雨干燥多大风；夏季炎热，降水集中；秋季降温剧烈，降水减少；冬季漫长，严寒少雪。境内地形东北高西南低，浅山区、低丘陵占绝大比重，东部乡镇丘陵起伏，漫川漫岗，海拔高度一般为240280米，地面坡度一般为46；西部乡镇地势较平坦，属平原区。 沿线为第四纪冲积和洪积层, 平原及底山区010m 表层土壤为粉质中液限粘土, 中层1015m为冲积形成的砂砾、圆砾, 底层1530m为白垩系的砂岩。高山区土层厚为05m,515m为砂砾、圆砾，土壤渗透性较好, 地层比较稳定。（3）路线所经地区的社会经济状况海伦市资源丰富，是世界三块黑土地之一，素有“粮仓”之称。通肯河、克音河、海伦河等五条河流横贯东西，东方红、联丰等5座大中型水库和30多座小型水库星罗棋布。西部平原盛产大豆、玉米、水稻、毛葱等粮食作物和亚麻、烤烟等经济作物。北部山区盛产红松、白杨等木材和甘草、党参等中药及猴头、蕨菜等山产品。地下蕴藏丰富的煤炭、砂金、矿泉水等矿产资源。拜泉县位于黑龙江省中部偏西，地处小兴安岭余脉与松嫩平原的过渡地带，东以通肯河为界与海伦市、北安市相望，南接明水县，西与依安县毗邻，北连克山、克东县。全县幅员面积3599.15平方公里，现有耕地面积375.3万亩（其中农民人均耕地面积7.4亩），全境南北长55公里，东西宽66公里。现辖7镇9乡，10个农林牧场，186个行政村。2006年末，全县人口58.9万人，其中农业人口50.8万人。有汉、满、回、朝等11个民族，至今已有百年历史，是典型的农业大县和生态名县。（4）筑路材料状况及路线起终点砂砾：海伦市水利砂石厂，运距40 km，汽车运输。碎石、片石：海伦市水利砂石厂，运距40 km，汽车运输。水泥：拜泉县康达水泥厂 运距55 km，汽车运输。石灰：来自黑龙江省海伦市。钢材：海伦市 运距50 km，汽车运输。汽、柴油：海伦石油公司。水：地下水。电：国电配合自发电起点桩号： K57+000 终点桩号： K65+000 起点坐标： N-4895900，E-2227350 终点坐标： N-4900550，E-22250501.2 设计项目的意义和目的本公路建设对公路沿线的居民的出行及货物运输起着非常重要的作用，特别是对当地的矿产资源以及旅游资源都是在一种促进，而且在社会政治经济等方面的发展也会产生积极影响。以此达到对四年所学专业知识的巩固、深化与综合应用，使理论与实践相结合，以及解决工程实际问题的能力得到锻炼，进而全面提升自己的专业能力和素质，为毕业后适应生产单位的实际工作需要打牢专业基础。1.3 设计依据毕业设计任务书和指导书。所给地形图及交通量。公路工程技术标准(JTG B01-2003)；公路自然区划标准(JTJ 003-86)；公路环境保护设计规范(JTJ/T 006-98)；公路路线设计规范(JTG D20-2006)；公路路基设计规范(JTG D30-2004)；公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)；公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)；公路排水设计规范(JTJ 018-96)；公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)2 国内外设计现状分析2.1国外公路设计状况（1）国外设计理念1)美国美国开发了一批适用生态工程技术，其中强调乡土植物的利用和野花植物的生态景观功能。为了减少外来物种的入侵，美国交通部规定：凡在公路生态恢复中，采用乡土植物的项目，将追加相当于工程额0.05的补助费用于生态工程的建设。美国从2000年开始，实施新清洁水法，其中对公路路域排出水的质量指标提出了明确要求。公路管理部门在增设路域沉淀池和过滤装置的同时，还鼓励那些低廉的小型生物工程技术的应用，强调发挥植物在表面防护和清洁水方面的功能。2)德国为了使公路建设对自然环境的影响达到最小化，在自然保护价值非常高的地段建设“生态桥”或“绿色桥”。主要考虑由于公路建设而隔断了动物迁移路线，而且普通的桥梁无法保障动物的正常迁移。在交通量很大的德国公路，路面汇集的雨水在流人河道之前首先进人沉淀池净化。沉淀池设置有滤油“栅栏”。从景观上考虑，这种沉淀池模仿自然池塘来设计。在两栖类动物由于建设隔断行动路线的情况下，公路建设者必须为其设置“路下通道”以及产卵的水池。 （2）德国CARD/1软件应用：1)功能强大：CARD/1除路线平纵横设计等常规功能外，还集成了互通立交、土石方调配、安全性评价等功能，最新版本还增加了护坡、挡墙、排水等功能，而同行道路设计软件无一能做到集这些功能于一体。CARD/1强大的二次开发平台，开放的源代码，可以帮助您解决任何复杂的设计。 2 )设计专业：可接受所有来源的数据（已有纵断面地面线、设计线；全站仪数据； 航测数据；GPS数据；既有图扫描数据；激光测量仪数据；其它软件数据），专注于设计，适时检查，设计参数可自由输入，不受国别及地区差异等任何限制，能够完成任意横断面、整体式、分离式、台阶式路基及截排水沟和挡墙等各种复杂特殊设计，且设计精准，绘图没有比例限制，可满足用户的个性化需求，并轻而易举地编制国际招标文件。 3)使用灵活：国际化的高端软件，都有让用户任意灵活发挥的二次开发平台，而CARD/1特有的简单脚本语言和专用的道路设计函数，比真正的计算机开发语言简单很多，易于理解掌握，能够满足不同国家、不同规范、不同用户的个性化设计需求，解决其他软件不能解决的问题，给用户提供功能扩充的机会和平台，其功能扩展无限！而不仅仅是一个现成的工具，只能满足有限的功能需要。2.2 国内公路设计状况公路线形设计应综合考虑公路的平面、纵断面、横断面三者问的关系，做到平面顺适、纵面均衡、横面合理。如果应用节能新理念，就应在平面与纵断面组合设计中寻找节能的平衡点。纵向的坡度对车辆的耗油影响很大，坡度与油耗两者呈几何关系。因此，降低纵坡就成为节能优先考虑的因素。但纵坡的降低常常会带来平面线形的增长，增加油耗。能使总油耗最低的平纵面结合点就是节能的平衡点。这一点在平原微丘的地形上表现的不是很明显，但在山岭重丘区就十分重要。目前，在山岭重丘区的线形设计中增加桥隧比例的做法，不仅避免了大填大挖，起到了保护环境的作用。同时，也是平面与纵断面组合设计中寻找节能平衡点的一种体现。(1)灵活设计理念：公路景观设计中要因地制宜运用指标，而不能千方百计让地形、地质等自然环境适合标准，往往是修一条符合传统标准的路，而不是修一条符合周围实际环境状况、满足通行能力和安全要求的路。(2)宽容设计理念：公路服务主体是“使用者”，所以设计要处处从方便人的使用角度考虑，让“使用者”在行驶时拥有最大的自由度。同时，要允许使用犯错，最低保证“使用者”犯错后不能以失去生命为代价。宽容设计理念充分的体现了“以人为本”的思想，表现在：人性化的线形设计；宽容的路侧设计；宽容的边坡及排水设施。(3)创作设计理念：充分发挥公路设计者的想象力、独创性及灵活性，在运用技术标准时充分融入自己的考虑。公路穿过数个风格各异、特点鲜明的生态区域地貌单元，连接着数个具有不同人文背景的行政地域，在某些有观赏价值的路段设计成具有鲜明当地特色的公路景观特色带。在设计时确定公路景观设计的节点和序列形式，根据节点划分出景观单元，次级景观单元，路标，风景点和景观分水岭等特征点；然后在景观设计中结合各个层级景观单元的特点，考虑相邻景观单元之间差异的大小，对其进行组合、归并，划分出风格各异、协调统一的景观特色带、景观特色点和景观过渡带，营造出形态、色彩和质地不断变幻的公路动感行驶环境。2.3 本设计所采用的理念及技术手段本路线方案选择受到多种因素的影响，如长度、工程量、投资等方面。但从全面、协调、可持续发展的角度，还应强调安全、环保等因素。总之，路线方案选择，除应做到地形选线、地质选线外，还应做到安全选线、环保选线，提倡节能选线理念。在满足公路安全、快速、舒适、经济的使用功能的同时，遵循“以因地制宜为前提，以环境保护为基础，以美学理论为指导，以风格鲜明为特点，以兼顾效益为目的”的原则，以灵活、宽容和创作为理念，力求将公路建设与自然、人文环境协调发展的理念贯穿到设计的每个环节，最终实现“最小程度的破坏，最大限度的保护，最强力度的恢复”。最终实现建设与保护的“双赢”。本设计主要采用纸上定线原则，道路纬地软件做辅助工具，在遇到填挖方量较大的时候尽量调整纵坡或坡长，同时考虑平曲线的技术指标，以达到平、纵相结合的目的；遇到不良地质土采用换土、砂砾垫层法等方法；在汇水较多或者是地势较低的地方选择适合的涵或小桥，同时也要考虑环境因素、地理情况、占用农田等因素来合适的选取涵的具体位置，以达到与环境协调相匹配的原则；边坡防护工程主要采取浆砌片石或植被护坡，沿线无特殊构造物时多数选取植被护坡，这样不仅环保，而且对行车的感官也是一种保证；排水工程应结合农田和地势情况，应注意与农田相配合，节省边沟的铺砌保护环境。3 方案的拟定与技术标准的确定3.1 交通量计算经调查统计本公路交通量年平均增长率为 7.1% ；设计远景设计年的年平均昼夜交通量折算为小客车为9300辆/日 。