1、完整版南阳至邓州一级公路道路桥梁与渡河工程毕业设计毕 业 设 计 论 文题 目： 南阳至邓州一级公路(A) K0+000-K2+800标段施工图设计 学 院： 交通运输工程学院 专 业： 道路桥梁与渡河工程 姓 名： 王 捷 指导老师： 张 会 远 完成时间： 2013年05月28日 摘 要本设计是对南阳至邓州段山岭重丘区一级公路K0+000K2+800标段进行施工图设计。设计道路全长2800米，设计速度为80km/h,双向四车道。设计的内容包括平面线设计、纵断面设计、横断面设计、路基及挡土墙设计、路基路面防排水设计、桥涵设计、路面材料选择配合比设计及结构层厚度的拟定与验算。平面设计设一个平曲
2、线，纵断面设计设一个竖曲线。路基宽度为24.5m，最大超高6%。路基路面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、桥涵等。桥梁与路基同宽，采用装配式预应力混凝土连续箱梁桥。设有涵洞两座，分别为钢筋混凝土箱通和钢筋混凝土圆管涵。路面设计内容包括路面类型的确定和结构厚度设计，本设计路面采用沥青混凝土路面，设计路面结构为5层依次是4cm细粒式沥青混凝土、6cm中粒式沥青混凝土、8cm粗粒式沥青混凝土、20cm水泥石灰稳定碎石、20cm石灰粉煤灰碎石。设计后期用路面结构设计软件验算拟定结构层厚度是否满足要求。用纬地道路软件进行平、纵、横三维设计生成相应图表。关键词：平、纵、横断面设计，路基设计，桥梁设计，路面结
3、构设计，纬地道路AbstractThe main task of the design is the construction design of Nanyang to Dengzhou section of mountainous and hilly highway K0, +000 to +800 tenders the K2. With its design speed of 80km / h and two-way four-lane , The length of this road is 2800 m . The design includes plane design, vert
4、ical section design, cross section design, roadbed and retaining wall design, subgrade and pavement selection mix formulation and checking design and structure layer thickness of the waterproof and drainage design, culvert design, pavement materials. Graphic design with a flat curve, longitudinal se
5、ction design with a vertical curve. Subgrade width of 24.5m, maximum superelevation 6%. Subgrade and pavement drainage facilities in a ditch, ditches, drains, and so on. The bridge and roadbed width, using prefabricated prestressed concrete continuous box girder bridge. A culvert two, respectively f
6、or the reinforced concrete box and reinforced concrete pipe culvert. A culvert two, respectively for the reinforced concrete box and reinforced concrete pipe culvert. Pavement design includes determining thickness and structure design of pavement type, the design of pavement with asphalt concrete pa
7、vement, pavement structure design of 5 layers are fine 4cm asphalt concrete, 6cm medium-grained asphalt concrete, 8cm coarse asphalt concrete, cement stabilized gravel, 20cm 20cm of lime flyash gravel. The design of the pavement structure design software checking out the structural layer thickness m
8、eets the requirements. Flat, vertical, horizontal three-dimensional design generates the corresponding chart of hintsoftroad software.Key words: flat, vertical, cross-sectional design, the design of embankment, bridge design, pavement structure design, Weft of road前 言尉邓线南阳至邓州段一级公路，是河南省一级公路网规划中的一条重要线
