1、第 1 页装订线前言毕业设计是教学计划中最后一个综合性实践教学环节，是学生在教师的指导下，独立从事道路设计工作的初步尝试，其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能应对和处理问题的能力，是学生对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过一个完整的毕业设计，对于相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法有较系统地认识了解。此次毕业设计我所做的课题为湖南湘潭某地区梅木水库瑶塘高速（80km/h）公路设计，地势平坦，多村庄和池塘，路线走向比较明确。根据公路的功能和规划交通量，结合项目所在地区的综合运输体系、远景发展、路网规划，从全局出发经论证后确定，
2、该路段选用高速公路，设计速度为 80km/h，路线全程 2541.380m，其中有 1 个平曲线和 2 个竖曲线。随着我国道路建筑用地的进一步紧张，土地资源的可持续利用也被提上日程，公路建设中关于如何减少占地，特别是农业用地的课题也是一个很重要的考虑因素。在确定公路用地时，既要满足修建公路所必须的用地范围，又要充分考虑到我国土地资源珍贵的这一特点，应尽可能从设计和施工等方面节省每一寸土地，不占或尽量少占高产田，提倡利用取土或弃土整田造地。这就要求我们在设计中充分考虑占地与取土、弃土等因素，进行多方案比选，确定最优方案。公路建设发展到今天，除了其最基本的使用功能外，道路景观也日趋被人们重视。如何
3、在满足规范规定的情况下，从视觉角度出发，选择合理的边坡坡度，确定坡顶、坡脚的缓和和处理方法，填、挖方之间的缓和过渡方法，道路绿化的意义和作用，绿化的总体布局和设计等问题，都要在设计中加以考虑。第 2 页装订线目 录目录前言 .1目 录 .2摘要 .3Abstract.4第一章 概述 .51.1 建设该公路的意义 .51.2 公路的等级确定及技术标准的论证 .5第二章 路线设计 .62.1 路线方案确定 .62.2 路线平面设计 .62.3 路线纵断面设计 .92.4 设计原则及技术指标 .142.5 设计过程 .15第三章 路基设计 .213.1 路基横断面设计 .213.2 路基路面排水设计
4、 .243.3 路基防护工程 .273.4 本设计具体措施 .28第四章 路面设计 .294.1 路面结构类型的选择 .294.2 路面结构设计比选 .304.3 路基路面排水系统设计 .33第五章 涵洞布置 .355.1 本设计桥涵概况 .355.2 涵洞的位置及跨径 .355.3 涵洞进出口的防护和加固 .35第六章 环境保护 .376.1 道路绿化的设计原则 .376.2 防止水、土污染和流失 .37第七章 设计总结及心得体会 .38附 录 .39第 3 页装订线摘要本设计题目为湖南湘潭某地区梅木水库瑶塘高速（80km/h）公路设计。根据公路的功能和规划交通量，结合项目所在地区的综合运输
5、体系、远景发展、路网规划，从全局出发经论证后确定，该路段选用高速公路。通过分析沿线自然条件与主要技术指标，对可能的方案进行比选确定最合理的设计方案，进而对最佳方案进行详细设计，内容包括：路线的平曲线、竖曲线、横断面设计，路基路面设计以及排水和桥涵设计。公路设计速度为 80km/h，路线全程 2541.380m，其中有 2 平曲线，1 竖曲线和3 道涵洞。关键词：交通量，高速公路，自然条件，技术标准，路基，路面，平曲线，竖曲线，排水, 桥涵。第 4 页装订线AbstractThe subject of the design is a new highway from MeiMu reservoi
6、r to Yaotang. According to the function and planning of road traffic, and integrating Project area integrated transport system, vision development, road network planning. After argument from the overall situation, mountain areas of the sections of secondary road is selected.Through analysis the loca
