沿海高速盐城至南通段2标初步设计计算书—毕业设计论文.doc
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1、 淮阴工学院毕业设计说明书(论文) 第 86 页 共 86 页1 引言沿海高速盐城至南通段起自盐城市南洋镇东,省道313北,经过盐城市亭湖区步凤镇东、大丰市新团镇东、西团镇西、洋心洼东、东台市四灶镇西、富安镇东,南通市海安县大公镇东、西场镇西,如皋市东陈镇西(新长铁路东)、丁堰镇西、林梓镇东,通州市新联镇西、刘桥镇东,终于南通北互通,与南京至启东高速公路相接。沿海高速盐城至南通段系国家高速公路网沈阳至海口高速公路江苏境内的组成部分,也是江苏省“四纵四横四联”高速公路主骨架中“纵一”的一段,建成后将有力地推动苏北沿海地区的经济发展,成为我国东部沿海正式意义上的沿海交通大动脉,对于加快江苏沿海经济
2、开发,共同推进苏北的崛起振兴起到促进作用。本设计路段是沿海高速盐城至南通段2标初步设计,开题之前对高速公路进行资料收集,阅读了有关的公路桥梁设计规范以及标准。了解了该项目的相关背景,对此次设计有了一个大概的掌握。本毕业设计主要内容主要包括路线方案的拟定、平面线形的设计、纵断面设计、横断面设计和路基设计、路面结构设计、道路排水和桥涵方案设计、道路工程量计算。其中重点设计内容为线型设计和路面设计。这是一个对该专业大学四年所学知识的一个汇总。2 工程概况2.1 该公路建设意义沿海高速盐城至南通段系国家高速公路网沈阳至海口高速公路江苏境内的组成部分,也是江苏省“四纵四横四联”高速公路主骨架中“纵一”的
3、一段,建成后将有力地推动苏北沿海地区的经济发展,成为我国东部沿海正式意义上的沿海交通大动脉,对于加快江苏沿海经济开发,共同推进苏北的崛起振兴起到促进作用。2.2 路线及工程概况沿海高速公路盐城至南通段是我省长江以北南北向一条重要的干线公路,是交通部规划的国家重点干线公路网的一部分,也是江苏省规划的“四纵四横四联”的重要组成部分。沿海高速公路盐城至南通段位于盐城、南通两个地级市。路线设计技术指标为:路基宽度为26米,双向4车道,有中央分隔带,设计车速为120Km/h,路线总长3815.873米,起点桩号为K0+000,终点桩号为K3+815.873。2.3 沿线气候、水文特征及其与公路的关系2.
4、3.1 地形地貌本路段所经过的地区为平原区,土质和岩性是沿海软土和内陆软土、冲积土;地貌主要是海滨和内陆为平原,冲积平原和三角洲。2.3.2 沿线地质分布和地震 本地区位于地区为第四纪滨海淤积平原微丘,地表植被情况为中等稠密。区域内构造属新华夏系,第四系沉积物较厚,构造带不会对路线产生不良影响。本项目所处地区地层为第四系冲积层(Q4al、Q3al)组成,厚度在150m以上,未发现不良地质。根据国家地震局颁布的中国地震烈度区划图,1990年,项目区域为度地震烈度区。2.3.3 水文地质条件 本地区地震烈度为度。该地区0.51米为粘土表层,下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩;水田段淤泥0.5米,其下23
5、米粘土。2.3.4 气候条件 地处北亚热带向南暖温带过渡地带,属季风性湿润气候区。季风盛行,四季分明,热量丰富,降水丰沛。年平均气温和降水量分别为14.2和1005.5毫米。2.4 设计的主要内容 路线方案的拟定、平面线形的设计、纵断面设计、横断面设计和路基设计、路面结构设计、道路排水和桥涵方案设计、道路工程量计算。3 平面设计3.1 道路等级确定交通量是指单位时间内通过道路某一断面的车辆数,其计量单位常用年平均日交通量或小时交通量,是衡量一条道路等级的标准之一。表3-1设计原始交通量车型小汽车北京BJ-130黄河JN-163东风EQ-140太脱拉138辆/日50004601280121043
6、0根据公路工程技术标准(JTG B01-2003)规定:高速公路以小客车为折算标准。折算系数如表3-2所示 表3-2 各级公路车辆折算系数车型编号代表车型换算系数车种说明1小客车1.019座的客车和载重2t的货车2中型车1.519座客车和2t7t的货车3大型车2.0载重7t14t的货车4拖挂车3.0载重14t的货车远景设计年平均日交通量为: Nd = N0(1+r)n-1 (3-1)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。 本设计路段交通量预计年增长率r
7、=7%,本路段远景设计年限为20年。则: N0=50001+4601.5+12802+12102+4303=11960辆/日Nd = N0(1+r)n-1=11960(1+7%)20-1=43253辆/日 根据公路工程技术标准(JTG B01-2003)可知高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000 辆;六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4500080000 辆;八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000100000 辆。表3-3 高速公路能
