土木工程畢業(yè)論文(公路)

1、土木工程畢業(yè)論文第1章緒論1.1選題的背景目的及意義本次的嘉（蔭）蘿（北）公路太平溝至躍進段兩階段初步設計位于嘉蔭和蘿北之間，嘉蔭縣位于黑龍江省東北部，小興安嶺北麓，隔黑龍江與俄羅斯與遠東隔江相望。邊境線長249公里，被國務院批準為國際客貨運輸口岸、江海聯(lián)運港口和對外國人開放地區(qū)。蘿北位于黑龍江省東北部，是亞洲最大的石墨礦床，林木種類繁多，也是我省的口岸城市，對俄貿(mào)易繁榮，蘿北自然生態(tài)景觀獨特，有名山旅游經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、龍江三峽國家森林公園、望云峰滑雪場等名勝，隨著當?shù)亟?jīng)濟的飛速發(fā)展，和旅游事業(yè)的興旺，原來的公路已經(jīng)遠遠不能要求，這兩個城市都是重要的邊境城市，在很多方面都有廣闊的交流空間。一直以來

2、，隨著當?shù)亟?jīng)濟的飛速發(fā)展，和旅游事業(yè)的興旺，原來的公路已經(jīng)遠遠不能要求，因此，經(jīng)過有關部門的研究，決定在此兩地間修建一條公路，促進兩個城市之間的資源流通，信息共享，共同發(fā)展，減小地區(qū)經(jīng)濟差異。根據(jù)兩個城市的經(jīng)濟發(fā)展水平，以及沿線自然地形條件，遠景交通量，公路建成后所承擔的主要任務，擬修建二級公路，此公路的開通，對公路沿線的居民的出行及交通運輸和大力發(fā)展當?shù)氐穆糜问聵I(yè)，起著非常重要的作用，有利于當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。我國幅員遼闊，公路對我們生活意義非常重要。該路的修建可以提高沿線附近城鎮(zhèn)的經(jīng)濟發(fā)展,拉動區(qū)域間的經(jīng)濟和文化交流。這條路修好之后一定會非常有利于兩地之間的發(fā)展以及沿線城鎮(zhèn)的發(fā)展！本次設計是在

3、老師的具體指導下完成嘉（蔭）蘿（北）公路太平溝至躍進段兩階段初步設計任務，以達到對所學專業(yè)知識的鞏固、深化與綜合應用，使理論與實踐相結(jié)合，全面提升自己的綜合能力和素質(zhì)。要求掌握路線設計、路基設計、路面設計、路線交叉設計、小橋涵設計以及工程概算設計等有關理論和具體設計方法，并能夠運用計算機獨立完成全部設計圖表。為畢業(yè)后適應生產(chǎn)單位的實際工作需要打下堅實的基礎。1.2設計任務及設計依據(jù)設計任務依據(jù)地形圖完成給定路線的初步設計，包括：路線設計、路基設計、路面設計、小橋涵設計、路線平面交叉設計、應用計算機繪制工程圖。設計依據(jù)設計本路的主要依據(jù)是沿線的自然情況和公路規(guī)范。本道路工程屬于一般公路建設，具體

4、設計資料如下：（1）地形圖，比例尺1：10000（2）等高距為10米（3）施工條件：兩側(cè)都可以取土，盡量采用機械施工，地形為山嶺重丘區(qū)，按照中華人民共和國交通部頒布公路工程技術標準2公路路線設計規(guī)范3進行設計。(4)設計年限為20年1.3本公路的使用任務功能及建設意義本公路主要用于連通嘉蔭和蘿北兩個省內(nèi)主要邊境城市，以及沿線的小鎮(zhèn)，帶動該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。作為與俄羅斯遠東經(jīng)濟交流的窗口，急需發(fā)展更完備的基礎設施。所以建這條公路可以直接帶動兩地經(jīng)濟及文化的快速發(fā)展，對推動兩地的發(fā)展能起到非常積極的作用。該公路位于我國的最東北部，對國防建設也有很積極的作用。可以保證人民的安居樂業(yè)。1.4路線概況本路

