1、陕西宝鸡地区某新建二级公路设计 公路与城市道路专业毕业设计 毕业论文毕业设计说明书总说明书摘要 本设计为陕西宝鸡地区某新建二级公路设计。宝鸡市地处我国陕西省南部，路线所经地形总体为山岭重丘。全线总长4291.354m,设计行车速度40Km/h，路基宽度8.5m。全线设有涵洞6座，桥梁2座，路面为沥青路面。本设计说明书对公路等级的确定，平面、纵断面、路基及排水、路面的设计过程，以及沿线桥涵的位置、类型、跨径，路线交叉的情况进行了全面的叙述。 关键词 陕西宝鸡；山岭重丘；二级公路设计；沥青路面Abstract The design is for a second grade highway in
2、Baoji Shannxi Province. Baoji lies in the south of Shannxi Province, and the routine goes through montane region. The length of the routine is4291.354 meters, the design speed is40km/h, and the width of the subgrade is 8.5 meters. There have 6 culverts and 2 bridges on the routine, and the pavement
3、is bituminous concrete. This technical manual describes the determination of highway grade, horizontal alignment design, vertical alignment design, subgrade and drainage design, pavement design. The determination of culverts location, type and span, and the design for alignment intersection are also
4、 introduced in this direction.Key words Baoji Shaan Xi Province; montane region; design for second grade highway; bituminous concrete pavement第一章 概 述1. 1 宝鸡地区概况该设计公路位于陕西省宝鸡地区，宝鸡地区位于陕西省关中西部，东接咸阳、西安，南接汉中、四川，西北部与甘肃的天水、平凉毗邻，是陕西省西部的政治，文化，经济和信息中心，由于地处西安、兰州、成都三大中心城市之间，因而是沟通我国内地与西北及西南的战略要地。随着宝鸡地区经济的发展，宝鸡的交通
5、虽也在不断的发展，但由于受地形限制及历史发展的原因，交通发展的不足从而制约了该地区的经济发展，尤其是宝鸡南部的秦岭山区的经济发展和建设。该公路的建设不仅将促进该地区的经济建设和发展，也将为中国的公路网增添辉煌得一笔，该公路是宝鸡入川的必经之路，也是通行西南的主要入口，并与宝成铁路并行，为缓解宝成铁路压力和为铁路集散运量服务，具有极其重要的战略地位。同时，该公路也是作为宝鸡至汉中的唯一公路运输通道，将加强关中平原与汉中市之间的关系,加快两地的商品流通，增强汉中与宝鸡，西安的经济交往和合作，促使汉中，宝鸡等经济的共同发展。总之，该公路的修建，在资源开发，物资集散，发展旅游，加强联系以及政治国防上都
6、有重要意义。1. 2 气候特点路线所经地区，位于陕西省重镇-宝鸡市附近，北靠宝鸡市，南临秦岭，属秦岭北坡地区，是宝鸡市辖区。该地区属于公路自然区划1区，属秦巴山地润湿区，紧临3区（甘东黄土山地区）和4区（黄滑间土地，盆地轻冻区）。该地区海拔高度在1000-2000米等线之间，按中国气候分区，属于东南湿热区，向青藏高寒区的过渡区。属全国道路气候分区的2B区，季节冰冻，中湿区。该地区同时受冷热气流的影响较大。路线所经地区最高月平均地温2532.6,年平均气温在14-22之间，极端最高温39.7。无霜期一般在245天左右。1月份平均气温0-4之间，冰冻现象轻。但当偶尔寒流猛烈时，气温可降至-10以下
7、。土壤最大冻深0.3 米，最大积雪深度0.16米，定时最大风速15.5 m/s。1. 3 降水量及地下水埋深路线所经地区位于东径105-110，北纬30-35之间，属于中国暴雨分区的13区，年降雨量800mm左右，一般山地多，平地较少。分布规律为由东向西，由南向北，逐渐降低。潮湿系数在1.0-1.5之间，干燥度平均1.0以下。雨型为夏，秋雨，最大月雨期长度为3.03.5天。降雨形式以暴雨为主，雨量多集中在68月，约占全年降雨量的60%，冬季降雨量仅占全年的45%。由于该地区降雨量较多，且集中，地面横坡陡峻，汇流时间较快。一般汇水面积10km2,汇流时间约为30分钟；汇水面积20km2,汇流时间
