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二级公路本科毕业设计1绪论龙山茨岩塘至永顺灵溪镇二级公路设计对于湖南省湘西土家族苗族自治州境内的经济民生有着重要作用。选择这段二级公路设计对我们的学习和以后的工作有着现实意义。改革开放以来，国家把交通作为国民经济发展的战略重点之一，为公路交通事业快速发展提供了机遇。这一阶段的工作方针是统筹规划、条块结合、分层负责、联合建设，统筹渠道是国家投资、地方筹资、社会融资、引进外资。1978年以来，是我国公路事业发展最快、建设规模最大、最具活力的时期。期间我国10~20年的时间走过了发达国家一般需要30~40年走完的路程，我国公路建设实现了跨越式发展，取得了举世瞩目的成就。尽管我国公路建设取得了巨大成就，但由于公路交通建设基础设施薄弱，各地发展不平衡，与发达国家相比有较大差距，还不能适应国民经济和社会发展的需要。存在的主要问题：一是数量少，按国土面积计算的公路网密度仍然很低，只相当于印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30；二是质量差、标准低，在通车里程中，大部分为等级较低的三、四级公路，还有达不到技术标准的“等外路”。因此在今后相当长的时期内，加快新建公路和低等级公路的改键，将是我国公路建设的主要任务。本次二级公路设计主要任务包括：根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数；在进行技术经济分析论证的基础上，选定路线设计方案；绘制路线平面、纵横断面设计图；路基路面设计，绘制路基路面结构图。二级公路本科毕业设计21路线设计资料论证1.1设计基本资料1.1.1交通量根据本路段OD调查和各交通观测站资料分析，2011年平均日交通量组成如表1.1所示，年平均增长率为6%。表1.1交通组成车型相当型号交通量（单位：辆/日）小型货车跃进NJ131900中型货车解放CA390490大型货车黄河JN162640拖挂车东风XQD5170TGC300大中型客车解放CA154001.1.2沿线自然地理特征本工程位于湖南省湘西土家族苗族自治州境内，属于亚热带大陆性湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛；受季风、地形等的影响，降水的年际、年内变化较大。该地区多年平均降雨量约为1297毫米，降水集中期分布在4-6月。气候四季分明，夏季湿润多雨，冬季干冷少雨。多年平均气温16.1℃。年平均最热月(七月)平均气温为26.5℃，年平均最冷月(一月)平均气温为5℃。拟建公路所在区域雨量充沛、土壤质地多为壤土，肥力较高，蓄水性强，十分适宜林木生长，土壤适宜种性广，因此植被广阔，类型多样。区内地质条件较好，基本不影响路线选择。区内建材工业水平较发达，可满足本项目实施对成品建材的大量需求。材料质量符合项目要求。1.2道路类型、等级的确定和技术标准论证1.2.1道路类型及等级论证根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定：双车道二级公路一般能满足各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000~15000辆。交通预测年限为15年。计算起始年平均日交通量：ADT=900×1.0+490×1.5+640×2.0+300×3.0+400×2.0二级公路本科毕业设计3=4615(pcu/d)(1.1)设计交通量：AADT=4615×（1+6%）（15−1）=10434.07（pcu/d）(1.2)所以，双车道二级公路满足设计要求。1.2.2道路技术标准论证1.2.2.1设计速度论证根据《公路工程技术标准》（JTGB01−2003）[2]，由于作为城乡结合部混合交通量大的集散公路时，其设计速度宜选用60km/h。1.2.2.2平面线形标准论证按照《公路路线设计规范》（JTGD20−2006）[3]确定平面线形标准，主要包括各种曲线线形、半径、长度以及直线长度、超高等规定的取值范围。①直线长度《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定：设计速度不小于60km/h的公路，最大直线长度以汽车按设计速度行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计速度（以km/h计）的20倍为宜；另外，同向曲线间的最小直线长度以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜，反向曲线间的最小直线长度以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜。该二级公路的设计速度为60km/h，所以最大直线长度为60×70/3.6=1167m，同向曲线间的最小直线长度为6×60=360m，反向曲线间的最小直线长度为2×60=120m。②曲线线形曲线要素的组合类型主要采用基本型，即直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合。缓和曲线、圆曲线、缓和曲线的长度之比宜为：1:1:1~1:2:1，同时还应满足基本型曲线的几何条件：2β＜α。③曲线的半径和长度《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定：当设计速度为60km/h时，圆曲线的一般最小半径为200m，极限最小半径为125m（超高i=8%时）,不设超高的最小半径为1500m（路拱≤2%时）和1900m（路拱＞2%时）；当直线与最小半径小于1000m的圆曲线相连接时，应设置缓和曲线，缓和曲线的长度一般最小长度为80m，极限最小值为60m。选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下，应尽可能采用大的半径，但曲线最大半径不宜超过10000m。④超高和加宽的规定取值范围二级公路本科毕业设计4根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定：在设计速度为60km/h时，当曲线半径小于不设超高圆曲线的最小半径1500m（路拱≤2%）和1900m（路拱＞2%）时，应在圆曲线上设超高。