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    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.docx

    1、交通工程本科毕业设计论文摘 要 11. 绪论 21.1 选题的意义 21.1.1 中国公路发展概况 21.1.2 本文研究主要内容 22. 路线设计 42.1 道路选线 42.1.1 道路选线的一般原则 42.1.2 选线的方法 52.2 路线平面设计 52.2.1 平面设计的要求 52.2.2 平曲线参数的确定 72.2.3 平曲线要素的计算 82.3 道路纵断面设计 92.3.1 道路纵断面设计概述 92.3.2 纵坡设计的一般要求 102.3.3 最大纵坡 102.3.4 最小纵坡 102.3.5 坡长限制 112.4 竖曲线设计 112.5 道路横断面设计 112.5.1 道路横断面的

    2、组成 123. 路基设计 153.1 路基设计 153.1.1 路基设计的一般规定 153.1.2 路基设计 153.2 路基土石方的计算与调配 173.2.1 横断面面积计算 173.2.2 土石方数量计算 173.2.3 路基土石方调配 173.3 路基边坡稳定性验算 183.4 挡土墙设计 183.5 坡面防护设计 184. 路面设计 204.1 路面结构分层 204.2 路面分类 204.2.1 路面面层类型的选用 204.3 路面结构设计 214.3.1 路面结构具体设计 214.3.2 基本资料 234.3.3 马歇尔设型沥青混合料的计 254.3.4 确定沥青最佳用量 254.3

    3、.5 确定沥青最佳用量OAC 264.4 土基回弹模量的确定 264.5 沥青路面厚度计算 265. 排水设计 295.1 路基路面排水的目的与原则 295.1.1 路基路面排水目的 295.1.2 路基路面排水的一般原则 295.2 路基排水 295.2.1 排水设施分类 305.2.2 路基排水的综合设计 305.3 路面排水设计 305.3.1 中央分隔带排水 305.3.2 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

    4、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

    5、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

    6、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

    7、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

    8、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

    9、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

    10、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(1:2.51:10万)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

    11、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1:10001:5000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

    12、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

    13、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600500400300200150

    14、100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)1400/1200/1000/700/500/350/280/注:表中为路线转角值()当2时按=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

    15、6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

    16、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

    17、/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

    18、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1=32.5圆曲线半径R=400mLS=100 m如下图:图 1.1 圆曲线2) ZH(K1+588.81) HZ(K1+913.08)段已知:2=23.2 R=400m LS=100m则T2=132.187m L2=261.937m E2=8.821m3) 主点里程桩参数计算A. ZH里程=JD里程-T1=950.133HY里程=ZH+

    19、LS=1050.133YH里程=HY+LH-2 LS=1177.365HZ里程=HY+ LS =1277.365QZ里程=HZ- LH /2=1113.749B. ZH里程=1588.813HY里程=1688.813YH里程=1813.077HZ里程=1913.077QZ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

    20、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

    21、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

    22、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

    23、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

    24、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

    25、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375m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0.5212=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H6m(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1:14. 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

    26、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

    27、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1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75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

    28、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=7.0m横向力系数=0.035渐变率=1/125所以:=14m因为:=1/1251/330所以本设计令LC=LS=100md) 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上外缘hC0.385m圆曲线上外缘hC0.385m中线hC0.185m中线hC0.185m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hC0.115m中线hC0.115m内缘hC0.


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