8、约为45分钟。沿线地下水埋深一般在3米左右，沟谷处约为2米左右。1. 4 地形与地貌路线所经地区，自然地面横坡陡峻，清姜河从西向东流入渭河，坡陡而东坡较缓。自然横坡达40%左右。自然地面较整齐，短距离内高差大。河谷的纵坡较大，水量随季节变化大，除清姜河下游外，枯水季节水量很小，甚至干枯。雨季水湍急，往往引起山洪暴发，冲刷力大。河（沟）内含土砾石，大于60mm的砾石含量为50%左右，砾石成份主要为花岗石，个别砾石的最大粒径达45cm。1. 5 地质与土质路线所经地区，位于中国区域工程地质的秦淮山工程地质区和秦巴山地工程地质区的交界，靠近秦巴山地工程地质区。属陕西省祁连地层区，纸房-洛南地层小区。
9、大部分火成-变质岩山地，岩层为古生界杂岩，以粗粒岗岩，变质岩为主，其次分布有石灰岩。岩性质量较好，一般岩层较深处，可采集到及以上的石料。第四纪发生的岩层和近代堆积，以重堆积，残集土壤为主。土壤为黄棕粘性土，液限粘土呈密实状态，岩石风化程度为中等。路线所经地带，土层覆盖厚度为2.5米左右，土层中20%为松土，30%为普通土，50%为硬土；岩层中10%为软石，70%为次坚石，20%为坚石。在清姜河发源处的分水岭上，垭口处地质基本良好。1. 6 植被、作物等概况由于冲刷，土壤有机质分解和养分损失迅速，肥力不高。河谷和山坡上生长又稀疏灌木丛和高主在1.0以下的密草。疏林的郁闭度在40%左右。在平缓的山
10、坡上，种植的作物主要有玉米、麻类、谷子、菜子等。大力开展种植，保持良好的生态环境，保证粮食稳产高产，促进牧业和林业的发展，是今后一项主要的经济战略任务。第二章 设计标准本设计采用现行部颁公路设计标准，即：1.公路工程技术标准JTJ0198； 2公路路线设计规范JTJ01194； 3公路路基设计规范JTJ01396;4公路沥青路面设计规范JTJ01497；5公路排水设计规范JTJ018-97；6公路桥涵设计通用规范JTJ021-89。第三章 公路等级的确定3. 1 地形分析该路线所经的地区为陕西宝鸡地区，地势总的情况是山地占主导地位，有一定数量的重丘，综合考虑地形及地区发展要求，决定采用山岭重丘
11、区路线设计标准。3. 2 公路等级的确定 3. 2. 1 交通调查资料设计任务书提供的交通量调查资料，1999年该地区的交通量与车辆组成如下：车 型解放CA15东风EQ140黄河JN162小汽车日交 通 量7006004001300增长率(%)5.55.55.55.5 3. 2. 2 交通量折算交通量是指单位时间内通过道路某断面的交通流量（即单位时间通过道路某断面的车辆数目）。其具体数值由交通调查和交通预测确定。交通量折算就是将在公路上行驶的各种不同类型的车辆折算为某种类型的车辆。各种车辆的折算系数与车辆的行驶速度和该车种行车时占用道路净空有关，如何定量，目前尚在研究之中，现仍暂沿用1972年
12、的规定，以载重汽车为标准的折算系数。载重汽车=1.0（包括：大客车、重型载重汽车、三轮车、胶轮拖拉机带挂车）；带拖挂的载重汽车=1.5（包括大平板车）；小汽车=0.5（包括吉普车，摩托车）；兽力车=2.0；架子车=0.5（包括人力车）；自行车=0.1.以小汽车为标准的折算系数，尚无公认值。习惯上采用：小汽车=1.0（包括吉普车，摩托车）；载重汽车=2.0;带拖挂的载重车、铰接式公共汽车=3.0. 依据交通调查资料，按照上述的折算方法进行交通量的折算，现在假定公路等级是二级，故应折算成中型载重汽车（即低等级公路设计标准）。其计算过程如下： 现在标准交通量为N0，远景设计交通量为N，设计年限为15
13、年，交通量年均增长率为5.5%。N0=1300*0.5+700+600+400= 2350辆/日N= N0（1+i）（n-1）= 2350（1+5.5%）（15-1）=4972.8辆/日3.2.3等级确定分析：根据公路工程技术标准，一般的规定：能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为30007000辆，为二级路。路线所处为陕西省宝鸡，属于山顶重丘区，经济较发达，经济增长较快，物流，人员转移等都很大。因此对交通设施的需求较高，公路的等级、服务水平的要求很高。这条公路新建后，一方面将大力促进该地区经济、旅游等的进一步发展，同时也会吸引附近的交通量向这里转移，一起交通量大增
14、。反过来，对公路交通的需求将更多更高，就需要将来要有更好高等级公路的建造。二级公路的一般交通量是30007500辆，该设计的计算结果则是4972.8辆，现在人们考虑到对交通增长的预留空间，同时也是长远来考虑，又结合当地的经济情况，可以修建二级公路。结论：设计为二车道二级公路3.3 主要技术指标3.3.1 设计车速指在气候正常、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行驶速度。山岭重丘二级公路设计车速40km/h。该路段属于山岭重丘区，故设计车速定为40km/h。 3.3.2 路基宽度公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。山岭重丘8.5m。故该路段路基宽