5、線設計為二級公路，設計速度為60km/h，路線位于山嶺重丘區(qū)，所以道路比較曲折，曲線比較多，本次設計的路線共有9個交點，根據(jù)交點處的特殊地形分別設置了不同的平曲線，其中包括四個特殊的曲線，一個卵形，兩個S形，一個非對稱。為了使公路排水通暢，免受水的危害，該路線上設置了八個涵洞，沿線還設了邊溝，截水溝和排水溝及滲溝。查公路自然區(qū)劃標準1路線位于黑龍江省北部地區(qū)，屬于山嶺重丘區(qū)，地表植被為人工林和次生林，地勢起伏較大。公路自然區(qū)劃為12區(qū)，屬寒溫帶大陸性季風氣候區(qū)，冬季受極地大陸氣團控制，嚴寒干燥。年平均氣溫1.5C，歷年極端最高氣溫37.7C，極端最低氣溫-34.5C，多年平均最大凍深0.82.

6、5m。地貌類型為溫潤重丘，低山為主，其次為沖擊平原和沼澤，地表切割深度大部為200500cm，土質(zhì)為粉質(zhì)中液限粘土主要自然災害為雪害，凍脹，翻漿，水毀。年降水量6001200mm.整個設計所處路段位于山嶺重丘區(qū)，地表排水暢通，不會形成長期地表積水。地下水位也較低，大多路段的路基不受地下水影響。1.5道路等級的確定及主要采用技術標準1.5.1確定公路等級(1.1)交通量年平均增長率為7.2%，一般能適應各種車輛折合成小客車的年平均晝夜交量，=8284,交通量在500015000之間，所以所選路段為二級公路該道路為二級公路，設計速度為60Km/h，采用普通水泥混凝土路面，設計基準期為20年，安全等

7、級為三級，目標可靠度85%，目標可靠指標1.04,變異水平為中級，一般能適應各種車輛折合成小客車的年平均晝夜交通量為8284輛/日，在500015000之間，交通量年平均增長率為7.2%.1.5.2采用的技術標準表1.1技術指標選取表序號指標名稱單位（含名山支線）1公路里程Km7.342計算行車速度Km/h603路基寬度m10.04行車道寬度m2x3.55硬路肩寬度（全幅）m2x0.756土路肩寬度（全幅）m2x0.757中央分隔帶寬度m08不設超高最小平曲線半徑m15009最大縱坡%610最小坡長m15011凸形豎曲線最小半徑m300012凹形豎曲線最小半徑m300013豎曲線最小長度m90

8、14設計洪水頻率一1/50第2章路線2.1路線方案的說明和比較2.1.1路線方案說明本路線共走了7.34公里，地形比較復雜，道路比較崎嶇，設置的平曲線較多，而且由于地形比較復雜，所以特殊地區(qū)采用了一般最小半徑。由于路線所處地區(qū)處于山嶺重丘區(qū)，很多地方容易匯水，所以設計了良好的排水設施，共8個涵洞，沿線都設計了邊溝，截水溝和排水溝。由于某些路段地質(zhì)條件不好，所以需要對特殊地基需要進行處理，常見的有基底處理，清草皮，砍挖樹根，自然橫坡較陡時地面需要挖臺階，濕軟地基處理，路基加寬填筑，防護與加固工程2.1.2路線方案的比選如有路線局部方案，應分別進行定線設計，經(jīng)論證比較定出推薦方案，路線方案比較選擇

