重庆交通大学继续教育学院道路毕业设计说明书

重庆交通大学继续教育学院道路毕业设计说明书
内容提要
本说明书详细介绍了毕业设计所给地形图新建二级公路整个设计过程的情况，并对施工的技术要求进行了扼要说明。设计过程大概分为：路段的平面线形设计、纵断面设计、横断面设计，对部分路段的结构物进行单独设计，主要是石盖涵一道，挡墙一整段以及路面结构的设计。并完成了相关部分的数据处理如：直曲转角表、路基设计表、土石方工程数量表、路面工程数量表及涵洞工程数量表等。
目 录
引言
第一篇-------------------------------------设计总述
第二篇---------------------------标准及技术经济指标
第三篇-------------------------------基本步骤及方法
第四篇---------------------------------------计算书
第五篇-----------------------------------体会及总结




引 言
毕业设计是我在校学习阶段非常重要的一个环节,也是对所学知识的总结和检阅，是一次重要的综合实践、学习的机会。通过毕业设计，让我对工程设计有更深层次的理解和认识，不仅能对所学课程及各方面专业知识进行一次全面、综合、系统的运用，也是对以前各教学环节的继续、深化、补充和检验。在完成毕业设计的过程中，不仅能巩固和扩大专业基础知识，掌握这门学科的主要内容，并且通过设计，能促进我们加强对相关知识的学习，能进一步培养我们综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能解决实际问题的能力。
根据毕业设计要求，完成对毕业设计所给地形图地区新建公路进行全线设计。该路段全长K2+161.2米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为山岭重丘二级公路，设计车速60km/h，对该条公路进行总体设计（包括路线的平面设计、纵面设计、横断面设计、结构物设计）。在设计中，我严格按照我国最新颁布的各种公路工程技术标准、规范、准则来进行设计，并且参考了大量文献，运用所学知识努力完成设计。
　　毕业设计的指导思想及任务依据：根据重庆交通大学继续教育学院下达的毕业设计任务书,要求学生在设计中,通过检索和查阅资料、方案的技术经济比较、设计与计算、绘图、制表以及说明书的编写等实践环节,达到培养分析和解决问题能力的训练。在设计中,还要求学生通过方案设计、线形设计、结构设计等环节,从而提高学生的综合应用及分析的能力。学生应按设计任务书的要求,独立完成必须完成的全部设计图纸、表格、计算书、说明书,并装订成册。对于任务书建议完成设计内容,学生根据自己情况,在完成必须完成设计内容的基础上,由指导老师安排,使设计进一步深化提高。为了培养学生独立思考能力,指导老师对学生提出的问题,仅作解决方向简要性提示,介绍有关参考资料。对于一些原则、设计方案,只作建议,不代表决定，让学生有更多机会运用所学知识解决实际问题。




第一篇 设计总述
根据毕业设计要求，完成对毕业设计所给地形图地区新建公路进行全线设计。该路段全长K2+286.16米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为山岭重丘二级公路，设计车速60km/h。
自然地理条件:
该区属亚热带温润气候，四季分明，冬暖夏热，年平均气温17～18.8°C，极端最高气温43°C，极端最低气温-3.8°C。年平均降雨量1032毫米，年平均雾日50天，平均风速1.75米/秒。地震烈度为IV度。
新建公路位于山坡上，山坡以荒地为主，有部分农田及耕地山坡地段上覆盖1～3米粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，呈互层状产出；水田段淤泥0.5米，其下2～5米粘土。
设计内容：
　　　路线平面设计。
　　　　路线纵断面设计。
　　　　路基横断面设计。
路面结构设计。
　　　　涵洞，挡墙设计。
设计日期：2010年05月
　　　　









