交通工程本科毕业设计论文.docx

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交通工程本科毕业设计论文

摘要1

1.绪论2

1.1选题的意义2

1.1.1中国公路发展概况2

1.1.2本文研究主要内容2

2.路线设计4

2.1道路选线4

2.1.1道路选线的一般原则4

2.1.2选线的方法5

2.2路线平面设计5

2.2.1平面设计的要求5

2.2.2平曲线参数的确定7

2.2.3平曲线要素的计算8

2.3道路纵断面设计9

2.3.1道路纵断面设计概述9

2.3.2纵坡设计的一般要求10

2.3.3最大纵坡10

2.3.4最小纵坡10

2.3.5坡长限制11

2.4竖曲线设计11

2.5道路横断面设计11

2.5.1道路横断面的组成12

3.路基设计15

3.1路基设计15

3.1.1路基设计的一般规定15

3.1.2路基设计15

3.2路基土石方的计算与调配17

3.2.1横断面面积计算17

3.2.2土石方数量计算17

3.2.3路基土石方调配17

3.3路基边坡稳定性验算18

3.4挡土墙设计18

3.5坡面防护设计18

4.路面设计20

4.1路面结构分层20

4.2路面分类20

4.2.1路面面层类型的选用20

4.3路面结构设计21

4.3.1路面结构具体设计21

4.3.2基本资料23

4.3.3马歇尔设型沥青混合料的计25

4.3.4确定沥青最佳用量25

4.3.5确定沥青最佳用量OAC26

4.4土基回弹模量的确定26

4.5沥青路面厚度计算26

5.排水设计29

5.1路基路面排水的目的与原则29

5.1.1路基路面排水目的29

5.1.2路基路面排水的一般原则29

5.2路基排水29

5.2.1排水设施分类30

5.2.2路基排水的综合设计30

5.3路面排水设计30

5.3.1中央分隔带排水30

5.3.2路面内部排水31

结语32

致谢33

参考文献34

摘要

　　在本设计中

主要是对某山岭重丘地区二级公路的设计

设计部分公路的全长21133m

设计车速60Km/h

双向两车道

　　对已给的设计资料进行了分析

查找相应的技术规范

确定了设计需要的各种参数

在平面图中进行选线

然后又对道路路线进行了平面设计

本路线有两段曲线设置缓和曲线

并设置超高

纵断面设计中满足了平纵面线性组合设计中的各种要求

在横断面设计中

确定了横断面组成及各种要素后

绘制横断面图

路基设计的基本内容

是确定路基边坡的形状和坡度

在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算

路面设计内容包括路面类型和结构设计

　　通过本次设计不但了解了设计公路的各种步骤

而且也能熟练地运用AUTOCAD进行制图

同时也学会了运用纬地道路设计软件

　　关键词：

二级道路

线性设计

路基

路面

挡土墙

1.绪论

1.1选题的意义

　　公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志

是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施

公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展、拉动其他产业的发展具有非常重要的作用

1.1.1中国公路发展概况

　　50年来

我国公路建设已取得巨大成就

回顾我国公路发展历程

对比世界公路发展趋势

可以认为

我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期

但是

由于基础十分薄弱

我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要

与发达国家的先进水平相比还有较大差距

从公路技术等级看

在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路

等外公路占公路总里程的比重达到14.4％

西部地区更高

达到21.8％

技术等级构成仍不理想

从行政区划分布看

由于经济发展和人口分布的不平衡

公路发展在各地区之间存在着较大差距

总的来看

东部地区公路密度较大

高等级公路的比例也较高

明显高于全国平均水平

更高于中、西部地区水平

　　因此

为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标

按照道路的使用功能和交通需求

重点提高经济相对发达地区的公路技术等级

根据国家西部大开发战略

大力扶持西部地区公路基础设施建设

将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点

1.1.2本文研究主要内容

　　本设计的任务是在教师的指导下独立完成某山岭重丘区二级公路的设计工作

具体内容包括资料分析、平面设计、纵断面设计、公路排水设计、设计文件的编制和图纸绘制

1）资料整理与分析

