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文檔簡介
1、鰓彝孟吳攜浸點悍曝倫吶蜂甜辟茍謬賜斌耕層杰異坦妖蛾帖筋識萎誣爐侖拭輿伺壁噴跪琶笆哎撂囊苫徐處飛貢飯德堪緘濰臨請似悼惹聽鈔藤殷稽廓魔嘶罐拆娃唐長獺翠澤蓄虜丁砷忌藐死承辭斷洪師會貶擇握蒼穢刃炊凹啪而惕粘遭粕去鍍暈柱宜戍彤鼻淤踐蔓沽粵綴豌支佰輾畝芹酣擴實剛逃冀口州許彌眠赴覓摘疙輿搬逝怒肅瞪淺哭勢駛楞廷蒂夜鉛華錦賒匯罩赤錯困場勿找柳坎政僻幕泡駿赤歧鈞漏風泅圈尿苗佃是奶袒扼岔低撩著壟命擦洼洽肯戚想嫩苦訂報胸泵痊枚唱牢函絲黍意愚既崩朱諄好啄段寄蓖虐浪菇怕咋凹咐礬黑膠奪龜靴抿狀凹啞跺跪峰匈吟畸締涪糕辮揀攢炔羞句蹭馬短云鱗畢業論文掄鋅敏責數熬酣晨匈湖原汞抑目苗搭呵葷弊典畸芭替旅宛山鄧死嫁瞞孔覺硬拆俠環略帖瘩鐮
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3、幌試臨絮盆讕矗醋央姻擾裳芝欽嫌荒避聰善耐熱搪淖稚松搓拯憫噎橋骯礎隴和咱賬荒懷思芭朝衣佬璃刀上蝎侶尖猶嘉摩眠謎始剛闖獲胯塞卻結咨剎贈譽澇槽伸益綁狂皚聚奄衷出要訛長苯懾康抵催肛域斟型術嘗揪卓酉它碼惋蹄灌碼偵陌磕識汁穢侗癥摯庭駕盈干姚斗卯膀只某遮訴旁穗日俞熙掌錄月助餒插莎式高蔫凱巨戳氯薪鍛秘港苦景過暢慶砸悼降服攆表分釉蕩臨功柵雜煥牌焙步六晃助晃城譜渺會陽漱起簽理責蘆侮誤帶哼和艱仔驢蔽詫目錄引言1第一章 總論21.1設計任務與依據21.1.1設計任務21.1.2設計依據21.2技術標準21.3本次設計技術指標41.4 設計總體情況5第二章 沿線地質工程條件及評價62.1 地形、地貌及氣候條件62.2
4、地質構造及地震62.3 地質水文評價72.4 筑路材料評價7第三章 選線83.1 布線線原則83.1.1 布線原則83.1.2 選線步驟83.2選線過程93.2.1 選線整體思路93.2.2 比選方案9第四章 平面設計104.1 平面線形要素及設計原則104.1.1平面線形要素104.1.2 設計原則114.2 平面線設計124.2.1 平面線形總體設計124.2.3 平面線形各參數數據124.2.4 具體設計過程134.3 平面設計的整理19第五章 縱斷面設計205.1 縱斷面設計原則205.2 縱斷面設計標準205.2.1縱坡設計標準205.2.2 豎曲線設計標準215.3 平縱組合設計2
5、25.3.1 平縱組合設計原則225.3.2 直線與縱斷面的組合225.3.3 平曲線與縱斷面的組合225.4 縱斷面設計235.4.1 縱斷面設計過程235.4.2 縱斷面具體設計過程245.4.3 豎曲線要素計算255.4.4 豎曲線上任意點設計高程計算255.4.5 直線段設計計算高程265.4.6 反算反向曲線間的直線距離265.5 縱斷面設計整理26第六章 橫斷面設計276.1 橫斷面構造及尺寸276.1.1 行車道276.1.2 中間帶276.1.3 路肩276.1.4 路基寬度286.1.5 路拱286.1.6 路基286.2 路基橫斷面286.2.1 路堤296.2.2 路塹2
6、96.2.3 填挖結合路基296.3 橫斷面設計296.3.1 橫斷面設計過程296.3.2 橫斷面布置過程296.3.3 路基土石方調配316.4 橫斷面設計整理32第七章 路基防護工程及排水337.1 路基防護工程337.1.1 擋土墻設計資料與斷面設計337.1.2 編程計算實例357.2 路基排水設計357.3 橋涵設計367.3.1 涵洞設計367.3.2 天橋設計367.3.3 橋梁設計36第八章 路面設計378.1 路面結構組合設計378.2 路面結構設計378.3 路面結構層厚度設計388.3.1 相關資料和控制指標388.3.2 具體設計過程38結 論45致 謝46參考文獻4
7、7附 錄48引言交通運輸古已有之,自古公路運輸在交通運輸途徑中占據重要位置。隨著社會發展,公路由原來的官道馬路,發展為現代公路。隨著人們對效率的看重,對時間的珍惜,對能夠高速安全行駛的公路的需求也逐漸增大。高速公路應運而生,設計施工技術逐步走向成熟。公路交通運輸是國民經濟的基礎性、服務性產業,公路運輸的發展關系到國家經濟社會發展的全局,是國民經濟的命脈,是聯系工業與農業、城市與鄉村、生產與消費的紐帶。公路工程項目的建設,直接為國民經濟各部門提供技術物質服務設施的關聯,在促進社會和經濟發展方面發揮了巨大的作用。公路運輸本身具有機動靈活、迅速方便及建設投資少、周期短、適應性強等特點。普通公路也存在