9、主要考慮下列因素：（1）路線長度；（2）平縱面線形指標的高低及配合情況；（3）占地面積；（4）工程數(shù)量（路基土石工程數(shù)量，橋梁涵洞，工程數(shù)量）等。1、對路線方案作深入、細致的研究，在多方案論證、比選的基礎上，選定最優(yōu)方案。本段路起訖點已定（N=5277830，E=22437000，高程為360米），終點（N=5277700，E=22442550,高程為450），經(jīng)分析比較，確定兩個方案，即方案一，方案二。方案一是沿河線，沿線高程一直增加，途中沒有遇到埡口，所以從頭到尾都是從低到高得走向。線路雖然比較平緩，但是線性過于普通無法滿足特殊線性設計要求，臨河一側(cè)受洪水威脅大，需做防護工程。方案二是走一

10、段谷地然后沿山腰經(jīng)過埡口，再進入谷底平坦地帶，全程高程呈先升高后降低再升高，可取到較好的線形和最優(yōu)的設計，滿足特殊線形設計要求，又方案一線路長于方案二，所以選擇方案二。2.2路線平面線形設計2.2.1定線的原則和方法1、一般原則道路平面位置應按照道路總體規(guī)劃道路網(wǎng)布設。道路平面線形設計應與地形、地質(zhì)、水文等結(jié)合，并綜合考慮公路的平面、縱斷面、橫斷面三者間關系，做到平面順適、縱斷面均衡、橫斷面合理。（3）路線設計必須貫徹執(zhí)行加強環(huán)境保護和合理利用土地資源的基本國策，在確定路基、路面、橋梁、隧道、交叉、交通工程及沿線設施等人工構造物的結(jié)構形式、布設位置、取棄土場、征用土地等設計中，應減少因修建公路

11、給沿線生態(tài)帶來的影響，并結(jié)合綠化或采取相應工程措施，協(xié)調(diào)、改善人工構造物與沿線自然景觀間的配合，提高公路環(huán)境質(zhì)量。平面線形必須與地形、地物、環(huán)境、景觀等相協(xié)調(diào)，同時應注意線形的連續(xù)與均衡性，并同縱斷面相互配根據(jù)公路路線設計規(guī)范3（JTGD202006）規(guī)定，應滿足直線最小長度的規(guī)定，其最小長度為：當計算行車速度60km/h時，同向曲線間最小直線長度不小于行車速度的6倍為宜；反向曲線間最小直線長度不小于行車速度的2倍為宜。對于本路段，計算行車速度為60km/h，同向曲線間最小直線長度不小于360m；反向曲線間最小直線長度不小于120m。2、定線的方法根據(jù)給定的起終點，分析其航空（直線）距離和所需

12、的展線長度，選擇合適的中間控制點。在路線各種可能的走向中，初步擬定可行的路線方案，（如果有可行的局部路線方案，應進行比較確定），然后進行紙上定線。在1：10000的小比例尺地形圖上在起，終控制點間研究路線的總體布局，找出中間控制點。根據(jù)相鄰控制點間的地形、地貌、地質(zhì)、農(nóng)田等分布情況，選擇地勢平緩山坡順直的地帶，擬定路線各種可行方案。對于山嶺重丘地形，定線時應以縱坡度為主導；對于平原微丘區(qū)域（即地形平坦）地面自然坡度較小，縱坡度不受控制的地帶，選線以路線平面線形為主導。最終合理確定出公路中線的位置（定出交點）。山嶺區(qū)地形的選線步驟:a試坡:由道路勘測設計10198定導向線。在山嶺重丘地帶，根據(jù)等

13、高線間距和所選定的平均縱坡（視路線高差大小，一般選5%5.5%之間）按計算得等高線間平均長度a（a=等高距/平均縱坡）（2.1）式中一一相鄰等高線間平距山嶺重丘區(qū)二級公路平均縱坡為5%地形圖上的等高距為10m所以，=10/0.05=20m,在1：10000的地形圖上，=2cm。將各點連成折線，即均坡線。b定導向線：分析這條均坡線對地形、地物等艱苦工程和不良地質(zhì)的避讓情況。如有不合理之處，應選擇出須避讓的中間控制點，調(diào)整平均縱坡，重新試坡。經(jīng)過調(diào)整后得出的折線，稱為導向線。c平面試線：穿直線：按照“照顧多數(shù)，保證重點”的原則綜合考慮平面線形設計的要求，穿線交點，初定路線導線（初定出交點）。敷設曲