8、适应的年平均日交通量计算行车速度 四车道六车道八车道120km/h 4000055000600008000075000100000以上100km/h 3500050000 5500070000 7000090000 80km/h300004500050000650006500085000 60km/h 250004000045000600006000080000 根据以上图表及计算和设计材料初步拟定设计道路为高速公路四车道,设计车速为120km/h。表3-4 高速公路几何指标汇总表计算行车速度(km/h)120纵坡不小于(%)0.3行车道宽度(m)27.5最大纵坡(%)3车道数4最小纵坡(%)
9、0.30.5中间带中央分隔带宽度(m)一般值3.00纵坡坡度(%)坡长限值(m)3900极限值1.004700 左侧路缘带宽度(m)一般值0.75缓和坡段坡度不大于(%)3极限值0.75合成坡度(%)10.0中间带宽度(m)一般值4.50竖曲线凸形竖曲线半径(m)极限最小值11000极限值2.50一般最小值17000硬路肩宽度(m)一般值3.00或3.50凹形竖曲线半径(m)极限最小值4000极限值3.00一般最小值6000视距停车视距(m)210竖曲线最小长度(m)100行车视距(m)210视觉所需最小竖曲线半径值(m)凸形16000公路用地不小于(m)3凹形10000平曲线极限最小半径(m
10、)650V60km/h同向曲线间最小直线长度(m)6V一般最小半径(m)1000反向曲线间最小直线长度(m)2V不设超高的最小半径(m)5500路基宽度(m)一般值26.0最大半径不应大于(m)10000变化值24.0最小长度(m)220最小坡长(m)300平曲线超高横坡不大于(%)10缓和曲线最小长度(m)100路拱横坡(%)2.03.2 路线方案设计3.2.1 选线方案考虑原则 平原地区农田成片,且分布有各种建筑设施,居民点较密;在天然河网湖区,还具有湖泊水塘河叉多等特点。虽然平原区地势平坦,路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术指标,但往往受制于受当地自然条件和地物,因此选线
11、时应综合考虑多方面的因素。 综合考虑平原区的特点,布线时应注意以下几点: 1)正确处理道路和农业的关系 平原区一般多为耕地,渠道纵横交错,选线应尽量避免减少耕地。 2)合理考虑路线和城镇的关系 平原区有较多的城镇村庄工业及其他设施,选线应以绕避为主,尽量不破坏或少破坏,并采用较高的技术指标通过。 3)处理好路线和桥位的关系 一般情况下,桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交,桥梁和引道最好在直线上,条件受限时也可设置斜桥或曲线桥。小桥涵位置应服从路线走向,但遇到斜交过大或河沟过于弯曲,可采取改河措施或改移路线。 4)注意土壤水文条件 平原区的水文土壤条件较差,特别是河网湖区,地势低平,地下水位高
12、,使路基稳定性差,因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘泥沼和洼地时,一般应绕避;如要穿越时,应选着最窄最浅和基底坡面平缓的地方通过,并采取措施保证路基的稳定。 5)正确处理新旧路关系 平原地区通常有较宽的人行大路或等级不高的公路,正确布置通道、平面交叉和立体交叉。3.2.2 方案比选本设计图纸比例为1:2000。地形总体上是平坦的,障碍物较少,属于平原微丘。整个地段,左侧布满大小不等的水塘,右侧稻田较多,穿插着大量河流。结合考虑地形情况及所在地的经济和社会效益等因素,在路线设计时,选取控制点重点应注意以下几个要点:1)全面布局,总体规划,初步确定路线的基本走向。由
13、于路线的起终点尚未确定,因而在其中的走法有很多种,尽量选出一条符合设计要求的、经济合理的最优方案 。 2)抓住重点,根据自然条件和技术标准,在有利路带内进行路线设计,平原区地形对路线的限制不大,路线的基本线形应是短捷顺直,选线应避让大塘,尽量避开中小塘,尽量避开居民区、城镇,但应保持一定的距离。 3)逐段安排,进一步加密控制点,解决局部性路线方案的工作,注意细部的控制和处理,尽量避免长直线或小偏角,但不应为避免长直线而随意转弯。 4)具体定线,在逐段安排的小控制点间,定出中线的最终位置。5)长远考虑,初步验算,有意识的对平、纵、横进行综合设计。影响选线的因素有很多, 这些因素有的互相矛盾, 有