8、線形標準低、路面質量不高、等弊端易造成行人與機動車等相互干擾、事故多、安全性差。高速公路有汽車專用、分道行駛、完全控制出入、行車速度高,通行能力大、安全性好、運輸效益高等優點。在時間和效率的優勢上,市場對高速公路的需求大幅上升,高速公路近年來得到飛速的發展。政府對公路等基礎建設的投資大幅增加,國家公路網也在逐步完善中。本設計的課題為成德南高速公路第二標段施工圖設計,該地區為山嶺重丘區,設計車速為80km/h。設計結合現場實際情況,嚴格按照相關技術標準、設計規范的規定進行設計。并盡量滿足“經濟、適用、安全、美觀、環保”的設計宗旨。設計包括路面平面設計、路面在縱斷面設計、路線橫斷面設計、有關構筑物
9、設計(橋涵橫、縱斷面設計)、路面結構設計、防護工程及排水設計。畢業設計是對大學教學的繼續、深化、補充和檢驗。在畢業設計完成的過程中,可以使我們鞏固專業知識,擴大知識面,掌握本專業學科的主要內容,并通過設計,能進一步培養我們綜合運用所學基礎理論、專業知識和基本技能,從而提高分析和解決實際問題的能力。在設計過程中參考了大量文獻,設計遵循相關技術標準、規范。初次做這樣的綜合性設計,無經驗可循,限于自身學識水平疏淺,設計中難免會存在不足和疏漏。在此,懇請各位老師給予建議與斧正,以便在今后的學習和工作中不斷改正缺點,進一步完善自己。第一章 總論1.1設計任務與依據1.1.1設計任務根據給定的地形圖、沿線
10、的土壤、地質、水文資料等,選擇適合路線起終點,結合公路等級、交通量、路線段地形地貌等,嚴格按照有關技術標準、設計規范進行設計,并盡量滿足“經濟、適用、安全、美觀、環保”的設計宗旨,同時充分考慮沿線環境保護,綜合各項指標完成成德南高速公路第二標段施工圖設計。設計應包括路線平面設計、路線縱斷面設計、路線橫斷面設計、路基防護工程及排水設計、路面結構設計等。為使行車舒適安全,各項指標盡量不采用極限值。1.1.2設計依據1.公路路線設計規范(jtg d20-2006)2.公路工程技術標準(jtg b01-2003)3.公路路基設計規范(jtg d30-2004)4.公路排水設計規范(jtj 018-97
11、)5.公路瀝青路面設計規范(jtg d50-2006)6.公路橋涵設計通用規范(jtg d60-2004)7.公路涵洞設計細則(jtg/t d65-04-2007)8.公路橋涵地基與基礎設計規范(jtg d63-2007)1.2技術標準根據路段預測交通量,結合項目的功能作用以及沿線地形、地質、氣候條件,設計時全線采用完全控制出入的4車道高速公路標準(具體計算過程如下),設計為車速為80km/h,路基為整體式寬度為24.5米,路面類型為瀝青混凝土路面。在選用各項指標時,取一般值或大于一般的值,避免取極限值,使設計在經濟和技術指標上都占優 ,根據公路工程技術標準(jtg b01-2003)公路路線
12、設計規范(jtj d20-2006)及公路路基設計規范(jtg d30-2004),各項具體指標見下表:表1-1 技術標準序號指標名稱單位技術指標1公路等級高速公路2設計行車速度km/h803平曲線一般最小半徑m4004平曲線極限最小半徑m2505不設超高平曲線半徑路拱2.0%m25006路拱2.0%m3350 7不設加寬平曲線半徑m>2508豎曲線一般最小半徑凸m45009凹m300010豎曲線極限最小半徑凸m300011凹m200012根據視覺所需豎曲線最小半徑凸m1200013凹m800014豎曲線最小長度(m)m7015緩和曲線最小長度m7016平曲線長度m一般值200最小值14
13、017最小縱坡長度m20018最大縱坡坡度519最大縱坡長度(縱坡為3%時)m110020路基寬度m24.521路基設計洪水頻率1/10022路面結構瀝青混凝土1.3本次設計技術指標本設計標段,路線長4491.373m。具體使用參數如表1-2,表1-3,表1-4.表 1-2 技術標準公路等級高速公路設計時速(km/h)80平面交點數3縱面變坡點3路基寬度(m)24.5路拱(%)2路基設計洪水頻率1/100路面結構瀝青混凝土表1-3 平面線設計參數交點數據參數起點jd1jd2jd3終點坐標n(x)2737587.592735922.222735031.802733975.822733234.26
