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湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-1-第1章绪论1．1设计的目的与实际意义本设计的目的在于使学生能够正确运用已学过的道路勘测设计、路基工程、路面工程、桥梁工程、公路工程概、预算等理论知识和专业知识、依据给定的条件和设计要求综合地解决公路中的线形设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计以及公路工程概预算文件编制等问题。在指导教师的指导下，通过该设计，巩固所学的理论知识，初步掌握公路设计的基本理论、方法和技能，提高和培养学生的计算、绘图、使用现行公路工程各种有关的规范、标准查阅收集有关资料，理论联系实际及解决实际问题的能力。1．2设计内容与要求1.2.1设计内容：(1)道路技术等级的确定：根据设计公路要求的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。(2)路线方案的拟定：结合沿线地形，地质，水文，气象等自然条件与主要技术指标的应用进行路线方案的论证，确定合理的设计方案。(3)城市道路技术标准的确定(4)城市道路平面设计(5)城市道路纵断面设计(6)城市道路横断面设计，土石方数量计算与调配(7)城市道路路面设计：路面等级确定，结构组合设计，厚度计算湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-2-1.2.2设计要求：(1)施工图设计准确、线条清晰、图面整洁，装订成册（图幅尺寸：420×297ｍｍ）。(2)计算书整齐清晰、计算全面、准确。(3)按时完成设计任务。湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-3-第2章设计基本资料2．1工程选址荆州市飞达路城市道路的建设是为了加快城市周边小城镇的建设步伐，加速推进城乡一体化。此条城市道路的建设将连接上吉岭库区范围内湖石村和铁丝坳两个组团，可以完善此区域内城市道路网，以适应区域内交通量日益增长的需要，它的立项建设对于促进区域内经济发展将起到巨大的推动作用。2.2沿线自然资料设计路段工程所在区域内地形以山谷、中低山、丘陵为主，山谷海拔高度90~100m，山岭海拔高度一般在100～140m，地形坡度一般在25o～60o。山谷地表植被为耕地，山岭区被森林覆盖，间有低洼水塘和湿地。该公路自然区划属Ⅳ5区，即东南湿热区，季节分明，春雨秋干，冬冷夏热。全年平均气温18.4度，最热月平均气温30.6度，最冷月平均气温6.3度，年极端最高气温43.1度，年最低气温-8.7度；年平均降雨量1113.1mm，年最大降雨量1434.6mm；年平均气压1010.1hpa；年平均日照1577小时；最冷月平均相对湿度82%，最热月平均相对湿度74%，平均最大冻深小于10cm。全线地质条件良好，土壤为粉质中液限粘土。2.3设计依据（1）《城市道路交通规划设计规范》（GB50220-95）,（2）《城市道路设计规范》（CJJ37—90）湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-4-（3）《公路路线设计规范》（JTGD20—2006）（4）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2003）（5）《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）（6）《公路路基设计规范》（JTJ013—95）（7）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）（8）《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）（9）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）2.4主要设计技术标准工程采用建设部颁发的《城市道路设计规范》（CJJ37-90）城市主干路II级标准进行设计。双向2车道，计算行车速度40公里/小时，车行道路面宽度36m，设计年限20年；路面荷截标准：BZZ-100（双轮组单轴100KN标准轴截）；桥涵设计荷载城—A级，人群荷截3.5kN/m2，设计洪水频率百年一遇。