第二篇 标准及技术经济指标
一．设计标准：
《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)
《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)
《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)
《公路水泥路面设计规范》(JTG D40-2002)
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
《公路排水设计规范》(JTJ 018-97)
二．主要技术指标
根据中华人民共和国交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)及任务书要求，本路段所采用的技术指标如下：
1. 地形类型：山岭重丘区
2. 公路等级：二级
3. 计算行车速度：60km/h
4. 计算荷载：汽车-20级
5. 验算荷载：挂车-100
6. 标准轴载：BZZ-100
7. 行车道宽度：7m
8. 路基宽度：10m
9. 最小曲线半径：极限值：125m、一般值：200m、不设超高：250m
10. 最小缓和曲线长度：50m
11. 停车视距：40m
12. 最大纵坡：8%
13. 合成纵坡：10.5%
14. 竖曲线最小半径：凸形-极限值：1400m、一般值：2000m
凹形-极限值：1000m、一般值：1500m
15. 竖曲线最小长度：50m
16. 直线最小长度：同向曲线：360m、反向曲线：120m
17. 路基设计洪水频率：1/50



第三篇 基本步骤与方法
对路段平，纵断面线形设计，是道路最基本的，也是最重要的设计阶段，此阶段的设计将影响后面的道路结构设计，排水设计，土石方量，路面工程的其他结构物，对汽车行使的安全，舒适，经济以及公路的通行等都产生很大的影响。线路必须满足汽车动力学，司机视觉和心理的要求，必须与地形，地物环境相协调，与沿线的土地利用，自然资源开发和社会经济等相适应。
一．平面设计
路线平面图设计采用纸上定线的方法。一条路线的起、终点确定后，它们之间有很多可能的变法（方案），选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的方案。选线一般按工作内容分3步进行。
①路线走向选择；
②路线走廊带选择；
③具体定线。
纸上定线是在1：2000的地形图上确定道路中线的位置，首先应做好收集资料与准备工作，并根据地形和地貌初定路线的位置。设计为山岭区纸上定线，其步骤为：
①定导向线；
②修正导向线；
③定线。
定线操作方法：
1、直接采集法；
2、定前后直线间接推算交点坐标。
根据设计任务书，在设计中，选用从已知坐标直接采取交点坐标的直线型定线方法。
其步骤为：
1）根据地形图上的网格坐标及地形图比例计算出各交点坐标；
2）根据交点坐标计算偏角与交点间距。
，
路线与X轴夹角
方位角θ： △x>0 △y>0 θ=β
△ x<0 △y>0 θ=1800-β
△x<0 △y<0 θ=1800+β
△ x>0 △y<0 θ=3600-β
路线转角 ： ( 为正记为右偏， 为负记为左偏)
两点间距：
3）定曲线
根据技术标准和各交点的控制条件，反复验复，确定出满足要求的R及LS。
4）曲线敷设及桩号计算（包括交点里程、曲线要素、中桩计算）。
5）绘制路线平面图
直线、曲线及转角表编制
将纸上定线中所确定的各交点桩的交点坐标（X，Y），交点桩号、转角值A、半径R缓和曲线长度LS，切线长度T、曲线长度L、外距E，校区值（J=2T-L）、直缓点（ZH）桩号、缓圆（HY）点桩号、曲中点（QE）、桩号、圆缓点（YH）桩号、缓直点（HE）桩号等填入相应栏中即可。
二．路线纵断面图设计
纵断面设计方法与步骤：
1、准备工作
纵坡设计之前在厘米绘图纸上，按比例标出里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容，收集和熟悉有关资料。
2、标注控制点
标注路线起、终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不定地段最小填土高度、最大挖深、填挖平衡点等控制点。
3、试坡
根据技术指标、选线意图综合地面起伏变化，试定若干直坡线，确定出既符合技术、又满足控制点要求的初定坡度线。
4、调整坡度线
5、核对
6、定坡
变坡点、桩号取至10米整桩上。
7、设置竖曲线


