湘潭某地区老屋塘梅子岭高速公路-毕设论文.doc

摘 要本设计为湘潭某地区老屋塘梅子岭高速（），本次选题，是依据大学专业课程，道路勘测设计、路基路面工程等内容而定的具有代表性，全面检测所学知识的结业性选题。巩固大学生在校期间所学的基本理论和专业知识；巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力；以及锻炼自己画图、识图能力。解决道路工程设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力，达到初步了解与掌握道路工程实际工作内容和设计工作的方法与步骤。设计内业详细资料有：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，包括两公里横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计,包括沥青路面设计和水泥混凝土路面设计；结构物设计包括立交桥设计，小桥涵设计，完成一项涵洞设计；在K1+300-K1+350设置重力式挡土墙，荷载标准为汽20；最后进行软件复核。通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。关键词：高速公路，路线，路基,路面,挡土墙，排水 ABSTRACTThis design for the xiangtan house pond - plum hill high speed in a given area (80/h), the selected topic, is based on university courses, road reconnaissance design, roadbed engineering and so on as representative, comprehensive testing knowledge in graduation sexual topics. Consolidate college students during the period of school learning basic theories and professional knowledge; Consolidate, deepen and broaden the learned basic course, professional basic course and specialized course knowledge and improve the integrated use of these knowledge independent analysis and ability to solve practical problems; Able to read drawing and exercise myself,. Solve the problem of all aspects in the design of road engineering the comprehensive ability and innovation ability, to preliminary understanding and mastery of road engineering practice content and method and step of design work.Design details in the industry are: the route design, alignment, including paper and draw the route plan, route profile design; Cross-sectional roadbed design, including two kilometers and roadbed subgrade drainage conditions of the calculation and design; Pavement design, including the design of asphalt pavement and cement concrete pavement design; Structure design including the design of overpass, small bridge culvert design, complete a culvert design; In K1 + 300 - K1 + 350 set gravity retaining wall, the load standard for steam - 20; Finally carries on the software review.Sections through the analysis of original data, according to the geology, topography, terrain, hydrology and other natural conditions, on the basis of highway engineering technical standards, the specification for highway route design, such as the ministry of communications issued by the relevant technical indicators, with the help of the teachers guidance and classmates.Key words: Expressway , route, subgrade, pavement, retaining wall, drainage 目 录第一章 设计说明及主要技术指标11.1 设计说明11.2主要技术指标1第二章 路线设计计算书22.1选线的基本原则22.2平面设计：4第三章 纵断面设计11第四章 路基设计184.1路基设计原则及规定194.2路基填挖土高度194.3边坡稳定性分析194.4公路用地宽度界限194.5软土路基处理194.6路基防护204.7排水设计204.8路基土方量计算22第五章 路面设计23 5.1沥青路面设计计算23 5.2水泥路面设计计算29 5.3 路面结构推荐34第六章 结构物设计356.1挡土墙设计356.2 桥梁涵洞设计41总 结43参 考 文 献44致 谢45 1 第一章 设计说明及主要技术指标1.1 设计说明 本次设计是湘潭某地区老屋塘-梅子岭高速公路的设计，设计车速为80km/h，双向四车道，设置中央分隔带。