15、度定为8.5m。3.3.3 行车视距停车视距指驾驶人员发现前方有障碍物到汽车在障碍物前停住所需的最短距离。本公路无中央分隔带行车视距为2倍停车视距，为220m。3.3.4 圆曲线半径极限最小半径: R= 60m , 一般最小半径: R= 100。3.3.5 平曲线间直线 同向曲线。互相通视的同向曲线若插以短直线，容易产生把直线和两端的曲线看成反向曲线错觉，把两曲线看成是一个曲线，这种线形组合破坏了线形的连续，易造成驾驶失误，故规范中规定同向曲线间的直线段距离不宜小于6V（240m）。 反向曲线。转向相反的两圆曲线之间，考虑到为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，宜设置一定长度
16、的直线，规范中规定反向曲线间直线段距离不小于2V（80m）。3.3.6 缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续的曲线。标准规定，除四级路可不设缓和曲线，其余都应设置缓和曲线。其作用如下：曲率连续变化，便于车辆遵循；离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；超高横坡度逐渐变化，行车更加稳定；与圆曲线配合得当，增加线形美观。由于缓和曲线上有车辆完成不同曲率的过度行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使司机能从容的打方向盘，乘客感觉舒适，线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过度也能在缓和曲线内完成。所以，应规定缓和曲线的最小长
17、度规范规定山岭重丘地区三级公路缓和曲线最小长度35m。3.3.7 最大纵坡各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。 在确定最大纵坡时应以国产典型载重汽车作为标准车型。在此不进行详述。3.3.8 竖曲线最小长度 凸形曲线的一般最小半径700m，凹形曲线一般最小半径700m，二者的极限最小半径均为450m，竖曲线最小长度为35m。 3.3.9 各种技术指标汇总山岭重丘二级公路的主要技术指标如下表计算行车速度（Km/h）40行车道宽度（m）7.0路基宽度（m）一般值8.5变化值平曲线最小半径（m）极限最小半径60一般
18、最小半径100不设超高最小半径600竖曲线最小半径（m）凸极限值450一般值700凹极限值450一般值700缓和曲线最小长度（m）35竖曲线最小长度（m）35最大纵坡（%）7最短坡长（m）120最大坡长（m）纵坡为5%900纵坡为6%700纵坡为7%500停车视距（m）110第四章 路线平面的确定 4. 1 概述选线是在道路规划路线到起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。它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的因素。为达到这个目的，选线必须由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤的加以分析比较，才能定出最合理的路线。由于
19、路线是道路的骨架，它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中是否能起到应有的作用。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，道路选线的一般原则如下：.在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方面论证、比选的基础上，选定最优路线方案。.路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，作到工程量最小造价低、营运费用省、效益好，并不利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。.选线应注意同农田基本相配合，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等。.通过名胜、风景、古迹
