1、目 录第一章 绪论 .11.1课题的背景及意义 .11.2高速公路发展现状 .21.3工程概况 .31.4设计依据 .4第二章 平面设计 .52.1公路等级的确定 .52.1.1交通量计算 .52.1.2确定公路等级 .62.2路线设计原则和方法 .62.2.1 选线原则 .62.2.2山区选线的步骤和方法 .72.3 地形图分析 .72.4平面设计 .82.4.1平面设计原则 .82.4.2平面要素的确定 .82.4.3方案比选 .102.4.4平曲线几何要素计算 .112.4.5电算确定平曲线要素 .142.4.6设计向导的设定 .16第三章 纵断面设计 .193.1纵断面设计的原则 .1
2、93.2纵坡设计的要求 .193.3纵坡设计步骤 .203.4纵断面设计 .213.4.1竖曲线主要参数 .213.4.2拉坡与竖曲线设计 .223.4.3竖曲线几何要素计算 .22第四章 横断面设计 .254.1横断面设计原则 .254.2路基宽度 .254.3行车道超高值确定 .264.3.1理论计算公式 .264.3.2超高值的确定 .274.4行车视距 .284.5横断面图的绘制 .29第五章 路面结构设计 .305.1路面设计的内容和原则 .305.1.1路面设计内容和方法 .305.1.2沥青路面结构设计原则 .305.2沥青路面当量轴载换算 .315.2.1当量轴载换算公式 .3
3、15.2.2设计年限内累计当量轴次 .325.3路面方案设计 .335.3.1基本资料 .335.3.2交通分析 .345.3.3初拟结构组合和材料选取 .355.3.4电算确定待设计层厚度 .365.3.5经济技术比选 .37第六章 挡土墙设计 .406.1挡土墙布置 .406.1.1挡土墙位置的选定 .406.1.2挡土墙的各向布置 .416.3重力式挡土墙设计 .426.3.1基本参数 .426.3.2土压力计算 .436.4悬臂式挡土墙设计 .456.4.1 基本参数 .456.4.2 土压力计算 .46结 论 .51致 谢 .52参考文献 .53附 录 .54大连交通大学 2017
4、届本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题的背景及意义本设计是在我国交通运输日益发达的大背景之下完成对线路的各方面设计 。我国国土面积辽阔，内陆城市居多，因此交通运输的方式中，公路运输和铁路运输占有很大的比重。相对于铁路运输，公路运输主要优点是灵活性强，投资较低，公路建设期短，易于因地制宜，对收到站设施要求不高。可以采取“门到门”运输形式，即从发货者门口直到收货者门口，而不需转运或反复装卸搬运。公路运输也可作为其他运输方式的衔接手段。具体地说，公路运输一般具有以下优点: （1）可以直接把货物从发货处送到收货处，实行门对门一条龙服务。（2）容易装车，适于近距离运输，而且近距离运输费用
5、较低。（3）适应性强，可作为其他运输方式的衔接手段。易于衔接铁路、水路运输以及航空运输，有利于疏通商品，是综合运输体系的重要组成部分，是物资集散的有效工具。公路运输的不足之处是不适宜大批量运输。公路运输的经济半径，一般在 200 公里以内，因为长距离运输运费相对昂贵。此外，公路运输容易污染环境，发生交通事故。本次课题设计的目的是满足当地交通出行和工厂产品的运输需求，根据交通量需求，综合当地地形复杂、地势险峻，修建高速公路能够很好的满足设计要求。高速公路产生于 20 世纪 30 年代西方一些国家，60 年代以来世界各国高速公路发展迅速。它是经济发展到一定程度的必然产物。其原因大致有两个方面：第一
6、，高速公路适应工业化和城市化的发展。城市是产业与人口的集聚地，其汽车的增长远比乡村快的多，成为汽车的集聚中心，因此高速公路的建设多从城市的环路，辐射路和交通繁忙路段开始，逐步成为以高速公路为骨干的城市交通。大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）2第二，汽车技术的发展，对高速公路建设提出客观要求。目前汽车已成为人类社会必不可少的交通工具，因此需要高速公路等基础设施的配合汽车的轻型化和载重化是两大发展趋势，前者要求速度保障后者要求承载力，而高速公路恰能使二者有机结合。本设计的高速公路的建设，将为当地的交通运输及出行带来极大的便利，有利于缓解现有的交通压力，促进沿线资源优势转化为经济优势，
7、带动贫困地区尽快脱贫致富的需要，使当地的物产资源能够及时有效地输出，对提高沿线地区居民的生活质量。本线路的建设在很大程度上带动了当地旅游业的发展，极大程度开发本地区鸣河河滩，山谷的旅游资源，并且带动餐饮，住宿等一系列旅游服务行业的发展，对促进当地的经济发展有着重大意义。1.2 高速公路发展现状目前全世界已有 80多个国家和地区拥有高速公路，通车总里程超过了 23万公里。国外高速公路比较发达的是美国，美国于 1937年开始修筑宾夕法尼亚州收税高速公路，长 257公里。目前，美国拥有约 10万多公里高速公路，已完成以州际为核心的高速公路网，其总里程约占世界高速公路总里程的一半，连接了所有 5万人以
