公路设计原始质料及设计指导书

前 言
毕业设计是大学的最后一个教学环节，是高职高专人才培养计划的重要组成部分。通过毕业设计既可以巩固学生在学校学过的理论知识，培养学生运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，又可以使学生初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。搞好毕业设计工作，对培养学生的实践能力、创新能力和创业能力，全面提高教学质量具有重要意义。
为此，我特组织编写这本市政工程技术专业毕业设计指导书，旨在为本专业学生提一套系统完整的毕业设计指导书，让学生在动手之前做到心里有数，全面加强毕业设计各环节的实施与管理，从而保证毕业设计达到一定的教学要求。
本教材由重庆水利电力职业技术学院建筑工程系市政工程技术教研室李柱主编，并有校外专家重庆名威工程咨询有限公司的路桥设计师鲍勇跃参与编写。我们在编写本教材的过程中，得到了院、系两级领导的大力支持，在此表示衷心的感谢。
由于我们水平有限，书中难免有错误之处，恳请各校师生及广大读者谅解和指正。
毕业设计任务书——《公路设计》
1 设计的任务与内容
完成在制定的起、终点之间（每位学生的起点、终点均不相同）的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按二级或三级公路、设计车速60km/h或40km/h进行设计。设计文件必须符合线行有关设计标准与规范。
2 设计原始资料
2.1地形图：比例1：2000地形图2张。
2.2交通量：交通量年增长率7％，近期交通量如下：
解放 CA10B1600辆/昼夜 黄河JN150 250 辆/昼夜
跃进NJ130300辆/昼夜 小汽车 800辆/昼夜
2.3自然地理条件：该区属亚热带温润气候，四季分明，动暖夏热，年平均气温17～18.8℃，极端最高气温43℃，极端最低气温－3.8℃。年平均降雨量1032毫米，年平均雾日50天，平均风速1.75米/秒。本地区地震烈度为Ⅳ度。山坡地段上覆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。
2.4材料供应：沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需求供应。
2.5其他资料由指导教师给定。
3 设计后应提交的设计文件
3.1说明书（标准及技术经济指标、基本步骤）
3.2路线平面图（全线）
3.3直线、曲线及转角表（一公里）
3.4路线纵断面图（一公里）
3.5路基横断面图（一公里）
3.6路基标准横断面图
3.7路基土石方数量表（一公里）
3.8路基设计表（一公里）
3.9路基防护工程设计图（挡土墙）（一整段）
3.10平曲线上路面加宽表（一公里）
3.11路面结构图（一公里）
3.12路面工程数量表（一公里）
3.13涵洞设计图（一道）
4 要求与注意事项
4.1图幅要求：297*420（A3）
4.2平面设计图必须在地形图上手工完成。
除平面图设计图以外的其他设计图、表可采用计算机绘制，但不得使用道路CAD软件出设计文件，说明书可采用计算机打印。
也可采用手工完成所有设计文件，手工完成设计文件时，设计图必须上墨，表格必须用蓝、黑墨水填写，说明说必须用蓝、黑墨水撰写。
4.3答辩完后，讲设计文件装订成一册，并统一交到指定地点。
4.4有以下情况之一者，毕业设计为“不及格”：
A、请人代做、代为答辩者；
B、未答辩者（设计未完成者，不得答辩）；
C、未达到毕业设计要求者；
D、答辩后，未交设计文件者。