20、地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。.选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。.选线应重视环境保护，应注意由于道路修筑，汽车营运所产生的影响和污染；路线对自然景观与资源可能产生的影响；占地、拆迁房屋所带来得影响；路线对城镇布局、行政区划、农业耕做区、水利排灌体系等现有设施形成的影响；噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农
21、田所形成的污染及影响。4. 2 方案的比选在拟定了此种方案后，考虑路线的其他可行方案，于是，再对地形图进行分析，发现路线方向是很明确的，大致方向均是如此，只是若要对以上方案进行较大变动，则主要考虑对后半部分的调整。在本设计中，JD5的半径采用较小值，以使曲线的长度减小，这在纵断面设计中，对于平纵组合是十分有利的。若JD6向左移动，则后面的填方较小，但前面的挖方较大，土方难以处理，且路线长度减小，所以舍弃这种方案。考虑两曲线之间的最小距离及少占用农田，减少工程量，再次调整，以期提高线形指标。变动交点，并重新拟定各点缓和曲线长度和圆曲线半径（缓和曲线及圆曲线半径的选择仍遵循上述原则）。 4. 3
22、本区选线要点 从所给地形图上看，三张图的地形都较为复杂，既有重丘，也有河流，并且重丘在此占了主导地位，且起终点高差大。因此，在定线时主要考虑要满足路线纵坡，为了不显著增加工程量，则顺应地形，沿着山地的等高线布线。按照这个原则，初拟路线交点为6个（不含路线起、终点），量出交点的坐标，初拟各交点曲线半径，缓和曲线长度。有些交点之间的距离虽较长，但由于它们之间须做成同向曲线，须留出大于6V=240m的距离，因此，切线长度也受到限制；以后对平面交点位置做了多次调整，过交点6后，采用沿溪线，则纵坡太大。由于路线某些地方控制很严，若不顺应地形，则会大大增加工程量和工程造价。所以，在交点6处设回头曲线。于是
23、，在此范围对内交点又作了多次调整，最后一次对路线交点进行调整，确定交点数为7个（详细数据见“直线、曲线及转角表”）在对缓和曲线的调整过程中，按照公路路线设计规范JTJ01194的要求，对半径较大的曲线也配以较长的缓和曲线，其长度宜接近1：1，以增加平面线形的协调性;同时，在缓和曲线的设置过程中也充分考虑了以下几个方面的因素：1.旅客感觉舒适； 2.超高渐变率适中； 3.行驶时间不过短； 4.满足规范规定的最小缓和曲线长度。 在S型曲线的设置过程中，考虑了以下因素： 1.两个回旋线参数尽量做到了相近,两参数的比值控制在1.5以下； 2.当在S型曲线上出现了直线，考虑到线形指标和施工方便的问题，通
24、过切线反算半径消除掉短直线； 3. S型曲线两圆曲线半径之比也尽量做到了合适，满足规范的规定（R2为小圆半径，R1为大圆半径）。 4. 4 平面线形设计原则平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境向协调；行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足；保证平面线形的均衡与连贯；应避免连续急弯的线形；平曲线应有足够的长度。4.4.1交点位置的确定路线的交点位置主要决定路线的走向。在陕西宝鸡二级公路的交点位置确定中，主要考虑了以下几个因素：线形顺势，线形指标较高，尽量避免不良地质，尽可能少破坏当地的自然景观；使工程量尽量减小，使路线线形直捷、顺畅、美观、行车舒适
25、。4.4.2曲线半径及缓和曲线长度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，然后拟定平曲线半径，在确定R, Ls以后就按以下公式计算曲线要素： 4. 5 平面线形的确定比较上述两种方案，可以看出第一方案线形指标较第二方案稍高，但工程量较大，纵坡太大，路基挖方边坡也过高，防护、排水、路基稳定性等问题不易解决；第二方案线形指标有所下降，工程量明显下降，工程造价降低。考虑到该公路的设计时速较低，对工程造价的要求较高，所以选方案而为平面现行方案。第五章 纵断面的确定5.1 概述沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。在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点的高
26、程而点绘的一条不规则的折线；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。 纵断面设计时应注意以下要点：纵坡设计必须满足标准的各项规定。 .为保证车辆能以一定速度安全顺势的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。 .纵坡应对沿线地形、底下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定和通畅。 .一般情况下纵坡设计应考虑填挖结合，尽量使挖方运做就近路段填方，以减少借方和废方，减低造价和节省用地。.山岭重丘底下水埋深较浅