7、l natural condition and main technical standard, compare every feasible plans. The most proper one is recommended and subsequently carried out in detail, including the design of plan curves, vertical curves ,transect, subgrade , pavement, drainage and bridge.The design speed is 80km/h, the total len
8、gth is 2541.380 m. There are 1plan curve, 2vertical curves , and 3 culverts on the road. Keywords: traffic volume ,highway road, natural conditions, technical standard, subgrade , pavement, plan curves, vertical curves, drainage, bridge第 5 页装订线第一章 概述1.1 建设该公路的意义为 了 提 高 当 地 的 政 治 、 经 济 、 文 化 等 各 方 面
9、的 快 速 发 展 ， 必 须 大 力 加 强 基础 设 施 的 建 设 ， 尤 其 是 公 路 建 设 。 对 于 改 善 当 地 落 后 的 交 通 条 件 ， 促 进 工 业 产 品和 农 业 产 品 的 快 速 运 输 ， 提高道路服务水平，优化公路路网结构，缓解交通运输压力，促进沿线经济发展都具有重要意义。1.2 公路的等级确定及技术标准的论证道 路 作 为 一 条 三 维 空 间 的 实 体 ， 是 由 路 基 、 路 面 、 桥 梁 、 涵 洞 、 隧 道 和 沿线 设 施 所 组 成 的 带 状 构 造 物 。 公 路 的 路 线 位 置 受 社 会 经 济 、 自 然 地 理
10、 和 技 术 条件 等 因 素 的 制 约 。 我 们 设 计 的 任 务 就 是 在 调 查 研 究 、 掌 握 大 量 材 料 的 基 础 上 ，设 计 出 一 条 有 一 定 技 术 标 准 、 满 足 行 车 要 求 、 工 程 费 用 最 省 的 路 线 。第 6 页装订线第二章 路线设计2.1 路线方案确定2.1.1 路线方案确定原则在基本符合路线走向的前提下，综合考虑政治、经济和技术等因素，正确处理对地物、地质的避让和趋就，应力求强调线形平顺，不迁就微小地形变化。根据设计要求、公路现状,确定公路线路走向的基本原则是:1) 公路作为交通运输路线,其走向既要符合地区交通总体规划,又要
11、与沿乡镇规划紧密结合,合理衔接。2) 应尽可能的避让不利地质地形条件，如地形复杂的地段，沿着河边或顺着山脚走，以减少填挖量，降低工程造价。3) 避让稻田、池塘及河流等,尽可能减少拆迁民房等建筑物。4) 新建线路选择应尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统。5) 坚持技术标准,尽可能缩短行车里程。根据以上原则,进行方案选择。在本路线设计中，路线起点沿途地形起伏不大，路线定线中，路线与山丘相遇，应尽力避让，否则，不仅工程量会极大增加，支挡工程数量巨大，且对于施工会带来极大困难；尽量避免池塘，以免填挖面积较大，故在此路段，我的设计思路为，调整交点位置，在满足规范要求的前提下尽量避让不利地形，能够避让之
12、后，再追求高指标。在其它的路段中，虽然没有农田也没有陡峻山岭的影响，但零星的池塘也会对路线走向产生影响 。我采取的方法是大体沿原来小径进行布线，既满足了线性要求，又减小了工程量。2.2 路线平面设计2.2.1 平面设计中基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：(1)平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；第 7 页装订线本设计地区处于山岭区，由于地势有所起伏，并局部高差较大，路线应在满足规范要求的前提下，尽量提高路线的舒适性。山岭区地形复杂，所以曲线所占比例较大。随着汽车车速的不断提高，对线形流畅性的要求在增加，曲线在整个公路平面线形中所占的比例越来越大，公
13、路线性设计也逐渐趋向于以曲线为主。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。(2)尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线设计速度为 80Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，做到了“平包竖” 。(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，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径