附：《公路设计》毕业设计指导书

《公路设计》毕业设计指导书
第一部分 总的要求指示
1 重要性及基本要求
毕业设计是大学学习过程的最后阶段，是大学教学的一个重要环节。通过毕业设计，对大学三年所学课程和各方面知识，进行一次全面、综合、系统的训练，也是以前各教学环节的继续、深化、补充和检验。在公路设计任务完成的过程中，使学生不仅能巩固和扩大专业的知识，掌握本专业这门学科的主要内容，并且通过设计实践，进一步培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能，从而提高分析和解决实际问题的能力，完成作为一个道路工程专业人员的基本训练。
毕业设计的基本要求是：
1.1毕业设计应注意培养独立工作和综合运用及分析的能力。学生在设计中，通过资料（有条件的可以通过现场调查、踏勘）、检索和查阅资料、方案的技术经济比较、设计与计算，上机运算、绘图、制表、概（预）算编制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、结构设计等设计环节，综合运用工程测量，工程制图、工程地质、地基基础、计算机应用、桥梁、路基、路面、公路勘测设计的知识，从而提高学生的综合应用及分析的能力。
1.2学生按设计任务书规定的设计任务，独立完成必须完成的全部设计图、表、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，不代作决定。设计中，凡有弄虚作假，抄袭别人设计或由人代作设计者，毕业设计一律不给成绩，作不及格论处。因故缺毕业设计1/3时间者，不予参加答辩。不能完成设计任务书规定的必须的内容者，不予及格。
1.3在毕业设计中，还要注意培养学生严肃认真、一丝不苟的工作作风和高尚的职业道德品质。提倡求真务实的科学态度和埋头苦干，不畏困难、刻苦钻研、勇于攻坚的精神。培养虚心好学、团结互学的优良作风。
2 设计的基本依据
在全设计过程中必须遵循以下基本依据：
2.1设计任务书规定的技术等级、技术标准、设计车速、设计交通量，以及路线起讫点，控制点、有关的规定和要求。
2.2国家或部颁的现行的有关设计标准、设计规范、规程、办法及规定。这些标准规范主要有：
2.2.1《公路工程技术标准》JTJ01－88
2.2.2《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》 1987年
对于有关教材、手册、参考书中提及的资料以及指导教师的有关指示和提供的资料，只能作为设计的参考，不能作为设计的依据。
2.3 1/2000地形平面图以及有关的地址、水文、气象资料
3 设计阶段及时间安排
本次设计原则上采用一阶段设计，即通过纸上定线和详测，直接进行施工图设计，按有关规定完成施工图全部图表。（如果时间允许，为了培养学生纸上定线和方案技术经济论证的能力，在施工图设计前安排作一个方案设计，由于时间关系方案设计不按初步设计的规定要求。仅作方案拟定、方案比选、方案工程估算等内容。）
设计计划六周完成，时间分配如下：
3.1方案设计 1周（选作，可由指导老师安排）
3.2线形设计及土石方计算 2.5周
3.3结构设计 1周
3.4说明书编写 0.5周
3.5答辩及准备 1周
第二部分 方案设计
1 任务要求及进度
方案设计是初步设计的一个重要组成部分。通过方案设计、比选，解决路线的走向和方案问题，提出推荐方案，或采用方案。
1.1任务要求：
要求在起讫点间，拟定至少两个（或两个以上），切实可行，合乎技术标准要求的额路线方案，经过方案拟定，方案分析论证、比选、确定技术经济合理的最优方案。