设计中主要包括以下几个阶段：（1）主线平面设计：在这段路上选了三个交点，交点半径为1000m、1000m和1200m。（2）纵断面设计：考虑满足排水的最小纵坡要求进行了路线纵断面设计。全线共有两个变坡点，半径为20000m和8000m。（3）本公路位于中国公路自然区划的5区，为东南湿热区（4）路基干湿类型为中湿，土类为粘质土，土基干湿状态的稠度值为0.9。（5）横断面设计：以桩号为基本点，进行了横断面设计、路基设计表设计、土石方计算、排水平面设计等。（6）路面结构设计：采用手工和程序相结合的办法进行了路面结构设计。（7）在K1+300-K1+350设置重力式挡土墙，荷载标准为汽20级。（8）预算：编制了路线范围内路基和路面部分的预算文件。关键词： 主线平面设计、纵断面、横断面、路面结构设计1.2主要技术指标1设计行车速度为80km/h。2路基宽度为24.5m，其中中央分隔带2m，路缘带20.5m，行车道43.75m，硬路肩22.5m，土路肩20.75m。3圆曲线一般最小半径：400m，圆曲线极限最小半径：250m，不设超高的最小半径为2500m。缓和曲线最小长度为60m。4竖曲线一般最小半径：凹型为3000m，凸型为4500m。竖曲线极限最小半径：凹型为2000m，凸型为3000m。5竖曲线最小坡长200m。竖曲线最大纵坡为5%。 第二章 路线设计计算书2.1选线的基本原则（1）正确处理道路与农业的关系，新建公路要占用一部分农田，这是不可避免的，但是要尽量做到不占或少占高产田；路线应与农田水利建设相配合，有利于农田灌溉，尽可能少与水渠相交；当路线靠近村庄或田地通过时，尽量沿河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村、护田之用。（2）正确处理新、旧路的关系路线与原有道理相交时，等级较高时需要修建跨线构造物，使之成立体交叉，若为低等级道路相交，可做成平面交叉。（3）合理考虑路线与城镇的联系路线选择时，应坚持便民不扰民，靠村不进村的原则；路线应尽量避开重要的电力、电讯设施，尽可能减少拆迁民房，树木，电杆，通讯设施的数量。（4）处理好路线与桥位的关系大、中桥位常常是路线的控制点，原则上应服从路线总方向，并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑；小桥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，可采用改河措施或改移路线。（5）当地景区较多，道路路线经过风景区时，其线形要与当地风景协调一致，路线如果与当地历史古迹相冲突时，必须改线避绕。（6）注意土壤水文条件2.2平面设计： 平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。根据地图上的地形，我选定了两个路线方案，下面将两个方案均进行完整的平面设计，再将两方案进行进一步比选后，选择更为合理的方案进行纵断面设计。1方案一平面设计 设计的线形大致如下图所示： 图2-1（1）交点坐标计算在路线上选取A、B、C、D、E、F、G、H点，其坐标为：A（529.280, 074.0） B（529.320, 074.8）C（529.313, 075.4） D（529.256，075.8）E（529.288，076.4） F（529.476，077.0）G（529.570, 077.4） H（529.594, 078.0）起点（529.260, 074.20） 终点（529.600, 078.13）已知交点前直线上两点的坐标为（,）和(),后直线上两点坐标为（）和（）,则交点坐标为（x,y） 故 JD1（529.352371, 75.123710） JD2（529.207232, 76.142232） JD3（529.565415, 77.285367） （2） 交点间距、转角计算设起点坐标为（），第i个交点坐标为（）,i=1,2,3,.n,则坐标增量：，交点间距：计算方位角：如果DX0，路线为右偏；如果0, 路线为左偏经计算求得交点距离：=928.317m =1028.811m =1197.937m =841.344m方位角： 公路偏角： （3） 圆曲线计算JD1段，取半径R=1000。确定缓和曲线长度：按离心加速的变化率计算：=0.036VR=0.036801000=18.43m按驾驶员操作反映时间：=V1.2=801.2=66.67m按超高渐变率计算：= =118.13m按视觉条件计算：=R/9=111.11m综上取=120m=0.600m=59.993m=181.266m361.224m7.922m1.308m主点桩号计算：JD1=K0+928.317ZH=JD=K0+928.317181.266=K0+747.051HY=ZH+=K0+747.051+120=K0+867.051YH=HY+(-2)=K0+867.051-（361.224-2120）=K0+988.275HZ=YH+=K0+988.275+120=K1+108.275QZ=HZ2=K1+108.275361.2442=K0+927.663验算JD=QZ+2= K0+927.663+1.3082= K0+928.317（计算无误）对于交点JD2，取半径R=1000，缓和曲线=120m, p=0.600, q=59.993=286.480m565.200m25.913m7.760m主点桩号计算：JD2=(K1+108.275)+1028.811181