14、線：按照路中線計劃通過部位選取且注明各彎道的圓曲線的長度。平面試線中要考慮平、縱、橫配合，滿足線形設計和公路路線設計規(guī)范3的規(guī)定和要求，綜合分析地形、地物等情況，穿出直線并選定曲線半徑。d修正導向線：縱斷面控制：在平面試線的基礎上點繪出粗略縱斷面地形線，（可用分規(guī)直接在圖紙上量距，確定地面標高），進行初步縱坡設計，并根據(jù)縱坡設計情況修正平面線形。橫斷面較核：根據(jù)初步縱坡設計，計算出路基填挖高度，繪出工程困難地段的路基橫斷面圖（如地面橫坡陡或工程地質(zhì)不良地段等），根據(jù)路基橫斷面的情況修平面線形。e定線：經(jīng)過幾次修正后，最終確定出滿足公路路線設計規(guī)范3要求，平縱線型都比較合適的路線導線（最終定出交

15、點位置）。根據(jù)公路路線設計規(guī)范3規(guī)定，二級公路山嶺重丘區(qū)最大縱坡為6%,最小坡長限制為150m,最大坡長視其具體坡度而定。二級公路山嶺重丘區(qū)最大容許合成坡度為9%。當陡坡于與小半徑平曲線重迭時，在條件允許的情況下，宜采用較小的合成坡度，特別是在冬季路面有積雪結(jié)冰的地區(qū)，其合成坡度必須小于8%。為保證路面排水迅速，各級公路的最小合成坡度不宜小于0.5%，在超高過渡的變化處，合成坡度不應設計為零。任意連續(xù)3000m路段范圍內(nèi)的平均縱坡不宜大于5.5%。根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合路線起訖點，橋涵等控制點的高程，兼顧平、縱線形的協(xié)調(diào)和經(jīng)濟進行拉坡。（3）確定各平曲線半徑及緩和曲線長度圓曲線能夠較好地適應地形的

16、變化，并可以獲得圓滑的線形，在與地形、地物等條件相適應的前提下，宜盡可能采用較大曲線半徑，以優(yōu)化線形和改善行車條件。確定圓曲線半徑時，應注意以下幾點；a、在條件許可時，爭取選用不設超高的圓曲線半徑。b、在一般情況下，宜采用極限最小半徑的4至6倍或超高橫坡度為2%至4%的圓曲線半徑。c、當?shù)匦螚l件受到限制時，曲線半徑應盡量大于或接近于一般最小半徑。d、在自然條件特殊困難或受其他條件嚴格限制而不得已時，方可采用圓曲線的極限最小半徑。e、圓曲線的最大半徑不宜超過10000m。緩和曲線的作用是：曲率逐漸變化，便于駕駛操作；離心加速度逐漸變化，消除了離心力突變;為設置超高和加寬提供過度段；與圓曲線配合得

17、當，美化線形。緩和曲線一般采用回旋線。2.2.2定線具體過程1、定均坡線。用2cm的長度在圖紙上卡線，然后將各個點連接成折線。本設計中卡出了兩條路線，即兩種方案。2、初定導向線。按照“照顧多數(shù)，保證重點”的原則綜合考慮平面線形設計的要求，穿線交點，初定路線導線（初定出交點）。方案一共交出了9個交點。3、大略先設計一下各個交點處應該設計的平曲線的半徑。下面以方案一為例，具體說明一下這個過程。本設計的方案一中：交點1處半徑采用一般最小半徑200米，主要是考慮到交點2與交點3是一個S型曲線，所以交點1與交點2之間要保持2V的距離即120米，所以采用了一般最小半徑。交點2與交點3形成S型曲線，交點2與

