道桥专业优秀毕业设计之某高速公路综合设计说明书.docx

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1、第一章 绪论1.1该高速公路工程建设的意义江西省赣州至崇义高速公路是国家高速公路网中厦门至成都高速公路在江西境内西部的一段，同时也是江西省公路网“三纵四横”布局中的第四横中的一段，是江西省的主要干线公路之一。本项目的建成将有效地缩短我国东南地区、中南地区和西南地区的交通距离，有效地调整东、中、西部三大区域的经济结构，促进区域经济的平衡发展，对泛珠三角地区的经济、交通发展具有重要的意义。1.2 沿线自然环境赣崇高速公路处于中亚热带季风潮湿区，年降雨量在1500mm以上，沿线山脉纵横交错，群峰起伏连绵，赣湘交界的崇义县素有“九分山、半分田、半分水面、道路和庄园”的称谓，是典型的湿热多雨山区高速公路

2、。由于地质地形条件复杂，施工技术难度大，本项目的实施将为高速公路建设的顺利开展提供保障。1.3项目概况赣崇高速公路全长87.543公里，高架桥多，高度40米以上的高架桥31座，全线大桥53座，隧道12座，桥梁、隧道占路线比例高达40.22%。赣崇高速公路全线按高速公路双向四车道设计，D标段处于上犹东互通至终点采用计算行车速度80km/h的标准。整体式路基设计宽度为24.5米，路面结构为沥青混凝土，设计年限15年，设计标准轴载BZZ-100KN。本设计选取赣崇高速公路其中2公里做为设计内容。该线地势相对平坦，左侧靠河，右侧靠山，全长2023.816米，共设三个转角点，即三段平曲线。竖曲线有两条半

3、径均超过10000米。该路线共设两处涵洞，一处1.5米圆管涵，一处2米盖板涵。桥梁1座，跨径50米，设置成2*25m简支T梁桥。全线公路设为整体路基，路基宽度24.5米，左右各设0.6米深的梯形边沟或排水沟。填方边坡一般设为1:1.5，挖方边坡1:0.5。在路途K0+640K0+760处设有120米路肩墙，以防洪水损坏路基。全线采用沥青路面，路拱2%，最大横坡8%。以上便是该路线的概况。第二章 路线总体设计2.1 公路等级确定认证及路线方案比选2.1.1 交通量分析及公路等级确定1.设计原始资料及交通量计算 2010年全年现有交通组成车型车流量折算系数折算后的交通量（辆/日）载重汽车：东风EQ

4、1401.51860载重汽车：解放CA10B1.51774载重汽车：载重量2吨1.01886载重汽车：黄河JN-1502.02595载重汽车：黄河JN-253894002.0490东风拖挂车276483.0227尼桑CW(L)40HD873001.0239太脱拉138S899002.0493摩托车212080小客车223001.061两轴大客车2.02479合计12104年平均日交通量7771交通量增长系数（）8根据： 远景设计年平均日交通量为： Nd=N0（1+r）n-1 (2.1)式中： Nd 远景设计年平均日交通量(辆/日)； N0起始年平均日交通量(辆/日)，包括现有交通辆和道路建成后

5、从其它道路吸引过来的交通量； r 年平均增长率(%)； n 远景设计年限。 根据公式（2.1）计算： Nd=N0（1+r）n-1=12104（1+8%）15=38396辆/日2.等级确定1）一般规定，四车道高速公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000辆。经计算可得在其范围内，满足四车道高速公路交通量需求。2）又赣崇高速属厦门到成都高速的一段，赣州矿产丰富，经济发展好，且连通湖南，物流人流转移大。因此对交通设施，公路服务水平要求较高。该高速修好后能促进经济和旅游的发展，站在发展的角度上，同时考虑交通量的增长，修建高等级公路比较合理。3）结论：修建四车道高速公路。2.

6、1.2 路线方案比选1)考虑因素：（1）路线在政治、经济、国防的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革、开放、综合利用等重要方针的体现。（2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线厂矿、村镇规划的关系，以及沿线农田水利建设的配合及用地情况。（3）沿线地区地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；路线技术等级与实际可能达到的技术标准及对路线使用任务、性质的影响；路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、拆迁量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护、环境等方面的影响。（4）道路与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的影响与联系