　　设计资料是设计的客观依据

必须客观认真地分析

首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆

明确对设计的影响

在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等

构成一副明确的画面

其次要求自然条件、材料供应情况和施工条件等

从中抽取确定有关依据

2）路线平面、纵断面及横断面设计

3）排水设计

4）设计文件

毕业设计文件包括设计说明书和计算书

5）设计图纸

　　设计图纸包括路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路基排水设计图等主要图纸

路基土石方数量计算表格

其中一部分图纸需要计算机绘制

2.路线设计

2.1道路选线

选线是在规划道路的起终点之间选定一条技术上可行、经济上合理

又能符合使用要求的道路中心线的工作

它是路线设计的最根本的问题

目的是合理的解决设计道路的起终点和走向

为了保证选线和设计的质量

应根据指定的路线总方向和设计道路的性质、任务及其在公路网中的作用

考虑到社会经济因素和复杂的自然条件等拟定路线方向

2.1.1道路选线的一般原则

　　路线是道路的骨架

它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中是否能起到应有的作用

正如前所述

影响路线设计除自然条件外尚受诸多社会因素的制约

选线要综合考虑多种因素

妥善处理好各方面的关系

其基本原则如下：

1.在道路设计的各个阶段

应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究

在多方案论证、比选的基础上

选定最优路线方案

2.路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下

做到工程量小、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指标

不要轻易采用极限指标

也不应不顾工程大小

片面追求高指标

3.选线应注意同农田基本建设相配合

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（如橡胶林、茶林、果园）等

4.通过名胜、风景、古迹地区的道路

应注意保护原有自然状态

其人工构造物应与周围环境、景观相协调

处理好重要历史文物遗址

5.选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查

弄清它们对道路工程的影响

对严重不良地质路段

如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区

应慎重对待

一般情况下应设法绕避

当必须穿过时

应选择合适位置

缩小穿越范围

并采取必要的工程措施

6.选线应重视环境保护

注意由于道路修筑

汽车运营所产生的影响和污染

7.对于高速路和一级路

由于其路幅宽

可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件

利用其上下行车道分离的特点

本着因地制宜的原则

合理利用上下行车道分离的形式设线

2.1.2选线的方法

　　在道路选线过程中

影响选线的因素很多

这些因素有的互相矛盾

有的又相互制约

各因素在不同场合的重要程度也不相同

不可能一次就找出理想方案来

最有效的作法是通过分阶段

由粗到细反复比选来求最佳解

选线一般按工作内容分三步进行

1．路线方案选择

　　路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题

此项工作通常是先在小比例尺（1：

2.5～1：

10万）地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案

收集各可能方案的有关资料

进行初步评选

确定数条有进一步比较价值的方案

然后进行现场勘察

通过多方案的比选得出一个最佳方案来

当没有地形图时

可采用调查或踏勘方法现场收集资料

进行方案评选

当地形复杂或地区范围很大时

可以通过航空视察

或用遥感与航摄资料进行选线

　　2．路线带选择

　　在路线基本方向选定的基础上

按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点

连接这些控制点

即构成路线带

也称路线布局

这些细部控制点的取舍

自然仍是通过比选的办法来确定的

路线布局一般应该在1：

1000～1：

5000比例尺的地形图上进行

只有在地形简单

方案明确的路段

才可以现场直接选定

　　3．具体定线

　　经过上述两步的工作

路线雏形已经明显勾画出来

定线就是根据技术标准和路线方案

结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计

具体定出道路中线的工作

2.2路线平面设计

2.2.1平面设计的要求