14、曲线，高低标准之间要有过渡：同一等级的道路上大小指标间均衡过渡，相邻曲线间应均衡过渡；同一条道路采用不同设计速度的路段之间应均衡过渡。本设计中长直线后面的圆曲线半径都相对较大，线形比较平顺连续。(4)避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够的直线或回旋线来改变线形。(5)平曲线应有足够的长度；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。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于 3s 的行程。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这
15、种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。(6)应注意同向曲线间的直线最小长度应不小于 6V，即 480 米；反向曲线间的直线最小长度应不小于 2V，即 160 米。本设计完全符合要求。2.2.2 线性设计2.2.2.1 直线1）直线的最大长度：景色单调的地点最好控制在 20V 以内。所以一般取 20V。2）直线的最小长度： （1）同向曲线间 根据规范规定：当设计速度 60km/h 时，同向曲线间直线的最小长度以不小于 6 倍的设计速度为宜。否则，容易形成“断背曲线” 。 （2）反向曲线 规范规
16、定：当设计速度60km/h 时，反第 8 页装订线向曲线间的最小长度以不小于两倍的设计速度。设计中 JD3JD4 的直线为最长直线段 752.1283m。JD5JD6 的直线为最短直线段 178.3784。所以满足要求。2.2.2.2 平面线形要素组合类型1）基本型：平面线形按直线回旋线圆曲线回旋线直线组合。设计中最好使回旋线、圆曲线、回旋线的长度之比为：1：1：11：2：1，并注意满足几何条件：2。设计中，除前三个交点，其它各交点都设成基本型，经调整，各段曲线均满足上述要求。2） S 型： 两个反向曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。基本要求有：相邻两个回旋线参数 A1 和 A2 值最好相等
17、。不同时，A1 与 A2 之比应小于 2.0，最好小于 1.5。当连接处接入短直线时其长度应符合 LA1+A2/40 m。设计中，前三个交点因受地形的限制比较严格，若不设 S 型，则各交点间直线段长度满足不了 2V。因此，前三个交点间均设成 S 型，经反复调整和验算，三段 S 型曲线均满足上述要求。2.2.2.3 圆曲线以及缓和曲线的确定首先在满足缓和曲线最小长度的情况下，初步拟定其长度，然后平曲线半径可以根据切线长公式（2-1）或外距公式（2-2）反算T=(R+p)tg/2+q （2-1）E=(R+p)sec/2-R （2-2）在初步计算时可以忽略 p ，并令 q=Ls/2，由（2-1）或（
18、2-2）式可得：R=(T-Ls/2)/tg/2 （2-3）R=(E-Ls/2)/sec/2 （2-4）该设计中由于 JD0JD3 的路段地形复杂，半径不可取得较大，同时考虑到缓和曲线的最小长度和超高过渡段的需求，以及考虑到最小直线长度至少有 3S 行程、反向曲线间直线最小长度为 2V=160m 的要求，因此在这段区间内采用了两段 S 型曲线直接相接的形式，半径均满足一般值。缓和曲线均取 Ls=100m。其余路段地势相对平缓，指标也较容易满足。在确定 R, Ls 以后就计算曲线要素，推算各主点里程及交点的坐标。最后平面设计的成果可以得到直曲转角表和逐桩坐标表。2.2.2.4 交点位置确定在确定交
19、点位置时要考虑的控制因素有：路线的交点位置主要决定路线的走向，在交点位置确定中，主要考虑以下几个因素，利用有利地形，避让不利地形；尽量利用旱地，少占稻田；避开较大型的水塘；尽可能少破坏当地的自然景观；使路线线形直捷、顺畅、美观。JD0-JD1-JD2-JD3 之间采用“S”型曲线，考虑少占稻田、池塘和避绕高山，使路线远离山脚，不至于大量填挖山坡。其余交点按照地形的要求，在满足规范的前提下，合理选取（详细见平面图） 。第 9 页装订线2.3 路线纵断面设计纵断面的设计主要就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，在变化起伏的空间线中选取合适的组合、搭配，以便达到行车安