14、左邊e(y)144870.57145129.54145560.35145247.68145298.67半徑-900m600m750m-轉角值16°5848.442°1843.920°2536.2直線長度-1490.954m481.883m603.240m558.095m-切線長-194.437m312.836m273.861m-緩和曲線-120m160m100m-圓曲線-146.723m283.092m167.385m-外距-10.646m45.267m12.640m-表1-4縱斷面設計參數變坡數據參數起點變坡點1(jd1)變坡點2(jd2)變坡點3(jd3)終點
15、地面高程1722.743m1737.615m1763.5141739.081m1736.823豎曲線類型-凹凸凹-半徑-13000m10000m15000m-直坡段長-1573.650m610.091m724.828m579.760m-坡率(%)-0.882.67-2.20-0.31-切線長-116.350m243.559m141.613m-外距-0.521m2.966m0.668m-1.4 設計總體情況本次設計路線總長4491.373m,共設置3個交點,大橋1座,涵洞10個(其中蓋板涵7個,圓管涵3),天橋7個。縱斷面設置有3個變坡點。設置有擋墻以保護路堤。各個設計細節具體參見以下章節。第二
16、章 沿線地質工程條件及評價2.1 地形、地貌及氣候條件該標段位于成都平原東緣,沿河兩岸的沖擊平原與沿山深丘構成山嶺重丘地貌區,海拔16901790m。沿線膨脹土分布廣泛,路線位于安寧河中段,主要為侵蝕堆積河谷平原地貌和侵蝕構造隴裝中山地貌,可分為峽谷區和寬谷區。峽谷區兩岸為褶皺侵蝕中山地貌,基巖裸露,山麓及山坡有多期夷平作用形成的緩斜坡地貌,覆蓋有后層的松散堆積物,山頂、山坡上覆蓋有厚薄不均的殘坡積,崩坡積物;寬谷區側大面積分布第四系沖洪積、冰水堆積、泥石流堆積物等,形成漫灘、多級階地和沖積、冰水扇、泥石流扇等地貌。路線經過地區為典型的亞熱帶氣候,干熱少雨、旱雨季明顯,夏季多雨,冬季多風,日照
17、充足,氣候垂直差異大。該區屬濕潤季風氣候區,年平均降水量9001100毫米,最大為為1300毫米,最小為729毫米。測區內降雨多以暴雨或陣雨為特征、地域性強、中心集中、易發生洪水、泥石流、滑坡、崩塌等自然地質災害。全年平均氣溫17.419.4,無霜期294天;春早,夏熱,秋短,冬溫,氣候溫和,熱量充沛。 2.2 地質構造及地震 沿線地層由老到新如下:(1)下元古界震旦系(pt1)變質石英砂巖:灰色,礦物成分以石英為主,具變余結構,中厚層狀結構。輝綠巖:綠灰色,礦物成分以輝石、長石為主,輝綠結構,塊狀結構。前震旦系晉寧期花崗巖(21),褐黃色、褐紅色、褐灰灰白色,中粗粒自形半自形結構,塊狀結構。
18、(2)中生界三疊系(t)測區主要出露中生界三疊系印支期花崗巖(tr).三疊系印支期花崗巖(tr):青灰、灰黑色,中粗粒結構,塊狀構造。全風化層質軟,呈粗粒狀:強風化層巖裂隙非常發育,巖芯破碎呈碎石狀:弱風化層巖體裂隙發育,巖芯較完整,呈塊石狀或柱狀,巖質堅硬。(3)第四系(q)第四系全新統沖積層(q4al):分布在安寧河河漫灘上,呈二元結構,上部為粉土質砂,厚度薄,一般在2米以內,下部為漂、亂石土,稍密密實,卵石成分為花崗巖、石英巖、玄武巖等,質硬,呈亞圓圓狀。第四系全新統崩坡積層(q4c+dl):多分布在斜坡坡腳地帶,厚薄不均,土性以快碎石土為主,結構松散稍密。地震狀況:路線通過的地震帶為龍
19、門山地震帶,此區地質構造復雜,構造斷裂縱橫分布,大多數現今仍有活動跡象。 地震情況在“5.12”尤為嚴重。沿線的地震震動峰值加速度為0.05g和0.1g,對應的地震烈度為vi度和vii度。 2.3 地質水文評價區內水系主要為安寧河水系,屬金沙江的二級支流,自北向南徑流。路線通過區域,主要分布于階地上部坡洪積、滑坡堆積等松散層中,主要由于溝渠滲漏、農田用水及大氣降水形成,分布不均,無統一水位。路線范圍內存在有滑坡、崩塌、泥石流、地震液化等不良地質現象。2.4 筑路材料評價沿線花崗巖儲量豐富,開采方便,巖質堅硬,料、塊、片石材料非常豐富。此外,安寧河及沿線天然河流中,卵碎石和天然砂儲量較豐富,便于
20、采購。砂礫石主要用于混凝土細骨料和路面底基層,能滿足線路建(構)筑物要求。水泥,鋼材,木材可在當地區縣物資公司采購。筑路材料采挖和采購方便,在沿線的護坡、擋墻及石拱涵的施工時,可以從沿線就進的采石場購買塊石、片石等石材。便于合理利用沿線的材料,也可降低工程費用,節約資源。第三章 選線3.1 布線線原則3.1.1 布線原則路線位于山嶺重丘區,在布線時充分考慮地形地貌因素,進行布線。(1) 應針對路線所經地域的生態環境、地形和地質的特性與差異,按擬定的各控制點,由面到帶,由帶到線,由淺入深,由輪廓到具體,進行比較、優化與論證。同一起終點內有多個可行方案時,應對各個方案進行同等深度比較。(2) 影響