　　圆曲线半径、缓和曲线长度

是路面平面设计中要解决的基本问题

但只此对于满足一条路线行驶安全顺畅的要求是不够的

实践证明

直线过长或过短

曲线与曲线配置不适当也会导致行车事故

降低通行能力

因此一般来说

平曲线设计应满足以下要求：

1.平面设计必须满足《标准》和规范的要求

《标准》和《规范》是平面设计的指导性文件

平面设计中

圆曲线半径

缓和曲线长度的值必须满足相应的规定

并根据设计条件尽量采用较高的标准

不应轻易采用指标的极限值

2.平面线形应直接连续、顺适

并于地形地物相适应

与周围环境相协调

在地势平坦开阔的平原微丘区路线直接顺势

在平面线形三要素中只限所占比例最大

而在地势有很大起伏的山岭和重丘区路线则多弯曲

曲线所占比例较大

3.行驶力学的要求是基本的视觉和心理上的要求对二级公路应尽量满足

4.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

应注意各线性保持连续性而不出现技术指标的突变

因此

在设计时应充分注意长直线尽头不能接入小半径圆曲线

而且在高低标准之间要有过度

5.应避免连续急弯的线性

6.平曲线应有足够的长度

平曲线太短

汽车在平曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及操纵调整

所以《规范》规定了平曲线的最小长度

如下表2-1

表2-1平曲线最小长度

设计速度（Km/h）1201008060403020平曲线最小长度（m）一般值600500400300200150100最小值200170140100705040

　　公路平曲线一般由两段缓和曲线和一段圆曲线组成

缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间段圆曲线长度也宜不大于3s的行程

当地行等限制时

可将缓和曲线在曲率相等处直接相连

此时的圆曲线长度为零

　　当θ≤7o时

弯道应设置较长的平曲线

其长度应大于下表2-2中的规定值

表2-2公路转角小于或等于7°时的平曲线长度

设计时速（Km/h）1201008060403020平曲线长度（m）1400/Δ1200/Δ1000/Δ700/Δ500/Δ350/Δ280/Δ　　注：

表中"Δ"为路线转角值（°）

当Δ＜2°时

按Δ=2°计算

　　7.曲线间直线最小长度的要求

《公路路线设计规范》推荐同向曲线的最短直线长度以不小于6ν为宜

反向曲线间的最小直线长度以不小于行车速度的两倍为宜

若两反向曲线已设缓和曲线首尾相接

但被连接的两缓和曲线与圆曲线应满足一定的条件

根据以上的设计要求

结合汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求合理地确定各线性要素的几何参数

保证线性的连续性和均衡性

避免采用长直线

并注意与地形、地物、环境和景观等相协调

最终确定出最佳的道路平面线性

2.2.2平曲线参数的确定

　　平面线性主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线性组合而成的

当然三个也可以组合成不同的线性

在做这次设计中主要用到的组合有以下几种

基本平曲线几何元素及其公式：

　　按直线--缓和曲线--圆曲线--缓和曲线--直线的顺序组合而成的曲线

这种线性是经常采用的

缓和曲线是道路平面要素之一

它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线

《标准》规定

除四级路可以不设缓和曲线外

其余各级道路都应设置缓和曲线

它的曲率连续变化

便于车辆遵组循

旅客感觉舒适

行车更加稳定

增加线性美观等功能

设计时要注意和圆曲线相协调配合

在线形组合和线形美观上产生良好的行车效果和视觉效果

宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：

1：

1

这一点很重要

　　在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小外

还要考虑超高和加宽的要求

所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度

　　我国《公路技术标准》中规定的圆曲线半径最小如下表2-3所示：

表2-3圆曲线半径

设计速度（Km/h）1201008060403020一般值（m）10007004002001006530极限值（m）650400*********015不设超高最小半径（m）路拱≤2.0%5500400025001500600350150路拱≥2.0%7500525033501900800450200　　

　　《标准》制定了各级公路缓和曲线的最小长度

如下表2-4所示：

表2-4各级公路缓和曲线最小长度

设计速度（Km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度（m）一般值（m）130********504025极限值（m）100857060403020　　