7、等。2）方案概况：方案一：选择河流左岸，在村庄之外附近，沿河线修筑高速公路，共三段直曲线，无须修桥，可设一个涵洞。方案二：选择河流右岸，公路右侧靠山，左侧沿河，共三段直曲线，两段竖曲线，途经乡村小路，需设通行涵洞。右侧有一山谷，属集水区，需设引水涵洞。经过一小河，跨径50米，需做桥。方案三：沿河流左岸省道，改建高速公路。3）综合分析：方案一和方案三中，高速公路与村庄靠得太近，将会严重影响村民生活，两个方案都需要改建省道，有一部分的额外工程量，而且方案一可能要拆除河边一部分房屋，要经过一定量的河滩，我们知道，河滩属于软弱地基，容易沉陷，这对路基会产生极其不利的影响。方案二中，虽然沿河靠山，需要有

8、一定的防护措施，比如说要有一定距离的边坡和路肩墙，涵洞一定要2处，还有一座跨径长达50米的桥，工程费用明显比其他两个方案大。并且，途经一定量的田地，某些输电线路需要改线。但是，他对附近村民影响甚小，地势较平坦，沿途地基较好，路线设置比较自由，十分符合高速公路选线标准。4）方案选定结论：综上，经过各种因素的比较和论证，以方案二最为合理。2.2路线平面设计2.2.1 设计原则1.平面线形应直捷、流畅，与地形、地物相适应，与周围环境想协调。2.保持平面线形的均衡与连续，平面交叉前后应尽量缓和，避免连续急弯的线形。3.注意与纵断面设计相协调。4.平曲线应有足够的长度。6.考虑沿途土地利用的关系，同时考

9、虑施工等各方面的因素。2.2.2 公路相关技术指标1.直线：规范规定，当行车速度大于60km/h时，同向曲线间的直线最小长度为6v（按米计），反向曲线最小长度不小于2v。2.平曲线按照驾驶员操作从容，乘客感觉舒适的要求，对于设计速度为80km/h的高速公路，公路平曲线最小长度，一般值为700米，最小值为140米。停车视距110m。平曲线要素组合：基本型曲线要求回旋线、圆曲线、回旋线的长度之比为1：1：11:2:1，并注意路线转角要大于2倍的回旋线角。S型曲线相邻两回旋线参数A1和A2要相等，当采用不等参数时。A1、A2之比小于2.0，R2/R1=11/3。1）圆曲线对于设计速度为80km/h的

10、高速公路，圆曲线最小半径，一般值为400m，极限值为250m，圆曲线最大半径为10000m。圆曲线最大超高为8%。2）回旋曲线不设超高的最小圆曲线半径，当路拱小于2%时为2500m，当路拱大于2%时为3350m。对于设计速度为80km/h的高速公路，回旋曲线最小长度一般值为100m，极限值为70m。超高渐变率为1/200。2.2.3 路线设计计算平曲线要素计算计算公式如下： (2.2) (2.3) (2.4) (2. 5) (2.6) (2.7) (2.8)式中 ： 缓和曲线长，m；圆曲线内移值，m；切线增加值，m；缓和曲线角，；切线长，m；曲线全长，m；外距，m；超距，m。有了基本公式，就可

11、以开始进行线形设计，并实时计算相关数据。经过不断地试线，挑选最符合导线进行计算。举JD2-JD3的平曲线作为算例，具体计算过程如下：JD2: =36.65度 拟定R=600m，Ls=120m=*600-*6003=1.0=60-*6002=59.98=259.03两交点间距为 520.251m剩余直线长 520.251-259.03=261.221因为两反向曲线间最小直线距离为 2v=160m 显然，不足以设平曲线，则设为“S”形曲线JD3 T=261.221m =25.6度 设Ls=100m反算半径R 其中， p10000/24R q50 带入公式（2.5），得： R=991.68mJD1计

12、算同上，故不做详细运算。 曲线要素表 单位：m交点半径缓和曲线长度缓和曲线参数切线长度曲线长度外 距JD1800120309.839189.459376.478611.178JD2600120268.328259.11503.93733.112JD3991.6797100314.91275.424543.140925.78具体设计见直曲转角表和逐桩坐标表2.3 纵断面设计2.3.1纵断面设计原则1）纵坡的设计必须满足相关的各项规定。2）纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁。3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，保证道路的稳定和通畅，尤其平直线注意排水。4）一般

13、情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少废方和借方，降低造价和节省用地5）平原微丘地区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。 6）对连接纵坡，如大中桥等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应缓一些。 7）在实地调查的基础上，充分考虑通道和农田水利等方面的要求。2.3.2 相关技术指标凸形竖曲线最小半径：一般值4500m，极限值3000m。凹形竖曲线最小半径：一般值3000m，极限值2000m。最小坡长：一般值170m，极限值70m。最大纵坡为5%。最大坡长：坡度3%为1100m，4%为900m，

