省道灤赤線雕鶚—黎家堡段公路設(shè)計畢業(yè)論文

1、省道灤赤線雕鶚黎家堡段公路設(shè)計摘要：本設(shè)計為省道灤赤線雕鄂黎家堡段公路設(shè)計。其主要內(nèi)容包括道路技術(shù)等級與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證，路線設(shè)計，路基路面設(shè)計。首先根據(jù)交通量確定道路等級，道路的寬度，行車道的數(shù)量。然后根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，在比例尺為1:2000的地形圖上確定一條路線。接著，進(jìn)行平面線設(shè)計，繪制出一條符合要求的道路平曲線。然后進(jìn)行縱斷面設(shè)計，橫斷面設(shè)計，以及橋梁、涵洞等構(gòu)造物設(shè)計并相應(yīng)的繪出縱斷面圖和橫斷面圖。再通過緯地5.74軟件繪出相應(yīng)表格。最后進(jìn)行路面設(shè)計，選擇合理的路面材料并設(shè)置相應(yīng)的厚度以滿足實際要求。 關(guān)鍵詞交通量；道路等級；平曲線；豎曲線；排水；路基；瀝青路面1引言1.1路線地理概況灤赤線

2、路線位于張家口赤城縣境內(nèi)，為河北省的一條省道，編號為353，張家口“十五”計劃中的干線公路，是內(nèi)蒙古寶昌縣及張家口沽源縣、赤城縣通往北京地區(qū)的交通捷徑；是連接國道112 線、省道寶平線去往承德、北京的交通樞紐；張家口市與承德市直接聯(lián)系的唯一公路，也是張家口東部與北京北部聯(lián)系的重要通道，同時也是一條具有十分重要意義的國防戰(zhàn)備路?，F(xiàn)雕鄂黎家堡段已經(jīng)嚴(yán)重破壞，甚至不能正常通行，需要重新進(jìn)行修建，以滿足人們交通運輸需求。1.2 說明書本項目設(shè)計的主要依據(jù)是：1、省道灤赤線雕鄂黎家堡段可行性研究報告。2、省道灤赤線雕鄂黎家堡段初步設(shè)計批復(fù)。1.3 道路的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)及論證1.3.1交通量分析公路通車之后

3、，前5年交通量的年增長率為8.1%，第610年的年增長率為7.0%，第11年和之后的年增長率為6.5%。車 型小客車中型車大型車拖掛車交 通 量2077683571126換算系數(shù)11.523折合小客車20771024.51142378合 計4621.5計算出初始年交通量后確定公路等級,假設(shè)該公路遠(yuǎn)景設(shè)計年限為15年，則遠(yuǎn)景設(shè)計年限交通量：遠(yuǎn)景設(shè)計年平均交通量=（1+）代入上述數(shù)據(jù)有nd=no(1+r)n-1=4621.5*(1+7.5%)5*(1+7.4)5*(1+6.6)5=13050.67輛/日據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)jtgb01-2003采用雙車道二級公路標(biāo)準(zhǔn)。1.3.2各項技術(shù)指標(biāo)與論證（1

4、） 使用年限：15年（2） 行車速度：60km/h雕鶚黎家堡段途經(jīng)地區(qū)為平原重丘區(qū)，加之沿線有多個村莊，有豐富的蔬菜、水果及水產(chǎn)資源，車輛種類較多，據(jù)規(guī)范所提供的二級公路設(shè)計車速為60km/h。（3） 服務(wù)水平：三級（4） 曲線最小半徑：規(guī)范中的最小半徑，根據(jù)設(shè)計車速如下：設(shè)計速度1201008060403020一般值m10007004002001006530極限值m650400250125603015設(shè)超高時，路拱2.0%55004000250015006003501502.0%7500525033501900800450200（5） 平曲線的加寬及超高：加寬汽車行駛在曲線上，各輪跡半徑不同

5、，其中以后輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內(nèi)側(cè)，故曲線內(nèi)側(cè)應(yīng)增加路面寬度，以確保曲線上行車的順適與安全?？紤]到此公路設(shè)計以旅游和途徑村鎮(zhèn)農(nóng)副資源等物流的外運為主，應(yīng)采用第三類加寬。該公路平曲線的加寬值見下表：平曲線半徑250200200150150100100707050加寬值0.81.01.52.02.5當(dāng)平曲線半徑250m時應(yīng)設(shè)加寬，根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌ㄜ囕v的類別，并考慮農(nóng)副資源等物流的外運，確定采用第三類加寬。加寬過渡：a比例過渡：在加寬緩和段的全長范圍內(nèi)按其長度成比例逐漸加寬。b高次拋物線過渡：在加寬緩和段上插入一條高次拋物線，拋物線上的任意點的加寬值b=(4k-3k)b k= l/l 加寬緩和段：

