土木工程專業(yè)道橋方向畢業(yè)設計說明書

西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁畢業(yè)設計計算書 目 錄一般部分設計摘要.1Abstract.11.1地形簡介.11.1.1 地形、地貌.11.1.2 沿線筑路材料、水、電等建設條件.31.1.3 交通量資料.41.2 設計依據.42 路線設計.52.1 道路技術等級確定.52.2 路線方案的擬定與比選.52.2.1 選線原則 .52.2.2 山嶺區(qū)選線要點. 62.2.3 平面設計技術指標的確定.62.2.4 路線方案擬定與比選.82.3 道路技術標準確定.92.4 道路平面設計.122.4.1 道路平面線性相關概念與要求.122.4.2 平曲線設計逐樁坐標表.142.5 道路縱斷面設計.162.5.1 縱斷面設計原則.162.5.2 平總組合設計 .162.5.3 最小填土高度的確定.172.5.4 橋梁、通道控制標高的確定.172.5.5 道路破長及坡度確定.173 道路橫斷面設計和路基設計.213.1 橫斷面布置及加寬、超高.213.1.1 橫斷面布置.213.1.2 路拱橫坡.213.1.3 超高及加寬.213.1.4 中央分隔帶形式及開口.213.2 路基設計.223.2.1 一般路基設計.223.2.2 路基壓實標準與壓實度.243.2.3 路基施工要求及注意事項.254 路面結構設計.264.1 路面類型及結構層組合.264.1.1 設計原則.264.1.2 路面類型確定.26西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁4.1.3 標準軸載及軸載換算.274.1.4 路面結構層組合.304.2 路面結構層組成設計.314.2.1 基層組成設計.314.2.2 面層組合設計.334.3 路面結構層厚度確定.364.3.1 確定土基回彈模量.364.3.2 擬定路面結構及參數(shù).364.3.3 計算設計彎沉.364.3.4 計算容許彎拉應力.374.3.5 按容許彎沉計算路面厚度.384.3.6 驗算彎拉應力.394.4 路面施工要求.414.4.1 瀝青混凝土面層施工要求.414.4.2 水泥穩(wěn)定碎石基層施工要求.414.4.3 二灰土底基層施工要求.424.4.4 路面施工步驟及施工工藝.425 道路排水設計及橋涵方案設計.455.1 道路排水設計.455.1.1 路基排水目的和要求.455.1.2 路基排水設計一般原則.455.1.3 排水系統(tǒng)設計.465.1.4 排水結構物設計.465.2 橋涵方案設計.505.2.1 橋涵設計的基本要求.505.2.2 方案設計.515.3擋土墻作用 .525.3.1設計資料及斷面尺寸 .525.3.2 設計資料.525.4 斷面尺寸 .525.4.1上墻斷面強度驗算 .525.4.2土壓力和彎矩計算 .525.4.3截面應力驗算 .525.5基頂截面應力驗算 .525.5.1破裂角 .525.5.2土壓力 .525.5.3土壓力對驗算截面的彎矩 .525.5.4墻身自重及對驗算截面產生的彎矩 .525.5.5衡重臺上填料重及彎矩計算 .525.5.6截面強度驗算 .525.6基底截面強度及穩(wěn)定性驗算 .525.6.1破裂角 .525.6.2土壓力 .525.6.3土壓力對基底截面的彎矩計算: .52西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁5.6.4墻身和基礎自重及對基底截面產生的彎矩 .525.6.5衡重臺上填料重及對基底截面產生的彎矩 .525.6.6基底截面應力和穩(wěn)定驗算 .526 道路工程量計算.526.1 路基土石方量計算.526.2 路面工程量計算.537 路基防護工程設計.557.1 植物防護.557.2 砌石護坡.558 工程預算編制 .568.1 工程預算編制的定義及作用 .568.2 預算編制的依據及編制項目表 .56結論 .58致謝 .59參考文獻 .60西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁1 設計原始資料和依據1.1 地形簡介1.1.1 地形地貌東 北 平 原 又 稱 松 遼 平 原 。 位 于 大 、 小 興 安 嶺 和 長 白 山 之 間 。 北 起 嫩 江中 游 ， 南 至 遼 東 灣 。 長 約 1000 公 里 ， 西 最 寬 處 約 400 公 里 。 主 要 由 遼 河 、 松 花 江 、 嫩 江 沖 積 而 成 。 大 部 分 海 拔 在 200米 以 下 。 長 春 附 近 松 遼 分 水 嶺 處 地 勢 稍 高 （ 200 250 米 ） 。 松 遼 分 水 嶺 以 南 稱 遼 河 平原 ， 以 北 稱 松 嫩 平 原 。 