9、路，是南阳连接邓州通向湖北的一个高等级公路出口，同时又是服务南水北调中线工程的一条重要道路，全长50.4km，双向四车道，设计时速80km/h。建设南邓一级公路，将填补南阳没有一级公路的空白，实现南阳南部高速公路、一级公路和二级公路的有机结合，对完善我市路网结构，发挥公路网的整体效益，提高通行能力，具有十分重要的意义。本设计为南阳至邓州一段一级公路的设计，以此作为我们毕业设计题目有很强的实用性。毕业设计是对大学四年所学专业课知识的总结与应用，是对我们实践能力的考验，是每个毕业生毕业时期必修的课程，本人通过参考相关规范要求综合四年所学并在老师的指导下做出此设计。通过本设计能使我们在进行公路施工图
10、设计方面进行一次全面的系统的训练，使我们能综合运用大学所学课程,系统地巩固基本理论和专业知识，培养分析问题和解决问题的独立工作能力;提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,掌握公路设计原则、设计方法、步骤。同时，树立正确的设计思想及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风,具体解决各种级别公路的设计。为今后工作打下良好的基础并能提高我的综合运用知识的能力同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。本设计为山岭重丘区一级公路，双向四车道，设计时速为80km/h。平面设计设一个平曲线，纵断面设计设一个竖曲线。路基宽度为24.5m，设6m高路堑挡土
11、墙。排水设施有边沟、截水沟、排水沟、涵洞。路面结构面层采用4cm细粒式沥青混凝土6cm中粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土，基层采用20cm水泥石灰稳定碎石，垫层设20cm级配砂砾。1 绪论1.1 设计资料该地区属于山岭重丘区，地形图比例为1:2000。1.1.1 道路所在地区的气象资料河南南阳属于我国二级区划区，处于北温带属大陆性气候春季干旱夏热多雨秋季温和冬季寒冷。年均气温14.86。年均降水量578.2毫米蒸发量19078毫米，主导风向为东北风和西北风。南阳主要天气气候为冬季为暴雪、低温；大雾天气较多；夏季为暴雨秋季连阴雨。1.1.2 沿线的工程地质及水文地质情况地形多为丘陵和重丘地段
12、。地层岩性主要为冲积卵石层和强弱风化基岩层。卵石层埋深3.14.2米，具有较强的透水性；强风化片岩，易钻进。该区地下水埋深一般为1.503.00米；在平原微丘地貌、山岭重丘地貌区，由于地形较高，基底岩性的含水性和给水性差，大气降水主要以地表径流形式排泄，地下水位相对较深，在沟底一般为1.502.00米。沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为黏性土。1.1.3 沿线的植被及土壤分布情况境内土地大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树组成的混交林，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。1.1.4 道路建筑材料及分布情况沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、
13、石灰、水泥等材料供应。有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。1.1.5 交通量资料 近期交通量车型数量小汽车3000黄河JN1501180东风EQ140960解放CA10B755太脱拉138460交通增长率：6.4%。1.2 设计标准表1.1主要技术指标表指 标 名 称单 位技 术 指 标公 路 等 级4车道 一级公路设 计 速 度km/h80行 车 道 宽 度27.50路 基 宽 度24.50桥 面 全 宽24.50平曲线半径极 限 最 小250 一 般 最 小400 不设超高最小2500 竖曲线半径凸型极限最小3000
14、一般最小4500 凹型极限最小2000 一般最小3000竖曲线长度凸型极限最小70一般最小170凹型极限最小70一般最小170当V60km/h时直线最小长度同向曲线间6V反向曲线间2V中间带中央分隔带宽极限值1.5一般值2左侧路缘带宽极限值0.25一般值0.5中间带宽度极限值2.5一般值3.0土路肩宽度一般值0.75极限值0.75最 大 纵 坡 6最 小 纵 坡0.5合 成 纵 坡10最 大 超 高 6设计洪水频率路基及大、中、小桥、涵洞1/100特大桥1/300车辆荷载等级桥涵、路基公路-级路面标准轴载100kN2 平、纵、横三维设计2.1 选线道路选线的主要内容是结合各种地形条件解决路线的
15、布局和位置问题，所涉及的线形是路线与自然地形条件之间的关系。选线是在规划道路的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。期间，注意正确处理建设与其建设项目的关系，正确处理好路线与其他专业的关系，正确处理设计、施工、运营之间的关系等。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，分阶段分步骤地加以分析比较，进行多方案比选，才能定出最合理的路线来。（1）起终点的位置高速公路和一级公路都以重要城市，港站、码头或大型工矿基地为起迄点或中间控制点，其具体位置应根据路网规划的路线总方向和城市规划方案综合选定。由于本设计的终点是
