某二级公路毕业设计计算书.doc

二级公路毕业设计1 设计总说明1.1地理位置图（具体情况见路线设计图）1.2设计依据根据设计任务书及所给定的地形图（1）公路工程技术标准（JTG B012023）（2）公路路线设计规范（JTJ01194）（3）公路路基设计规范（JTG D302023）（4）公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D402023）（5）公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F302023）（6）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2023）（7）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2023）1.3设计（论文）的重要内容（1）公路路线设计 在1：2023的地形图上，进行路线平面、纵段面、横段面设计并选定桥梁桥涵位置类型，完毕相应的图、表以及有关的计算书、说明书等工作（路线长度不小于2.0km)。（2）路基路面设计 在路线设计的基础上，完毕路基设计、排水、防护、支挡工程、特殊路基等设计;路面工程设计（进行沥青路面、水泥混凝土路面的结构组合设计、厚度计算与方案比较）。（3）桥涵初步设计 根据所提供的数据资料，完毕桥涵标准图的选择，涉及相关图纸、表格、工程数量及相关说明。（4）施工组织设计 根据所涉及的内容，完毕施工组织和施工图预算或概算（桥涵），提交相应的计算书和与说明书。1.4设计（论文）的基本规定 （1）按设计课题的规定，独立完毕设计任务，做出不同的设计方案，交出最后的成果图。（2）认真设计、准确计算、细致绘图、文字表达准确流畅。（3）树立科学态度，注重钻研精神、独立工作能力的培养。（4）严格按照有关文献规定进行毕业设计管理，努力提高毕业设计质量。（5）注重资料的收集、分析和整理工作。1.5 路线及工程概况本路线是山岭重丘区的一条二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为20.75米，硬路肩为20.75，行车道为23.50米。设计速度为60Km/h，路线总长2194.074米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K2+194.074。设计路线共设立了两个平曲线，半径均分别为600米和400米，弯道处均设立缓和曲线，在缓和曲线内均设立超高，超高值设立为4%，由于半径都大于250米，则不需要加宽。本次纵断面设计设立了两个变坡点，最大纵坡为-2.6% ，最小纵坡为-0.39%，最大坡长770米，最小坡长674.074米。1个凸形竖曲线， 1个凹形竖曲线，半径均为10000米。本路线设计中没有设立桥梁，设立涵洞共1个，桩号为K0+240的钢筋混凝土盖板涵。1.6 沿线气候、水文特性、地形地震地理及其与公路的关系（1）济宁至邹城二级公路所经地区属中亚热带向北亚带过渡的季风湿润气候区，冷热分明，干湿两季明显，夏季多暴雨高温，冬季严寒少雨，数年平均降水量约为2600mm,雨季集中于38月份，数年平均相对湿度为81%-82%，属于湿度适中带-湿度充足带,由于受地理和气候条件的影响,路线所通过的区域水旱灾害频繁，雨季对本路段施工有较大的影响。路基土方及构造物施工要不失时机地做好施工计划安排。（2）本协议段地处山岭重丘区，地形起伏较大，植被较发育，覆盖层较薄。覆盖层以种植土、亚沙土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2米左右，稻田中种植土厚0.6米左右，下伏基岩为硅化板岩。（3）本地区气象资料为：本路段自然区划为3区，属亚热带季风型湿润性气候区，总的特性夏热期长，东寒期短，潮湿多雨。月平均最高气温为35度（七月），月平均最低气温为5度（一月），日最高气温为41度，日最低气温为-7度，日最大气温差为21度，平均年降雨量为2600mm，小时最大降雨量为230mm，潮湿系数2.2，日最大风速为30m/s。（4）根据国家质量技术监督局发布的1:400万的中国地震动峰值参数区划图 (GB183062023),本路线段地震动峰值加速度2.0% 1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2023m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m本设计公路平曲线半径分别为半径：600m、400m；缓和曲线长度分别为：80m、80m；竖曲线半径分别为：10000 m 10000 m，经验证，均满足规定。2） 设计的线形大体如下图所示：图2.1路线设计图交点间距计算公式为 （2.1）导线方位角计算公式为 （2.2）由图2-2计算出起点、交点、终点的坐标如下：QD：(2876817.494, 499674.536) JD1：(2876893.422, 500478.929) JD2：(2876707.678, 501546.152) ZD：(2876779.25，501844.128) 路线长、方位角计算a0-1段D0-1=方位角 b1-2段D1-2=方位角 c2-3段D2-3= 方位角 d. 转角计算 （右） （左）（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式1）在简朴的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：图2.1按回旋曲线敷设缓和曲线 （2.3） （2.4） （2.5） （2.6） （2.7） （2.8） （2.9） （2.10）式中: 总切线长，（）；总曲线长，（）； 外距，（）；校正数，（）；主曲线半径,（）；路线转角，（）；缓和曲线终点处的缓和曲线角，（）；缓和曲线切线增值，（）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；缓和曲线长度，（）；圆曲线长度，（）。2）主点桩号计算 （2.11） （2.12） （2.13） （2.14） （2.15） （2.16）2.4路线曲线要素计算2.4.1 路线简介该济宁-邹城二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：2194.074m交点：2个交点桩号：K0+807.968、K1+890.175半径：600m 、400m 缓和曲线长度：80m、80m2.4.2 曲线要素JD1：K0+807.968设=600m，=80m ，= 则曲线要素计算如下： 主点里程桩号计算：JD1：K0+807.968ZH=JD-T= K0+807.968-120.459=K0+687.509HY=ZH+= K0+687.509+80=K0+767.509YH=HY+(L-2)= K0+767.509+(239.8586-2*80)=K0+847.3678HZ=YH+= K0+847.368+80= K0+927.3678QZ=HZ-L/2=K0+927.3678-239.8586/2=K0+807.4397校核: JD=QZ+J/2=K0+807.4397+1.06/2= K0+847.8978交点校核无误。其它3个交点的计算结果见“直线、曲线及转角表”。2.5 各点桩号的拟定在整个的设计过程中就重要用到了以上的三种线形，在五公里的路长中，充足考虑了本地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。在地形平面图上初步拟定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂限度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据公路工程技术标准JTG B012023的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，拟定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。