8、上的城镇。美国的高速公路建设，有一套评估、规划立项、投融资以及维护管理的机制，每个项目的认证至少要两年时间。高速公路建设资金投入的比例为州政府 19.6%，地方县市 77.4%，联邦政府 3%，平时维护费用主要由州政府负责。中国地域辽阔，地形地貌差别极大，给高速公路的建设带来很大的挑战性。初期，高速公路的建设从经济发达同时修建难度比较小的地区开始建设，随着国家主干道计划(“五纵七横“规划)的逐步而实施，为实现成网的要求，建设重点也向地形复杂的地区转移，长大隧道及高跨、长跨桥梁占的比例也起来越大，同时高速公路的平均造价也大幅度提高。从上世纪九十年代开始，中国进入了公路建设快速发展的时期，尤其是
9、1998年中国实施积极的财政政策以来，中国公路建设投资数量大、开工项目多。1992年，中华人民共和国交通部制定了五纵七横国道主干线规划，计划建设一个省际高速公路体系，它包括 12条关键性的交通走廊五纵七横(5 条南北走向，7 条东西走向)，长达 3.5万公里，全部由二级公路以上的高等级公路组成，其中高速 2.5万公里。中国政府计划 2010年前建成五纵七横高速公路网(其中两纵两横三个重要路段计大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）3划在 2002年年基本完成)，建成后将贯通首都北京和直辖市及各省(自治区)省会城市，将人口在 100万以上的所有特大城市和人口在 50万以上大城市中的 9
10、3%连接起来，使贯通和连接的城市总数超过 200个，覆盖的人口约 6亿，占全国总人口的 50%左右。1984年 6月 7日，沈大高速公路开工，全长 375公里。这条公路在建设初期是按一级汽车专用公路标准实施的。同年 12月 21日，沪嘉高速公路(上海至嘉定)开工。1987年 12月，京津塘高速公路动工，长 142.69公里。该路是中国利用世界银行贷款进行国际公开招标建设的第一条高速公路。1988 年 10月 31日，沪嘉高速公路正式通车，成为中国大陆首条建成的高速公路。沪嘉高速公路有四车道，全长 20.4公里。1998年全年新增高速公路 1741公里，通车总里程达 8733公里，居世界第六;在
11、建高速公路总里程达 1.26万公里。2001 年中国大陆高速公路通车里程达到 1.9万公里，跃居世界第二。2003 年 3月 21日，沈大高速公路进行全线封闭改造，这是中国第一条八车道高速公路。当年新修 4600公里高速公路，高速公路通车总里程达到 2.98万公里。2010年中国高速公路通车里程为 74113km(不含港、澳、台地区),比 2009年底增长了13.92%。河南省高速通车总里程首次突破 5000公里整数大关，已连续 5年位居全国高速通车总里程首位。2013 年河南高速再创新高，达到 5830公里，通达河南的所有省辖市，通车里程连续 7年保持全国第一，形成了以郑州为中心，纵贯南北、
12、连接东西、辐射八方的高速公路网络，河南，也成为全国率先实现县县通高速的省份，108 个县城，20分钟就可上高速，3 小时能通达所有省辖市。同年，全中国高速公路通车总里程达到 10.4万公里，超过美国居世界第一。截至目前，据 2017年 3月份发改委宣布，我国高速公路运营里程达到 13万公里，居世界第一。1.3 工程概况本设计的公路地处祁东山和霍林山之间，一侧傍水，一侧靠山，为典型的丘陵河谷区，总体地势为西北低，东南高。主要山脊走向呈西北东南向，最高山峰为霍林山，海拔 1753米，最底点位于镇山中部附近的大河湾与鸣河的谷地，海拔 1500米，相对高差 250多米。因受构造活动和水流侵蚀，地形切割
13、十分剧烈，河谷发育，沟壑纵横。依据成因类型、形态和组成物质三者的不同组合，将本区内发育的地貌单元划分为河流侵蚀堆积河谷平原、侵蚀剥蚀小起伏中山、侵蚀剥蚀大起伏中山三个大地貌单元。根据含水介质及水动力条件将区内分为以下两种种类型：（1）第四系孔隙潜水主要分布在吕吕河、鸣河与兑子沟、后子沟、小松子沟的分流阶地。第四系孔隙水主要赋存于河流漫滩、阶地及斜坡堆积层。含水岩性为砂类土及碎石类土。漫滩及大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）4较宽阔的一级阶地因良好的赋存条件，一般富水性强，水质好，地下水位变化大；斜坡堆积层基本不含水，在厚度大地形平坦处可能存在少量上层滞水，但分布非常有限。孔隙潜水
14、主要受大气降水补给，蒸发排泄或排给河水。高阶地和斜坡堆积层因粘性土雨季时常在局部滞流成湿地或渗水成溪流，水量不大也储存不均匀，但却是引起斜坡小型溜塌或浅层滑动的主要因素。（2）碎屑岩裂隙水主要分布基岩中低山区。含水层岩性为石炭、二叠、三叠、侏罗系的砂岩及节理裂隙发育的包括风化裂隙、构造节理及断裂构造带，因受岩性影响分布很不均匀，一般软质岩如泥岩、页岩等多为风化裂隙微含水，硬质岩则为构造裂隙含水，如砂岩等，其含水性也很弱，很少见地下水露头。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好。沿线有多个石灰厂，产量大、质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富。工程所需的部分材料可以就地取材，节约工程费用，其他材