.266=K1+955.820ZH=JD=K1+955.820-286.480=K1+669.340HY=ZH+=K1+669.340+120=K1+789.340YH=HY+(-2)=K1+789.340+(565.2002120）=K1+1114.540HZ=YH+=K1+1114.540+120=K1+1234.540QZ=HZ2=K1+1234.540515.2002=K1+951.840验算JD2=QZ+2=K1+951.840+7.7602= K1+955.820（计算无误）对于JD3段，半径取值R=1200m确定缓和曲线长度：按离心加速的变化率计算：=0.036VR=0.036801200=15.36m按驾驶员操作反映时间：=V1.2=801.2=66.67m按超高渐变率计算：= =118.13m按视觉条件计算：=R/9=133.33m综上取=135m=0.633m=67.493m=226.006m450.038m11.052m1.974m主点桩号计算：JD3桩号=K2+234.540+1197.937-286.480=K3+145.000ZH=JD=K3+145226.006=K2+918.994HY=ZH+=K2+918.994+135=K3+53.994YH=HY+(-2)= K3+53.994-（450.038-2135）=K3+234.032HZ=YH+= K3+234.032+135=K3+369.032QZ=HZ2= K3+369.032-450.0382=K3+144.013验算JD3=QZ+2= K3+144.013+1.9742= K3+145.000（计算无误）表2.1 方案一交点参数表JD1JD2JD3R(m)100010001200 (m)120120135()13 49 16（Z）25 30 29（Y）15 02 31（Z）p(m)0.6000.6000.633q(m)59.99359.99367.493 (m)181.266286.480226.006 (m)361.224565.200450.038 (m)7.92225.91311.052 (m)1.3087.7601.974JDK0+928.317K1+955.820K3+145.000ZHK0+747.051K1+669.340K2+918.994HYK0+867.051K1+789.340K3+53.994YHK0+988.275K2+114.540K3+234.032HZK1+108.275K2+234.540K3+369.032QZK0+927.663K1+951.940K3+144.013经验算，第一个平曲线和第二个平曲线间直线段长度为561.065m，第二个平曲线和第三个平曲线间直线长度为684.454m，均大于2v（=160m），且本设计的平曲线均为反向曲线，故满足要求。2方案二平面设计设计的线形大致如下图所示：图2.2 方案二平面线形图交点坐标计算在路线上选取A、B、C、D、E、F、G、H点，其坐标为：A（529.220, 074.6） B（529.284, 075.0）C（529.231, 075.4） D（529.043，075.8）E（529.054，076.4） F（529.126，076.8）G（529.324, 077.2） H（529.766, 077.8）起点（529.188, 074.4） 终点（529.913, 078.0）已知交点前直线上两点的坐标为（,）和(),后直线上两点坐标为（）和（）,则交点坐标为（x,y） 故 JD1（529.270529, 75.315806） JD2（529.945412, 76.008302） JD3（529.157245, 76.973615） 交点间距、转角计算设起点坐标为（），第i个交点坐标为（）,i=1,2,3,.n,则坐标增量：，交点间距：计算方位角：如果DX0，路线为右偏；如果0, 路线为左偏经计算求得交点距离：=919.517m =765.017m =988.280m =1274.806m方位角： 公路偏角： JD1段，取半径R=600m.确定缓和曲线长度：按离心加速的变化率计算：=0.036VR=0.03680600=30.72m按驾驶员操作反映时间：=V1.2=801.2=66.67m按超高渐变率计算：= =118.13m按视觉条件计算：=R/9=66.7m综上取=120m=1.00m=59.98m=222.718m434.159m22.64m11.277m主点桩号计算：JD1=K0+919.517ZH=JD=K0+919.517222.718=K0+696.799HY=ZH+= K0+696.799+120=K0+816.799YH=HY+(-2)=K0+816.799+（434.159-2120）=K1+10.958HZ=YH+= K1+10.958+120=K1+130.958QZ=HZ2=K1+130.958434.1592=K0+913.879验算JD=QZ+2= K0+913.879+11.2772= K0+919.517（计算无误）对于交点JD2，取半径R=600，缓和曲线=120m, p=1.00, q=59.98=264.167m512.873m34.739m15.461m主点桩号计算：JD2=K1+130.958+765.017-222.718=K1+673.257ZH=JD= K1+673.257-264.167=K1+409.09HY=ZH+= K1+409.09+120=K1+529.09YH=HY+(-2)=K1+529.09+(512.8732120）=K1+801.963HZ=YH+=K1+801.963+120=K2+921.963QZ=HZ2= K2+921.963512.8732=K1+665.527验算JD2=QZ+2=K1+665.527+15.4612= K1+673.257（计算无误）对于交点JD3，取半径R=600，缓和曲线=120m, p=1.00, q=59.98=187.726m371.327m14.427m4.125m主点桩号计算：JD3桩号=K1+921.963+988.280-264.167=K2+646.076ZH=JD= K2+646.076187.726=K2+458.350HY=ZH+=K2+458.350+120=K2+578.350YH=HY+(-2)= K2+578.350-（371.327-2*120）=K2+709.677HZ=YH+= K2+709.677+120=K2+829.677QZ=HZ2= K2+829.677-371.3272=K2+644.0135验算JD3=QZ+2= K2+644.0135+4.1252= K2+646.076（计算无误）表2.2 