省 區(qū) 包 括 黑 龍 江 、 吉 林 、 遼 寧 三 個 省 和 內 蒙 古 的 一 部 分 。 面 積約 35 萬 平 方 公 里 ， 是 中 國 面 積 最 大 的 平 原 。 東 北 平 原 由 三 部 分 組 成 。 北 部 叫 松 嫩 平原 ， 南 部 是 遼 河 平 原 ， 東 北 部 是 三 江 平 原 。 南 北 的 兩 塊 平 原 又 合 稱 松 遼 平 原 ， 是 東 北平 原 的 主 體 。 由 于 它 們 是 由 松 花 江 和 嫩 江 沖 積 而 成 ， 所 以 地 面 平 坦 ， 海 拔 多 在 200 米以 下 ， 站 在 平 原 上 遙 望 ， 平 疇 沃 野 ， 麥 浪 如 波 ， 好 一 派 遼 闊 大 平 原 的 景 象 。 東 北 的 三 江 平 原 則 是 一 個 低 洼 的 平 坦 平 原 。 過 去 這 里 是 一 個 山 間 盆 地 ， 每 到 雨 季 ，三 條 大 江 的 洪 水 滾 滾 而 來 ， 一 齊 涌 向 這 個 排 水 不 暢 的 低 洼 原 野 ， 造 成 江 水 泛 濫 。 再 加 上這 一 地 區(qū) 緯 度 較 高 ， 冬 季 漫 長 ， 氣 溫 較 低 ， 蒸 發(fā) 微 弱 ， 存 于 地 面 的 積 水 蒸 發(fā) 不 掉 ， 滲 不下 去 ， 更 排 不 出 去 ， 長 年 累 月 的 積 水 就 演 變 成 中 國 有 名 的 大 沼 澤 地 ， 成 為 “除 了 兔 子 就是 狼 ， 光 長 野 草 不 打 糧 的 北 大 荒 ”。 1949 年 以 后 ， 成 千 上 萬 的 部 隊 指 戰(zhàn) 員 ， 知 識 青 年 和 干 部 群 眾 ， 懷 著 開 發(fā) 邊 疆 ， 建設 祖 國 的 豪 情 壯 志 ， 奔 向 “北 大 荒 ”， 開 墾 了 成 千 上 萬 畝 的 荒 地 ， 建 立 了 數(shù) 以 萬 計 的 農 場 ，苦 戰(zhàn) 在 這 千 古 荒 原 上 。 東 北 平 原 雖 然 冬 季 較 冷 ， 但 夏 季 卻 很 熱 ， 沼 澤 地 雖 然 多 ， 但 土 壤 中 水 分 充 足 。 人 民群 眾 充 分 利 用 不 利 條 件 中 的 有 利 因 素 。 最 大 限 度 地 利 用 土 層 深 厚 ， 耕 地 遼 闊 ， 有 大 面 積肥 沃 的 黑 土 ， 宜 林 則 林 ， 宜 牧 則 牧 ， 采 取 農 、 林 、 牧 、 副 、 漁 綜 合 發(fā) 展 的 原 則 ， 在 人 跡罕 至 的 茫 茫 荒 原 上 ， 排 干 沼 澤 ， 開 墾 荒 地 ， 建 商 品 糧 基 地 ， 設 現(xiàn) 代 化 工 廠 和 新 農 村 ，使 千 古 荒 原 變 成 萬 頃 良 田 ， 使 “北 大 荒 ”變 成 了 “北 大 倉 ”。1.1.2 沿線筑路材料、水、電等建設條件1)沿線筑路材料沿線筑路材料比較豐富，四季宜采，運輸方便，以購買為主。對于外購和內采材料，分別調查了其類型、儲量、價格、運距等資料，并與協(xié)作單位簽定了書面協(xié)議。在兩階段外業(yè)勘察過程中已選取樣品進行室內材料物理力學性質和混合料配合比設計試驗。2)水路線所經處有南秦河、赤水峪、西河、縣河等天然河流，水質純凈，對混凝土無侵蝕性，供應充足，均可作為工程用水。西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁3)電沿線電力情況供應良好，110KV、35KV、10KV 輸電線路基本沿路線走向布設，具體工程用電可與地方電力部門協(xié)商解決。同時建議施工單位也要準備一定量的自發(fā)電，以備急需。1.1.3 交通量資料表 1.1 交通量表車型 小汽車 黃河 JN150 躍進 NJ130 解放 A10B 太脫拉 138交通量(輛/日) 3000 1200 1000 750 450預測交通量增長率為 6%1.2 設計依據根據批準的設計任務書、地質勘測報告、國家關于公路設計施工的規(guī)范、 規(guī)程 、 標準等。如：1)公路路線設計規(guī)范(JTJ 0112006）2)公路瀝青路面設計規(guī)范(JTG D502006）3)公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTGF402004 ）4)公路排水設計規(guī)范(JTJ 0181997）5)公路路面基層施工技術規(guī)范(JTJ 0342000 ）6)公路自然區(qū)劃標準(JTJ 0011986）7)公路路基設計規(guī)范(JTGD302004）8)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTGD602004）9)公路工程技術標準(JTGB012003）10)公路路基施工技術規(guī)范(JTJ 033-1995）2 路線設計2.1 道路技術等級確定由交通量組成表，折算成以小客車為標準進行計算,見表 