14、的又相互制约, 各因素在不同情况下的重要程度也不相同, 不可能一次就找出理想方案来, 所以最有效的方法就是在这众多的方案中进行反复比选寻求最佳方案。在本设计的地形图上, 结合设计资料, 初步拟定了两种路线走向方案。已采用的方案为方案一,未采用的方案为方案二。(方案比选图见图3-1)图3-1方案比选图方案的比选方案一:由于此段地区有很多的河流,故本套方案拟定了两个交点,尽量避开河流,居民点,由于绕行,使得路线长度有所增加,总体来说,平面线形结合比较完美,纵坡平缓,所克服高差较小,顺应地形的要求。方案二:此方案设了三个交点,转角比较小,起终点距离更长,靠近居民点,沿线河流较少。两方案相比之下,方案
15、二虽然沿线河流相对较少,但桥梁与河道中心线的夹角过大,施工难度高,到了离居民点较近,会在一定程度上影响居民的生活,而方案一虽然沿线河流相对较多,但是路线较短,避开了居民点。为了保证车辆在公路上的顺畅通行,综合经济、技术指标比较之下,我选取了方案一。3.3 平曲线要素计算3.3.1 平曲线要素 直线、圆曲线、缓和曲线称为平面线形三要素。 实践证明:在平面设计中,在直线和圆曲线之间设置缓和曲线,可以使平面线形在视觉上更加平顺,能更好的引导驾驶员的视线,路线也更容易被驾驶员跟踪。三者可以组合成不同的线形,这次设计中主要用到的组合是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。3.3.2 平面
16、设计要求 平面设计中,交点处的平曲线设计应使平面线形直捷、连续、顺适,并与地形、地物相适应,与周围的环境相协调,尽量保证平面线形的均衡和连贯;长直线尽头不能接以小半径曲线;高低标准之间要有过渡;避免连续转弯;平曲线应有足够的长度。平曲线应有足够的长度;注意与纵断面线形的组合;考虑施工上的因素。公路路线设计规范(JTG D20-2006)规定了平曲线(包括圆曲线及其两端的缓和曲线)最小长度,时速120km规定平曲线最小值为200m,一般值为600m。3.3.3 直线直线作为平面线形要素之一,在公路和城市道路中使用较多,采用直线线形时应特别注意它同地形的关系。 (1)直线的最大长度在运用直线线形并
17、决定其长度时,必须持谨慎态度,并不宜采用长直线。直线的最大长度应有所限制,当采用长的直线线形时,为弥补景观单调之缺陷,应结合沿线具体情况采取相应的技术措施并注意下述问题: 在长直线上纵坡不宜过大,因长直线再加下陡坡行驶更易导致高速度; 长直线与大半径凹型竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和; 道路两侧地形过于空旷时,宜采取种植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施,以改善单调的景观;长直线或长下坡尽头的平曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全设施。一般规定直线的最大长度(以m计)不超过20V(V为设计速度,以km/h计),
18、156920V=2400m,满足要求考虑到线形的连续和驾驶的方便,相邻两曲线之间应有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直或直圆或圆直)到后一曲线起点(直缓)之间的长度。 (2)直线的最小长度 同向曲线间的直线最小长度公路路线设计规范(JTG D20-2006)推荐同向曲线的最短直线长度以不小于6V为宜,在受到条件限制时,无论是高速路还是低速路都宜将在同向曲线间插入的大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或C形曲线。 反向曲线间的直线最小长度 转向相反的两圆曲线之间,考虑到设置超高和加宽缓和段的需要以及驾驶人员转向操作的需要如无缓和曲线时,宜设置一定长度的直线。公路路线设计规范
19、(JTG D20-2006)规定反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的两倍为宜。本设计中为583m2120=240m,满足要求。若两反向曲线已设缓和曲线,在受到限制的地点也可将两反向缓和曲线首尾相接,但被连接的两缓和曲线和圆曲线宜满足一定的条件。3.3.4 圆曲线设计圆曲线半径的确定,必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。选用曲线半径时,应充分注意地质、水文条件,使曲线既能更好地吻合地形,减少工程,又能满足桥梁的要求和隧道、路基等建筑物的设置条件。一般地段曲线半径的选择受地形影响不大,应结合占用农田等情况,尽量采用较大半径的曲线。圆曲线能较好的适应地形的变化,并可获
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