竖曲线内各中桩设计标高：H设计=H切线±
8、按设计要求绘制纵断面图并填写相关内容。
三．路基横断面图设计
路基横断面设计步骤：
1、在计算纸上绘制横断面地面线。
地面线从地形图上对每一个中桩进行测量得来的，按1：200比例和规定的布图方式点绘。
2、从“路基设计表‘中抄入路基中心填挖高度里程、曲线要素，对于有超高和加宽的路曲线路段，还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据。
3、根据资料所提供如土壤、地质、水文信息，参照“标准横断面图”画出路幅宽度，填或挖的边坡线，再按需要设置各种支挡工程和防护工程。
4、计算横断面面积
5、上墨并填写相关内容
四．路基标准横断面图设计
路基标准横断面图设计步骤：
1、根据公路等级及规范要求，选定路基宽度。
2、按比例绘制整个线路中可能遇见的各类横断面样式，一般应包括：路堤、路堑、半填半挖、护肩路基、挡土墙路基。各断面中的边坡率、边沟天，挡墙断面必须按现行规范办理。
3、上墨并填写相关内容。
4．路基土石方工程数量表填制
填制步骤如下：
1）、将横断面图中的桩号转抄到表中（不得漏填桩号）；
2）、将横断面图中对应桩号的面积按填挖及土石分类转抄到表中；
3）、按填挖、土石分类分别计算平均面积；
4）、计算两桩号之间的距离；
5）、计算挖方总体积；
6）、计算填方总量（分土石）；
7）、挖方分类计算（按百分比分配）；
8）、横向调运计算（本桩利用计算）；
9）、计算挖余和填缺；
10）、土石方纵向调配计算及绘制示意图；
11）、借方数量、废方数量计算；
12）、合计全线工程量，并按“挖方+借方=填方+废方”进行复核。
五．路基设计表编制
路基设计表是公路设计文件的重要组成内容之一，它是平、纵横等主要设计资料的综合。表中填到所有整桩、加桩及挖填高度、路基宽度（包括加宽）超高值等有关资料，是路基横断面设计的基本依据，也是工程施工的依据。其填写方法如下：
1、抄录桩号和地面标高；
2、在“平曲线”栏中填到转角号和平曲线半径，供超高加宽计算；
3、“纵坡及坡长”从纵断面上抄录，并注明变坡点的桩号、高程和竖曲线的起、终点桩号。
4、“设计高”从纵断面上抄录。
5、“填、挖”高度为设计高与地面高之差。
6、路基宽度分别为左右侧路基宽度，在平曲线范围内，应加上相应的加宽值。
7、“土路肩、硬路肩、行车道外边缘及中桩与设计高之高差”根据确定的超高值及超高方式计算。
8、其余各栏根据横断面图设计填入。
六．路基防护工程图（挡土墙设计）
挡土墙设计的步骤与方法：
一、步骤：
1、根据横断面图及纵断面图初步确定挡土墙位置，长度和高度；
2、在地形图上补测加密横断面；
3、选择挡土墙基本类型和断面形式。
4、抄录挡墙设计中必要的墙趾处路基设计及线形设计资料。
5、作立面图。
先绘制设计线，再在地形图上补测墙角上处纵断面，绘于立面图上，进行墙身分段，确定基础类型和埋置深度，布置泄水孔；确定墙身与两端路基的连接方式；
6、参照标准图拟定墙身断面尺寸，并绘制各段墙身及基础横断面图。
7、根据立面图及横断面图绘制挡土墙平面图；
8、工程量计算。
9、绘制工程数量表，填写相应内容及附注说明。
七．平曲线上路面加宽表编制
填写方法：
1、从“直线、曲线及转角表”中抄录各平曲线的交点桩号、平曲线半径，圆曲线长度
2、根据半径R，按规范取其加宽值；
3、总加宽长度为圆曲线长度加2倍缓和曲线长度；
4、加宽总面积为（圆曲线长+缓和曲线长）×加宽值。
八．路面结构设计
路面结构图设计步骤与方法：
1、搜集沿线土质、水文、路面材料、交通组成及增长率等资料；
2、确定公路所属自然区划，根据路基土组及干湿类型划分路段，并据以确定各路段的土基回弹模量E。
3、根据公路等级及交通组成确定标准轴载，并计算标准轴载在使用年限内的累计当量轴次 。
4、根据公路等级及累计当量轴次，确定路面等级及面层类型，计算设计弯沉 。
5、拟定路面结构形式及面层厚度，确定各层材料的抗压回弹模量及其它设计参数。
6、计算基层厚度H；
每段路应至少拟定两种可能的结构组合方案，加以比较。
7、验算整体性结构层层底弯拉应力；
8、经济技术比较，确定最优结构形式。
9、绘制路面结构设计图；
10、计算编制路面加宽数量表；
11、计算编制路面工程数量表。
九．路面工程数量表编制
编制步骤：
1、根据设计的路面结构类型、路基干湿类型分段标号、标准路基组成宽度分别填入表中各相应栏；
2、根据行车道及路缘带宽度及分段长度计算各结构层的面积；
3、根据路肩宽度计算其各结构层的面积；
4、根据路缘面的规格及长度计算工程数量；
5、计算路肩及挖路槽的面积；
6、合计各栏工程量并填写相应内容。
十．涵洞设计
涵洞设计的基本步骤与方法如下：
1、全线涵位选择及布置，并标于纵断面图上；
2、按汇水面积大小，拟定涵洞孔径；
3、根据资料，就地取材原则确定涵洞类型；
4、选用标准图，确定涵洞各部结构尺寸；
5、绘制涵洞布置图；
6、计算涵洞工程量并绘制在涵洞布置图上。