2-1：表 2-1 交通量折算表車型 交通量（輛/日） 折算系數(shù) 折算交通量（輛/日）小汽車 3000 1.0 1500西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁黃河 JN150 1200 2.0 2400躍進 NJ130 1000 1.5 1500解放 A10B 750 1.5 1125太脫拉 138 450 2.0 900總 計 8925計算遠景設計年限平均晝夜交通量由公式（2-1）計算Nd=N0(1+) n-1 (2-1)式中 N d遠景設計年平均日交通量，輛/日；N0起始年平均日交通量，輛/日；年平均增長率，取 6%；n遠景設計年限，取 20年；所以 Nd=8925(1+6%)20-1=27004（輛/日）根據公路工程技術標準JTG B01-2003 ，擬定該條道路為雙向四車道的高速公路，設計車速為 80km/h,設計采用的服務水平為一級，采用整體式路基。2.2 路線方案的擬定與比選2.2.1 選線原則1)在路線設計和選線中，應該盡量避開農田，做到少占或不站高產田。2)路線設計應在保證行車安全、舒適、迅速的前提下，使工程數(shù)量小，造價低，運營費用省，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。在工程量增加不大時，應盡量采用較高的技術指標，不應輕易采用最小指標或低限指標，也不應片面追求高指標。3)選線時應對工程地質和水文地質進行深入勘測，查清其對工程的影響。一般情況下路線應設法繞避特殊地基地區(qū)。當必須穿過時，應選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取必要的工程措施。4)選線應重視環(huán)境保護，注意由于公路修筑以及汽車運行所產生的影響與污染等問題。2.2.2 山嶺區(qū)選線要點山嶺地區(qū)，山高谷深，坡陡流急，地形復雜，路線平縱橫三方面都受到約束；同時地質、氣候條件多變，都影響路線的布設。但山脈水系清晰，給選線指明了方向：不是順山沿水，就是橫越山嶺?？v面線形結合橋涵、通道、隧道等構造物的布局，合理確定路基設計高度，縱坡不應頻繁起伏，也不宜過于平緩。2.2.3 平面設計技術指標的確定1)直線西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁直線的最大長度應有所限制，當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調之缺陷，應結合沿線具體情況采取相應的措施。規(guī)范規(guī)定，高速公路同向圓曲線的最小直線長度不小于 6V、反向圓曲線的最小直線長度不小于 2V。本設計速度為 80km/h。2)圓曲線圓曲線是平面線形中常用的線形要素，圓曲線的設計主要確定起其半徑值以及超高和加寬。(1)圓曲線的最小半徑極限最小半徑一般最小半徑不設超高最小半徑表 2-2 圓曲線半徑 技術指標 一級公路（80km/h）一般最小半徑 400極限最小半徑 250路拱 %0.22500不設超高最小半徑 路拱 3350(2)圓曲線的最大半徑選用圓曲線半徑時，在地形條件允許的條件下，應盡量采用大半徑曲線，使行車舒適，但半徑過大，對施工和測設不利，所以圓曲線半徑不可大于10000米。(3)圓曲線半徑的選用在設計公路平面線形時，根據沿線地形情況，盡量采用不需設超高的大半徑曲線。(4)平曲線的最小長度公路的平曲線一般情況下應具有設置緩和曲線（或超高，加寬緩和段）和一段圓曲線的長度；緩和曲線長度：圓曲線長度：緩和曲線長度宜在：1：1：1 到 1：2：1 之間。平曲線的最小長度一般值：400m平曲線最小長度極限值取：140m3)緩和曲線緩和曲線的最小長度一般應滿足以下幾方面：(1)離心加速度變化率不過大;(2)控制超高附加縱坡不過陡;(3)控制行駛時間不過短;(4)符合視覺要求;西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁因此， 公路路線設計規(guī)范JTG D20-2006規(guī)定：高速公路（80）緩和曲線最小長度為 70m.。一般情況下，在直線與圓曲線之間，當圓曲線半徑大于或等于不設超高圓曲線最小半徑時，可不設緩和曲線。4)行車視距行車視距可分為：停車視距、會車視距、超車視距。公路路線設計規(guī)范JTG D20-2006 規(guī)定：高速公路（80）停車視距 St取 110m。2.2.4 路線方案擬定與比選路線設計是確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作，主要分為路線平面設計、路線縱斷面設計和橫斷面設計，三者應既分開考慮又注意綜合。根據此路所處地區(qū)的自然地理環(huán)境、社會經濟和技術條件，確定經過路線方案的比選設計出一條符合一定技術標準，滿足行車要求，工程量最少最節(jié)省費用的路線。