16、后一位同学路边设计的起点，所以需考虑后一位同学的地形情况，因此应该从宏观上把握整个设计的地形地质情况进行比选确定。（2）经过沿线城镇的路线布置高速公路与一级公路与沿线城镇的关系除了公路的性质还要结合城镇发展规划，其连接方式主要有穿越、绕行或以支线连接。距城镇规划区25km为宜，最大不要超过8km。（3）选线要点 山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，主要分为沿河线、越岭线、山脊线三种选线方式。用平均坡度，争取高度，不无谓地展长路线。为纵坡设计留有余地。一般应从困难地段向平易地段展线。展线地段若无特殊要求，一般不应采用反向坡度。 特大桥是路线基本走向的控制点，中小桥和涵洞位置应服从路线走向，但
17、斜交过大时（450）可采取改移河道或改线措施。本设计地形情况为山岭重丘区，少农田，河流 沿东西向贯穿始终，因此进行路线布局时河岸的选择、高度选择和桥位的选择至关重要。2.2 平面线形设计2.2.1 平曲线线形设计一般原则(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。 (2)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一级公路以及设计速度80km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。(3)保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意，
18、若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 高、低标准之间要有过渡。(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回旋线。(5)平曲线应有足够的长度 汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显过分紧张。2.2.2 平纵横综合设计(1)线形组合设计要点公路线形设计时是按照先进行平面线形设计，后进行纵面线形设计的程序进行的。公路线形设计提供给驾驶者的是一条立体的线形。理想的平纵组合是平竖曲线的位置相互对应，且平曲线稍长于竖曲线。平曲线与竖曲线半径的大小均衡是保证立体线形
19、协调、平顺、连续的基本要求。平纵组合应考虑驾驶员的视觉感受。(2)平纵线形的协调为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。平曲线与竖
20、曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，对于公路的长直线，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效果；透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好；平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。(3)线形
21、与环境的协调定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音；路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设；注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。2.2.3 路线方案比选山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，而且山区纵坡限制较严，因此山岭、重丘区安排好纵坡就成为关键问题。路线应在使用任务和性质要求的前提下，通过多方案比较，精心选择合理的方案，路线设计保证路线的整体协调，做到平面线
22、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，纵横均衡，横断面合理，根据高程地线图，采用纸上定线的方法研究可能的方案，并经过比较论证确定最佳方案。本设计根据当地实际情况，合理考虑自然条件，技术指标和工程投资，施工期限和施工设备等重大影响因素进行比较论证，力争修建一条具有高技术指标、低工程造价的道路。本设计给出两种方案，第一种方案道路避让河流和山岭，走河谷地带，沿河选线，但是路线比较曲折，需要转折点很多，由于本设计道路等级为一级道路，对线形要求的指标很高，达不到一级道路线形指标要求，且占用大量农田，故予以舍弃。第二种方案虽然有艰巨工程，但可以结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵
23、、横三方面能得到合理安排，且线形好，标准高，路线纵坡小，平曲线半径大，技术指标较高，路线短捷、顺直，少占农田，不占高产田，路线的长度短、工程量虽较第一种方案大、投资费用也高，但有利于施工和养护，营运费用低，综合效益好，行车安全舒适快捷，因此予以采用。2.2.4 平面线形要素组合计算图2.1 基本型平曲线路线转角 L曲线长（m） T切线长（m）E外矩（m） J校正数（m） R曲线半径（m）1 平曲线1: 曲线几何元素计算如下：内移值： （2.1） 切线增长值： （2.2） 缓和曲线角： （2.3） 切线长: （2.4） 平曲线长： （2.5） 外距： （2.6） 切曲差： （2.7） 验算： ；
24、 圆曲线长度，则在1:1:11:2:1之间。满足设置基本型曲线的几何条件。2.2.5 桩号复核与验算表2.1 主点桩号验算与复合JD1K1+754-T131.560ZHK1+624.440+Ls100HYK1+724.440+（L-Ls）160.490HZK1+884.930-Ls100YHK1+784.930-Ly/260.490/2QZK1+754.685+D/22.630/2JD1K1+756.000表2.2 主点桩号计算结果汇总主点JD1ZHK1+624.440HYK1+724.440QZK1+756.000YHK1+784.930HZK1+884.930JDK1+756.0002.3