18、交點3形成S型曲線可以使線路很好的跨越河流。交點4做非對稱基本型，與前后兩交點較遠，只考慮與水溝的距離，所以選用300米的半徑。交點5和交點6之間距離較近，又距離前后交點很遠，有交點5轉(zhuǎn)角較小，適宜做較大半徑曲線，所以交點5與交點6可以做成卵形曲線。交點7在平坦的谷地，做成一般基本型曲線。交點8和交點9處在谷底，等高線比較稀疏，而且地形比較開闊，所以設計成S型曲線，有利與跨河。4、將設計好的路線粗略點繪在縱斷面圖上（直線五十米一個樁曲線二十五米一個樁），然后按照要求進行拉坡設計，檢查出大填大挖的地方然后在平面圖上進行修正，方法是將路線抬高一個等高線或降低一個等高線。經(jīng)矢量化后從新精確點繪地面線

19、，同時將涵洞的設計考慮了進去，發(fā)現(xiàn)K72+825處有一跨水溝處需要設涵，為設涵采用了6%的極限坡度，為保持線性埡口處采用了2.15%的坡度，埡口處進行了大挖。2.2.3特殊線形設計方法在特殊的地段，由于地形比較復雜，需要設計一些特殊的線形，比如卵形，S形，非對稱形等等，具體設置哪種線形需要根據(jù)具體地形具體情況來定，下面就逐一列舉一些本設計中出現(xiàn)的特殊線形。1、卵形曲線兩個不同半徑的的圓曲線，當半徑相差較大時，按設計規(guī)范要求，應在兩曲線之間加入一段緩和曲線以使曲率漸變。這樣在圓曲線兩端和中間均設緩和曲線的時構成卵形曲線。2.2.4路線布設中遇到的主要問題和處理措施由于本路線位于山嶺重丘區(qū)，其特征

20、是寬脊低嶺，山嶺連綿，分水嶺多，埡口不高，常存在路路可通的情況。丘陵區(qū)選線，一般按地形大勢來確定它的走線，合理的方案往往不是最直最短的路線。因為丘陵區(qū)路線平、縱、橫三方面制約較嚴，短路線會造成高填深切，工程量大，占田過多，破壞自然景觀和生態(tài)平衡。但也不是隨地形變化而變化，不填不切過分曲折起伏頻繁的路線，從而使行車條件惡化，達不到公路使用性質(zhì)和任務的要求。丘陵區(qū)布線，首先要因地制宜，掌握好線性技術標準。還要考慮橫斷面設計的經(jīng)濟合理性。在一般橫坡平緩地段，可采用半添半挖，或添多于挖的地基；橫坡較陡的地段，則宜考慮全挖或挖多于填的路基，并注意縱向土石方的平衡，以減少廢方和借方，盡量少破壞自然景觀。在

21、本設計中遇到的主要問題是，地形比較復雜，不能采用較合理的半徑，因為如果采用大半徑的曲線的話，容易造成大填大挖，所以只能采用小半徑的曲線。而且有時曲線間插的直線段長度不容易滿足，所以只能采用極限最小半徑，或?qū)⒎聪虻膱A曲線連接在一起，構成S形曲線，或?qū)⑼虻膱A曲線設計成卵形曲線。2.3縱斷面設計2.3.1縱斷面設計的原則和方法1、縱斷面設計的原則縱坡設計必須滿足標準中的各項規(guī)定。為保證汽車能在一定的車速安全的行駛，縱坡應具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。丘陵區(qū)地形的縱坡應避免過分遷就地形而起伏大。山區(qū)的越嶺線應避免采用極限縱坡，緩和坡段應自然的配合地形設置，在連續(xù)采用極限長度的陡坡之間，不