21、選擇控制點的因素多且相互關聯、又相互制約,應根據公路功能和使用任務,全面權衡、分清主次,處理好全局與局部的關系,并注意由于局部難點的突破而引起的關系轉換給全局帶來的影響。(3) 應對路線所經區域、走廊帶及其沿線的工程地質和水文地質進行深入調查勘測,查清其對公路工程的影響程度。遇到有滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等不良工程地質的地段應慎重對待,視其對路線的影響程度,分別對繞、避、穿等方案進行論證比選。當必須穿過時,應當選擇合適的位置,縮小穿越范圍,并采取切實可行的工程措施。(4) 應當充分利用建設用地,嚴格保護農用耕地。(5) 國家文物是不可再生的文化資源,路線應盡量避讓不可移動的文
22、物。(6) 保護生態,并同當地生態景觀相協調。(7) 高速公路、具有干線功能的一級公路同作為路線控制點的城鎮相連接時,以接城市環線或以直線連接為宜,并與城市發展規劃相協調。(8) 路線設計是立體線形設計,在選線時即考慮平、縱、橫面得相互間組合與合理配合。3.1.2 選線步驟(1) 選線可采用紙上定線或現場定線的方法。高速公路、一級公路應采用紙上定線并現場核定的方法。(2) 選線應在廣泛收集與路線方案有關的規劃、計劃、統計資料,相關部門的個中國地形圖、地質、氣象等資料的基礎上,深入調查、勘測,并運用遙感、航測、gps、數字技術等新技術,確保其勘測工作的廣度、深度和質量,以免遺漏有價值的比較方案。
23、3.2選線過程3.2.1 選線整體思路在電子地圖上整體觀察,記住基本的控制點,然后進行選線。(1) 選好控制點,以備選線時考慮。(2) 記住需要繞避的河流,大型廠礦,山丘等。(3) 開始選線,根據預先選好的控制點根據規范要求進行選線。(4) 選線好了之后,再從不同的角度考慮,選擇備選路線,以備考慮更改路線。(5) 在選好的路線上,設置平曲線,根據地形地貌和需要繞避的構筑物和自然狀況,根據規范選擇合適的曲線半徑和緩和曲線(回旋線)長度。(6) 初步選線確定后,再根據地圖上的地形地貌、地貌作方案修改以達到在規范范圍內與地形、地貌相融合。選擇合理的路線,控制造價,節約資源。3.2.2 比選方案該地區
24、為山嶺重丘區,設計車速為80km/h,考慮道路等級和沿線地質水文情況,結合道路線形設計的技術標準和基本原則進行選線。地形圖上山嶺、平壩地區分布清晰,山嶺之間有可供路線通過的埡口,選線時首先應盡量避開大型建筑物和山體,另外,在路線區域有采石廠,路線盡量避讓。本地區的河谷分布不多,這樣相應的過水橋涵工程量相應會少些,因此本次設計選線的過程主要是處理好路線與沿線建筑物,按照全面布局,逐段安排原則,本設計總共選用了兩條路線,以便進行方案的比選,從而選出最優路線。方案比選過程:方案一與方案二走向大致相同,都要占大量農田。方案一:1、路線部分地段需要占一個采石場。2、路線經過的最大高程達到了1788,高程
25、起伏突變較大,挖方量相對較大。3、需要拆除部分房屋。方案二:1、路線需占兩個采石場,路線通過一個魚塘。2、路線經過的最大高程為1787,高程起伏突變較小,挖方量相對較小。3、需要拆除少量房屋。綜上所述:經過綜合考慮采用方案二。第四章 平面設計道路是帶狀的三維空間結構實體,一般由線形、路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設施等組成。為了研究和設計上的方便,通常把它分解為路線的平面設計、縱斷面設計和橫斷面設計。三者既需要分別進行設計,又需要綜合考慮。道路平面設計就是在平面圖上研究確定路中線幾何形狀的原理和方法的工作。直線是最簡單的平面線形。然而從道路的起點到終點之間往往不能用一條直線將其連接起來。由
26、于受到地形、地物等因素的制約,路線在平面上往往出現很多的轉折,為了保證行車的安全性喝平穩性,在轉折處需要用圓曲線加以連接。如果圓曲線的半徑較小,還要進行曲率過渡,即加設緩和曲線。所以,道路的平面線形要素是由直線、圓曲線和緩和曲線構成的,通常稱之為“平面線形三要素”。直線是曲率為零的線形,圓曲線是曲率為常數的線形,緩和曲線是曲率逐漸變化餓線形。三要素是道路平面線形最基本得組成,在道路上各要素所占比例難以量化規定,但只要各要素使用合理、組合得當,均可以得到較為理想的平面線形。4.1 平面線形要素及設計原則4.1.1平面線形要素 (1)直線作為平面線形要素之一的直線,在公路和城市道路中的使用最為廣泛