规范规定：当圆曲线半径小于250m时，需要设置加宽。1.2.2.3竖曲线要素标准论证①坡度及坡长纵坡有最大纵坡和最小纵坡。确定最大纵坡时，要综合考虑汽车的动力特性、道路等级和自然条件等各方面的因素。《标准》规定：在设计速度为60km/h时，最大纵坡为6%。同时最小纵坡也有一定的限制，在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当受到地形条件的限制，必须设小于0.3%的纵坡时，其边沟应做横向排水设计。《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定：最小坡长为200m，不同纵坡的最大坡长也有限制。如下表1.2表1.2最大坡长表纵坡（%）3456最大坡长（m）12001000800600②竖曲线半径及长度凸形竖曲线的一般最小半径为2000m,极限最小半径为1400m；凹形竖曲线的一般最小半径为1500m,极限最小半径为1000m。竖曲线的最小长度的一般值为120m，极限值为50m,竖曲线半径一般取大于一般最小半径为宜。③视距长度为了保证行车安全，司机应能随时看到前方一定距离的公路及其障碍物，以便及时刹车或绕过。汽车在这段时间里沿公路的行驶距离为安全距离，即行车视距。四车道一级公路在设计速度为60km/h时，视距长度为75m。1.2.2.4净空高度论证考虑到大型设备运输的发展、路面积雪和路面铺装在养护中的加厚等因素，规定高速路和一级、二级公路的净高为5.0m，一条公路应该采用同一的最小净高。1.2.2.5车辆荷载论证《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定：根据二级公路的桥涵结构采用公路—Ⅱ级汽车荷载。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载。车道荷载和车辆荷载的作用不能叠加。其主要技术指标规定如表1.3：二级公路本科毕业设计5表1.3车辆荷载主要技术指标项目车辆重力标准值前轴重力标准值中轴重力标准值后轴重力标准值轴距轮距前轮着地宽度及长度中、后轮着地宽度及长度车辆外形尺寸（长×宽）单位kNkNkNkNmmmmm技术指标550302×1202×1403+1.4+7+1.41.80.3×0.20.6×0.215×2.51.3路线方案布置及方案比选的论证路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线设计除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系。路线方案比选是对有比较价值的路线方案进行技术指标、工程造价、自然环境、社会环境等重要影响因素进行同等深度的技术经济论证及效益分析，通过调查、分析、比较、选择，提出合理的推荐方案。方案比选可按照上述技术、经济、效益等的计算比较，确定推荐的路线方案。2路线线形设计2.1路线平面线形设计曲线几何元素计算公式如下：p=𝐿𝑠224𝑅-𝐿𝑠42384𝑅3（m）(2.1)q=𝐿𝑠2−𝐿𝑠3240𝑅2（m）(2.2)𝛽0=𝐿𝑠2𝑅1800𝜋（∘）(2.3)T=（R+p）tan𝛼2+q（m）(2.4)L=R𝛼𝜋1800+𝐿𝑠（m）(2.5)E=（R+p）sec𝛼2-R（m）(2.6)D=2T-L（m）(2.7)式中：𝐿𝑠——缓和曲线长度(m)；R——圆曲线半径(m)；二级公路本科毕业设计6𝛼——转角(∘)。2.1.1方案一平曲线设计计算方案一采用手算，路线设计除了起终点（起点桩号：K0+000，终点桩号：K3+328.864）外有两个交点，即JD1和JD2，下表为平曲线设置表。表2.1平曲线设置表（方案一）序号交点桩号转角值半径缓和曲线长度JD1K1+080.246左9。27'472000120JD2K2+333.636左18。52'561500200计算示例（以JD1为例）2.1.1.1要素计算p=𝐿𝑠224𝑅-𝐿𝑠42384𝑅3=120^224x2000-120^42384x20003=0.29999（m）q=𝐿𝑠2−𝐿𝑠3240𝑅2=1202−120^3240x20002=59.9982（m）𝛽0=𝐿𝑠2𝑅1800𝜋=1202x200018003.14=1.7197（∘）T=（R+p）tan𝛼2+q=（2000+0.29999）tan9027′472+59.9982=225.561（m）L=R𝛼𝜋1800+𝐿𝑠=2000×9027′47π1800+120=450.323（m）E=（R+p）sec𝛼2-R=（2000+0.29999）sec9027′472-2000=7.140（m）D=2T-L=2×225.561-450.323=0.799（m）2.1.1.2计算曲线五个主点里程桩号直缓点：ZH=JD1-T=K1+080.246-225.561=K0+854.685缓圆点：HY=ZH+LS=K0+854.685+120=K0+974.685缓直点：HZ=HY+L-LS=K0+974.685+450.323-120=K1+305.008圆缓点：YH=HZ-LS=K1+305.008-120=K1+185.008曲中点：QZ=YH-(L/2-LS)=K1+185.008-105.162=K1+079.846交点1：JD1=QZ+D/2=K1+079.846+0.400=K1+080.246同理JD2的计算如下：平曲线要素：T=349.600，L=694.337，E=21.723，D=4.863。曲线五个主点里程桩号直缓点：ZH=JD2-T=K2+333.636-349.600=K1+984.036缓圆点：HY=ZH+LS=K1+984.036+200=K2+184.036二级公路本科毕业设计7缓直点：HZ=HY+L-LS=K2+184.036+694.337-200=K2+678.373圆缓点：YH=HZ-LS=K2+678.373-200=K2+478.373曲中点：QZ=YH-(L/2-LS)=K2+478.373-147.169=K2+331.204交点2：JD2=QZ+D/2=K2+331.204+2.432=K2+333.636上述验证无误，终点桩号为：JD2+1000.091-4.864=K3+328.864。根据此计算过程，将计算结果填入“直线、曲线及转角一览表”。2.1.2方案二平曲线设计计算方案二运用纬地软件设计，在地形图上执行主线平