1.2进度安排
本阶段安排共9天，时间分配如下：
1.2.1准备工作、熟悉地形图、现场踏勘视察 2天
1.2.2技术指示拟定 1天
1.2.3方案拟定 4天
1.2.4工程估算及方案比选 2天
共计 9天
2 设计步骤及方法
2.1准备工作
主要工作内容有：
2.1.1熟悉任务书
2.1.2熟悉地形图，初步了解路线所经地区的地貌和地形情况，路线布置的基本特征，路线基本走向和方案情况。
2.1.3拟定视察计划包括：视察路线、视察的任务、内容、视察的重点和难点以及要点。并编写视察提纲。
2.1.4收集路线所经地区有关的地形、地物、社会、经济、地质、水文、气象等已有资料。
2.2现场踏勘视察
视察沿可能的路线方案实地进行。根据公路的等级，使用性质和任务，对本路设计有关的政治、经济、交通和自然条件进行实地调查和踏勘，为路线方案比选、详细设计和预算编制提供资料。
在现场调查时要求严肃认真，并作详细的调查记录。回校后应对调查记录进行整理。
2.3技术指标的拟定
设计的技术指标主要根据设计任务书规定的技术等级，对照“公路工程技术标准”和“公路路线设计规范”，拟定出本路设计采用的各项极限指标和要求。主要标准有：路线设计标准、路基路面设计标准、桥梁设计标准、净空及建筑界限标准、设计荷载标准等。详细指标参照“公路工程技术标准”有关条文。
有时间和有兴趣的同学，还可以根据《路勘》教材对技术指示进行验算，以巩固加深设计理论。
拟定好的技术标准经指导教师检查认可后方可进行下一步工作。
2.4方案拟定
方案拟定时本阶段的重点。其方法步骤要点是：
2.4.1在起终点间，结合现场视察时初拟的方案在地形图上初步确定路线可能的方案。注意初拟的方案必须是技术上可行，经济上合理，在方案布局上有其特点的。拟定各种方案时要反复研究、反复比较，逐步进行。切忌简单化、片面化。
2.4.2经过技术、经济方面的粗略比较淘汰较差方案，保留两个较优的，有可比性的方案进行下一步详细比较。
2.4.3初步的平面定线
2.4.4初步的纵断面设计
2.4.4.1在地形图上用等高线内插法读出两个方案桩的地面高程（精确到小数点后一位，以米为单位）。
2.4.4.2在一张不透明米厘纸上，点绘出两方案的纵断面地面线。
2.4.4.3初步拉坡定出纵断面设计线、不作竖曲线设计。
2.4.4.4在纵断面图上读出各中桩填挖高度。按设计示例图完成纵断面方案比较图。
2.4.5作典型路段横断面
2.4.5.1按地形及横披相近划分路段。
2.4.5.2每一路段在地形图上读出横断面地面线数据。
2.4.5.3在不透明米厘纸上绘制典型路段横断面地面线。
2.4.5.4作粗略的横断面设计。不考虑便构（只留出宽度）、不考虑加宽、超高等影响。当必须作挡土墙时应绘出粗略断面。
2.4.5.5按示例图规定完成典型路段横断面图。
2.5工程估算及方案比选
2.5.1概略工程数量估算
A路基土石方由典型路段横断面面积乘典型路段长度求得，可自行设计表格计算。土石分类结合调查资料，分路段估定，只划分土方和石方，不作工程分类。
B路面工程数量由路线总长度，乘路面宽度求得。不考虑加宽、路面分段类型的影响。
C挡土墙工程数量，根据典型断面积，结合平面及纵面估算的挡土墙长度求得。单位用立方米。
D路基防护及加固工程按实际可能发生的情况根据地形图和典型横断面估定。单位用沿米长即可。
E桥涵在地形图上结合纵、横断面图估定，单位按米/道计。
F其他特殊工程按可能发生情况估定。
2.5.2概略造价估算
A估算项目参考概算的工程项目，结合实际可能发生的项目计列。
B估算单价可参考有关重庆地区估算单价资料或通过调查确定。或由重庆市已成公路的经济指标确定，如上述资料无法得到，也可由指导教师提供。