15、料如沥青等均需向外采购。本项目区域多为河谷丘陵，山地处树木植被较多，并且有国家级保护动植物，河谷漫滩地段，多为农田梯田和鱼塘。沿线多粘质土，河谷地段为堆积土，山坡 1米以下是碎石土。本线路设计考虑了道路对自然条件的影响，尽可能多的避免对农田的破坏，减少对自然景观的破坏。对于施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方采用完善的排水系统和必要的防护措施。边坡防护大多数采用植被防护。本线路起点位于大河湾附近，终点至马家。经过河流丘陵地貌，路线所经地形呈西北部略低东南部略高趋势，其间穿过两条河流两条沟渠，道路沿线属于河谷漫滩低丘陵坡地及山间盆地地貌单元。所设计的道路线具体情况如下：主线为双向六车道高速公路标准
16、建设，路幅宽度 33.5m，中央分隔带 2m，行车道 212m、路槽深度 0.6m，硬路肩 23m、路槽深度 0.3m，土路肩 20.75m，设计车速为 100km/h。路线总长度为 4736.996m，起点桩号 K0+000.0,终点桩号为 K4+736.996。1.4 设计依据1.依据资料（1）本公路工程可行性研究报告及勘察设计合同文件。大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）5（2）大河湾至马家标段 1:2000平面地形图。2.设计标准及主要技术参数参考的主要设计规范如下。（1）公路工程技术标准（JTG B01-2014）（2）公路路线设计规范（JTG D20-2006)（3）路
17、基路面工程（4）沥青路面设计规范(JTG D50-2015)（5）公路路基设计规范(JTG D30-2016)（6）高速公路规划与设计 （7）公路环境保护设计规范(JTG B04-2010)（8）公路隧道设计规范（JTG D70/2-2014）（9）公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)第 2 章 平面设计线路的平面设计是指参照相关规定，结合当地的地形地貌，在公路规划地区范围的起点、行经地点及终点之间，确定一条技术上可行，经济上合理，而又能符合使用要求的平面公路中心线，并计算平面路线中相关的曲线要素。大连交通大学 2017 届本科生毕业设计（论文）62.1 公路等级的确定2.1.1
18、交通量计算交通量是单位时间内通过道路断面的交通流量（即单位时间内通过道路某断面的车辆数目），预测该路竣工后第一年的交通组成如表 2-1。表 2-1 预测交通量车型名称 交通量黄河 JN150 1342东风 AS141DL 414太湖 XQ641 301黄海 DD690 526长征 XD160 805红岩 CQ30290 656交通量换算采用小客车为标准车型。各汽车代表车型及车辆折算系数规定如表 2-2。表 2-2 各汽车代表车型及车辆折算系数汽车代表车型 车辆折算系数 说明小客车 1.0 座位19 座的客车和载重量2t 的货车中型车 1.5 座位 19 的客车和 2t20t 的货车大连交通大学
19、 2017 届本科生毕业设计（论文）7由表 2-1的交通量和表 2-2的折算系数，可以得到初始年交通量。辆/日935.265.805.26.1305.41.213 N2.1.2 确定公路等级预计通车后公路沿线年交通量平均增长率 =3%，高速公路设计交通量预测年限为20年。计算公式为（2.1）1tN由公式得辆/日2.1647%39520依据公路工程技术标准 JTG B01-2014可知：高速公路为专供汽车分方向、分车道行驶，全部控制出入的多车道公路。高速公路的年平均日设交通量宜在 15000辆小客车以上。综合各个方面考虑，本高速公路设计采用双向 6车道，设计速度采用 100km/h。2.2 路线
20、设计原则和方法选线是根据线路基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利用和施工条件，以及经济等因素，通过全面比较，选定路线中线的全过程。这是道路建设的基础工作，面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要综合考虑多方面因素。为了保证选线和勘测设计质量，降低工程造价，必须全面考虑，由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤分析比较，进行多个设计方案的比选，才能定处合理的路线。2.2.1 选线原则（1）应针对路线所经地域的生态环境、地形、地质的特性和差异，按拟定的各控制点由面到带、由带到线、由浅入深、由轮廓到具体，进行比较、优化与论证。同一起、终点的路段内有多个可行的方案时，应对各设计方案进行同等深度的比较。（2）影响选择控制点的因素多且相互关联又相互制约，应根据公路功能和使用任