3.2 公路等级确定根据拟建公路的功能、路网规划和交通量预测数据确定为 二级 公路。3.3主要技术指标确定路基宽度：10m行车道宽度：23.50m路肩：20.75m(硬路肩) + 20.75m(土路肩)极限/一般/不设超高最小半径：125m/200m/1500m最大纵坡：6.0%最小坡长：150m竖曲线最小半径：凹形1500m；凸形2000m设计视距：150m一般路基、小桥涵设计洪水频率：1/50汽车荷载：公路-级。3.4 地形分析及路线方案初步拟定设计任务书和指导书已详细阅读，设计任务和具体内容基本明确，所给地形图已按要求放大四倍至1:1万比例尺，相邻等高线之间的差值为10m。设计图属于山岭重丘区，山峰起伏较大，局部汇水较多，植被多数为树木、杂草，对于汇水较多地方路线应尽量避开防止涎溜冰和路基边坡不稳定因素，路线走向应尽量沿着山势走平曲线。 4 设计的基本内容和拟解决的主要问题4.1主要内容本设计选题是海（伦）拜（泉）公路海伦至拜泉段两阶段初步设计。本选题的专项设计是公路几何线性设计。基本内容为公路几何线型设计，纵断面设计，横断面设计及土石方量的计算，路基排水总体设计，水泥混凝土路面的设计，小桥涵设计，路线平面交叉设计及施工组织设计。本设计的所有图纸均采用计算机出图。具体设计内容包括：1 路线平纵横设计选择一条符合现行公路技术标准，经济合理、线形美观均衡、技术可行并与地形相协调的等级公路，根据计算出的设计参数，利用公路路线CAD绘出路线平纵横图；2 路基路面设计拟定路基横断面尺寸，技术路基超高加宽，并结合路基排水要求，确定路基标准横断面图，计算路基土石方数量，编制路基设计表，绘出路基横断面图；根据需要进行挡土墙设计；结合当地特点，选定路面类型并按路面设计基本程序进行路面结构组合设计，绘出路面结构图，填写路面工程数量表；3 平面交叉设计按平面交叉等级及技术标准，进行平面交叉设计，绘出平面交叉设计图；4 小桥涵设计根据地形条件和汇水面积，计算设计流量，确定涵洞位置和孔径，绘出涵洞布置图，填写涵洞工程数量表；5 施工组织设计主要完成施工组织，施工方案，施工进度安排，施工平面图，保证措施等；6 编写设计说明书按照设计程序逐项编写本设计项目的设计说明书。4.2 拟解决的主要问题由于山区地形复杂，道路设计时应尽可能多地收集有关地质水文方面的资料和沿线社会经济、环境资源、交通运输等状况以及设计的专项要求，确定本设计拟解决的主要问题。由于该设计路线所经地区为平原区，地形起伏较小。因此，如何结合地形特征，做到平面顺适，纵面均衡，横面合理，控制填挖高度，减少不良地质地段，保证路基稳定是路线设计要解决的主要问题；根据公路设计标准的要求，结合当地自然资源，如何做到安全耐久、就地取材、经济合理，是路面结构组成设计要解决的主要问题。寒区平原区公路，地质水文条件影响布线位置，在满足技术标准的前提下，应尽量减少开挖面，避免涎流冰等路基病害；重点完成线形专项设计中要求的线形组合，适应多变的地形条件，做好平面设计，体现人与自然相和谐，线形与地形相协调；注重道路的功能需求，满足技术经济标准，保护自然环境。5 技术路线5.1 技术路线根据设计任务书提供的当地交通量，结合地形、地质等条件，确定拟设公路等级和设计速度；按确定的公路等级和设计速度，在路线起终点之间，采用纸上定线的方法，进行平面设计和方案比选。根据已确定的路线走向，在考虑工程造价、填挖平衡及平纵组合要求的情况下，严格按公路技术标准规定的各种技术指标，进行纵断面设计；按已确定的公路等级和设计速度，拟定路基横断面尺寸，根据平纵线形要求，计算路基超高和加宽，并结合路基排水要求，进行路基设计。根据计算出的设计基准期内累计标准轴载，确定公路交通等级，结合当地特点，选定路面类型并按路面设计基本程序进行路面结构组合设计；根据地形条件和汇水面积，计算设计流量，确定涵洞位置和孔径，进行涵洞设计；按平面交叉等级及技术标准，进行平面交叉设计；根据设计图纸和文件以及项目实际情况，完成本工程的施工组织设计。；按设计说明书编写要求，结合本设计的实际内容，编写设计说明书。5.2 进度安排（1）路线方案确定（3月26日4月06日） 3月26日4月02日，定均坡线。 定导向线。 平面试线。 4月03日4月6日， 修正导向线. 定线（方案比选）。 （2）平面设计（4月07日4月19日） 4月07日4月14日，计算平曲线要素及主点里程。 编制直线、曲线及转角一览表。 4月15日4月19日，绘制路线平面图。 