2.5主要设计内容设计内容主要包括选线与总体设计、平纵横线形设计、市政管线设计、平面交叉设计、路基路面结构设计、道路结构物设计和隧道桥涵设计。（1）选线与总体设计选线与总体设计是指根据在前期社会调查中获得的数据，拟定出一些较为科学合理的路线选择方案，在社会公平性和经济效益性间进行权衡，综合各方面的因素并依据特定的指标进行方案比选，最后确定推荐方案。（2）平、纵、横线形设计平纵横线形设计包括：（a）确定城市道路的平面线形；（b）横断面的形式、布湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-5-置和各部分组成以及加宽和超高设计；（c）纵断面线形设计；（d）平纵组合线形设计。在进行平纵横线形设计时，应当考虑到土石方的挖填方量，并进行土石方挖填总量计算，定制出调运安排计划。（3）市政管线设计市政管线设计是指按照城市道路要求设计布置给水、雨水、污水、电力、综合通信和照明等管线。（4）平面交叉设计平面交叉设计包括交叉口平面布置、交通工程设计和交叉口竖向设计。（5）路基路面结构设计路面结构设计按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）、《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的规定和标准进行设计。沥青混凝土路面，设计年限为8年，标准轴载采用BZZ—100，以路表允许弯沉值和层底拉应力控制路面整体强度。水泥混凝土路面，设计年限为20年，以100kN的单轴—双轮组荷载作为标准轴载，并以荷载疲劳应力和温度疲劳应力进行验算。路基填方段土质边坡一般采用1：1.5，挖方段边坡采用1：1，并视填挖高度，相应的设置防护坡道或碎落台。（6）道路结构物设计在本条城市道路设计中，道路结构物设计主要包括挡土墙设计和边坡防护和边沟、截水沟设计。湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-6-2.6提交成果（1）毕业设计说明书（2）英文文献翻译（3）工程图纸，包括：①线路平面设计图（计算机绘制设计路段线路平面图）；②路基纵断面设计图（计算机绘制设计路段纵断面图）；③路基横剖面设计图（计算机绘制代表性横断面图）；④路面结构设计图（计算机绘制路面结构横断面图）。2.7计算机辅助设计（CAD）工具鸿业市政道路CAD软件；城市道路规划是城市规划的重要组成，它受到所规划城市其规模、人口、城市布局、城市环境以及城市土地使用等重要因素的制约和影响。而与此同时，城市道路的建设也会反过来影响道路附近区域的功能和发展。城市道路选线和平面设计将直接关系到道路的建设费用、施工技术和难度、后期的运营维护和服务水平。合理的路线选择将发挥出良好的经济效益和社会效益。所以说，选择路线方案是路线设计中最根本的问题。城市道路工程所在区域地形高低起伏较大，平坦开阔的区域小，狭长的山沟较多，为典型的山区城市道路。山区城市道路一方面增加了城市道路设计的难度，另一方面也为城市道路创造丰富多样的城市景观提供了有利空间。在进行山区城市道路设计时，应当坚持“安全、环保、以人为本、可持续发展”等适应时代潮流的设计理念，力求道路的“绿色与和谐”。湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-7-第3章选线和平面设计3.1山区城市道路的特点随着经济和工程技术的迅速发展，城市建设正逐渐摆脱地理位置和地形地貌的束缚，越来越多的城市将城市开发的触角伸入到周边的山地和丘陵区域。山区城市道路道路走向多沿坡地或山体蜿蜒而上，因此是山地的自然地形条件决定了山地道路的外在形式。山地的道路形态具有立体、自由、多向的特征，外观层次感较强，空间变化丰富多样。与一般的城市道路相比，山区城市道路兼具城市道路和山区公路的特点，总结如下：（1）地质人文情况复杂山区植被茂盛，森林覆盖率高，地形复杂多变，地质情况也因地形的特殊而千差万别。一般而言，山区更容易出现塌方、地质层断裂和溶洞等不良地质区域。加之暴雨等气候条件的影响，山区容易发生洪涝灾害，甚至出现山体坍塌、滑坡、泥石流等次生灾害，这些灾害将会给人民的生命财产构成巨大地威胁并可能造成重大损失。