三级公路设计

1绪论1.1地理位置图（略，详细情况见路线设计图）1.2路线及工程概况本路线是山岭重丘区的一条三级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为7.5米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为20.5米，行车道为23.250米。设计速度为30Km/h，路线总长1981.451米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K1+1981.451。设计路线共设置了6个平曲线，半径分别为350m210m250m337m75m58.460m，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了8个变坡点，5个凸形竖曲线，3个凹形竖曲线，半径依次为1800、4700、18000、2500、25003000、1400、1000米。1.3线自然地理特征吉林市地处东北腹地长白山脉，向松嫩平原过渡地带的松花江畔，三面临水、四周环山。东经125〃40′～127〃56′，北纬42〃31′～44〃40′。东接延边朝鲜族自治州，西临长春市、四平市，北与黑龙江省接壤，南与浑江市、通化市毗邻。总面积27120平方公里。其中，市区3636平方公里。吉林市的气候类型属于温带大陆性季风气候，四季分明。春季少雨干燥,夏季温热多雨，秋季凉爽多晴，冬季漫长而寒冷。全区年平均气温3℃-5℃，气温受地形影响，由西、西北向东、东南气温逐渐降低。一月份平均气温最低，一般在零下18℃-20℃，七月平均气温最高，一般在21℃-23℃，极端最高气温36.6℃。山区无霜期120天，平原区可达130-140天。全年降雨量约700毫米左右。全区日照时数2400-2600小时，全年总辐射量为1150千卡/平方毫米。1.4研究主要内容本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成吉林白河—露水河三级公路的设计工作，具体内容包括整理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及设计文件的编制和图纸绘制。1.4.1资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。1.4.2路线平面、纵断面及横断面设计1.4.3排水设计1.4.4设计文件毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。1.4.5设计图纸一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。2路线设计2.1公路等级的确定2.1.1已知资料表2-1路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率6%）车型解放CA-10B东风EQ-140日野KB222黄河JN-150小汽车辆/日860820333516892.1.2查《标准》由《公路工程技术标准》规定：交通量换算采用小客车为标准车型。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交通量计算初始年交通量：N=860×1.5＋820×1.5＋33×2.0＋35×2.0＋1689×1.0=4345辆/日2.1.4确定公路等级假设该公路远景设计年限为20年，则远景设计年限交通量N:131466%)(14345N1-20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，要按二级要求设计一条三级公路。2.2选线设计2.2.1选线的基本原则：（1）路线的走向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。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。a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。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。b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。c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选线分析2.3.1选线方法（l）选线可采用纸上定线或现场定线。高速公路、一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法。二级公路、三级公路、四级公路可采用现场定线，有条件或地形条件受限制时，可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法。（2）选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料，相关部门的各种地形图、地质、气象等资料的基础上，深入调查、勘察，并运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术，确保其勘察工作的广度、深度和质量，以免遗漏有价值的比较方案。2.3.2本设计选线分析本设计起点高程为864.85m，终点高程为782.00m。大致有两个方向可供选择：上线、下线。我选择的是上线，下线路线虽短，但是路面起伏较大。山岭地区路线弯多坡陡、标准低、工程量大，由于受山岭区地形、水文、地质、气候等因素的影响，道路平、纵、横都受限制。2.4方案选定2.4.1选择路线方案的因素选择路线方案一般应综合考虑以下主要因素：（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设单位对路线使用任务、性质的要求，战备、支农、综合利用等重要方针的体现。（2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网中的作用，与沿线地区工矿、农业、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，要求的路线技术等级与实际可能达到的指标（包括对低限指标的采用）及对路线使用任务、性质的影响，路线增长系数（两控制点问路线实际长度与空间直线距离的比值）、筑路材料来源、施工条件以及工程量、四材（钢材、水泥、木材、沥青）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。（4）其他如与沿线革命史迹、历史文物、风景区的联系等。2.4.2本设计路线方案选定本方案路线总长1981.451m7个JD，直线段所占比重较平曲线大，选定线基本合理，满足《规范》要求，减少对耕地的破坏。但也有不足之处：填挖方较大。但是填挖基本平衡；在较填方多的路段需设置挡土墙，以保证道路安全，这势必使得筑路成本的增加。2.5平曲线要素值的确定2.5.1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。(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2.5.2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)基本型按直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线的顺序组合，基本型中的缓和曲线参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。从线形的协调性看，宜将缓和曲线、圆曲线、缓和曲线之长度比设计成1:1:1。图2.4基本型图2.5S型(2)S型两个反向圆曲线用回旋线连接的组合，S型相邻两个缓和曲线参数宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小1.5为宜。图2.8复合型图2.9C型(3)C型同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式，其连接处的曲率为零，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为零，这种线形对行车也会产生不利影响。因此，C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。a平曲线主要参数的规定表2-3三级公路主要技术指标表设计车速30km/h平曲线一般最小半径65m极限最小半径30m缓和曲线最小长度30m不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%350m2.0%450m最大纵坡8%凸曲线一般最小半径400m极限最小半径250m凹曲线一般最小半径400m极限最小半径250m2.6路线曲线要素计算2.6.1有缓和曲线的圆曲线要素计算公式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342238424RLRLpSS（2-3）232402RLLqSS（2-4）18020RLS（2-5）qtgpRT2)(（2-6）SLRL180（2-7）RpRE2sec)(（2-8）LTD2（2-9）式中:T——总切线长，（m）；L——总曲线长，（m）；sE——外距，（m）；D——切曲差，（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）；主点桩号计算ZHJDT（1-1-15）SHYZHL（1-1-16）YYHHYL（1-1-17）SHZYHL（1-1-18）/2QZHZL（1-1-19）2/DQZJD（1-1-20）2.6.2基本型曲线JD1：K0+286.000设R=350m，SL=70m，=31。则曲线要素计算如下：mRLpS583.035024702422mLqS352702mqtgpRT225.1323520.31tan)583.0350(2)(73.514.318035027018020RLSmLRLS272.259701800.31350180mRpRE270.13350231sec)583.0350(2sec)(