6、設(shè)置緩和曲線的平曲線，加寬緩和段采用與緩和曲線相同的長度。不設(shè)緩和曲線，但設(shè)有超高緩和段的平曲線，可采用與超高緩和段相同的長度。 超高：本條設(shè)計路線的超高值采用繞中心旋轉(zhuǎn)的方式。 緩和曲線最小長度：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，二級公路所規(guī)定l=50m。2 路線2.1 平面線形設(shè)計(1).設(shè)計起點段的線形大致如下圖所示由如圖計算出起點、交點、終點的坐標(biāo)如下：jd0(a)：（4510118.72699481，399633.23730584） jd1(b)：(4509974.99967966，400070.74409163)jd2(c)：(4510260.20866507, 400702.63003544) jd3(

7、d)：（4510396.86688283，401376.31305016）(2)路線長、方位角計算 ab段 dab=460.510 =1081110.0 bc段 dbc=683.527 =654226.7 cd段 dcd=686.229 = 783158.8(3) 轉(zhuǎn)角計算1=bc ab= 473116.7（右）2=cd bc= 124932.1(左)(4) 圓曲線計算 abc段 已知1= 473116.7 取圓曲線半徑r=250，如下圖：路線轉(zhuǎn)角 l1曲線長（m） t1切線長（m）e1外矩（m） j1校正數(shù)（m） r1曲線半徑（m）t1=r1tan1/2=250tan473116.7/2=1

8、37.54623mls=80m e= (r+p)sec1/2-r=19.362035m本條線路全路段線形指標(biāo)較好，符合規(guī)范要求，線形順暢。（詳見路線平面圖）本路段全線共設(shè)置有jd點10個，均按照規(guī)范要求設(shè)有平曲線要素。2.2 縱斷面設(shè)計2.2.1 縱坡設(shè)計的方法和步驟： (1)、縱斷面設(shè)計高為未加寬前路面中心線標(biāo)高。(2)、拉坡定線原則：公路路線設(shè)計規(guī)范（jtj011-94）關(guān)于最大縱坡、坡長限制、合成坡度等的有關(guān)規(guī)定。(3)、拉坡主要控制點：路線起終點、橋涵及隧道，路線交叉，路基最小填土高度等的要求標(biāo)高。2.2.2 縱斷面設(shè)計要求（1）縱斷面是反映道路中線高低起伏的空間線?？v斷面的設(shè)計就是根

9、據(jù)汽車的動力性能，道路的等級，當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程的經(jīng)濟(jì)合理性，研究起伏空間幾何構(gòu)成的大小及長度，以達(dá)到行車安全迅速、運輸合理有效以及乘客感覺舒適的目的。 （2）為了使得縱坡的設(shè)置經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)全面搜集第一手資料，合理的縱坡大小應(yīng)滿足以下要求：縱坡設(shè)計應(yīng)滿足公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求?？v坡設(shè)計不宜采用公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的極限值。（3）本設(shè)計路段縱斷面的拉坡與所得的設(shè)計高程均符合規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，全程共設(shè)變坡點20個，最大縱坡為3.2%。2.2.3 豎曲線計算(1)、豎曲線半徑的選擇原則 首先符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求 滿足控制點的要求 在增加工程量不大的前提下，力求滿足從視覺觀點所需的最小豎曲線半徑值。

10、考慮平曲線及豎曲線的相對組合關(guān)系，滿足平包豎。變坡點1處根據(jù)設(shè)計得知：i1=0.300%，i2=-2.500%，1= i1- i2=2.800%擬定r=2000，則：豎曲線長度：l=r=（2.800%）2000=56m切線長：t1=l1/2=28m 豎曲線變坡點縱距：e= t12/2 r=0.196m2.3 橫斷面設(shè)計 道路的橫斷面是指中線上各點的法向切面，它是由橫斷面設(shè)計線和地面線所構(gòu)成的。2.3.1 橫斷面設(shè)計步驟(1).根據(jù)外業(yè)橫斷面測量資料點繪橫斷地面線。(2).根據(jù)路線及路基資料，將橫斷面的填挖值及有關(guān)資料（如路基寬度、加寬值、超高橫坡、緩和段長度、平曲線半徑等）抄于相應(yīng)樁號的斷面上

11、。(3).根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，示出土石界限、設(shè)計邊坡度，并確定邊溝形狀和尺寸。(4).繪橫斷面設(shè)計線，又叫“戴帽子”。設(shè)計線應(yīng)包括路基邊溝、邊坡、截水溝、加固及防護(hù)工程、護(hù)坡道等，在彎道上的斷面還應(yīng)示出超高、加寬等。一般直線上的斷面可不示出路拱坡度。 (5).計算橫斷面面積（含填、挖方面積），并填于圖上。3 路基路面3.1 路基設(shè)計 公路路基屬于帶狀結(jié)構(gòu)，隨著天然地面的高低起伏，標(biāo)高不同，路基設(shè)計需根據(jù)路線平、縱、橫設(shè)計，精心布置，確定標(biāo)高，為路面結(jié)構(gòu)提供具有足夠?qū)挾鹊钠矫骓樆?.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算3.2.1 軸載分析：通過分析六種車型的前后軸的軸載、軸數(shù)及輪組數(shù)等一些汽車的相關(guān)參數(shù)，列表