第四篇 计算书
一． 交点的间距及路线转角计算
程序如下：
根据公式
交点转角、交点间距的计算
根据以下公式：
路线与X轴的夹角β：
路线方位角 : = (△x>0, △y>0)
= (△x<0, △y>0 )
= (△x<0, △y<0 )
= (△x>0, △y<0 )
路线转角 : =
>0 : 路线右转；
<0 : 路线左转；
两交点之间的直线长度：AB=
二．曲线组合线形计算
在本路线设计中，曲线组合类型仅有基本型一种，故计算仅举1例：JD1的曲线组合线形计算。
1． 半径R及缓和曲线 的选定。
山岭重丘区二级公路其最短缓和曲线长为50米。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：
① 最小缓和曲线长度， >=50米
② 超高缓和段长度
按 =B ／ｐ计算，式中：
—超高缓和段长度
B—旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（米） 取7.0米
—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）
ｐ—超高渐变率
且一般应满足 >
③ 当 <50时取 =50,当 >50时, =。
设计时应综合考虑以上因素，最终确定缓和曲线的长度。
山岭重丘二级公路,极限最小半径为125米，一般最小半径为200米，设计时，应尽量采用大半径圆曲线。平曲线设计最主要的是确定圆曲线的半径，圆曲线的半径确定具有多种控制条件，: : =1:1:1～1：2：1为佳；
2． 曲线要素的计算
根据基本型平曲线要素的计算公式：

三．超高、加宽计算
本设计中根据计算行车速度60km/h，及平曲线半径R选定超高值为8%，路拱坡度为2%，路肩坡度3%。根据采用绕路中心线旋转的方式及在曲线内侧加宽的方式按线性超高及加宽计算，最终得其路基超高及加宽值，其结果见所附路基超高加宽表。
四．标准轴载在使用年限内的累计作用轴次 计算及路面厚度的初拟
1）累计当量轴次计算
将车轴荷载换算为标准轴载作用次数:

…………………………..(1)
…………………………..(2)
…………………………..(3)
Ns——100KN的单轴——双轮组标准轴载作用次数
Pi——单轴——单轮组、单轴——双轮组、双轴——双轮组或三轴——双轮组轴型
i级轴载的总重（ KN）
n——轴型和轴载级位数
Ni——各类轴型i级轴载的作用次数
δi——轮轴型系数，单轴——单轮组时，按（1）式算；单轴——双轮组时，δi=1；双轴——双轮组时，按（2）式算，三轴——双轮组时，按（3）式算。
2）累计当量轴次计算：
式中：η——临界荷载处的车辆轮迹横向分布系数，根据《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40——2002表A、2、2车辆轮迹横向分布系数知，二级及二级以下公路行车道宽度≤7m时，η—（0.54—0.62）注：车道或行车道宽度或交通量较大时，取
高值；反之，取低值。
由于本设计行车道宽度为7m，故采用 η=0.62
３）确定自然区划和路基潮湿类型以及回弹模量
各层材料的抗压模量与劈裂强度
抗压模量取200的摸量，各值均取规范中较中间的值，因此得到下列材料的抗压模量：细集料密集配沥青混凝土为1400mp，中粒式密集配沥青混凝土为1200mp，粗集料密集配沥青混凝土为1000mp，水泥沙砾为1500mp，石灰土为450mp各层材料的劈裂强度为：细集料密集配沥青混凝土为1.4mp，中粒式密集配沥青混凝土为1.0mp，粗集料密集配沥青混凝土为0.8mp，水泥沙砾为0.5mp，石灰土为0.25mp查公路自然区划图知该路段在V2区，为粘性土。
由表“由表二级自然区划得到土基回弹模量参考值”查得
干燥： Mp
中湿： Mp
4）厚度计算
1．计算设计弯沉ld ：二级公路，沥青砼面层，半刚性基层
=1.1 =1.0 =1.0

5）选择路面结构组合
①.对于干燥路段，拟定路面结构如下：
9cm E1=1200Mpa 中粒式沥青混凝土
20 cm E3=500 Mpa 水泥稳定碎石
30cm E4=550 Mpa 石灰土
E0=30 Mpa 土基（干燥）
（温度20°）
五．涵长计算
①路中线左侧涵长
L1=B1+（H1—a）m+c/（1+im）
②路中线右侧涵长
L2=B2+(H2—b)m+c/（1-im）
③涵长
L=L1+L2
式中：B1、B2—路基左、右两侧宽度值（包括弯道处加宽）（m）
a— 涵洞进口帽石面至基础顶面（即进水口）高度（m）
b— 涵洞出口帽石面至基础顶面（即出水口）高度（m）
c— 帽石顶面宽度（m）
1：m—路基边坡坡度（通常为1：1.5）
H1、H2—路基左、右侧边缘设计高与涵洞中心基础顶面标高之高差（m）
i—涵洞底部坡度。
六．排水设计
路基在施工和养护中，都需要一定的水分，但浸入路基的水分过多，便会引起路基土质松软，强度降低，边坡塌陷，基身沉陷或滑动，而影响交通。因此，路基排水就是根据道路沿线的降水或地质水文等情况，设置必要的地面排水、地下排水、路基边坡排水等设施，并与沿线桥涵和水文形成良好的排水系统，将路基工作区的土基的含水量降低到一定的范围内，从而保证路基的强度和边坡的稳定。
地面排水设备的分类及设计
1）分类
Ⅰ 边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和路基的小量地面水。
Ⅱ截水沟：设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡坡底的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚，以减轻边沟的泄水负担。
Ⅲ 排水沟：用以引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。
Ⅳ 跌水和急流槽：设置于需要高差而距离较短或坡度陡峻的地段。
Ⅴ积水池：设置在年降水量不大，晴日较多，空气湿度较小，多风易蒸发的平坦地段，无法把地面排水走的地方。其面积大小由当地的降雨量决定，深度可达2m的矩形，沿路线方向修筑。
2） 设计之中地面排水的具体设计
1、边沟设计：
Ⅰ 边沟的流量概略不予计算。
Ⅱ 边沟的截面形式在本设计采用矩形截面，底宽0.6米和深度0.6m。
Ⅲ 每500m以内设置边坡出水口，路堑边沟水沿出口的边坡引向路基的范围以外，边沟水流向桥涵进水口时，为避免边沟流水冲刷，应在桥头翼墙或挡土墙之后设置急流槽或跌水，将水引入河道。
2、截水沟设计：
Ⅰ 沟底纵坡一般不小于0.5%：
截水沟的断面形式一般为梯形，底宽为0.5m，深度为0.5m。
Ⅱ 截水沟距离路基坡顶的距离一般为d≥5m÷H,台顶筑成2%倾向截水沟的横坡。
各路段的排水设计应与施工实际情况及周围环境相结合。