高速公路毕业设计说明书.doc
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1、1.设计总说明书1.1.毕业设计的目的通过毕业设计,使学生对公路建设程序和内容有一个系统的、全面的了解,培养学生独立进行路线、路基路面结构及有关设施设计、计算的能力;选择桥涵标准图的能力;独立分析问题和解决问题的能力;施工组织与工程管理的能力。使学生的到公路工程师的初步训练。1.2.设计任务1.2.1路基路面设计在路线设计的基础上完成以下工作:路基、排水、防护、支挡工程、特殊路基等设计;路面工程设计(水泥混凝土路面的结构组合设计、厚度设计与方案比选)1.2.2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,包括相关的图纸、表格、工程数量及相关说明1.3.技术标准公路等级:高速公路路基宽
2、度:28.0m计算行车速度:120Km/h极限最小半径:650m一般最小半径:1000m停车视距:210m最大纵坡:1.67%凸形竖曲线一般最小半径:11000m凹形竖曲线一般最小半径:4000m最小竖曲线长度:100m鲁米那设计标准荷载:BZZ-100设计荷载:公路级,设计洪水频率:涵洞1/100路基设计标高位置:中央分隔带外缘 1.4.设计概况1) 在纵断面设计中,充分考虑平纵组合平衡和填挖平衡的原则,对沿线地形、地质、水文、排水等综合考虑,全线共设3个竖曲线,最大纵坡1.67%,最小纵坡0.5%,2) 路基宽度28m,路面宽19.5m,路肩宽8.5m,路拱横坡2%,路肩横坡3%,挖方边坡
3、视地质情况设置为1:0.51:1,填方边坡8米,设为1:1.5,填方边坡8米变坡,采用1:1.75。3) 路基排水设施有边沟、水沟、排水沟等,边沟的高度和宽度等于0.6米,水沟的宽度和高度宜大于或等于0.6米。4) 路面结构设计以双轮组单轴轴载100KN为标准轴载,路面结构选用细粒式沥青混凝土4cm,中粒式沥青混凝土5cm,粗粒式沥青混凝土6cm,水泥稳定砂砾27cm,石灰粉煤灰土25cm的沥青路面面层。5) 根据本路段实际情况,设圆管涵2座,箱涵通道2座。1.5. 设计依据 a:公路工程技术标准(JTGB01-2003),人民交通出版社; b:公路路线设计规范(JTGD20-2006),人民
4、交通出版社; c:公路路基设计规范(JTGD30-2004),人民交通出版社 ; d:公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ012-2002),人民交通出版社;e:公路沥青路面设计规范(JTJO14-2006),人民交通出版社 ;f: 公路路基施工技术规范(JTJ033-2006),人民交通出版社;g: 公路排水设计规范(JTJ018-97),人民交通出版社; h: 路基路面工程 (邓学均 2002),人民交通出版社; i: 公路桥涵地基与基础设计规范 (JTG D63-2007); j: 公路涵洞设计细则 (JTG/T D-04-2007); k:路面设计手册 (北京2005),人民交通出版社;
5、 l:公路工程基本建设项目文件编制办法(交公路发【2007】358号),人民交通出版社。2. 纵断面设计纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置,形状和尺寸问题,具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。 纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素,考虑路基稳定,排水及工程量等的要求对纵坡的大小,长短,前后的纵坡情况,竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计,从而设计出纵坡合理,线形平顺圆滑的最优线形,以达到行车安全、快速、舒适,工程造价省,运营费用较少的目的。该路地处丘陵区,土地资源宝贵,本项纵断面设计采用小纵坡,微起伏与该区域农田相结合,尽量降低路堤高
6、度,路线纵断面按百年一遇,设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和中湿状态,所需的最小填筑高度来控制标高线形设计上避免出现断背曲线,反向竖曲线之间直线长度不足3秒行程的则加大竖曲线半径,使竖曲线首尾相接。此外,所选用的半径还满足行车视距的要求,另外,竖曲线的纵坡最小采用0.3%以保证排水要求。2.1 纵坡设计2.1.1纵坡设计的一般要求 纵坡设计必须满足标准的有关规定,一般不轻易使用极限值 纵坡应力求平缓,避免连续陡坡,过长陡坡和反坡 纵断面线形应连续,平顺,均衡,并重视平纵面线形的组合 从行车安全,舒适和视觉良好的要求来看,要求纵断面线形注意有以下几点:在短距离内应避免线形起伏,易使纵断面线形发
7、生中断,视觉不良;避免“凹陷”路段,若线形发生凹陷出现隐蔽路段,使驾驶员视觉不适,产生莫测感,影响行车速度和安全;在较大的连续上坡路段,宜将最陡的纵坡放在底部,接近顶部的纵坡宜放缓些;纵坡变化小的,宜采用较大的竖曲线半径;纵断面线形设计应注意与平面线形的关系,汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形;纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑,为利于路面和边沟排水,一般情况下最小纵坡以不小于0.5%为宜,在受洪水影响的沿河路线及平原区低速路段应保证路线的最低标高,以免遭受洪水冲刷,而确保路基的稳定;纵坡设计应争取填、挖平衡,尽量利用挖方作就近填方,以减少借方和废方,接生土石方量,降低工程造价;
8、纵坡设计时,还应结合我过情况,适当照顾当地民间运输工具,农业机械、农田水利等方面的要求。2.1.2纵坡设计的方法和步骤: 准备工作纵坡设计前,应先根据中桩和水准记录点,绘出路线纵断面图的地面线绘出平面直线,曲线示意图,写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料,并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料,领会设计意图和要求。标注纵断面控制点 纵面控制点主要有路线起终点,重要桥梁及特殊涵洞,隧道的控制标高,路线交叉点,地质不良地段的最小填土和最大控梁标高,沿溪河线的控制标高,重要城镇通过位置的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点、标高等。试坡 试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上,根据技术和