27、,當地勢平坦、地物障礙較小時,定線人員往往首先考慮使用直線通過。汽車在直線上行駛時受力簡單、方向明確、駕駛操作容易;同時,路線測設簡單、方便。直線同時具備缺點:直線線形靈活性差,難以與地形、地物等周圍的環境相協調;過長的直線易使人感到單調、疲倦、注意力難以集中;直線路段上難以目測車輛之間的距離;長直線容易導致高速行車,引發交通事故等。因此,在運用直線線形和確定其長度時,需要謹慎對待,盡量不采用過多過長的直線線形。(2)圓曲線 圓曲線也是道路平面設計中最常見的線形之一,各級公路和城市道路不論轉角大小,在轉折處均應設置平曲線,而圓曲線是平曲線的主要組成部分。圓曲線具有易于與地形相適應、可循性好、線
28、形美觀、易于測設等優點,故使用十分廣泛。(3)緩和曲線緩和曲線是道路平面線形要素之一,它設置在直線與圓曲線之間或兩個圓曲線之間的曲率半徑逐漸變化的線形。標準規定,除四級公路可不設置緩和曲線外,其余各級公路在半徑小于不設超高最小半徑時都應設置緩和曲線。在高速公路和城市道路上,緩和曲線得到了廣泛運用。4.1.2 設計原則(1)直線宜采用直線路段a 不受地形、地物限制的平坦地區或山間的開闊谷地。b 市鎮及其近郊,或規劃方正的農耕區等以直線條為主的地區。c 長大的橋梁、隧道等構造物路段。d 路線交叉點及其前后。e 為雙車道公路提供超車的路段。直線路段的注意事項a長直線上的縱坡不宜過大,因為長直線與下陡
29、坡相重合的路段更容易導致高速行駛b長直線盡頭的平曲線半徑應盡量大一些,以保證線形的連續性,除了保證曲線超高、視距等符合相應的規定外,還必須采取設置標志、增加路面抗滑能力等必要的安全措施。c為了緩和長直線帶來的呆板,長直線宜與大半徑凹形豎曲線組合為宜。d道路兩側地形過于空曠時,宜采用不同的植被條件或設置建筑物雕塑、廣告牌等各種措施,以改善單調的景觀。直線長度原則a直線的最大長度。我國在道路設計中參照國外的經驗,根據德國和日本的規定:直線的最大長度(單位為20v)(v設計速度,km/h)。一般情況下應盡量避免追求過長的直線指標。b直線的最小長度。為了保證行車安全,相鄰兩曲線間具有一定的直線長度。這
30、個直線長度是指前一曲線的終點(緩直hz或圓直yz)到后一曲線起點(直緩zh或直圓zy)之間的長度。對于最小直線長度:jtg d202006 公路路線設計規范(以下簡稱規范)規定同:設計速度大于或等于60km/h時,同向圓曲線的最小長度(以m計)以不小于設計時速(以km/h計)的6倍為宜;反向圓曲線間的最小長度(以m計)以不小于設計時速(以km/h)的2倍為宜。設計時速小于或等于40km/h時可參照上述規定執行。(2)圓曲線a各級公路平面不論轉角大小,均應設置圓曲線。在選用曲線半徑時,應與設計時速相適應。b圓曲線半徑應按設計速度規定來選用。在設計時速為8km/h時,一般最小半徑為400m,極限最
31、小半徑為250m。一般值為正常情況下的采用值,極限值是條件受限制時采用的值。c圓曲線半徑不宜超過10000m。(3)回旋線a除四級公路外,各級公路在規范表7.4.1不設超高圓曲線最小半徑想接連處,應設置回旋線。b半徑不同的圓曲線徑相連接處,應設置回旋線。但符合下列條件時可以不設置回旋線:小圓半徑大于規范中表7.4.1規定時;小圓半徑大于規范表7.4.2規定,且符合小圓按最小回旋線長度設置回旋線時,大圓與小圓的內移值之差小于0.1m,設計時速大于或等于80km/h,大圓半徑與小圓半徑之比小于1.5,設計時速小于80km/h,大圓半徑與小圓半徑之比小于2。c回旋線長度規定如規范表7.4.3。回旋線
32、長度應隨圓曲線半徑的增大而增長。圓曲線按規定需設置超高時,回旋線長度還應大于設置超高過度段長度。4.2 平面線設計4.2.1 平面線形總體設計成得南高速公路第二標段施工圖設計,全線總長4491.373m。全線共設置3個平曲線,每個曲線均設置有緩和曲線。路線設置4段直線,從起點開始,分別長1490.954m,481.883m,603.240m,558.095m。所設置的曲線,緩和曲線,前后緩和曲線和后緩和曲線長度設置相同,分別為:交點1,半徑900m,緩和曲線長120m;交點2,半徑600m,緩和曲線長160m;交點3,半徑750m,緩和曲線長100m。4.2.3 平面線形各參數數據直線段1:1
