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1某二级公路1号线设计学生：黄成指导老师：张书华三峡大学土木水电学院1课题来源1.1内容道路是提供各种车辆和行人等通行的工程设施。按其使用特点分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路及乡村道路。按功能和适应的交通量分为高速公路，一级、二级、三级、四级公路。常言道：“要想富，先修路。”人类社会生活的基本内容衣食住行都离不开道路，离不开交通运输。交通运输是国民经济的大动脉，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消耗的纽带，是国民经济的先行官。与铁路、水路、航空以及管道运输等比较而言道路运输机动灵活，分布广，对于客货运输，特别是短途运输有着显著的效益。道路建设是物质生产，因而它必然具有物质生产的基本属性，但作为一种特殊的物质产品它还具有一些本身特有的属性和特点：公益性、商品性、灵活性、超前性、储备性、系统性；专业性强、生产周期和使用周期长、不具有商品形式。综上所述，根据道路的属性和特征，道路运输在交通运输中主要有如下功能:(1)主要承担中、短途运输的任务，(2)补充和衔接其他运输方式，担任大运量运输的集散运输任务，(3)在特殊条件下也可独立担负长途运输任务。随着我过现代化城市的建设和发展，人们的活动半径越来越大，对公路运输的要求也越来越高。由于道路运输有着灵活机动，运送速度快，运输的技术简单，投资回收快的特点，公路运输也最受到欢迎。目前我国道路客运设施尚未得到根本改善的条件下，道路年客运运输量占了全国总年客运量的70%以上，有的省则高达90%。世界各国经济发展的历史证明，道路运输是商品经济发展的催化剂。经济发达国家，其交通运输特别是道路运输必定很发达。因此，道路运输发展水2平作为衡量和反映一个国家和一个地区经济发展水平的主要指标之一，高速公路是本世纪20年代兴起的一种安全、快速、通过能力大的新型交通手段。我国大陆从70年代初就开始了高速公路修建的前期准备工作，其中包括高速公路的技术资料翻译、科学考察、可行性研究以及测设工作。1981年交通部制订的《公路工程技术标准》中列入了高速公路的技术标准。我国高速公路建设起步虽较晚，但发展很迅速。1988年首条沪嘉（上海浦桃工业区——嘉定县）高速公路建成通车。到1996年底，高速公路通车里程达3422km，位居美国、加拿大、德国、法国、意大利、日本之后，列世界第七。1988年到1996年平均每年建设高速公路324km，这个速度仅次于美国，居世界第二。到1997年底高速公路达4735km，建设速度更快，一年建成1313km。到2000年末我国高速公路通车里程已达16000多km，跃居世界第三位。高速公路的建设不仅改善了公路交通运输状况，而且产生了巨大的经济和社会效益，带来了人们观念上的巨大变革。交通运输是国民经济的命脉，是经济建设不可缺少的基础设施，它的进步与变革直接关系到生产力的发展与变化。因此，公路运输的增长速度应略高于国民经济增长速度。在未来几十年中，我国的汽车拥有量将继续以较快的速度增长。1980年民有汽车仅164.9万辆，1994年已增加到约950万辆，平均年递增12％以上。按此推算，到2010年可达6000万辆。为适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，交通部制定了我国公路建设的二十四字方针：“全面规划，加强养护，积极改善，重点发展，科学管理，保障通畅”。根据这一方针，到2000年末，我国已建成高速公路里程1.6万公里，跃居世界第三位。根据交通部“十五”规划和2015年远景规划，预计“十五”期间我国将新增高速公路超过2.5万公里，京沈、京沪高速公路全线贯通，在我国东北、华北、华东地区之间形成了一条公路快速运输大通道。随着路段的不断延伸，我国高速公路网的基本框架可望在二十一世纪初初步形成。它的形成和发展，必将对我国经济尤其是沿线区域的经济发展产生深远的影响，起到推动作用。根据公路主骨架国道主干线建设发展计划，用30年的时间建设“五纵七横”12条国道主干线系统，总长3.5万km。