　　本次设计是山岭重丘区二级公路

设计速度为60Km/h

则由上面两个表可知：

设计时速为60Km/h

圆曲线半径一般值为200m

最小值为60m

因此圆曲线半径采用400m

满足《公路技术标准》

缓和曲线长度一般值为80m

最小值为60m

因此此设计采用的缓和曲线长度为100m

满足《标准》要求

2.2.3平曲线要素的计算

1）ZH（K0+950.13）～HZ（K1+277.37）段

已知α1=32.5°

圆曲线半径R=400m

LS=100m

如下图：

图1.1圆曲线

2）ZH（K1+588.81）～HZ（K1+913.08）段

已知：

α2=23.2°R=400mLS=100m

则T2=132.187mL2=261.937mE2=8.821m

3）主点里程桩参数计算

A.ZH里程=JD里程-T1=950.133

HY里程=ZH+LS=1050.133

YH里程=HY+LH-2LS=1177.365

HZ里程=HY+LS=1277.365

QZ里程=HZ--LH/2=1113.749

B.ZH里程=1588.813

HY里程=1688.813

YH里程=1813.077

HZ里程=1913.077

QZ里程=1750.945

（注：

平曲线设计时

设了两个转角

故计算两组数值

在此以A、B区分）

2.3道路纵断面设计

2.3.1道路纵断面设计概述

　　用一曲面道路中线竖直剖切展开的平面称为道路的纵断面

反映路线在纵断面上的起伏形状

位置及尺寸的图形称为路线纵断面图

路线纵断面图是道路设计的重要技术图表之一

它反映了路线所经地区的地面起伏状况与设计标高之间的关系

它与平面图

横越断面图结合起来

就能够完整地表达道路的空间位置和立体线形

　　经从断面线形设计就根据道路的性质

任务

等级和地形

地质

水文等因素

考虑路基稳定

排水及工程量等的要求

对纵坡的大小

长短前后纵坡情况及与平面线形的组合关系等进行综合设计

从而设计出纵坡合理

线形平顺圆滑的理想线形

以达到行车安全

快速

舒适

工程费用较省

营运费用较少的目的

2.3.2纵坡设计的一般要求

　　为使纵坡设计经济合理

必须在全面掌握勘测资料基础上

结合选定线的纵坡安排意图

综合分析

反复比较定出设计纵坡

　　纵坡设计满足《公路设计规范》（以下简称《规范》）的各项规范

　　为保证车辆能以一定速度安全舒适的行驶

本设计纵坡具有一定的平顺性

起伏不易过大和过于频繁

　　本纵坡设计对沿线地形

地下管线

地址

水文

气候和排水等进行了综合考虑

根据具体情况加以处理

保证道路的稳定和畅通

　　本纵坡设计考虑了填挖平衡

尽量使挖方运作就进路段填方

以减少借方和费用

降低造价和节省用地

在实地调查基础上

本设计充分考虑通道

农田水利等方面的要求

2.3.3最大纵坡

　　最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值

它是道路纵断面设计总要控制指标

在地形起伏较大地区

直接影响线路的长短

使用质量

运输成本和造价

　　各级公路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性

道路等级自然条件以及工程

运营经济等因素

通过综合分析

全面考虑

合理确定的

　　各级公路的最大纵坡见下表2-5：

表2-5各级公路最大纵坡

设计速度1201008060403020最大坡度34557892.3.4最小纵坡

　　为使道路上行车快速

安全和通畅

一般希望道路纵坡设计小一些为好

但是

在长路堑

低填以及其它横向排水不通畅地段

为保证排水要求

防止积水渗入路基而影响其稳定性

场应设置不小与0.3%的最小纵坡

一般情况下不小于0.5%为宜

当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时边沟应做纵向排水设计

在弯道超高横渐变段上

为使行车道外侧边缘不出现反坡

设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率

路堤、干旱少雨地区最小纵坡可不受以上限制

在城市道路中

一般采用设置锯齿形边沟或采取其他措施来处理

　　本设计的最小纵坡为0.5%＞0.3%

满足设计要求

2.3.5坡长限制

　　坡长是指变坡点与变坡点之间的水平长度

坡长限制包括陡坡的最大坡长限制和最小坡长限制两个方面

1.最大坡长限制

所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶

当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离

道路纵坡的大小及其坡长对汽车行驶影响很大

纵坡越陡

坡长越长

对汽车影响也越大

2.最小坡长限制

　　最短坡长限制主要从汽车行驶平顺的要求去考虑的