③按示例规定做出方案比较表
④方案论证比选。从技术、经济出发对方案进行比较，并定出方案论证报告，作为以后总说明的一个组成部分。
3 本阶段应完成的资料
3.1路线方案比较平面图
直接绘于1：2000地形图上。各方案可用不同色线标示，也可用同一颜色不同线型（如实线、虚线、点划线等）表示。
3.2路线方案比较纵断面图
两个方案可同时绘于一张不透明米厘纸上。比例：平面1：5000。纵断面1：500。具体要求按设计示例图规定绘制。
3.3典型路段横断面
3.4工程数量估算表
4主要参考书及资料
4.1《公路工程技术标准》
4.2《公路路线设计规范》
4.3《公路路线勘测规程》
4.4《道路勘测设计》教材，有关章节
4.5《道路选线》
4.6公路设计手册《路线》
第三部分 线形设计、横断面设计及土石方计算
1 任务要求及进度
1.1任务要求
公路线形设计包括平面线形设计、纵断面线形设计和空间线形组合设计三个部分。其任务是，通过本阶段设计确定公路中线在平面、和纵面上的位置、形状和几何尺寸，最终确定公路中心线，完成路线平、纵面设计图。
横断面设计的任务是在线形设计的基础上，进一步确定路基在横断面上的形状、尺寸和结构，最终完成路基横断面设计图。
土石方计算的任务，是在横断面设计基础上，计算土石方工程数量，最终完成路基土石方数量表。
1.2进度安排
本阶段安排共2.5周时间。时间分配如下：
1.2.1平面线形设计 1周
1.2.2纵断面设计 1周
1.2.3横断面设计、土石方计算 0.5周
2 设计步骤及方法
2.1平面线形设计
2.1.1定直线
2.1.1.1根据地物、地形、地址以及其它因素确定的平面控制点，用以点定线以线交点的方法，在地形图上，沿采用方案（或推荐方案）逐段初步定出路线交点。
2.1.1.2根据平面线形标准，对同向和反向曲线间直线长度进行初步验算，看是否通过道技术标准要求，对平面控制较严的路段进行重点检查（包括直线上和曲线上的控制）。若不能满足线形标准和控纸点要求，应进一步调整路线和交点位置，并注意全路段前后直线长度是否均衡，在不过分增大工程量的原则下适当调整使之均衡。
2.1.1.3对个别重点艰巨工程路段(如高填深挖、大中桥位置、高挡墙及特殊工程等)线形应综合平、纵、横及构造物各方面因素反复调整路线，使之优化，既达到较高标准，又使工程数量最省。必要时可对局部路段作平、纵、横图，在图上调整。
2.1.1.4定交点位置。在地形图上准确量出各交点坐标值，精确到0.2米。
2.1.1.5根据交点坐标计算偏角与交点间距。
已知两交点坐标JD1（x1、y1）与JD2（x2，y2）：竖直方向为X轴，水平方向为Y轴，路线与x轴的夹角β按下式计算：
路线的方位角θ按下式计算：
第一象限：ΔX>0, ΔY>0 θ=β
第二象限：ΔX<0, ΔY>0 θ=180°－β
第三象限：ΔX<0, ΔY<0 θ=180°+β
第四象限：ΔX>0, ΔY<0 θ=360°－β
路线转角为α＝θ2－θ1（α是“＋”为右转，α是“－”为左转）
两交点之间的直线长度：AB＝
2.1.2定曲线
2.1.2.1初步量出各交点的偏角（可用量角器）
2.1.2.2根据技术标准和各交点的控制条件，初步选定各弯道的曲线类型、曲线半径R和缓和曲线长度Ls。
2.1.2.3对控制条件较严的弯道进行验算看是否满足要求，确有把握后才把R及Ls确定下来。在进行曲线验算时要注意以下几点：