全国的重要城市、工业中心、交通枢纽、对外口岸将由高等级的国道主干线连接，一个与国民经济发展相适应，与其它运3输方式相协调的快速、安全的国家干线网络系统将形成。公路在我们现代社会中已经占据着非常重要的地位，尤其是高速公路。高速公路的修建能更好的促进社会的发展，促进沿线经济发展和资源的开发，加速了物质生产和产品流通，直接和间接的推动了社会的发展。2课题研究的目的和意义通过设计达到以下目的：毕业设计是实践性教学的重要环节。通过“假题真做”，强化对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养收集资料和调查研究的能力，方案必选和论证的能力，理论分析与设计运算能力。进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力，同时通过对二级公路的设计，培养学生综合运用所学知识编制设计书的能力，使我们熟练掌握二级公路的设计过程，掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用，掌握二级公路一般技术指标的确定、路线的布置和计算、设计方案的选择、成果图的绘制以及设计文本的编制全过程。熟练掌握运用道路CAD、纬地等道路设计软件进行辅助设计。意义：对培养学生独立思考问题和解决问题的能力，为今后工作做好技术储备，使我们能在今后的工作中，更好的读懂图纸上的设计意图，发现问题并做出正确的解决方案。3国内外研究现状1.路线设计在公路路线设计方面，相应的公路设计软件大大地减轻了设计人员的劳动强度，如HintCAD、EICAD、海德公路优化设计系统等。在公路勘测方面，3S技术（遥感RemoteSensing、地理信息系统GeographicalInformationSystem、全球定位系统GlobalPositionSystem）已经应用到了许多项目的实际勘测中去，不再只是纸上谈兵。2.路基高速公路建设的主要特点之一就是路基高填深挖路段多，路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性，因此，必须加强路基设计、施工和检测方面4的综合研究。公路路基从设计到施工，应紧紧抓住设计对象的地质、地形、水文、气候等自然条件特点，采用灵活有效的设计方法，并结合环境保护，在保证安全稳定的前提下，加大植被面积，建造生态公路，人文公路。我国高速公路较早的确定了以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标，形成了成套的室内外试验检测标准。为了在施工中以物理量指标控制工程质量，从而保证达到规范规定的强度指标，我国公路工作者广泛开展了不同土种的最佳含水量和最大密实度相关关系的研究，并且形成了统一的以重型击实实验法作为基本控制标准，为高等级公路路基的施工质量控制及检测措施奠定了重要基础。近年来，为提高生产效率，降低劳动强度，快速指导现场施工，逐渐形成了一套以快速检测为基础的自动仪器设备，如落锤式弯沉仪，核子密度仪等。新型仪器的应用，为道路施工检测及其评价提供了新的方法和途径，使道路的发展建设迈入了一个新的台阶！3.路面（1）柔性路面设计理论与方法半个世纪以来，中国道路科技工作者通过广泛的调查研究和理论探索，形成了符合中国实际的柔性路面设计理论与方法体系。它吸取了世界上各种流派的学术思想，以及各个国家设计方法的优点，在力学理论基础方面，采用双圆垂直均布荷载作用下的多层连续弹性层状体系理论，建立了弹性力学多层结构承受多个圆形荷载的分析系统及相应的计算机程序，提出了能控制路面结构主要性能的设计指标、标准、测试仪器与测试方法，建立了切实可行的设计计算方法系统。近年来，在路面功能设计、可靠度设计等方面的研究取得了较大的进展，也将不断地充实到现有的系统中去。（2）刚性路面设计理论与方法20世纪70年代起，我国道路科技工作者对刚性路面设计进行了较系统而具有相当规模的研究。在力学理论方面，运用解析法及有限元法建立了弹性力学层状结构，弹性地基板体结构模型，形成了整套分析计算方法与计算机程序；建立了以弹性力学为基础，以混凝土弯拉应力为设计控制指标的弹性地基上有限尺寸矩形板小挠度弹性薄板理论，综合考虑荷载应力与温度疲劳应力作用，应用了可5靠度分析的设计体系与方法；并对钢纤维混凝土路面、连续配筋混凝土路面、碾压混凝土路面、复合结构混凝土路面等新型路面结构开展了系统的分析研究，取得了一大批可喜的实用性研究成果。