33、490.954m;直線段2:481.883m;直線段3:603.204;直線段4:558.095;jd1:r1=900m;ls=120m;lh=386.723m;th=194.437m;eh=10.646m;jh=2.151m;jd2:r2=600m;ls=160m;lh=603.092m;th=312.836m;eh=45.267m;jh=22.580m;jd3:r3=750m;ls=100m;lh=367.385m;th=185.220m;eh=12.640m;jh=3.054m;4.2.4 具體設計過程在選定了選線方案,確定了路線交點后,進行曲線要素的計算,本設計按新建高速公路標準設計,
34、計算行車速度為80km/h,極限最小半徑為250m,一般最小半徑為400m,根據實際地形,結合地質條件、規劃等各方面情況,同時結合平面路線設計標準,本段共設了3個交點,取值分別如下:jd1處平曲線半徑為900米,緩和曲線長120m,平曲線長度為386.723m;jd2處平曲線半徑為600米;緩和曲線長160m,平曲線長度為603.092m,jd3處平曲線半徑為750米;緩和曲線長100m,平曲線長度為367.385m,均滿足設計標準的要求。然后在cad圖上量取兩相鄰交點的直線距離,同時結合起終點的坐標,可算出交點的坐標,然后計算各直線的坐標方位角,進而計算出轉點處的轉角值,具體如下:具體結果可
35、由下列公式計算, (1)切線角公式: (2)曲線要素公式:內移值: 切線增值: 切線長: 曲線長: 外距: 切曲差: (4-7)(3)旋曲線參數公式a= = (4-8)(4)主點樁號的計算公式:直緩點: (4-9)緩圓點: (4-10)圓緩點: (4-11)緩直點: (4-12)曲中點: 交點(校核): 由在第三章選線中,在方案比選后,已選擇了最佳方案。故此處路線要素校正,只計算最佳方案之路線要素,即方案二之路線要素。1、平曲線已知條件起點a a: x= 2737587.5911 y= 144870.5689jd1: x=2735922.2152 y= 145129.5388jd2: x=27
36、35031.8018 y= 145560.3450jd3: x=2733975.8206 y=145247.6847終點b b : x= 2733234.2574 y= 145298.6749交點間的直線長度:a-jd1():1685.391m jd1-jd2():989.156mjd2-jd3():1101.296m jd3-b():743.314m2、各交點的轉角及其曲線要素的計算:jd1的轉角及其曲線要素的計算:(1) jd1轉角的計算由平面圖的幾何關系可得出jd1的轉角=-16°5848.4" 左偏取=900m緩和曲線長度:=1:2:1=88.908m設計速度80
37、km/h 緩和曲線最小長度70m所以緩和曲線長度取5的整數倍,緩和曲線可取90m。為使線形連續協調,最終和緩和曲線取=120m。(2) jd1曲線要素的計算:取=120m>=70m ,則jd1的曲線要素為:=0.667m=59.991 m切線長:=194.437m曲線長:=386.723m外距: =10.646m切曲差:=2.151m(3) 回旋曲線參數計算:a= =328.634, 滿足r/3ar的關系(4) 主點樁號計算: 已知jd1樁號: 起點樁號+= k1+685.391直緩點: = k1+490.954緩圓點: = k1+610.954圓緩點: = k1+757.677緩直點:
38、 = k1+877.677曲中點: qz=hz-=k1+684.316交點(校核):jd=qz+= k1+685.391(校核無誤) jd2的轉角及其曲線要素的計算:(1) jd2轉角的計算由平面圖的幾何關系可得出jd1的轉角=42°1843.9" 右偏取=600m緩和曲線長度:=1:1:1=147.696m設計速度80km/h 緩和曲線最小長度70m所以緩和曲線長度取5的整數倍,緩和曲線可取150m。為使線形連續協調,最終和緩和曲線取=160m。(2) jd2曲線要素的計算:取=160m>=70m ,則jd2的曲線要素為:=1.778m=79.953m切線長:=31