A:抓住主要矛盾，确定好控制条件。一般同向、反向曲线较近时，或桥头引线段宜用切线长为控制条件；小偏角宜用曲线长控制；大偏角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜用外距控制；陡坡急弯段宜用合成纵坡控制；当线位在曲线上时，宜用曲线上任意点控制。
B:一般选定曲线要素时，先根据具体情况假定缓和曲线ls长度，反算出曲线半径R后，在检查ls长度与R是否协调和满足要求。如果不符合要求，则重新假定缓和曲线ls长度，再反算ls，直到满意为止。特殊情况下（如为了设置凸形曲线等）也可先选定半径，反算缓和曲线长；对于控制不严的弯道，可在大于一般最小半径的范围内选择半径；对于条件较好的弯道，可在大于或等于不设超高半径的范围内选择半径。
C:注意满足同向和反向曲线间的最短直线长度要求。
D:S型曲线应注意其回旋曲线参数（A1/A2<2倍）、半径比（R1/R2<3倍）、中间短直线的要求（）。
E:对复曲线及卵型曲线，注意曲线半径比在最优范围内。
F:基本型曲线注意曲线长度的适宜比例，即：缓和曲线；圆曲线；缓和曲线在1：1～2：1的范围内。
G:注意凸型曲线的几何条件α＝2β。
H:注意回头曲线的特殊标准要求。
定线的计算公式和详细作法可参考《道路勘测设计》教材“平面设计”、“定线与曲线插设”等部分的有关内容。
2.1.3曲线下敷设及桩号计算（要求取到0.01米的精度）
2.1.3.1交点里程计算。JD2＝HZ1-T1+AB或JD2=JD1+AB-J1(AB为JD1与JD2的间距，J为校正数，T为切线值)
2.1.3.2曲线要素计算与桩号计算。
2.1.3.3中桩敷设。具体要求如下：
A 桩距一般为20米；
B 中桩包括：路线起终点桩、公里桩、百米桩、平曲线主点桩、桥梁控制桩以及地形、地物加桩；
2.1.4绘制路线平面图。在地形图上进行，按设计示例要求完成全图。注意绘制必须规范化。
2.1.5编制直线、曲线及转角表
2.2纵断面设计
2.2.1绘图准备。按规定的比例（1：2000，1：200）和设计示例格式打好图标和图中各栏。
2.2.2在1：2000地形图上，用等高线内插法，读出各中桩地面高程值（精确到0.1米）。
2.2.3点绘纵断面地面线。
2.2.4纵坡设计。其方法步骤是：
2.2.4.1标注控制点。即对路线纵坡有控制作用的点位，如路线起点、终点、中间高程控制点、垭口设计标高、桥涵隧道控制标高、沿溪线洪水控制标高、交叉口控制标高以及其他因素（如重要城镇、重要建筑物、不良地址限制等）控制的标高，标注于纵断面图上。
2.2.4.2计坡。根据“满足控制点要求，照顾多数经济点”的原则，用推平行线的方法，试定坡度线，交出变坡点初步位置。
2.2.4.3调坡。结合路线平面和纵面的设计标准逐段检查，调整坡度线。
2.2.4.4核对。
2.2.4.5定坡。
2.2.5竖曲线设计
2.2.5.1选定竖曲线半径
2.2.5.2计算竖曲线要素
2.2.5.3计算各中桩的设计标高
2.2.6按设计示例规定完成纵断面设计全图。要求1km纵断面设计并上墨。
纵断面设计详细方法可参考《道路勘测设计》教材。
2.3横断面设计
考虑横断面工作量较大，本次设计仅作一公里。设计路段由指导教师指定。
2.4路基土石方计算
用平均断面法，在路基土石方计算表上进行。土石方计算只要求作一公里。
2.4.1抄录桩号级横断面面积于土石方表上。
2.4.2进行土石方挖方及填方总数量计算。
2.4.3挖方分类计算。按百分比分配。（普土40％，软石30％，次坚石20％，坚石10％）
2.4.4横向调运计算。
2.4.5纵向调运计算。
2.4.6借方量、废方量、总运量计算。
2.4.7小计、合计、复核。
土石方计算详见《道路勘测设计》。
3 本阶段应完成的资料
3.1路线平面设计图