因此，山区城市道路的立项、设计、施工、运营、维护都必须严格遵照相关的规范要求，贯彻“安全、人文、可持续发展”的理念和原则，才能设计出放心路、安全路、舒适路。（2）线路选择情况复杂线路总体设计直接决定了山区城市道路的工程造价和工程质量。在地形地质条件复杂多变的山地城镇区域中选择一条合理的线路是一项十分具有挑战性的工作。一方面必须考虑地形地质等自然因素，另一方面又要考虑线路作为城市道路所应具备的的便捷性和高效性等经济因素。在设计山区城市道路时，应当灵活运用各种设计方法，湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-8-既注重与地形的结合，又不至于太受地形的束缚，可选择穿山隧道、盘山道、之字形线路等特殊道路线形。（3）自然和生态环境复杂山区城市风景秀丽，植被丰富，动植物资源呈现出多样性，比起平原区的城市，山区城市的自然环境和生态资源一般要好，但是山区城市环境稳定性较低，一旦遭到地质灾害等破坏则影响范围较广，且不易恢复。山区城市道路按照其线路走向和形态一般可分为傍山段、路堑段、高架道路和穿山隧道等，不同的道路形态对山地生态系统的分割、扰乱和破坏程度也不尽相同，在进行设计时，应当根据具体情况制定保护方案，在最大程度上保持原有的生态环境，为山区城市保留更多的自然生态空间。山区城市道路途径或跨越河流水库时，应采取有效措施减少道路施工和后期运营对水体的污染，如果水体为饮用水源，则必须高度重视并采取特别措施保护。（4）交通组成和性质复杂山区城市用地分散，城市形态一般为多中心组团或者带状结构，人口密集，城市用地紧张。对于多中心组团式城市而言，连接组团的山区道路交叉口较少，车辆运行速度较高，对线形有一定的要求。由于地形起伏较大，道路选线时为了减小纵坡坡率，通常结合地形，沿山麓、谷地或河岸布置，或者延长道路长度来克服自然高差，所以道路线形蜿蜒曲折，没有一定的几何形状，因而道路非线性系数较大，车辆绕行距离远。同时，对中小城镇而言，城市交通组成复杂，机动车和非机动车混合严重，在设计时必须加以考虑。（5）市政管线布置复杂山区城市道路由于地形高低起伏，自然高差大，道路弯曲无固定形态，道路路幅较窄，这些因素给市政管线的布置带来了很大的难度。在山区布置市政管线，应该合湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-9-理利用高差，坚持一体化原则，注重管线布局的均衡性，同行业管线共用通道，协调竖向规划与排水专业规划，从综合角度评估专业管线路径。3.2山区城市道路设计原则和方法山区城市道路选线应注意：（1）充分利用地形条件，降低工程造价路线敷设应跟随地形的变化，在确定路线平、纵线型时，应注意横向填挖的平衡。横坡较缓的地段，可采用半填半挖或填多于挖的路基；横坡较陡的地段，可采用全挖或挖多于填的路基。必须注意到边坡的开挖高度，避免高边坡失稳。同时，还应重视纵向土石方平衡，减少借方与废方。（2）平、纵、横应综合设计不能仅关心纵坡坡度，过分使纵坡平缓，降低道路的平面线形标准，而使路线过于弯曲。也不能只考虑平面的直捷和纵面的平缓，导致高填深挖，工程量过大；或者只注重经济效益，过分地迁就地形，使得在平、纵面的设计中过多地采用极限或接近极限的指标。（3）避免深挖高填当线路通过高台地或垭口时，应结合地质和水文条件，在深挖方案和隧道方案之间进行比选，综合考量施工、运营、景观、环保等因素，挑选出合适的方案。（4）应以曲线形设计法为主一般而言，在城市道路的规划工作中，道路线形设计理论与方法多采用“直线型设计方法”，先定出直线的方向和位置，确定交点，再敷设曲线。随着越来越多的城市道路提高对线形的要求和规划控制的精准度，传统的直线型设计方法暴露出诸多缺点湖南文理学院芙蓉学院2015届本科生毕业设计-10-和不足，已不适应现代山区城市道路的设计工作，具体表现在：①难以充分、合理地利用圆曲线和缓和曲线；②难以处理复杂多变的几何线形；③难以满足地形地物的约束条件。所以，在山区城市道路设计中，应当逐步完善和推广曲线形设计方法，以曲线为主，直线为辅，如拟合方法和综合方法等。3.4平面线形设计与纸上定线3.4.1道路的圆曲线和平曲线设计道路平面线形的三要素为：（1）直线——零曲率线（半径无穷大）；（2）圆曲线——恒曲率线（半径为常数）；（3）缓和曲线（回旋线）——变曲率线。道路为了绕避地面障碍、利用地形，通过必要的关键控制点，致使在平面上出现转折。在路线转折处，一般均用