海城至鞍山二级公路设计_王仁海_201220901607

海城至鞍山二级公路设计-1-前言道路建设关系到一个地区的对外交流和经济发展等重要事项，在对要求物流运输能力越来越高和经济高速发展的今天，道路建设显得格外重要。海城至鞍山二级公路地处大连与沈阳经济圈之内，受大连和沈阳影响，为拉近海城与鞍山之间的距离，加快海城与鞍山协同发展，更进一步促进环渤海经济圈内的各城市的发展，综合考虑修建海城至鞍山这条二级公路。该公路修建后将会有利于海城的轻工产品通过鞍山转运到沈阳等大城市，沈阳，鞍山等重工产品通过海城转运到大连港口，丹东港口通过港口运输到其他国家和地区。与此同时也能够加快港口城市与内地的联系，加快内地发展。此次毕业设计是比较全面的检验学生大学期间所学习的各方面知识。从道路设计方面来说，本次设计使学生从道路选线到平面及纵横断面的设计有了一个全面的了解和认识，是一次大学学习的总结，也为以后参加工作打下坚实基础。所以此次毕业设计具有重大意义。海城至鞍山二级公路设计-2-1辽宁省海城-鞍山二级公路（60km/h）总说明1.1基础资料1.工程名称：海城-鞍山二级公路（60km/h）设计2.工程位置：辽宁省3.工程性质：新建工程1.2设计原始数据1.气象资料鞍山与海城两市地处属于暖温带大陆性季风气候区.主要气候特点是：一年四季分明，每到季节更替时都有较明显特征，一些极端天气特别少，发生概率较小，一般情况下不会发生特大洪水，特大冰雪天气等。。春天容易刮风，雨水较少，太阳照射时间较长；夏天雨水较多，容易爆发洪水，且气温较高；秋天雨水大幅减少，气温温差较大，且大幅降低；冬天降雪较少且干燥，气温较低。总体来说，海城与鞍山地处的气象环境条件较差，对路基、路面的冻害和热涨的影响较大。2.地质资料海城与鞍山地处的地质条件较为良好，地势的高低没有较大落差，对于路基的填挖工作影响较小，海城与鞍山两市无沼泽地等不良地质条件，海城至鞍山二级公路经过的区域无滑坡，崩塌，泥石流发生，同时山势较低，遇到有山阻隔时可以饶山而行，无需开凿隧道等工程。经过查询，该地区曾经发生过七级以上地震，此外，无其他重大灾害。1.3设计依据设计规范及主要参考资料：交通部JTGB01-2003《公路工程技术标准》；交通部JTJ011-97《公路路线设计规范》；海城至鞍山二级公路设计-3-交通部JTGD30-2004《公路路基设计规范》；交通部JTJ018-97《公路排水设计规范》；拟建公路的设计任务书；拟建公路的设计原始数据；拟建公路所在地区的地形图。1.4技术标准本路线采用二级公路标准，主要指标如下：计算行车速度：60公里/小时路基宽度：10米其中：行车道宽度：3.5×2米土路肩宽度：0.75×2米车道数：2路面横坡：2%路肩横坡：3%路面设计标准轴载：双轮组单轴轴载100KN（BZZ—100）[1]极限最小半径：250米停车视距：75米超车视距：350米最大纵坡：-2.89%最小坡长：678米竖曲线最小长度：170米，路基设计洪水频率：1/100，车辆荷载：计算荷载汽车—20级；验算荷载挂车—100路面设计标准轴载：双轮组单轴轴载100KN（BZZ—100）[2]海城至鞍山二级公路设计-4-3路线平面设计2.1概述路线平面设计是道路设计的第一步，首先在地形图上大致确定出路线的平面的走势。确定大致走势后，再根据当地的地质情况，水文情况和该道路的技术指标进行纵断面和横断面设计。横纵断面与平面线形如有冲突的地方就反复调整。最终确定出该道路的平面走势，以后再对纵断面和横断面来进行设计[3]。2.2路选线的一般原则和设计原理[4]1.在道路选线的过程中，如果遇到当地的田地和其他土地时按照有关规定和法律给予赔偿。2.在道路路线的设计中，为达到节约资金和时间，应该通过先进的仪器设备和专业技术人员进行详细的勘查和论证，以便后续道路的施工。3.路线通过一些特殊地区时，需要注意的是原来该地区的自然环境，新修建的应该与该地区相关人文景观相协调。