27、，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡外，还应满足最小填土高度要求，以保证路基稳定。 .对连接段纵坡，应缓和、避免产生突变。交叉前后的纵坡应平缓一些。 .在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。有理想纵坡和不限长度的最大纵坡。同时，为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计小一些为好。但是，在长路堑、低填以及其他横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般不小于0.5%为宜。当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边坡应作纵向排水设计。在弯道横坡渐变率上，为使行外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高渐变率
28、。5.2 纵断面设计纵断面设计步骤： 变坡点的确定主要依据公路工程技术规范的规定，比如：最大纵坡、最大及最小坡长的限制、填挖工程量、经济点、施工要求以及路基稳定需要等来确定。最终确定变坡点高程、桩号、坡长、坡度以及竖曲线半径、长度等。具体做法如下： （1）从地形图上依据平面线形读取高程数据，然后在厘米图纸上点绘地面线。 （2）标注控制点，控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。本设计路段的标高控制点主要为：涵洞的路基控制标高、净空要求等。 （3）试坡，在一标出控制点的纵断面图上，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
29、定出变坡点，变坡点应选在整10米桩上。 （4）调整，将所定坡度对照技术标准检查设计的最大最小纵坡坡长等是否满足平纵配合。 （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，纵坡设计的一般要求为： .纵坡必须满足标准的各项规定。 .为保证车辆能以一定速度安全顺势的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。 .纵坡应对沿线地形、底下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定和通畅。 .一般情
30、况下纵坡设计应考虑填挖结合，尽量使挖方运做就近路段填方，以减少借方和废方，减低造价和节省用地。 .山岭重丘底下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡外，还应满足最小填土高度要求，以保证路基稳定。 .对连接段纵坡，应缓和、避免产生突变。交叉前后的纵坡应平缓一些。 .在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。有理想纵坡和不限长度的最大纵坡。同时，为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计小一些为好。但是，在长路堑、低填以及其他横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般不小于0.5%为宜。当必须设计平坡
31、或纵坡小于0.3%时，边坡应作纵向排水设计。在弯道横坡渐变率上，为使行外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高渐变率。5.3相关指标和原则（含填土高度和临界高度）1）纵断面设计原则纵坡的设计必须满足相关的各项规定。纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁。纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，保证道路的稳定和通畅，尤其平直线应注意排水。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，以减少废方和借方，降低造价和节省用地。平原微丘地区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。对连接纵坡，如大中桥等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些。在实地调查的基础上，充分考虑通道和农田水利等方面的要求。2）相关指标最大纵坡：7%，最小纵坡：0.3%最大合成坡度：10%，最小合成坡度：0.5%最大坡长：900m（5%）、700m（6%），500m（7%），最小坡长：120m竖曲线最小长度：35m