12、如下后進(jìn)行計算。序號 車型 名稱 前軸重 后軸重 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距 交通量 (kn) (kn) (m) 1 江淮al6600 17 26.5 1 雙輪組 2077 2 三菱fr415 30 51 1 雙輪組 383 3 吉爾130 25.75 59.5 1 雙輪組 300 4 尼桑cd50 35.1 83.7 2 雙輪組 3 300 5 日野zm440 60 100 2 雙輪組 3 126 (1).軸載換算軸載換算采用如下的計算公式： (2).累計當(dāng)量軸數(shù)計算根據(jù)設(shè)計規(guī)范，二級公路瀝青路面的設(shè)計年限為12年，雙車道的車道系數(shù)取1，=7%，累計當(dāng)量軸次：(3).土基回彈模量的確定設(shè)計路

13、段路基土質(zhì)為中液限粘性土，土基處于中濕狀態(tài)，查相關(guān)表的土基回彈模量為35.0mpa。(4).設(shè)計指標(biāo)的確定由于所建公路為雙向2車道，選用車道系數(shù)為0.65，其設(shè)計年限為12年，且由設(shè)計任務(wù)書中所給數(shù)據(jù)分析，其交通增長率分3段。 當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1657 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次 : 7204207 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1540設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次 : 66955223.2.2 路面設(shè)計彎沉值的計算：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定及規(guī)范的相關(guān)要求，新建公路的公路等級為

14、二級，系數(shù)為1.1，面層類型系數(shù)為1.0，基層系數(shù)為1.0。根據(jù)計算機程序計算所得結(jié)果為：路面設(shè)計彎沉值為28.1 (0.01mm)3.2.3擬定路面結(jié)構(gòu)及容許拉應(yīng)力的計算：(1).路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)：選定各層所用材料，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的劈裂強度，計算各層容許拉應(yīng)力。路面設(shè)計彎沉值 : 24.6 (0.01mm)層位 結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱 劈裂強度(mpa) 容許拉應(yīng)力(mpa) 1 中粒式瀝青混凝土 1 .38 2 粗粒式瀝青混凝土 .8 .28 3 石灰粉煤灰碎石 .6 .33 4 石灰粉煤灰砂礫 .5 .28 5 石灰粉煤灰土 .3 .133.2.4路面結(jié)構(gòu)層數(shù)據(jù)匯總及設(shè)計層厚度計算：

15、新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算 公 路 等 級 : 二級公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : bzz-100 路面設(shè)計彎沉值 : 28.1 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 5 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : ld= 28.1 (0.01mm) h( 5 )= 15 cm ls= 24.8 (0.01mm) 由于設(shè)計層厚度 h( 5 )=hmin時 ls=ld, 故彎沉計算已滿足要求 . h( 5 )= 15 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : h( 5 )= 15 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) h( 5 )= 15 cm(第

16、 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) h( 5 )= 15 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) h( 5 )= 15 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) h( 5 )= 15 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : h( 5 )= 15 cm(僅考慮彎沉) h( 5 )= 15 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 55 cm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 5 cm - 石灰粉煤灰碎石 18 cm - 石灰粉煤

17、灰砂礫 18 cm - 石灰粉煤灰土 15 cm - 土基3.2.5 新建公路路面各層頂面實際彎沉值及各層底面最大拉應(yīng)力計算結(jié)果匯總：竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 公 路 等 級 : 二級公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : bzz-100層位 結(jié)構(gòu)層材料名稱 厚度(cm) 抗壓模量(mpa) 抗壓模量(mpa) 計算信息 (20) (15)1 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1800 計算應(yīng)力 2 粗粒式瀝青混凝土 5 1000 1200 計算應(yīng)力 3 石灰粉煤灰碎石 18 1500 1500 計算應(yīng)力 4 石灰粉煤灰砂礫 18 1510 1510 計算應(yīng)力 5 石灰粉煤灰土

18、15 750 750 計算應(yīng)力 6 土 基 35 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 ls= 24.8 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 ls= 27.1 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 ls= 30 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 ls= 57.1 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 ls= 179 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值ls= 331.5(0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) ls= 266.2 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式) 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-.205 (mpa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.094 (mpa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )= .017 (mpa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .12 (mpa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= .1 (mpa)結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計歷時兩個多月，在