3 路线纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性规定，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的重要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，本地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达成行车安全，迅速，运送经济合理及乘客感觉舒适的目的。3.1纵断面设计的原则（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3） 平面与纵断面组合设计应满足：（4） 视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5） 平曲线与竖曲线应互相重合，最佳使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”(6) 平、纵线形的技术指标大小应均衡。（7） 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（8） 与周边环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张限度，并起到引导视线的作用。3.2纵坡设计的规定（1） 设计必须满足标准的各项规范（2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设立反坡段。（3） 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。（4） 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，减少造价和节省用地。（5） 纵坡除应满足最小纵坡规定外，还应满足最小填土高度规定，保证路基稳定。（6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。（7） 在实地调查基础上，充足考虑通道、农田水利等方面的规定。3.3 纵坡设计的环节（1） 准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩涉及：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。（2） 标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城乡规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。（3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种也许的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点规定，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。（4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。（5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。（6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高拟定下来。坡度值规定取到0.1，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。（7） 设立竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等拟定竖曲线半径，计算竖曲线要素。（8） 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高拟定。3.4 竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设立的一段缓和曲线。设计时充足结合纵断面设计原则和规定，并依据规范的规定合理的选择了半径。标准规定： 表3.1竖曲线指标设计车速（km/h）60最大纵坡（）6%最小纵坡（）0.3%凸形竖曲线半径（m）一般值2023极限值1400凹形竖曲线半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）50竖曲线基本要素计算公式： (3.1) L = (3.2) T = (3.3) E = (3.4)式中： 坡度差， L 曲线长， （m）T 切线长， （m）E 外距 （m）A 变坡点1： (1) 竖曲线要素计算：里程和桩号K0+770.000 I1=0.4% i2= -2.6% 取半径R=10000mw= i2i1=-2.6%(0.4%)=-2.2% (凸形) (2) 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K0+770.000)110=K0+660竖曲线起点高程=178.6-110（-0.4%）=179.04m竖曲线终点桩号=( K0+770.000) +110= K0+880竖曲线终点高程=178.6+ 110（-2.6%）=175.74m B 变坡点2：(1) 竖曲线要素计算：里程和桩号K1+520 i2=-2.6% i3= -1.9% 取半径R=10000w= i3i2=-1.9%-（-2.6%）=0.5% (凹形) (2) 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K1+520)25 =K1+495竖曲线起点高程=158.922525（-2.6%）=159.5725m竖曲线终点桩号=(K1+520)+25 =K1+545竖曲线终点高程=158.9225-25（-1.9%）=159.398m 4 路线横断面设计道路横断面，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构成的。横断面设计线涉及行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。4.1 横断面设计的原则（1）设计应根据公路等级、行车规定和本地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设立完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以解决的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设立防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处在潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设立隔离层及其他排水设施等。（6）路基设计还应兼顾本地农田基本建设及环境保护等的需要公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。4.2横断面设计综述 在济邹二级公路的横断面设计中，设计路线基本按原路设计，为保证改建施工，全线以填土为主。4.2.1 横坡的拟定（1）路拱坡度根据规范二级公路的应采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜，不小于1.5。（2）路肩坡度直线路段的硬路肩，应设立向外倾斜的横坡。曲线外侧的路肩横坡方向及其坡度值：表4.1路肩横坡方向及其坡度表行车道超高值（%）2、3、4、56、78、9、10曲线外侧路肩横坡方向向外侧倾斜向内侧倾斜向内侧倾斜曲线外侧路肩坡度值（%）-2-1与行车道行坡相同4.3弯道的超高和加宽4.3.1平曲线的加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增长路面宽度，以保证曲线上行车的顺适与安全。