4.在进行道路建设前应该注意工程建设及完工后的后续相关问题的处理，最好在修建前建立相关机制，以便解决后续问题。5.选线过程中必须对道路经过地区的相关地质情况和民族民风等进行详细调查，以及对道路影响的相关因素就进行评估。2.3选线的步骤和方法1.路线方案选择选择路线方案，最主要的是要确定出一个最节约时间，最节省资金，最有利于后续施工，最利于后续养护等一系列问题的综合方案。首先在地形图上选择出多种方案，通过已掌握的相关资料对其进行评估，最终海城至鞍山二级公路设计-5-选定出一条最适合的路线方案[5]。2.路线带的选择在道路走向大致确定的基础上，按照该地区的实际情况选出一些具体的道路控制点，连接这些具体的控制点就得到路线带，通过比选最终获得最佳的路线带线路布局一般应在1:1000-1:5000比例尺的地形图上进行。3.具体定线定线是由道路等级的标准和选择的路线的最佳方案，再加上施工技术综合考虑，确定出最终的路线。一般通过地形图上或实地情况进行定线。2.4平面线形设计2.4.1平面线形设计的一般原则[6]1.公路转角必须设置曲线，能用多大的曲线半径就用多大圆曲线半径。2.平面线形尽量满足流畅，连贯且还应该融入到周围的环境中去，尽量做到自然协调。3.同向圆曲线间必须有满足规范要求长度的的直线，要不然就用单曲线或复曲线等其他曲线代替。4.反向圆曲线间的直线长度要满足规范要求，如果满足不了，也可以其他线形或回旋线代替。6.在设计中尽量避免弯道较多，如果无法避免可以在曲线间加入直线或回旋线。2.4.2直线的最大长度和最小长度1.直线的最大长度[7]道路直线段太长，会导致驾驶员驾驶操作乏味，心理上容易造成急躁，合理的直线段长度需要根据该道路处在的环境所确定，如果周围景色美丽，可以适当长点，如果周围环境单一枯燥，则直线段尽量减小。海城至鞍山二级公路设计-6-但是总体来说，还是避免长直线的出现。2.直线的最小长度同向曲线的直线最小长度《公路路线设计规范》规定：当设计速度≥60km/h，同时曲线间的最小直线长度（单位km）最小不能小于设计速度（km/h）的6倍，对于低速道路（设计速度≤40km/h）可参考执行。反向曲线间的最小长度《公路路线设计规范》规定：当设计速度≥60km/h，反向圆曲线间直线最小长度（km）最小不能小于设计速度（km/h）的2倍。当曲线两端设有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S形曲线。2.4.3平曲线要素的确定1.圆曲线最小半径在设计圆曲线半径时，应该考虑到整条路线的连贯，避免采用小半径曲线长直线，从路线较好地段进入较差地段时，各项技术指标需要缓和的变化，不能变化较大，否则引起路线不流畅，圆曲线半径较大时可以不设置超高而设置等于直线路段路拱的反超高。规范规定的道路圆曲线的半径如下表所示[8]：表2.1圆曲线最小半径设计速（km/h）1201008060403020一般值(m)10007700440022001006530极限值（m）650400250125603015不设超高的最小半径（m）路拱≤2.0％5500400025001500600350150不设超高的最小半径（m）路拱＜2.0％75005250335019008004502002.缓和曲线海城至鞍山二级公路设计-7-缓和曲线是直线与圆曲线和圆曲线与圆曲线间的一种线，圆曲线能够使道路流畅，在这种道路上行驶时，驾驶员能够感到操作舒适，简单，还能够大大降低事故率。当路线有超高和加宽路段时，应规定缓和曲线的最小长度。表2.2缓和曲线最小长度表设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小度（m）一般值13012010080504025最小值100857060403020海城至鞍山二级公路线形的基本设计要素如下：2.5带缓和曲线的圆曲线计算[9]1.