直接绘于1/2000地形图上。图上还应绘出曲线表和坐标表。
3.2直线、曲线及转角表
3.3路线纵断面图（一公里）
3.4路基横断面图（一公里）
3.5路基标准横断面图
3.6路基土石方计算表（一公里）
4 主要参考书及资料（应查阅相应的最新规范和资料，本指导书中的书目仅供参考）
4.1《道路勘测设计》教材相关章节
4.2《公路路线设计规范》
4.3公路设计手册《路线》
4.4《公路路基设计规范》

第四部分 结构设计
本阶段设计包括：路基排水设计、挡土墙设计、路面设计和小桥涵设计（选作）。
1任务要求及进度
1.1任务要求
本阶段设计要求按规定完成全线的综合排水布置设计；一段挡土墙设计，全线的路面设计以及一座小桥或两道涵洞设计（选作）。
1.2进度安排
本阶段共一周时间，分配如下：
1.2.1路基排水设计 2天
1.2.2挡土墙设计 1天
1.2.3路面设计 1天
1.2.4小桥涵设计 3天
2设计步骤及方法
2.1路基排水设计
路基排水设计仅要求作一公里
2.1.1在地形图上，结合路线纵断面进行初步排水系统布置（主要进行地面排水）
2.1.2根据《路基设计规范》要求，在平面图上确定各种排水设施的位置、长度，进行具体的排水设施布置。排水设施布置应在需设计的路段用描图纸描绘的地形图上进行。
2.1.3对各类排水设施选择最不利的典型段进行水文验算（选作，只作1～2处）。结合《规范》要求，拟定排水设施结构及尺寸。
2.1.4绘制路基排水综合设计平面图，并上墨。
2.2挡土墙设计
2.2.1根据横断面图和纵断面图初步确定挡土墙位置、长度及大约高度。
2.2.2在地形图上补测加密横断面。
2.2.3选择挡土墙基本类型和断面形式。一般墙高小于8米考虑用重力式，大于8米多用衡重式。
2.2.4抄录墙址处路基设计及线形设计资料。
2.2.5作立面图，绘制各段墙身及基础横断面图。
2.3路面设计（由指导教师根据时间选定，可以不计算，要求学生只给出路面结构设计图）
2.4小桥涵设计（选作）
2.4.1全线涵位选择及布置，并标于纵断面图上。
2.4.2根据外调资料按就地取材原则确定桥涵类型。
2.4.3选用标准图，确定涵洞（或小桥）的各部结构尺寸。
2.4.4绘制涵洞布置图或小桥设计图。
3 本阶段应完成的资料
3.1路基排水综合设计平面图。只完成1公里，比例同地形平面图，一般1：2000
3.2挡土墙设计图（一处），1：100～1：200
3.3路基排水及防护工程数量表（全线）
3.4路面结构设计图
3.5路面加宽数量表
3.6路面工程数量表
3.7涵洞布置图（1座），1：100～1：200或小桥设计图（1座），1：100～1：200
第五部分 说明书及目录编写（0.5周）
按以下顺序编写说明书。内容包括：
第一部分 总说明；
第二部分 路线平、纵面线形设计说明；
第三部分 路基、路面及排水说明；
第四部分 桥梁、涵洞设计说明；
第五部分 交通工程及沿线设施说明；
第六部分 环境保护说明。
目录依据完成的资料按顺序汇总如下进行编写：
第一篇 总说明书
第二篇 路线
路线平面图
路线纵断面图
直线曲线及转角表
纵坡竖曲线表
第三篇 路基、路面及排水
路基标准横断面图
路基横断面图
路基设计表
土石方计算表
路面结构图
挡土墙设计图
平曲线上路面加宽表
第四篇 桥梁、涵洞设计
涵洞设计标准图

附：主要参考书及资料
1《公路路基设计规范》
2《公路柔性路面设计规范》
3《公路水泥混凝土路面设计规范》
4《公路桥涵设计通用规范》
5《公路小桥涵设计手册》
6《路基路面工程》教材
7 挡土墙设计图
8 公路桥涵设计标准图 （石盖板涵、石拱涵、钢筋混凝土盖板涵）