普通汽车的加宽值可由几何关系得到： b =R (R1+B) (4.1) 而 故 上述第二项以后的值很小，可省略不计，故一条车道的加宽： (4.2)式中：A 汽车后轴至前保险杠的距离 （m）R 圆曲线半径 （m） 对于有N个车道的行车道： (4.3)半挂车的加宽值由几何关系求得： (4.4) (4.5)式中： 牵引车的加宽值； 拖车的加宽值； 牵引车保险杠至第二轴的距离 （m）； 第二轴至拖车最后轴的距离 （m）；由于，而与R相比甚微，可取 = R ，于是半挂车的加宽值： (4.6)令 = ，上式依旧纳成为式： (4.7)4.3.2加宽过渡对于R 250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设立了加宽的宽度，需设立加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设立根据道路性质和等级可采用不同的方法。二级公路设计中采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值： (4.8)式中： 任意点距缓和段起点的距离 （m）；L 加宽缓和段长 （m）；b 圆曲线上的全加宽 （m）。4.3.3曲线的超高为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设立超高，可以所有或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。济邹二级公路设计中重要采用绕外边旋转的方法进行曲线的超高。先将外侧车道绕外边旋转，于次同时，内侧车道随中线的减少而相应减少，待达成单向横坡度后，整个断面仍绕外侧车道边沿旋转，直至超高横坡度。绕边线旋转由于行车道内侧不减少，有助于路基纵向排水，一般新建工程多用此中方法。横断面上超高值的计算表4.2 绕边线旋转超高值计算公式超高位置计 算 公 式注圆曲线上外缘1、计算结果均为与设计高之高差2、临界断面距缓和段起点：3、X距离处的加宽值：中缘内缘过渡段上外缘中缘内缘（1）超高规范规定：二级公路的最大超高值为8。（2）超高缓和段超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下式进行计算： （4.9）式中：旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边沿的宽度，（m）； 超高坡度与路拱坡度代数差，（%）； 超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边沿线之间相对升降的比率。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。路线横断面设计综述：1） 路拱坡度 2.0%2） 路肩坡度 3.0%3） 超高度超高度可由平曲线半径范围选取，由规范：平原微丘区：平曲线半径 300-390m，iy=5% 不设超高的最小半径为：5500m超高计算可求出各点的超高值，如下表截取数据为K0+687.510K0+847.369的超高加宽值，由于所取圆曲线半径R250M，所以路线不设加宽。表4.3路基超高加宽表桩 号路 基 左 侧路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K0+687.5105.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+6905.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7005.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7105.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7205.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7305.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7405.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7505.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7605.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+767.5105.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7705.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7805.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+7905.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+8005.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+807.4595.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+8105.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+8205.000 3.500 0.000 -2.000 -3.000 K0+8305.0003.5000.000-2.000-3.000K0+8305.0003.5000.000-2.000-3.000K0+847.3695.0003.5000.000-2.000-3.0004.4 横断面的绘制道路横断面的布置及几何尺寸,应能满足交通环境用地经济城市面貌等规定,并应保证路基的稳定性.本次横断面设计选择了路线的一公里来绘制，其中涉及了桩号JD1 ，桩号JD2 两个桩号.此段路的路基土石方数量见路基土石方数量计算表。路基设计的重要计算值见路基设计表。5 土石方的计算和调配5.1 调配规定（1）土石方调配应按先横向后纵向的顺序进行。（2）纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。（3）土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运送的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。（4）借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商议。（5）不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。5.2 调配方法 土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简朴，调配清楚的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。表格调配法的方法环节如下：5.2.1 准备工作调配前先要对土石方计算复核，确认无误后方可进行。调配前应将也许影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。5.2.2 横向调运即计算本桩运用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。5.2.3纵向调运拟定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，拟定调运方向和调运起讫点，并用箭头表达。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距。5.2.4 计算借方数量、废方数量和总运量 借方数量=填缺纵向调入本桩的数量 废方数量=挖余纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量5.2.5复核(1) 横向调运复核 填方=本桩运用+填缺