89二级公路毕业设计计算书

-1-1设计总说明1.1地理位置图山西太原地区，地势复杂，山体高差大，山沟跨度大，山脚小部分地区宜布线。1.2设计依据根据设计任务书及所给定的地形图（1）公路工程技术标准（JTGB01－2003）（2）公路路线设计规范（JTJ011－94）（3）公路路基设计规范（JTGD30－2004）（4）公路水泥混凝土路面设计规范（JTJD40－2002）（5）公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30－2003）（6）公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）（7）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）1.3设计的主要内容（1）公路路线设计在1：2000的地形图上，进行路线平面、纵段面、横段面设计并选定桥梁桥涵-2-位置类型，完成相应的图、表以及有关的计算书、说明书等工作。（2）路基路面设计在路线设计的基础上，完成路基设计、排水、防护、支挡工程、特殊路基等设计;路面工程设计（进行沥青路面、水泥混凝土路面的结构组合设计、厚度计算与方案比较）。（3）桥涵初步设计根据所提供的数据资料，完成桥涵标准图的选择，包括相关图纸、表格、工程数量及相关说明。（4）施工组织设计根据所涉及的内容，完成施工组织和施工图预算或概算（桥涵），提交相应的计算书和与说明书。1.4设计（论文）的基本要求（1）按设计课题的要求，独立完成设计任务，做出不同的设计方案，交出最后的成果图。（2）认真设计、准确计算、细致绘图、文字表达准确流畅。（3）树立科学态度，注重钻研精神、独立工作能力的培养。（4）严格按照有关文件要求进行毕业设计管理，努力提高毕业设计质量。（5）注重资料的收集、分析和整理工作。1.5路线及工程概况本路线是山岭重丘区的一条二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2×0.75米，硬路肩为2×0.75，行车道为2×3.50米。设计速度为60Km/h，路线总长3888.729米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K3+888.729。设计路线共设置了6个平曲线，半径均分别为300米、600米、249.0525米、300米、500米和400米，第二三个交点之间为“S”型曲线，弯道处均设置缓和曲线，在缓和曲线内均设置超高，超高值设置为6%，因为半径基本都大于等于250米，则不需要加宽。本次纵断面设计设置了9个变坡点，最大纵坡为-6.1%，最小纵坡为-0.592%，最大坡长750米，最小坡长200米。4个凸形竖曲线，5个凹形竖曲线，半径均从2000米到15000米不等。本路线设计中设有4座桥梁，设置涵洞共12个，11个为钢筋混凝土盖板涵，1个位圆拱涵。-3-1.6沿线气候、水文特征及其与公路的关系（1）太原在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型，年最高气温30℃；年平均降水量为400mm左右。全国公路自然区划为Ⅲ（黄土高原干湿过渡区），地质情况主要为黄土。。（2）本合同段地处山岭重丘区，地形起伏较大，土质均为黄土。（3）本地区气象资料为：本路段自然区划为Ⅲ区，属黄土高原干湿过度区，总的特征夏热少雨。月平均最高气温为30度（七月），月平均最低气温为5度（一月），日最高气温为40度，日最低气温为-7度，日最大气温差为21度，平均年降雨量为400mm。1.7沿线材料分布情况公路沿线无矿石料场,矿石材料需要外购,相距约30km.相距50km左右处有水泥厂和石灰生产厂；钢材等建材，可以在太原或大同进货，相距40km左右，遍地湿陷性黄土。1.8环境保护本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽可能减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。1.9新技术采用及计算机运用情况为了优质高效完成本项目勘察设计任务，在工作中采用了以下新技术：采用了传统手工定线和AutoCAD技术相结合的方法，做到了优质、高效、准确。1.10其他事项其他未提及的施工事项，施工时必须严格执行部颁现行《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术规范》、《公路沥青路面施工技术规范》、《公路桥涵施工技术规范》及其他部颁施工规范。图纸中所提供的混合料配合比，仅供参考，施工时应以现场实验为准。施工中若发现实际情况与设计文件不符时，应及时向监理工程师报告，以便采取相应措施进行处理。-4-2路线平面设计道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。2.1公路等级的确定2.1.1已知资料（1）地形图：山西大同地区，4张，比例尺：1：2000（2）交通资料：据调查，起始年交通组成及数量如下表2-1：表2-1原始交通量及换算计算车型交通量（辆/日）换算系数（查表2-2）标准车型（辆/日）小汽车15001.01500解放CA15（中型车）6001.5900东风EQ140（中型车）6001.5900黄河N162（大型车）8002.01600预测年平均增长率：6.2％。（3）初定设计年限：15年。2.1.2车辆换算系数表2.2各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t的货车大型车2.0载质量＞7t~≤14t的货车拖挂车3.0载质量＞14t的货车2.1.3交通量计算-5-初始年交通量：N=1500+600×1.5+600×1.5+800×2=4900(辆/日)2.1.4确定公路等级假设该公路远景设计年限为15年，则远景设计年限交通量N:N=6575×(1+6.2%)15-1=11375辆/日根据规范：高速公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000辆以上。一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000~30000辆。二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000~15000辆。由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路。所以根据给定的条件，本次设计路线为山岭重丘区二级公路,设计速度定为60km/h。2.2选线设计2.2.1选线的基本原则：（1）路线的基本走向必须与道路的主客观条件相适应（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（3）路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。（4）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。（7）选线应综合考虑路与桥的关系2.2.2选线的步骤和方法：道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路-6-选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。（1）全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。（2）逐段安排在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。（3）具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。2.3平曲线要素值的确定2.3.1平面设计原则：(1)平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2)除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。(3)保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。(4)应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。-7-(5)平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。（6）平曲线应注意线形的美观及与途径山体等构造物的协调。2.3.2平曲线要素值的确定：平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：（1）基本形曲线几何元素及其公式：按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。如下图一。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《标准》规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果。1）平曲线主要参数的规定表2.3二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度60m不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%1500m路拱2.0%1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m本设计公路平曲线半径分别为半径、缓和曲线长度及竖曲线半径均满足要求。2）设计的线形大致如下图所示：-8-图2.1路线设计图交点间距计算公式为212212YYXXL（2.1）导线方位角计算公式为1212XXYYarctgB（2.2）交点偏角计算公式为αi=Bi+1-Bi（2.3）（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：图2.1按回旋曲线敷设缓和曲线-9-342238424RLRLpSS（2.4）232402RLLqSS（2.5）RLS6479.280（2.6）qtgpRT2)(（2.7）SLRL2180)2(0（2.8）RpRE2sec)(（2.9）LTJ2（2.10）SyLLL2（2.11）式中:T——总切线长，（m）；L——总曲线长，（m）；sE——外距，（m）；J——校正数，（m）；R——主曲线半径,（m）；——路线转角，（°）；0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；q——缓和曲线切线增值，（m）；p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；sL——缓和曲线长度，（m）；yL——圆曲线长度，（m）。2）主点桩号计算ZHJDT（2.12）SHYZHL（2.13）YYHHYL（2.14）SHZYHL（2.15）/2QZHZL（2.16）-10-/2JDQ