确定缓和曲线的最小长度（1）按离心加速度的变化率计算m88.3820060036.0036.033minVRLS（2）按驾驶员的操作及反应时间计算m502.1602.1min,VLS（3）按视觉条件计算m596075.0975.09min,VRLS综合以上各项结果，取m80min,SL2.主点里程桩号计算（1）曲线要素计算切线增长值：m999.3925002408028024022323RLLQSS海城至鞍山二级公路设计-8-内移值：m106.0250023848025002480238424342342RLRLPSS切线长：m123.130999.3923.185148tan)106.0200(2tan)(hQPRT曲线长：m442.24880180π2003.185148180πhSLRL外距：m604.20200-23.185148sec)106.0200(-2sec)（hRPRE切曲差：m804.11442.248-123.1302L-2hhhTJ3.主点桩号计算：由地形图知051.74901KJD则直缓点：928.6180KTJDZH缓圆点：928.6980KLZHHYS圆缓点：37.787)2(0hKLLHYYHS缓直点：37.8670hKLZHHZ曲中点：149.74320hKLHZQZ交点：051.74920h1KJQZJD海城至鞍山二级公路设计-9-交点校验无误，同纬地道路设计软件系统计算相同。其余的主点桩号通过纬地软件系统计算得到，直线、曲线、及转角表见附件1，逐桩坐标表见附件2。海城至鞍山二级公路设计-10-4纵断面设计3.1道路纵断面设计设计纵断面时，需要两条线，各个桩号点的实际高程连接而成的叫做地面线，受土方的填挖，技术指标和其他限制因素而设计成的线叫做设计线，设计线是在道路修建中起实际作用的线[10]。3.2纵断面设计原则1.纵坡设计必须符合相关道路规范要求的技术指标，并且符合实际地势情况。2.纵坡设计时，应大致填挖平衡，尽力量减少运输。3.除了考虑规范要求的技术指标外，还需考虑某些地区的填土要求。4.道路中有桥梁时，桥梁不设竖曲线，竖曲线应在桥端十米以外。6.视觉上应满足驾驶员的舒适性，保证驾车安全。3.3纵坡设计要求1.通过认证全面调查考虑当地农业、水利情况；2.考虑道路通过地区的地质，气象，管道等因素；3.纵坡尽量满足缓和性，坡度不能太大，充分考虑填土挖土的平衡；4.路基填土不能太高，否则路基不稳定。各级公路对应最大纵坡：海城至鞍山二级公路设计-11-表3.1各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大坡度（%）3456789各级公路对应最小坡长：表3.2各级公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最小坡长（m）一般值40035025020016013080最小值30025020015012010060公路不同纵坡对应的最大纵坡：表3.3各级不同纵坡最大坡长设计速度（km/h）1201008060403020纵坡坡度（%）390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300102003.4纵坡设计步骤1.准备工作根据外业资料，在地形图上大致绘制出地面线。收集相关外业资料，如中桩资料、中平资料、地质调查资料等。并在图纸上点绘出纵断面地海城至鞍山二级公路设计-12-面线[10]。2.拉坡纵坡线不需修改后，进行坡段设计和竖曲线设计。定坡拉坡确定后，可以确定坡度值，变坡点桩号及标高。设置竖曲线由平纵断面设计，和技术标准确定竖曲线半径及要素。表3.4竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹竖曲线最小半径（m）一般