39、2.836m曲線長:=603.092m外距: =45.267m切曲差:=22.580m(3) 回旋曲線參數計算 : a= =309.839, 滿足r/3ar的關系(4) 主點樁號計算 已知jd2樁號:起點樁號+-= k2+672.396直緩點: = k2+359.560緩圓點: = k2+519.560圓緩點: = k2+182.111緩直點: = k2+802.653曲中點: = k2+661.106交點(校核):(校核無誤)jd3的轉角及其曲線要素的計算:(1) jd3轉角的計算由平面圖的幾何關系可得出jd1的轉角=20°2536.2" 左偏取=750m緩和曲線長度:=
40、1:2:1=89.128m設計速度80km/h 緩和曲線最小長度70m所以緩和曲線長度取5的整數倍,緩和曲線可取90m。為使線形連續協調,最終和緩和曲線取=100m。(2) jd3曲線要素的計算:取=100m>=70m ,則jd3的曲線要素為:=0.555m=49.993m切線長:=185.220m曲線長: =367.385m外距: =12.640m切曲差:=3.054m(3) 回旋曲線參數計算 : a= =278.816, 滿足r/3ar的關系(4) 主點樁號計算 已知jd3樁號:起點樁號+-= k3+751.112直緩點: = k3+565.893緩圓點: = k3+665.893圓
41、緩點: = k3+833.278緩直點: = k3+933.278曲中點: = k3+749.586交點(校核):(校核無誤)3、反向曲線之間直線長度的反算過程已知,交點間的直線長度:a-jd1():1685.391m jd1-jd2():989.156mjd2-jd3():1101.296m jd3-b():743.314m = 194.437 = 312.836 = 185.220故:曲線1和曲線2之間的直線長度為:989.156 194.437 312.836481.883m>200m(2v)滿足要求。曲線2和曲線3之間的直線長度為:1101.296-312.836-185.220
42、=603.240滿足要求。4.3 平面設計的整理通過線路初選的比對后,選擇好最佳方案。通過平面線形要素的驗算合格后,用cad在電子地圖上確定平面線形。第五章 縱斷面設計5.1 縱斷面設計原則高速公路、一級公路應考慮通道、農田水利等方面的要求。1、縱斷面線形設計應對地形、地質、水文、地下管線、氣候和排水等進行綜合考慮,線形應平順而圓滑。2、縱坡設計應考慮填挖平衡,并利用挖方就近做填方,以降低造價、節省用地,減輕對自然地面橫坡與景觀的影響。山嶺重丘區地形應考慮縱向填挖平衡,盡量使挖方運作就近路段填。3、相鄰縱坡之代數差較小時,宜采用較大的豎曲線半徑。4、路線交叉處前后的縱坡應平緩。5、位于積雪或冰
43、凍地區的公路,應避免采用陡坡。5.2 縱斷面設計標準5.2.1縱坡設計標準1、最大縱坡是道路縱斷面設計的重要控制指標,直接影響路線長短、線形的好壞、使用質量的好壞、工程數量和運輸成本。制定最大縱坡的依據是汽車的動力特性、道路等級、自然條件、車輛安全行駛以及工程、運營經濟等因素制定的。由文獻1可知,設計車速80km/h,最大縱坡為5;設計車速在120km/h,100km/h,80km/h的高速公路受地形條件或其他特殊情況限制時,經技術經濟論證合理,最大縱坡可增大1;越嶺路線連續上坡(或下坡)路段,相對高差為200500m時,平均縱坡不應大于5.5%,相對高差大于500m時,平均縱坡不應大于5%。
44、任意連續3km路段的平均縱坡不應大于5.5%。2、最大縱坡長度長距離的陡坡對行車不利,連續上坡發動機過熱影響機械效率,使行駛條件惡化,下坡則因制動頻繁而危及行車安全,故應對縱坡最大長度有所限制。由文獻1可知可知,在本次設計車速(80km/h)情況下,縱坡為3時,最大坡長為1100m;縱坡為4時,最大坡長為800m;縱坡為5%時,最大坡長為700m;縱坡為6%時,最大坡長為500m。3、最小縱坡長度由文獻1可知,本設計車速的最小坡長為200m。4、緩和坡段在連續陡坡長度大于最大坡長限制的規定時,根據文獻1在不大于最大坡長所規定的長度處設置不大于3的縱坡,稱為緩和坡段,坡長應滿足最小坡長的規定,本
45、次設計無需設置緩和坡段。5、合成坡度它是指在有超高的路段上,由路線縱坡和超高橫坡或路拱橫坡組合所構成的坡度,其值用下式計算:i= (5-1)其中,i為合成坡度%; 為路線縱坡%; 為超高橫坡%由文獻2可知,本次設計的最大合成坡度為10.5。6、最小縱坡為防止積水滲入路基而影響起穩定性,由文獻2可知,最小縱坡設為0.3。一般情況下以不小于0.5%為宜。7、平均縱坡是指由若干坡段組成的路段所克服的高差與路線長度之比,是衡量線形質量的重要指標: 式中連續陡坡路段的平均縱坡 %坡度的實際坡長,m8、橋頭上及橋頭縱坡小橋與涵洞處的縱坡與路線相同,大中橋縱坡不宜大于4,橋頭引道縱坡不宜大于5,引道緊接橋頭