20、全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。纵坡设计必须满足规范要求；纵坡应具有平顺性，起伏不宜太大或过于频繁；纵坡设计应适应地形变化，并综合考虑地质水文；一般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，以减少借方和废方，降低造价和节省用地；对连接段纵坡，如桥梁两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变。2.3.1 纵断面设计方法纵断面设计方法如下：（1）准备工作： 纵断面设计之前在厘米绘图纸上按比例（纵向 1:200 横向1:2000）标注里程和标高,点绘地面线。（2）标注控制点：控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。本设计路段的控制点主要有涵洞和通道，以及 K2+880 及 K3+05
21、0 处的旱渠桥，及路基最小填土高度，特别是有稻田的地段，需要使路基保持在中湿状态，要满足一定的填土高度。有关路基的临界高度将在路基设计中具体说明。（3）试坡：在一标出控制点的纵段面图上，根据技术指标选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据的原则，在这些点间进行穿插和取直，试定出若干条直坡线，初步定出变坡点。（4）调整：将所定坡线对照技术标准，检查设计的最大纵坡和最小纵坡坡长、坡度等是否满足规范要求，还应尽量把填挖量控制到最小。 （5）定坡：经调整后逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号高程确定下来，坡度值由两相邻变坡点的高差和坡长之比求得。（6）设置竖曲线：竖曲线的半径可以根据以下方法确定
22、：竖曲线半径由切线长控制，根据公式 R=2T/w 来计算。变坡点尽量设在曲中点附近，比较理想的平纵配合是实现平包纵，竖曲线的起、终点都落在缓和曲线上。同时，竖曲线的大小应与平曲线保持均衡。竖曲线半径也可由竖距 h 或外距 E 控制，根据公式 R=8E/ 计算。这一点主要是考虑竖曲线范围内是否具有涵洞、通道等构造物。小桥涵允许设置在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼峰式”纵坡。大、中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起、第 10 页装订线终点应设在桥头 10m 以外，若受地形所限有竖曲线设在桥上，竖曲线的半径应尽量取大。2.3.2 纵坡纵面线形设计考虑的主要因素是
23、平纵组合并力求纵坡均匀，起伏不得过于频繁，坡长不宜过短，并有利于边沟排水：尽量不采用接近极限的最大纵坡；尽量选用较大半径的竖曲线。从绘出的地面线可以看出，地形起伏还是比较大。这就不可避免存在大填大挖，应尽量做到填挖合理。另外考虑到排水要求，纵坡一般应不小于0.3%，以免造成排水不畅。本路穿越了部分稻田、池塘，拉坡时应尽量保证最小填土高度。由于该公路为全封闭式，与四级公路、乡村小路相交时，应修建通道，供行人车辆通过；在过水的地方修建涵洞，避免水对路基的破坏。由于纵断面设计标高为路面标高，因此，在涵洞、通道处应尽量保证为填方路段，且应满足构造物的埋设要求。同时变坡点的设置还应注意与平面线形的配合。
24、1）最大纵坡： 汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其它阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑， 规范对一级公路最大纵坡规定如下：设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20最大纵坡值 3 4 5 6 7 8 9在设计中按规定，设计速度为 100km/h，最大纵坡为 4。由于路线所经地段为平原微丘区，仅有几处地形较为复杂。4 竖曲线中最大纵坡为 0.742）最小纵坡： 在挖方路段，设置边沟的低填方路段和其它横向排水不畅的路段，为了保证排水，防止水渗入路基而影响路基稳定性，应设置不小于 0.3%的纵坡。当必须设计成平坡或小于 0.3%的纵坡时，设边沟路段应作纵向排水设计。3）平均纵坡：平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指针。为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长，应控制路线总长度内的平均纵坡，规范规定一级公路越岭路线的平均纵坡以接近 5.5%(相对高差为 200-500 米)和