14、5%为700m。最大合成坡度：10.5%2.3.3竖曲线设计与计算纵断面上两个坡段的转折处，设置竖曲线，竖曲线要素的计算公式如下： (2.9) (2.10) (2.11)式中 竖曲线长，m；切线长，m；外距，m。选取第一条竖曲线作为计算算例，具体计算过程如下：竖曲线1 1、 w=i2-i1=%0.73+%1.24=%1.97曲线长 =10000*0.0197=197m切线长 =197/2=98.5m外距 =98.=0.485m2、计算设计高程竖曲线起点桩号=（K0+500.810）-98.5=K0+402.31竖曲线起点高程=872.10+98.5*0.0124=873.32m桩号 K0+45

15、0处 横距 x1=(K0+450)-(K0+402.31)=47.69m竖距 h1=x122R=47.=0.114m切线高程=873.32-47.69*0.0124=873.26m设计高程=873.26+0.114=873.375m桩号 K0+550 处横距 x2=(K0+550)-(K0+402.31)=147.69m竖距 h2=x222R=1.09m切线高程=873.32-147.69*0.0124=871.489m设计高程=871.489+1.09=872.579m终点高程=872.1+98.5*0.00729=872.172m竖曲线2算法同上纵断面设计方法和步骤： 准备工作；标注控制点

16、；试坡；调整；核对；定坡；设置竖曲线操作过程：1.利用纬地软件进行三维建模，建好模型画出三角构网，再用数模进行纵断面数据插值，生成纵断面数据文件。2.利用“纵断面设计”，画出纵断面地面线。进行拉坡，初拟变坡点。分析：此路线途经地形较为平坦，但是K0+740.000处为山谷集水区，为了防止路基破坏，须设置一涵洞，拟为1.5米圆管涵。K1+000.000处有一乡间小路，为了便于村民通行，设2米盖板涵。K1+500K!+550处是一条支流小河，不可能将其填掉，拟设一2*25m简支T梁桥。因为该公路时高速公路，这三个点不作为控制点。但是两个涵洞的路线设计高程必须预留一定量的高度来修筑。3.综合上述要素

17、，进行多次拉坡试算，最终得出2段竖曲线，竖曲线半径分别为10000m（凹形）和12000m（凸形）。 竖曲线要素表桩号标高/m半径/m切线长/m外距/m曲线类型K0+500.810872.09671000098.590.49凹曲线K1+160.375876.90521200087.580.32凸曲线具体设计结果见竖曲线表。2.4 平纵组合设计2.4.1设计原则： 1）在视觉上应能自然地诱导视线，并保持视觉的连续性。 2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。 3）选择组合等到的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 4）注意与道路周围环境的配合。 2.4.2一般要求： 1）平曲线与竖曲线应相互

18、重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡。 3）注意明、暗弯与凹、凸竖曲线之间的配合：一般暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的。 4）平、竖曲线应避免不利组合： 使凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部与反向平曲线拐点重合。 小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重合。 应避免凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。实时修改调整上一步所生成的纵断面图，最后得出成果，即竖曲线表。第三章 路基设计3.1相关技术指标1.路拱坡度查公路工程技术标准得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1-2%，故取路拱坡度为2%；硬路肩与行车道一致，土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%-

19、2%，故取土路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜2.路基边坡坡度由公路路基设计规范得知，当H1.30（4）抗倾覆验算求出作用在挡土墙上的各力对墙趾的力臂自重W的力臂 a=1.92mPay的力臂 b=3.15mPax的力臂 h=2.5m抗倾覆稳定安全系数为 Kt=Wa+PaybPaxh=3601.92+753.151302.5=2.861.6 安全。对于重力式挡土墙，通常抗滑稳定满足要求时，看倾覆稳定也满足要求。（5）地基承载力验算作用在基础底面上的总的竖向力 N=W+Pay=360+75=435 kN/m合力作用点与墙前趾O点距离 x=Wa+Payb-PaxhN=360

20、1.92+753.15-129.92.5435=1.39偏心距 e=b/2-x=3.15/2-1.39=0.185b/6基底边缘应力 pminmax=NF(16eb)=4353.5160.363.15=209.539要求满足下列公式 1/2（pmax+pmin）=124.25kPafa=180kPa Pmax=209.5kPa1.2fa=216kPa基底平均应力和最大应力均满足要求。最终确定尺寸为：顶宽1.5m，底宽3.5m。第四章 路面设计4.1路面结构设计的一般原则(1)路面结构设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，将路基路面作为一个整体考虑，进行综合设计。