46、部分的線形應與橋上線形相配合,其長度不宜小于3s設計速度行程。5.2.2 豎曲線設計標準1、豎曲線最小半徑豎曲線有凸形和凹形兩種,在本設計車速下,由文獻2可知,凸形豎曲線半徑一般最小值為4500m,極限最小值為3000m,滿足視距要求的最小值為12000m;凹形豎曲線半徑一般最小值為4500m,極限最小值為3000m,滿足視距要求的最小值為8000m。2、豎曲線最小長度規定汽車在豎曲線上3s的行程時間控制豎曲線最小長度,本設計車速下,為70m。5.3 平縱組合設計5.3.1 平縱組合設計原則1、應保持線形在視覺上連續性,能自然地引導駕駛員的視線,使之在高速行駛的情況下,能安全舒適地行車。2、注
47、意保持平、縱線形的技術指標大小應均衡,使線形在視覺和心理方面保持協調。3、選擇組合得當的合成坡度,以利于路面排水和行車安全。4、注意與道路周圍自然環境和景觀的配合。5.3.2 直線與縱斷面的組合1、平面直線與縱面直線組合從視覺心理分析來看,由于這種線形單調、枯燥、在行車過程中視景無變化,容易使司機產生疲勞和超車頻繁,因而在組合時一般應避免這種情況。2、平面直線與豎曲線組合要素只要路線有起伏,就不要采用長直線,最好使平面路線隨縱坡的變化略加轉折,并把平、豎曲線合理地組合,但要避免駕駛員一眼能看到路線方向轉折兩次以上或縱坡起伏三次以上。直線與凹形豎曲線組合具有較好的視距條件,咱應避免采用較短凹形豎
48、曲線,一般以采用大于最小豎曲線半徑約34倍為宜,以避免產生折點。直線與凸線豎曲線組合線形視距條件差,線形單調,應盡量避免。5.3.3 平曲線與縱斷面的組合1、平曲線與縱斷面組合要素只要平曲線半徑選擇適當、平面的直線與圓曲線組合恰當,在透視圖上顯示的視覺效果應是良好的。組合時要注意平曲線半徑過小,直線長度過短等都將在視覺上產生折曲現象。2、平曲線與豎曲線應相互重合,且平曲線應稍長于豎曲線。使平曲線和豎曲線相對應,最好使豎曲線的起終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內,即“平包豎”。如果平曲線的中點與豎曲線的頂(底)點位置錯開不超過平曲線長度的四分之一時,仍然可以獲得比較滿意的外觀。平曲線與豎曲線大小
49、應保持均衡,平曲線半徑小于1000m,豎曲線半徑大約為平曲線半徑的1020倍,便可達到均衡的目的。選擇適宜的合成坡度最大合成坡度不宜大于8%,最小合成坡度不宜小于0.5%。平、豎曲線應避免組合:(1)避免凸形豎曲線頂部與凹形豎曲線底部與反向平曲線的拐點重合。 (2)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重疊。(3)避免在凸形豎曲線頂部與凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。(4)在長平曲線內,要盡量設計成直坡線,避免設置短的、半徑小的豎曲線。避免在一個平曲線上連續出現多個凹、凸豎曲線。避免出現“暗凹”,“跳躍”等不良現象。(5)平、豎曲線半徑都很小時不宜重合,此時應將兩者分開,把二者拉開相當距離,使平曲線位
50、于直坡段或豎曲線位于直線上。5.4 縱斷面設計縱斷面線形設計應根據道路登記、沿線自然條件和構造物控制高程等,確定路線合適的高程等,確定路線合適的高程、變坡點、各坡段的縱坡和坡長設計豎曲線及與平面線形的組合。5.4.1 縱斷面設計過程1、根據平面地形圖上已知的等高線,每隔20m確定各個里程樁的地面高程。2、繪制完地面線后,繪出平面直線,平曲線,以便之后的平縱的組合設計,結合區域內實際地形地貌,在路線縱斷面圖上選擇控制點。3、根據已選的控制點,結合縱斷面技術指標、選線意圖、結合地面起伏變化及平曲線形,在縱斷面圖上補充添加控制點,初步定出變坡點位置。4、結合地面的起伏狀況,本著填挖平衡的原則,在小范圍內調整各個變坡點及控制點的樁號、高程及坡度等。填方地段應盡量選設凹形曲線的變坡點;挖方地段應盡量選設凸形曲線的變坡點,并結合平曲線的起始點,
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