方案二交点参数表JD1JD2JD3R(m)600600600 (m)120120120()30 18 00（Z）-37 31 48（Y）-24 00 00（Z）p(m)1.001.001.00q(m)59.9859.9859.98 (m)222.718264.167187.726 (m)434.159512.873371.327 (m)22.64034.73914.427 (m)11.27715.4614.125JDK0+919.517K1+673.257K2+646.076ZHK0+696.799K1+409.09K2+458.350HYK0+816.799K1+529.09K2+578.350YHK1+10.958K1+801.963K2+709.677HZK1+130.958K1+921.963K2+829.677QZK0+913.879K1+665.527K2+644.014经验算，第一个平曲线和第二个平曲线间直线段长度为278.132m，异向曲线大于2v（=160m），第二个平曲线和第三个平曲线间直线长度为536.387m，同向大于6v（=480m），故满足要求。方案比选：方案二的路线长度要略大于方案一。从平面图中可以知道，方案二中需拆迁的房屋比方案一中多，且方案二跨越多个大的鱼塘和山区，方案二比方案一地质条件差，土石方工程量更大，方案二存在同向曲线，线性要求高，难以满足，所以综合考虑以上因素，选用方案一。 第三章 纵断面设计根据地形的需要，在本段路中设置了2条竖曲线，半径分别为20000m、8000m。坡度分别为1.9%，2.8%，-1.6 %。竖曲线的起终点遵循平包竖原则均落在平曲线的缓和曲线上。路线上的地面高程，每50m取一个点，见下表： 里程桩号地面高程里程桩号地面高程K0+0052.3K2+5083.3K0+5052.9K2+10085.8K0+10053.6K2+114.5489.6K0+15054.6K2+15091.7K0+20055.0K2+20093.8K0+25057.0K2+234.5494.5K0+30057.9K2+25092.7K0+35058.2K2+30080.3K0+40060.3K2+35076.1K0+45062.6K2+40079.2K0+50063.1K2+45076.1K0+55064.0K2+50073.6K0+60064.7K2+55073.8K0+65065.7K2+60075.8K0+70065.9K2+65074.8K0+747.05165.9K2+70075.1K0+75065.9K2+75071.4K0+80066.2K2+80068.2K0+85067.2K2+85068.1K0+867.05167.6K2+90071.1K0+90068.5K2+918.9970.8K0927.66370.0K2+95071.9K0+95070.0K3+00.080.2K0+988.27570.8K3+5072.5K1+0071.1K3+53.99474.0K1+5073.2K3+10072.3K1+10076.4K3+144.0175.4K1+108.27576.5K3+15077.2K1+15076.7K3+20078.7K1+20081.8K3+234.0377.3K1+25082.1K3+25077.6K1+30086.1K3+30075.1K1+35092.0K3+35077.4K1+40091.8K3+369.0377.3K1+450100K3+40077.5K1+50089.0K3+45077.5K1+55099.0K3+50072.5K1+60093.9K3+55069.8K1+65096.1K3+60070.0K1+669.34098.9K3+65067.5K1+70090.2K3+70068.2K1+75086.4K3+75071.4K1+789.3481.1K3+80065.7K1+80083.6K3+85056.3K1+85084.4K3+90056.9K1+90091.3K3+95061.7K1+95092.5K3+984.3764.5K1+951.9492.0K2+00.078.1 表3-11、 竖曲线要素计算（1）各竖曲线坡段坡度如下： 图3-1变坡点桩号为K0+950，高程为70.0m，i1=1.9%，i2=2.8%，竖曲线半径R=20000m。变坡点竖曲线要素计算过程如下： 为凸形曲线长：L=R=200000.009=180m切线长：T=L/2=90m外距：2设计竖曲线桩号及高程竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=K0+950-90 =K0+860竖曲线起点高程=70.0-900.019=68.29m竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T= K0+950+90 =K1+40竖曲线终点高程=70.0+0.02890m=72.52m桩号K0+867.051处：横距：x=(K0+867.051)-(K0+860)=7.051m竖距： 切线高程=70.0-(90-7.051)0.019=68.42m设计高程=68.42-y=68.42m桩号K0+900.0处：横距：x=(K0+900.0)-(K0+860)=40.0m竖距： 切线高程=70.0-(90-40)0.019=69.05m设计高程=69.05-0.04=69.01m桩号K0+927.663处：横距：x=(K0+927.663)-(K0+860)=67.663m竖距： 