1、武汉理工大学1武汉理工大学内蒙古集宁至丰镇公路设计内容摘要：本设计根据给定的资料，通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、 公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。设计内业详细资料有：路线设计(包括平面设计的要求、圆曲线设计、路线方案的比选)；路基设计，完成一公里横断面和路基土石方的计算及土石方调配；路面设计(包括纵断面设计，横断面设计)，沥青路面设计，混凝土路面设计。应用计算机绘制工程图，按老师指导和要求完成。整个设计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路基、路面等内容。武汉理工大学2目录第一章 绪 论
2、.41.1 引言 .41.2 DICAD PRO 技术 .41.3 选题的背景 .51.4 毕业设计的主要内容 .5第二章 路线平面设计 .72.1 平面设计的要求 .72.2 圆曲线设计 .72.2.1 圆曲线半径的选用原则 .72.2.2 一般规定 .82.3 路线方案的比选 .8第三章 纵横断面设计 .103.1 纵断面设计 .103.1.1 概述 .103.1.2 纵坡设计的步骤和方法 .10武汉理工大学33.1.3 竖曲线的最小半径和长度 .113.2 横断面设计 .133.2.1 横断面设计的原则 .133.2.2 横断面组成及要素的确定 .133.2.3 土石方的调配 .14第四
3、章 路基路面及排水结构设计 .164.1 一般路基设计 .164.1.1 路基的类型和构造 .164.1.2 设计依据 .164.1.3 路基填土与压实 .164.2 路基防护 .174.2.1 路堤边坡防护 .174.3 支挡结构设计 .174.3.1 挡土墙的用途 .174.3.2 挡土墙的类型及使用范围 .184.3.3 本土路段挡土墙设置 .184.4 排水设计 .184.4.1 公路排水设计的内容 .184.4.2 设计依据 .194.4.3 路基排水设计 .194.4.3.1 地表排水设备的类型 .194.4.3.2 边沟设计 .194.4.3.3 排水沟设计 .194.4.4 路
4、面排水设计 .204.4.5 涵洞设计 .204.5 路面设计 .214.5.1 路面设计的原则 .214.5.2 沥青路面结构设计的计算书 .214.5.2.1 交通分析 .214.5.2.2 当量换算的计算 .224.5.2.3 结构组合与材料选取 .24结语 .26致 谢 .27参考文献 .28武汉理工大学4第一章 绪 论1.1 引言 年来，我国公路建设已取得巨大成就。对比世界公路发展趋势，可认为我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里
5、程中还有近 20 万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到 14.4%，西部地区更高，达到 21.8，技术等级构成不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，导致东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是我国公路交通发展的战略重点。1.2 DICAD PRO 技术自 1963 年美国的工.E.萨瑟兰德在其博士论文中提出了交互式图形生成技术的概念以来，CAD 技术(Computer Aided Design，计算机
6、辅助设计)随着计算机的发展急速的成长，成为一门实用的技术，在工武汉理工大学5程设计领域得到了广泛的应用。它把人从体力、脑力劳动中解放出来，提高了工作效率。CAD 技术在公路勘测设计中的应用，使得传统的公路设计方式及理论产生了重大变革，促进了交通土建行业的技术进步，成为道路勘测设计现代化的主要标志之一。互动式道路及立交 CAD 系统专业加强版DICAD PRO 摒弃华而不实的方法和功能，更注重实用功能的研究与开发。1、加强辅助成图功能，变速车道、收费广场、桥梁涵洞等自动成图，高质量、高效益。2、增加辅助桥梁功能，保证路线与桥梁设计整体进行，提高整个项目的设计效率。3、强化智能更新功能，平、纵、横
7、面图及端部高程图数据自动刷新，变更设计不再烦恼。4、丰富自动成表功能，增加 EXCEI 表格形式，改善图表效果且利于后续处理！5、提高设计效率，使道路及立交的设计效率至少增强一倍，使用更便捷、效益更高。6、方便学习掌握，DICAD PRO 更具可学习性、易懂性，适合所有设计人员使用。1.3 选题的背景此次设计的道路是郊区公路，从资金上讲它与市政府、路政局、区县政府的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有郊区公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。调动各级政府和社会各阶层修路的积极性。从管理上要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设
8、按规范科学的进行，达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配置合理，充分利用，协调统一的目的。 为了加快县级、乡级农村公路建设应大力推广多元化投资的建路新模式。必须有好的规划性的道路设计。发挥养路费的资金优势、技术优势、行业管理优势来吸引更多的投资。加快郊区公路建设是刻不容缓的问题，特别是较偏僻的一些区县更需要加快步伐，由于其基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展，实现城乡一体化战略将起到巨大作用，同时也为各个远郊卫星城更好地服务于市区创造良好的条件。1.4 毕业设计的主要内容道路是一条三维空间的
9、实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。武汉理工大学6此次毕业设计的内蒙古自治区乌兰察布市一条以集宁为起点，途径郊区新街村村十九组，新街村二十一组，新街村十八组，新街村二十三组，新街村十七组，新街村八组，新街村二组，最后到达风镇一组砖瓦厂，途中除了这些村落外还有大片的农
10、作物和塘，以及河流和港，它是一条郊区公路。本次设计内容主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。要完成这些任务必须要借助辅助软件 DICAD Pro ，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。 武汉理工大学7第二章 路线平面设计2.1 平面设计的要求圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题。实践证明，直线长度过长或过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行
11、车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。一般来说，平面设计应满足以下几点要求：1.平面设计必须满足标准和规范的要求2.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3. 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足4. 保持平面线形的均衡和连贯5.应避免连续急转的线形本方案路线的全场 3312.977m。设有三个弯道。为了避免给给驾驶者造成不便，设计时在曲线间插入了足够长的直线和回旋线。6.平曲线应有足够的长度本次设计的道路是二级公路，地形为平原微丘，查规范得出：平曲线的最小长度为 140m。而所采用的最小平曲线的长度（包括圆曲线