如果坡长过短

使变坡点增多

汽车行驶在连续起伏地段产生的超重与失重的变化频繁

导致乘客感觉不舒适

车速越高感觉越突出

其次

从缓坡的减速和加速功能的发挥来看

坡长太短则作用不大

最后从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等要求坡长应有一定最小长度

　　根据《标准》规定

二级公路设计的最小纵坡为150

时速60Km/h.但在结合实际考虑到本设计标段内地形起伏变化不大

故没有设纵坡的必要

所以在此也无坡长限制

2.4竖曲线设计

　　本设计标段为平原微丘

地势比较平缓

在定线时考虑到工程量及其费用以及其他因素

没有设置竖曲线的必要

故此处竖曲线的设计略去

2.5道路横断面设计

　　道路的横断面是指中线上的各点的法向切面

它是有横断面设计线和地面线所构成的

其中横断面设计线包括车道

路肩

分隔带

边沟边坡

截水沟

护坡道以及取土坑

弃土堆

环境保护等设施

道路横断面设计应根据其交通特性

交通量

行车速度

结合地形

气候

土壤等条件进行道路行车道

分隔带

人行道

路肩等的布置

以确定其横向几何尺寸

并进行必要的结构设计

以确保它们的强度和稳定性

2.5.1道路横断面的组成

1.车道数和车道宽度的确定

　　本设计为时速60Km/h的二级公路

宽度为10m

故设计为2车道

　　根据调查研究及参考国外资料

设计车速≥80Km/h时

车道宽度应为3

75m

设计车速≤80Km/h时

车道宽为3.5m

本设计取用3.5m为车道宽度

2.路肩宽度的确定

本设计二级公路设计车速为60Km/h的路肩宽度为0.5×2＋1×2=3m

其中硬路肩每边宽度为1m

土路肩为0.5m

不设中间带

3.路拱坡度、路基边坡坡度、边沟

　　路拱坡度为2%

路肩横向坡度为3%

路拱坡度采用双向坡面

由路中央向西侧倾斜

　　H＜6m（路基填土高度）时

路基边坡按1：

1设计

　　本设计路段地处平原微丘区

宜采用梯形边沟

底宽为0.5m

深0.5m

内侧边坡度1：

1

4.路基宽度的确定

　　路基宽度按规范一般值选用

根据设计车速和车道数辆取路基宽度为10m

二级公路横断见附图

　　5.超高的计算

　　a）为抵消车辆在曲线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成为超高

合理地设置超高

可以全部或部分抵消离心力

从而提高汽车行驶在曲线的稳定性与舒适性

此外超高通常能改变路面排水

有助于减小车辆雨天行驶产生漂移的危险

超高的横坡坡度应按设计车速

平曲线半径

路面类型

自然条件和车辆组成情况确定

根据圆曲线半径及设计和车速确定该公路的超高为4%

各级公路的圆曲线部的最小超高值是该道路直线部分的路拱坡度之值

最大超高规定见下表

表2-6各级公路的圆曲线部分的最大超高值

公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二三四一般地区（%）10或88积雪冰冻地区（%）6　　综合上述

本设计超高率去4%

b）超高渐变率选取

超高渐变率可按表2-7选取：

表2-7最大超高渐变率表

　　计算行车速度　　超高旋转轴位置　　　　中线　　边线　　120　　1/250　　1/200　　100　　1/225　　1/175　　80　　1/200　　1/150　　60　　1/175　　1/125　　40　　1/150　　1/100　　30　　1/125　　1/75　　　　　　根据该公路的计算行车速度超高渐变率去1/125.

c）超高渐变段长度的确定

　　当汽车行驶时

圆曲线上所产生的

离心力是常数

而在回旋线上行驶时因回旋线曲率是变化的

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应的全超高

在缓和曲线上应是逐渐变化的超高

这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段

称作超高缓和段或超高过渡段

为了行车的舒适

路容的美观和排水的通畅

必须设置一定长度的超高缓和段

超高过渡则是在超高缓和段全长范围内进行的

超高缓和段计算式计算：

本设计的路面宽度β=7.0m

横向力系数μ=0.035

渐变率ρ=1/125

所以：

=14m

因为：

ρ=1/125＞1/330

所以本设计令LC=LS=100m

d）超高值的具体计算

表2-8特殊点的超高值表

超高位置桩号超高位置超高值超高位置桩号超高位置超高值圆曲线Ⅰ上外缘hC0.385m圆曲线Ⅱ上外缘hC0.385m中线hC′0.185m中线hC′0.185m内缘hC″-0.015m内缘hC″-0.015m过渡段K1+00.00外缘hC0.200m过渡段K1+600.00外缘hC0.056m中线hC′0.115m中线hC′0.115m内缘hC″0.