切线高程=70.0-(90-67.663)0.019=69.58m设计高程=69.58-0.114=69.47m桩号K0+988.215处：横距：x=(K0+988.215)-(K0+950.0)=38.215m竖距： 切线高程=70.0-38.2150.028=71.07m设计高程=71.07+0.04=71.11m桩号K1+0.00处：横距：x=(K1+0.00)-(K0+950.0)=50.0m竖距： 切线高程=70.0+50.00.028=71.40m设计高程=71.40+0.06=71.46m（2） 变坡点桩号为K1+950，高程为92.5m，i1=2.8%，i2=-1.6%，竖曲线半径R=8000m，变坡点竖曲线要素计算过程如下： 图3-2 为凸形曲线长：L=R=80000.044=352.0m切线长：T=L/2=176.0m外距：设计竖曲线桩号及高程竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=K1+950-176.0 =K1+774.0竖曲线起点高程=92.5-1760.028=87.57m竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T= K1+950+176.0 =K2+126.0竖曲线终点高程=92.5-1760.016m=89.68m桩号K1+789.340处：横距：x=(K1+789.340)-( K1+774.0)=15.34m竖距： 切线高程=87.57+15.340.028=88.00m设计高程=88.0-0.015=87.99m桩号K1+800.0处：横距：x=(K1+800.0)-( K1+774.0)=26.0m竖距： 切线高程=87.57+26.00.028=88.30m设计高程=88.30-0.04=88.26m桩号K1+850.0处：横距：x=(K1+850.0)-( K1+774.0)=76.0m竖距： m切线高程=87.57+76.00.028=89.70m设计高程=89.70-0.36=89.44m桩号K1+900.0处：横距：x=(K1+900.0)-( K1+774.0)=126.0m 竖距：m切线高程=87.57+126.00.028=91.10m设计高程=91.10-0.99=90.11m桩号K1+951.94处：横距：x=(K2+126.0)-( K1+951.94)=174.06m竖距： m切线高程92.5-(176-174.06) 0.016=92.47m设计高程=92.47-1.89=90.58m桩号K2+0.00处：横距：x=(K2+126.0)-( K2+0.00)=126.0m竖距： m切线高程92.5-(176-126.0) 0.016=91.70m设计高程=91.70-0.99=90.71m桩号K2+50.0处：横距：x=(K2+126.0)-( K2+50.0)=76.0m竖距： m切线高程92.5-(176-76.0) 0.016=90.90m设计高程=90.90-0.36=90.54m桩号K2+100.0处：横距：x=(K2+126.0)-( K2+100.0)=26.0m竖距： m切线高程92.5-(176-26.0) 0.016=91.10m设计高程=91.10-0.04=90.06m桩号K2+114.54处：横距：x=(K2+126.0)-( K2+114.54)=11.46m竖距： m切线高程92.5-(176-11.46) 0.016=89.87m设计高程=89.87-0.01=89.86m3、竖曲线高程汇总表如下 竖曲线高程表 3-2里程桩号切线高程设计高程K0+867.0517.0510.00168.4268.42K0+900.040.00.0469.0569.01K0+927.66367.6630.11469.5869.47K0+988.21538.2150.0471.0771.11K1+0.0050.00.0671.4071.46K1+789.34015.340.01588.0087.99K1+800.026.00.0488.3088.26K1+850.076.00.3689.7089.44K1+900.01260.9991.1090.11K1+951.94174.061.8992.4790.58K2+0.001260.9991.7090.71K2+50.076.00.3690.990.54K2+100.026.00.0490.1090.06K2+114.5411.460.0189.8789.86竖曲线要素表3-3JD1JD2R(m)200008000L(m)180.0352.0T(m)90.0176.0E(m)0.20251.936起点桩号K0+860.0K1+774.0变坡点桩号K0+950.0K1+950.0终点桩号K1+40.0K2+126.0421 第四章 路基设计4.1路基设计原则及规定（1）路基必须密实、均匀、稳定。（2）路槽底面土基设计回弹模量值宜大于或等于20MPa,特殊情况不得小于15MPa,不能满足上述要求时应采取措施提高土基强度。（3）路基设计应因地制宜，合理利用当地材料与工业废料。（4）对特殊地质、水文条件的路基，应结合当地经验按有关规范设计。一般规定（1）公路路基排水设计应防、排、疏结合，并与路面排水、路基防护、地基处理以及特殊路基地区（段）的其它处治措施等相互协调，形成完善的排水系统。（2）路基排水设计应遵循总体规划，合理布局，少占农田，环境保护的原则，并与当地排灌系统协调。（3）排水困难地段，可采取降低地下水位、设置隔离层等措施，使路基处于干燥、中湿状态。 （4）施工场地的临时性排水设施，应尽可能与永久性排水设施相结合。各类排水设施的设计应满足使用功能要求，结构安全可靠，便于施工、检查和养护维修。路基横断面布置如下： 路基宽度为24.5m，其中中央分隔带宽度为2m，路缘带宽度20.5m，行车道宽度为43.75m=15m，硬路肩宽度为22.5m=5m，土路肩宽度为20.75m=1.5m。行车道和硬路肩横坡度均为2.0%，