9、标准,选线意图,考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况,初步定出纵坡设计线的工作。试坡的要点,可归纳为“前面照顾,以点定线,反复比较,以线交点”几句话。 前后照顾就是说要前后坡段统盘考虑,不能只局限于某一段坡段上。以点定线就是按照纵面技术标准的要求,满足“控制点”,参考“经济点”,初步定出坡度线,然后用三角板推平行线的办法,移动坡度线,反复试坡,对各种可能的坡度线方案进行比较,最后确定既符合标准,又保证控制点要求,而且土石方量最省的坡度线,将其延长交出变坡点初步位置。 调坡 调坡主要根据以下两方面进行:结合选线意图。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较,两者应基本相符。若有脱离实际情况或考
10、虑不周现象,则应全面分析,找出原因,权衡利弊,决定取舍;对照技术标准。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准的要求,特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理,发现问题及时调整修正。 调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短、纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则,以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。根据横断面图核对纵坡线 核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。 确定纵坡线 经调整核对后,即可确定纵坡线。
11、所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置(桩号)和高程确定下来。坡度值一般是用三角板推平行线法,直接读厘米格子得出,要求取值到千分之一。变坡点位置直接从图上读出,一般要调整到整10桩位上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长依次推算而来。2.1.3纵坡设计注意问题应注意以下几点:在回头曲线地段设计纵坡,应先按回头曲线的标准要求确定回头曲线部分的纵坡,然后向两端接坡,同时注意回头曲线地段不宜设竖曲线。平竖曲线重合时。要注意保持技术指标均衡,位置组合合理适当,尽量避免不良组合情况。大中桥上不宜设置竖曲线。如桥头路线设有竖曲线,其起(终)点应在桥头两端10m以外,并注意桥上线形与桥头线形变
12、化均匀,不宜突变。小桥涵上允许设计竖曲线,为保证路线纵面平顺,应尽量避免出现急变“驼峰式纵坡”。注意交叉口、桥梁及引道、隧道、城镇附近、陡坡急变处纵坡特殊要求。纵坡设计时,如受控制点约束导致纵面线形欺负过大,纵坡不够理想,或则土石方工程量过大而育无法调整时,可用纸上移线的办法修改平面线形,从而改善纵面线形。计算设计标高根据已定的纵坡和变坡点的设计标高,则可以计算出未设竖曲线以前各桩号的设计标高。2.1.4竖曲线设计要求:宜选用较大的竖曲线半径。竖曲线设计,首先确定合适的半径。在不过分增加工程数量的情况下,宜选用较大的竖曲线半径,一般都应采用大于竖曲线一般最小半径的数值,特别是前后两相邻纵坡的代
13、数差小时,竖曲线更应采用大半径,以利于视觉和路容美观。只有当地形限制或其他特殊困难不得已时才允许采用极限最小半径。同向曲线间应避免“断背曲线”。同向竖曲线,特别是同向凹形竖曲线间如直线坡段不长,应合并为单曲线后复曲线。反向曲线间,一般由直坡段连续,亦可以相互直接连接。反向竖曲线间设置一段直坡段,直坡段长度一般不小于计算行车速度行驶3s的行程长度。如受条件限制也可相互直接连接,后插入短直线。应满足排水要求。2.1.5纵段面设计步骤:根据地形图上的高程,以20m一点算出道路上各点的原地面高程,将各点高程对应地标于纵断面米格纸上,然后用直线连接各点,注意港口、河的标法,画出道路纵向的原地面图。 确定
14、最小填土高度 由于路基要保证处于干燥或中湿状态以上,所以查表得粉性土时路槽底至地下水的临界高度为1.71.9m时为干燥状态,由于地下水平均埋深为1.0m,路面厚度一般为6080cm,所以算出最小填土高度为1.6m.。 拉坡 首先是试坡,试坡以“控制点”为依据,考虑平纵结合、挖方、填方以及排水沟设置等众多因素初步拟订坡度线。然后进行计算,看拉的坡满不满足控制点的高程,满不满足规范要求,如不满足就进行调坡。调坡时应结合选线意图,对照标准所规定的最大纵坡、坡长限制以及考虑平纵线形组合是否得当进行调坡。在纵断面设计事,由于港口较多,再加上平面设计时没有注意平纵组合,在港口附近设置平曲线,所以在拉坡时不
15、能做到“平包竖”,在线形上存在不足,但经计算,其他方面都满足标准。竖曲线各项指标:表2.1 竖曲线指标表设计车速(km/h)120最大纵坡()1.67最小纵坡()0.5凸形竖曲线最小半径(m)一般值17000极限值11000凹形竖曲线最小半径(m)一般值6000极限值4000竖曲线长度(m)一般值120最小值100(1)、根据设计得知: 拟定R=17000,则:竖曲线内桩号的高程计算已知k126+974的高程为111.592m计算公式为:右半部分:左半部分:其中:曲线上任意点到曲线起点(左半曲线)或终点(右半曲线)的水平距离。 直线上点到相邻变坡点的距离 起点桩号=K126+974-103.7
16、=K126+870.3 起点高程=111.592-103.70.5=111.074终点桩号=K126+974+103.7=K127+077.7 终点高程=111.592+103.7-0.72=110.845 加桩 K126+890处 横距X1=(K126+890)-(K126+870.3)=19.7m 竖距Y1=X12 /2R=0.011 切线高程=111.592-840.5%=111.172 设计高程=111.172-0.011=111.161K126+910处 横距X1=(K126+910)-(K126+870.3)=39.7m 竖距Y1=X12 /2R=0.046 切线高程=111.59
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