綜合考慮該地區(qū)自然條件、技術標準、工程投資等因素，初步擬定了兩個方案，方案一：從點（527.53，3702.53）開始，到達點（528.38，3703.86） ，線路總長為 1826m。該線路高差相對較小，所經區(qū)域大部分是農田，土石方工程量相對較小，由于縣河流經此區(qū)域，需設大橋一座。該線路設置一條圓曲線，起點（527.51，3703.16） ，終點（528.13，3703.74） ，圓曲線轉角為 360，R=1200m，因半徑小于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設計設計車速為 80Km/h 時的不設緩和曲線的最小半徑，故需設緩和曲線，Ls=100m。方案二：從點（527.63，3702.53）開始，到達點（528.38，3703.86） ，線路總長為 1752.1m。該線路前半部分所經區(qū)域大多為農田，后半部分為重丘區(qū)，土石方工程量大。該線路設置一條緩和曲線，起點（527.63，3702.98） ，終點（528.18，3703.58） ，圓曲線半徑為 9.80，R=4500，該半徑大于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設計設計車速為 80Km/h 時的不設緩和曲線的最小半徑，故不設緩和曲線。表 2-3 方案比選方案一 方案二 優(yōu)缺點優(yōu)點：1.土石方工程量小，有利于環(huán)境保護2.橋梁規(guī)模相對較小，施工難度低缺點：優(yōu)點：1.平面線性指標高，行車舒適性好2.高邊坡數(shù)量少缺點：1.橋梁規(guī)模較大，施工難度較高西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁高速公路投資比較大，對所經過地區(qū)的經濟起重要作用，所以在修建過程中應綜合考慮沿線地帶的自然地理特征，設計要特別注意線形設計，使之在視覺上能誘導視線，保持線形的連續(xù)性，讓司機和乘客在生理和心理上有安全感和舒適感，同時考慮到經濟因素，盡量使工程量最小，造價最低。綜合考慮：1)從景觀、行車視覺上看，方案二優(yōu)于方案一;2)從路線平面指標上看，方案二較好;3)從規(guī)模及施工難度上看，方案一較好;綜合考慮以上各種因素,最終選擇方案二作為最終設計方案。2.3 道路技術標準確定1)高速公路四車道高速公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量 25000-55000輛/日，六車道高速公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量 45000-80000輛/日。2)高速公路和具有干線功能的一級公路的設計交通量應按 20年預測。3)高速公路設計應做好總體設計，使各種技術指標的設置與平縱橫線形組合恰當，平面順適，縱面均衡；各構造物的選型與布置合理、實用、經濟。4)車道寬度應符合規(guī)定要求，設計速度 80km/h的車道寬度為 3.75m，設計速度 100km/h的車道寬度為 3.75m。5)高速公路、一級公路各路段的車道數(shù)應根據設計交通量、采用的服務水平確定。1.平面線形指標略低，但可滿足要求2. 征地規(guī)模較大 3.軟基處理面積過大 2.拆遷量大，土石方工程量大西南交通大學本科畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁6)高速公路、一級公路整體式斷面必須設置中間帶。中間帶由兩條左側路緣帶和中央分隔帶組成，其各部分寬度應符合規(guī)定的要求。設計時速 80km/h中央分隔帶寬度的一般值為 2.00m，最小值為 1.00m；左側路緣帶寬度一般值0.50m，最小值 0.50m；中間帶寬度一般值 3.00m，最小值 2.00m。7)路肩寬度應符合規(guī)定。高速公路設計時速 80km/h右側硬路肩一般值為2.50m，最小值為 1.50m，土路肩寬度一般值取 0.75m，最小值取 0.75m。高速公路、一級公路應在右側硬路肩內設右側路緣帶，其寬度為 0.50m。高速公路的右側硬路肩寬度小于 2.50m時，應設置緊急停車帶。緊急停車帶寬度應為3.50m，有效長度不應小于 30m，間距不宜大于 500m。8)高速公路、一級公路的互通式立體交叉、服務區(qū)、停車區(qū)、公共汽車?？空?、管理設施等的出入口處，應設置加減速車道。高速公路、一級公路以及二級公路的連續(xù)上坡路段，當通行能力、運行安全受到影響時，應設置爬坡車道。爬坡車道寬度應為 3.50m。9)各級公路路基寬度應符合規(guī)定。高速公路四車道設計時速 80km/h的路基寬度一般值為 24.50m，路基寬度最小值 21.50m。各級公路路基寬度為車道寬度與路肩