绘制公路用地图。 （3）纵断面设计（4月20日4月30日） 4月20日4月25日，绘出路线纵断面地面线。 拉坡。 确定边坡点位置，变坡点高程及纵坡度。 4月26日4月30日，计算各竖曲线要素。 计算各中桩设计高程及填挖高度。 路线纵断面图绘制格式。 （4）路基设计（5月01日5月10日） 5月01日5月04日，确定路幅各组成部分及尺寸。 确定路基排水设施的形状及尺寸。 5月05日5月06日，绘制横断面图。 编制路基设计表。 逐桩绘制本路线的路基横断面设计图。 （5）路面设计（5月11日5月16日） 5月11日5月12日，公路等级和交通量，确定路面等级与类型。 确定路面结构方案。 5月13日5月15日，确定各方案设计路面厚度并验算防冻厚度。 经技术经济比较，确定路面的设计方案。 5月15日5月16日，绘制路面结构图。 编制路面工程数量表。 （6）小桥涵设计（5月17日5月23日） 5月17日5月19日，勾绘汇水面积图。 确定涵洞形式，并计算孔径。 5月20 日5月23日，绘制圆管涵布置图。 绘制箱涵布置图。 （7）路线交叉（5月24日5月29日） 5月24日5月29日，确定全线路线交叉的位置及类型。 完成平面交叉设计，并绘制平面交叉设计图。 （8）施工组织设计与初步概算（5月30日6月04 日） 5月30日6月01日，编制施工组织设计。 6月02日6月04日，编制概预算总表。 （9）编写设计说明书（6月05日6月08日） 6月05日6月06日，编写设计说明书。 6月07日6月08日，按照学院的规范要求排版打印设计说明书。 （10）上交毕业设计资料（6月09日6月12日） 6月09日6月12日，上交毕业设计资料 （11）毕业设计评阅（6月13日6月15日） 6月13日6月15日，毕业设计评阅。 （12）毕业答辩 6月18日6月22日，毕业答辩时间。6参考文献1 中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准(JTG B01-2003)S.北京：人民交通出版社，2003.2 中华人民共和国行业标准.公路自然区划标准(JTJ 003-86)S.北京：人民交通出版社，1999.3 中华人民共和国行业标准.公路环境保护设计规范(JTJ/T 006-98)S.北京：人民交通出版社，2000.4 中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范(JTG D20-2006)S.北京：人民交通出版社，2006.5 中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTG D30-2004)S.北京：人民交通出版社，2004.6 中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002)S.北京：人民交通出版社，2002.7 中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)S.北京：人民交通出版社，2006.8 中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范(JTJ 018-96)S.北京：人民交通出版社，1997.9 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)S.北京：人民交通出版社，2005.10 中华人民共和国行业标准.公路涵洞设计细则(JTG/T D65-042007)S.北京：人民交通出版社，2007.11 赵永平，唐勇.道路勘测设计M.北京：高等教育出版社，2004.12 赵永平.道路CAD设计M.哈尔滨：东北林业大学出版社，2004.13 许娅娅.测量学M.北京：人民交通出版社，2004.14 万德臣.路基路面工程M.北京：人民交通出版社，2004.15 孙家驷.公路小桥涵勘测设计M.北京：人民交通出版社，2004.16 张起森.公路施工组织与概预算M.北京：人民交通出版社，2003.17 陈胜营，汪亚平.公路设计指南M.北京：人民交通出版社，2003.18 翟鑫民,郭君.公路总体布局J.路线设计，2011，(02).19 何昌涛.浅谈重力式挡土墙设计和施工J.建筑规划，2009，(02).20 王立川.重力式挡土墙设计要点J.山西建筑，2009，(10).21 刘莉.公路路线设计系统研究J.山西建筑，2011，(10).13