（3）半刚性路面结构设计理论与方法利用石灰、水泥、工业废料等无机结合料修建半刚性路面始于20世纪60年代。50多年来，对半刚性路面的强度发展规律、强度机理、路面性质等进行了广泛的研究。由于这种路面结构具有很多优势，目前已被广泛用于高等级公路与城市道路，成为一种主要的结构形式。目前对它的长期使用性能和变形规律等问题正在作深入的观察和研究。（4）国外先进技术与先进材料的引进我国在建高速公路已开始推广采用美国高性能（SUPERPAVE）沥青路面，苏嘉杭高速公路率先在全线沥青路面三层结构上使用这一技术。这种路面结构形式出现时间相对较短，国外、国内经验相对缺乏。另外，自20世纪末以来，永久性沥青路面（又称为长寿命沥青路面）成为世界各国沥青路面最为热门的研究内容，我国近几年也积极开展了此方面的研究，并相继建设了一些试验性路段，取得了一些设计与施工方面的成果，为将来研究与发展建设永久性路面打下了良好的基础。道路设计总体表现为：设计理论的精确化、科学化；计算机的广泛应用；建筑材料的发展；设计可持续性的工程。4.路基路面排水路基排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基和路面具有足够的强度与稳定性。常用的路基地面排水设备包括：边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，地下排水设备有盲沟、渗沟、渗水隧道和渗井等。路面排水的主要任务是迅速把降落到路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全，它包括路面表面排水，中央分隔带排水与坡面排水。另外，路面内部排水系统的设计通常满足三方面的要求：一是各项设施应具有足够的泄水能力，排除渗入路面结构内的自由水；二是自由水在路面结构内的渗流时间不能太长，渗流路径不能太长；三是排水设施要有较好的耐久性。6总之，路基路面排水的目的是防止和减少水对路基路面产生的危害，使结构处于良好的工作状态。5.边坡稳定性分析边坡稳定性分析涉及到岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素。根据规范，一般情况下工程上只对地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要的路基进行边坡稳定性的分析与计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。主要有工程地质法（比拟法）、力学分析法和图解法，他们都有各自的局限性与针对性，并采取了某些假设将主要因素加以简化，次要因素忽略不计，因此，合理的选用计算方法及其参数(如粘结力、内摩擦角及单位体积重力)非常重要。4研究的主要内容及成果形式4.1主要研究内容：1.路线方案的拟定与比选2.平面设计3.纵断面设计4.横断面设计5.线形设计6.路基设计7.支档结构物设置8.路面设计9.桥涵与排水工程设计4.2研究成果公路路线设计包括以行车安全、协调环境、经济合理和施工简便为目的的平面设计；以行车安全、挖填平衡和经济合理为目的的纵断面设计；以行车安全、通行能力和经济合理的横断面设计，包括路基设计、挡土墙设计和排水工程设计等等。最后以设计采用计算机辅助设计与成图，主要过程由Excel(电子表格)计算完成。75研究方法（含技术路线）1.复习技术基础课与专业课程，认真搜集文献、查阅相关资料，悉心研读相关技术规范，综合分析实际情况，以指导设计。2.借助计算机，采用AutoCAD、纬地专业路线设计软件和路面设计软件等计算机辅助设计软件，以及必要的办公软件完成设计。3.和指导老师保持联系，和同组成员及其他同学相互探讨，以解决设计中所遇到的实际难题，顺利完成毕业设计。通过查阅相关公路资料和相关的公路规范，使用Office办公软件整理资料并作电子文档和利用CAD、海地道路辅助设计等相关工程软件对整个设计图表及数据进行绘制和计算的能力，确定路基路面设计参数，进行有关计算。6研究进度与步骤设计环节共13周。大体分配如下,并严格控制进度：1.路线方案的拟定与比选1周2.平面设计1周3.纵断面设计2周4.横断面设计2周5.线形设计1周6.路基设计2周7