25、 纵断面设计2.3.1 纵断面设计概述纵断面设计的主要内容是根据道路等级，沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高，各坡段的坡度和坡长，并设计竖曲线。1.纵断面设计原则 （1）纵坡设计必须满足标准的各项规定 （2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段。 （3）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，视具体情况加以处理，以保证路基的稳定和道路通畅。 （4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就进路段填方，以减少借方和废物，降低造价和节省用地。平原微丘区地下水埋深较浅，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满
26、足最小填土高度，保证路基稳定。 （5）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.纵断面设计步骤 （1）拉坡前的准备工作绘出中桩位置，平曲线示意图等。 （2）标注控制点位置控制点：影响路线纵坡设计高程，如起讫点，大中桥涵等。经济点：山区公路，路基挖平横时，此点道路中心处填挖高程点称之为经济点，若纵坡设计线通过此处，横断面挖填平衡。 （3）试坡。在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，以控制点为依据，照顾多个“经济点”的原则定出坡度线。 （4）调整：将所定的坡度与选线时考虑的坡度尽量统一。 （5）核对：主要检察高填深挖等重点横断面填挖情况。 （6）定坡：所谓定坡，就是逐路段把坡
27、度线的坡度值，变坡点位置和高程确定下来。2.3.2 纵坡设计 最大纵坡旨在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。一级公路最大纵坡6，最大纵坡考虑排水及路基的稳定性为0.3-0.5；平均纵坡是指一定长度的路段连续上坡或下坡路段纵向所克服高差与路段长度之比；合成纵坡是指路面上的纵向坡度与横向坡度组合成的坡度。高速、一级公路合成坡度在80km/h时的最大取10.5。一般取8，合成坡度不小于0.5。最小坡长主要是从汽车行驶平顺性的要求的，时速为80km/h，最小坡长一般值为250m，极限值为200m。最大坡长是考虑汽车的行驶安全上考虑的，坡长过长使刹车频繁，影响行车安全。当纵坡为3时，速度80km/
28、h下取1100米，纵坡小于3可无限，但长坡长还是不宜选取。本设计中的纵坡和坡长如表2.3所示，各项指标均满足规范要求。表2.3 各坡段坡度与坡长起点桩号坡长（m）坡度（%）终点桩号K0+00021700.62K2+170K2+1706300.57K2+8002.3.3 平、纵线形组合设计平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和动力学的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续。1.平、纵线形组合设计的原则 （1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，保证视觉连续 （2）注意保持平、纵线形技术指标大小均衡。 （3）选择适合的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。 （4）注意与道路周围环境的配合。2.平
29、、纵线形组合的基本要求 （1）竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。 （2）保持平曲线与竖曲线大小的均衡，平曲线半径如果不大于1000m竖曲线的半径为平曲线的10-20倍，平曲线800m竖曲线最好取1600m。 （3）平曲线缓而长，纵断面破差较小时，可不要求平竖曲线一一对应，平曲线可包含多个竖曲线。 （4）选择适当的合成坡度。2.3.4 竖曲线纵断面上两个坡段转折处，为了行车安全、舒适以及视距的的要求需要设置竖曲线。竖曲线线性有圆曲线和抛物线，在使用范围上二者差别不大，但在设计和计算上抛物线比圆曲线方便。本设计采用抛物线形竖曲线。1.竖曲线的最小半径 （1）考虑缓和曲线冲击作用，即
30、缓和行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，考虑旅客舒适及视觉平顺性要求，采用a=0.278m/s2，Lmin=v2w/3.6。 （2）考虑时间行程不过短，最短满足3s行程。Lmin=v/1.2。 （3）满足视距的要求。 本设计在变坡点处设一个竖曲线，竖曲线半径取6000m。2.竖曲线要素计算 （1）竖曲线1：变坡点桩号：K2+170，竖曲线半径 R=6000m计算竖曲线要素 (2.8)曲线长 （2.9）切线长 （2.10）外距 （2.11）计算设计高程 竖曲线起点桩号 竖曲线起点高程桩号K2+160处：横距 竖距 切线高程 设计高程终点桩号终点高程桩号K2+200处：横距 竖距 切线高程 设计高程竖曲线1计算结果如表2.4所示：表2.4 竖曲线1计算结果桩号横距x（m）竖距h（m）切线高程（m）设计高程（m）K2+17000192.621192.621K2+