21、(2)在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循“因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约资源”的原则进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进，经济合理，安全可靠的方案。(3)应结合当地实践基础，积极推广成熟的科研成果，积极、慎重地运用行之有效的新材料、新技术、新工艺。(4)路面设计方案应充分考虑沿线环境的保护、自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员的健康与安全。(5)为确保工程质量，应尽可能选择有利于机械化、工业化的设计方案。(6)对于地处不良地段的路基，为了适应路基沉降、稳定周期较长的特点，路面结构可以遵循“一次设计，分期修建”的方案，即在路基沉降、稳定周期内（35年），根据交通量增

22、长规律，分次修建，最终实现设计的目标，这样既适应交通量不断增长的需要，又提高了投资效益，最终保证了路面结构的质量达到规定的要求。4.2路面设计计算4.2.1原始资料及已算交通量 原始资料汽车型号总重/kN载重/kN轴重/kN后轴重/kN后轴数轮组数解放CA10B80.2540.0019.4060.851双东风EQ140 92.9050.0023.7069.201双黄 河JN150150.6082.6049.00101.601双黄 河JN253187.00100.0055.002*66.002双太脱拉138211.40120.0051.402*80.002双尼桑CW(L)40HD237.6014

23、1.7550.002*93.802双2010年全年现有交通组成车型车流量折算系数折算后的交通量（辆/日）载重汽车：东风EQ1401.51860载重汽车：解放CA10B1.51774载重汽车：载重量2吨1.01886载重汽车：黄河JN-1502.02595载重汽车：黄河JN-253894002.0490东风拖挂车276483.0227尼桑CW(L)40HD873001.0239太脱拉138S899002.0493摩托车212080小客车223001.061两轴大客车2.02479合计12104年平均日交通量7771交通量增长系数（）84.2.2累计当量轴次计算以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉

24、应力中的累计当量轴次（1）轴载换算以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级荷载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。 (3.4) 式中： 标准轴载的当量轴次，次日； 被换算车型的各级轴载作用次数，次日； 标准轴载，KN； 被换算车型的各级轴载，KN； 轴数系数； 轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算。 (3.5) 式中： m 轴数。（2）累计当量轴次计算由公路沥青路面设计规范(JTJ01497)3

25、.0.4设计年限内一个车道上的累计当量轴次按下式计算。 (3.3)式中： 设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；设计年限，年；路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次日； 设计年限内交通量的平均年增长率(%),应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；车道系数，查公路沥青路面设计规范(JTJ01497)确定车道系数为0.40.5,本设计取=0.45。 计算结果如下：车 型Pi（KN）C1C2n1N1东 风后轴69.2111860374.EQ140前轴23.716.418600解 放后轴60.85111774204.CA10B前轴19.416.417749.载重后轴55.511188614

26、5.小于2吨前轴3616.41886141.黄河后轴101.61125952780.JN-150前轴4916.42595745.黄河后轴661149080.JN-253前轴5516.4490232.东风拖挂车后轴14011227981.前轴3016.42277.续上表尼桑后轴93.811239180.CW(L)40HD前轴5016.423975.太脱拉后轴8011493186.138S前轴51.416.4493174.小客车后轴26.511610.前轴1716.4610两轴大客车后轴100.41124792522.前轴48.316.42479669.标准轴载当量轴次9513.21877设计年限

27、内一个车道通过的累计标准当量轴次.198注：轴载小于35kn的忽略不计验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下式转换成标准轴载的当量作用次数。 (3.6)式中： 轴数系数； 轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。 (3.7)计算结果如下： 车 型Pi（KN）C1C2n1N2东 风后轴69.211186097.80514EQ140前轴23.7118.518600解 放后轴60.8511177433.34558CA10B前

28、轴19.4118.517740载重后轴55.511188616.97796小于2吨前轴36118.518860黄河后轴101.61125952946.368JN-150前轴49118.525950黄河后轴661149017.64199续上表JN-253前轴55118.549075.90481东风拖挂车后轴140112273350.041前轴24118.62270尼桑后轴93.811239143.2256CW(L)40HD前轴50118.523917.27148太脱拉后轴801149382.71167138S前轴51.4118.549344.43484小客车后轴26.511610前轴17118.5610两轴大客车后轴100.41124792559.448前轴48.3118.52479135.8393标准轴载当量轴次9521.015设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次注：轴载小于50kn的忽略不计4.2.3路面厚度计算根据规范查取相关材料的参数见下表： 材料的相关参数层次材料名称厚度/cm20回弹模量/Mpa15回弹模量/Mpa劈裂强度/Mpa1细粒式沥青混合料AC-134158933681.22中粒式沥青混合料AC-2061215254913粗粒式沥青混合料AC-25886814400.84密集配沥青