22、宜插入最短的緩和坡段，以爭取較均勻的縱坡?？v坡設計時，應對沿線的地形、地質(zhì)、水文、氣候等自然條件綜合考慮，根據(jù)不同的具體情況妥善處理，以保證公路的通暢和穩(wěn)定。(4)縱坡設計應考慮填挖平衡，并盡量利用挖方運作就近路段填方，以降低工程造價.2、縱斷面設計的方法點繪地面線根據(jù)各里程樁號及對應的地面高程，橫向比例尺為1:2000，縱向1:200,點繪路線縱斷面圖的地面線。拉坡調(diào)坡定坡確定設計高程時，應根據(jù)技術標準規(guī)定公路的最大縱坡、限制坡長、縱坡折減、合成坡等，并結(jié)合路線起點、橋隧、交叉口、越嶺線埡口、沿溪線水位等控制點和經(jīng)濟點的高程，確定出公路路線縱斷面設計線。該設計線必須滿足技術標準，又盡可能照顧

23、平、縱在線形的協(xié)調(diào)。同時還是最經(jīng)濟的設計。確定縱坡度，變坡點的位置高程縱斷面設計線不宜太碎，應保證最小坡長要求，變坡點高程精確到小數(shù)點后三位，中樁精度小數(shù)點后三位。坡度值為0.00%?？v斷面圖的詳細設計選取各變坡點處豎曲線半徑：計算各豎曲線要素。根據(jù)設計資料繪制出路線中樁點的地面線，并寫出縱斷面設計圖的地質(zhì)土壤情況，地面標高里程樁號，橋涵位置，孔徑，結(jié)構類型；水準點的高程和位置坡度，填挖高度，與公路交叉的位置。縱坡設計應考慮汽車的性能。有利于安全、提高車速、減少大氣污染。應當避免出現(xiàn)小于0.3%的不利于排水的縱坡度。平、豎曲線的組合規(guī)范規(guī)定計算行車速度60的公路，必須注重平、縱線形的合理組合。

24、不僅應滿足汽車運動學和力學的要求，而且應充分考慮駕駛者在視覺和心理方面的要求?；疽笕缦拢浩角€與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于豎曲線，即“平包縱”。合成坡度的控制應與線形組合設計相結(jié)合。有條件時，一般最大合成坡度不宜大于8%,冰雪嚴寒地區(qū)不宜大于6%，最小合成坡度不小于0.5%。計算行車速度40km/h的公路，凸形豎曲線的頂部和凹形豎曲線的底部，不得插入小半徑平曲線。直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重迭。避免在長直線上設置陡坡及曲線長度短、半徑小的凹形豎曲線。全線設計基本滿足平、縱配合的要求在平曲線處，滿足“平包縱”的要求。設計豎曲線在縱坡變更處設豎曲線，豎曲

25、線采用拋物線形式。由規(guī)范查的主要技術經(jīng)濟指標。規(guī)范規(guī)定，級公路山嶺重丘區(qū)凸形豎曲線最小半徑為2000。極限最小半徑為1400；凹形豎曲線最小半徑為1500，極限最小半徑為1000。豎曲線最小長度為50。2.3.2縱斷面設計的具體過程K70+000.00K70+700.00之間，K70+000地面高成為360，K70+700處地面高成為370，平均縱坡為1.43%，設計中采用0.91%的坡。K70+700.00K71+500.00之間，地面線的平均縱坡是5.13%，設計中采用5.00%的坡。K71+500.00K72+400.00之間，由于前800采用了較大的縱坡，所以這900設置緩和坡段，地面線的平均縱坡是3.48%，設計中采用3.00%的坡。K72+400.00K73+000.00之間，地面線的平均縱坡為6.13%，但在K72+825處有一涵洞，為了滿足涵洞的填土要求，在這600設置6.00%的縱坡。K73+000.00K73+820.00之間，由于前一段采用6.00%的極限縱坡，所以要接一緩和坡段，此段經(jīng)過埡口所以可以進行大挖，所以在此820采用-2.15%的縱坡。K73+820.00K74+500.00之間，地面線比較陡，為了盡量減少填挖方，此680采用-5.47%的坡度。K74+500.00K75+