12、和两端的缓和曲线）的最小长度为 232.056m，满足要求。7.曲线间直线最小长度的要求(1） 规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于 6v 为宜。二级公路的计算行车速度为 60km/h，因而同向曲线间的最短直线长度为 360m。所采用的同向曲线间的直线长度为 393.222m，满足要求。(2） 规范规定反向曲线间的最短直线长度（以 m 计）以不小于行车速度（以 km/h 计）的两倍为宜。按要求本次设计的反向曲线的最短直线长度为 120m，所采用的最小长度为 520.904m，满足要求。2.2 圆曲线设计2.2.1 圆曲线半径的选用原则1.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
13、驶。选用曲线半径时，应充分注意地质，水文条件，使曲线既能更好的吻合地形，减少工程。2.在确定圆曲线半径时，应注意:武汉理工大学8(1)一般情况下，宜采用极限最小平曲线的 48 倍；(2) 地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；(3)前后线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线线形，是平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变；(4)应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线和陡坡相重合。3.为保证行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有 3s 的行程。不能满足时，应考虑增大圆曲线半径或减少缓和曲线的长度；条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接相连。2.2.2
14、一般规定1.圆曲线的最小半径我国公路工程技术标准和城市道路设计规范中所规定的圆曲线最小半径如表 2-1 所示。表 2-1 各级公路最小平曲线半径设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20一般值（m） 1000 700 400 200 100 65 30极限值（m） 650 400 250 125 60 30 15本次设计的设计速度为 60km/h，查表 2-1 得知：最小平曲线的最小半径的一般值为 200m，极限值为125m，本方案的设有三个弯道，即有三段圆曲线，半径依次为：1304.6m，483.651m，330.712m。比较最小的平曲线的半径为 330.712m，
15、大于最小半径的一般值 200m。因此，满足要求。2.圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，与地形等条件相适应得前提下应尽量采用大半径。但半径大到一定程度其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果。所以， 规范规定圆曲线最大半径不宜超过 10000m。2.3 路线方案的比选路线方案比较选择主要考虑下列因素：1.路线长度；2.平、纵面线形指标的高低及配合情况；3.占地面积；4.工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量） ；5.造价等。根据地形图，通过 DICAD 中的平面导线法和导线模式法等可以画出平曲线图如下： 武汉理工大学9图 2-1 路线平面图由于各
16、方面条件的限制，本次毕业设计只做了两条路线的比选，不做定量的比较，做定性的比选，两个方案的前一段是一样的走向，分析如下：从起点出发，必经的是与道路相垂直分布的两块地和两处住宅楼，此处的住宅必定要拆迁，根据后面的选线来定具体的拆迁位置。接着是一半是田，一半是住宅楼，考虑到造价，应选择从田里经过，考虑到后面的曲线的半径的要求，选择了通过住宅楼。以下是两个方案的不同选线的分析：方案一：分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况，得出图上有两个港：同心港和穿心港。考虑到要尽量不穿过这两条港，桥的造价比较高。选择沿着港的方向分布，可以不要穿过穿心港，由于同心港的走向是与道路的大体走向垂直的，所以
17、回避不了，考虑到拆迁的问题，选择在中间的区域通过，接着本次设计要求道路的全过程要求有两个或两个以上的弯道，又结合地形图的分布，在新街村二组的地方设置一个弯道。最后再与终点相连。该方案的路线总长度为 3.31km。方案二：此方案是从尽量减少拆迁的角度考虑的，分析地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况，知地形图上的的分布以田和村庄为主，但是需要考虑到其他因素，比如地形图里的穿心港要尽量的避免，如果只考虑要减少拆迁的话，那么就会两次通过穿心港。在这个问题上要使减少拆迁和尽量避免穿心港这两个因素相结合，尽量做的最好。而其他的走向的选择跟一方案考虑相似，比如，和道路的大致走向垂直的住宅楼是必须要拆
18、的，无法回避的。该方案的路线总长度为 3.28km。两方案的比较：方案一：总长度比方案二长一点。在起终点之间平均圆曲线半径比方案二大，路线顺适。有三个弯道，由于这条路线途中是沿着河流的方向走的。避免了穿过穿心港。减少桥梁的个数，路线联系好，可将沿线的乡镇连接起来，有利于促进地方经济发展。但穿越乡村多，行车干扰大，安全隐患多。方案二：总长度比方案二短一点。在起终点之间平均圆曲线半径比方案一稍小，路线顺适。同样有三个弯道，这条路线途中穿过了穿心港和同心港，因而桥多，造价高。沿线联系乡镇少，服务性差。但是路位多远离村镇，行车速度快，干扰少。 所以，综合以上各种因素，本设计选择第一方案为主方案，第二方
19、案为参考方案。武汉理工大学10第三章 纵横断面设计3.1 纵断面设计3.1.1 概述 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务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，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及旅客感觉舒适的目的。图 3-1 路线纵断面图图 3-1 为路线纵断面示意图。纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能准确地定出道路的空间位置。纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩号的高层而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化的情况；另一条是设计线，它是经过技术上，经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是
