土木工程路桥专业毕业设计计算书.doc

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1、南独三级公路设计（水泥路面）土木工程专业 摘 要本设计题目为南独三级公路（水泥路面）。设计的主要内容依次是收集与本设计的有关资料，确定道路技术等级和技术标准，纸上选线确定两条可行方案，路线平面定线设计，路线纵断面设计，路线横断面设计，手算完成后、到机房进行路线验算和上机绘图。然后对路面排水设计，边坡稳定性验算，路基路面设计（水泥混凝土路面），施工组织设计，最后根据各项设计，最终得出如公路全长2311.18m，采用水泥混凝土路面层等设计公路的全部资料。关键词路线设计；边坡稳定性验算；路基设计；路面设计；施工组织设计The third Grade of Nan-du Design(Cement P

2、avement) Civil Engineering Speciatly Abstract: This a design for the third Grade of Nan-du Highway Design. (Cement Pavement) The main contents were designed with the design of the collection of relevant information, determine the level of road technology and technical standards, the paper identified

3、 two possible options for the alignment, the alignment line graphic design, route profile design, route cross-sectional design, hand-counted upon completion, the room for line checking and drawing on the machine. Then on the road drainage design, slope stability computations, pavement design (cement

4、 coagulation pavement), construction design, finally obtains like road span 2311.18m, uses the cement coagulation pavement layer and so on designs the road the complete material. Key words: route design；slope stability computations；roadbed design；pavement design；the construction organization目 录1 绪论1

5、1.1 中国道路运输的发展历程11.1.1 中国道路运输的发展历程11.2 我国公路设计发展趋势11.2.1 我国公路设计发展趋势12 设计说明22.1 工程概况22.2 沿线自然地理特征22.2.1 地形地貌及地质22.2.2 气候条件22.3 公路等级及其主要技术指标的论证和确定22.3.1 确定道路等级22.3.2 主要技术指标的论证和确定23 路线选线53.1 路线的方案比选53.1.1 公路线路走向的基本原则53.1.2 本路线设计中值得注意的问题53.1.3 路线方案的比选53.1.4 路线方案的试算53.1.5 路线方案比选94路线平面设计104.1 公路平曲线个设计要素的精算1

6、04.1.1 转角与方位角的计算104.1.2 各交点的平曲线要素计算104.2 各交点桩号的精算134.3 确定各交点的主点桩号144.3.1 各主点桩号的确定采用如下计算公式144.3.2 各交点主点桩号的确定144.4 平曲线敷设154.4.1 带缓和曲线的平曲线计算方法154.4.2 计算结果如下表164.4.2 直线、曲线及转角表见附表一175 纵断面设计185.1 全线个桩号地面高程的计算185.1.1 全线个桩号地面高程的计算185.2 竖曲线要素及变坡点处设计高程计算195.2.1 坡度计算195.2.2 公路竖曲线要素计算195.2.3 拉坡校核205.2.4 设计高程计算2

7、15.2.5 竖曲线设计表见附表二296 横断面设计306.1 横断面的一般组成306.1.1 横断面的一般组成306.2 路拱的确定306.3 路基边坡坡度306.4 边沟设计306.5 超高与加宽设计316.5.1 加宽设计316.5.2 加宽计算316.5.3 超高设计346.5.4 JD1处整桩点超高值的计算356.5.5 JD2处整桩点超高值的计算406.5.6 JD3处整桩点超高值的计算446.6 视距验算486.7 横断面设计496.7.1 计算横断面面积516.7.2 路基设计表见附表三527 路基设计537.1 路基横断面设计537.1.1 填方路基537.1.2 挖方路基5

8、47.2 路基稳定性验算547.2.1 路堤稳定性验算547.2.2 路堑稳定性验算567.3 路基排水设计577.3.1 路基排水设计的一般原则577.3.2 常用的路基地面排水设备577.3.3 边沟577.3.4 截水沟587.3.5 排水沟588 路面设计598.1 路面的作用及要求598.2 水泥混凝土路面设计598.2.1 设计资料598.2.2 轴载换算598.2.3 计算累计当量轴次608.2.4 初拟路面结构横断面618.2.5 确定基层顶面当量回弹模量618.2.6 确定普通混凝土面层的相对刚度半径628.2.7 计算荷载疲劳应力628.2.8 温度疲劳应力628.2.9

9、验算初拟厚度638.3接缝构造及设计638.3.1 纵向接缝形式的选择638.3.2 横向接缝648.3.3 特殊部位配筋648.3.4 路面构造659施工组织设计669.1 编制依据，范围和原则669.1.1 编制依据669.1.2 编制范围669.1.3 编制原则669.2 工程概况679.2.1 本路段工程地质及自然地理概况679.3 主要工程数量679.4 施工准备689.4.1 施工组织管理机构689.4.2 主要施工材料用量709.4.3 人员设备动员和进场709.4.4 技术准备709.5 主要工程项目的施工方案及施工方法719.5.1 填实路堤施工方案及方法719.5.2 路堑

10、开挖施工方案及方法729.5.3 砌浆片边沟、排水沟、施工方案及方法729.5.4 路面施工方案及施工方法729.5.5 临时设施739.6 施工进度计划749.6.1工期安排原则749.6.2 工程总工期与分阶段工期749.6.3 工程计划安排759.6.4 工程进度图759.7 资源配置计划769.7.1 劳动力资源计划769.7.2 主要材料计划779.7.3 主要施工机械、仪器设备的计划789.8特殊季节施工789.8.1 雨季施工措施789.9 安全、质量、工期及环境保护措施799.9.1 安全施工保证措施799.9.2 技术保证措施809.9.3 质量保证措施819.9.4 工期保

11、证措施829.9.5 环境保护措施839.9.6 文明施工措施849.9.7 避免交通干扰的措施879.9.8 与相关职能部门的施工配合措施88结束语89参考文献90致谢91附录92VI南独三级公路设计（水泥路面）1 绪论1.1 中国道路运输的发展历程1.1.1 中国道路运输的发展历程交通运输是国民经济的命脉，是联系工业与农业、城市与乡村、生产与消费的纽带，在政治、经济、军事、文化等方面都有重要的作用和地位。世界经济的发展证明，要实现国民经济的现代化，必须实现交通运输的现代化，同时交通运输的现代化程度，既反映国民经济的发展水平，也是综合国力的体现。从改革开放以来，我国的公路交通事业得到了迅速的

12、发展，到2005年底中国公路总里程达到192万Km全国有十四个省区高速公路突破2000km，公路运输已经深入到经济建设和社会生活得各个方面，在国民经济中占有越来越重要的地位。高速公路的建设和使用，为汽车快速、高效、安全舒适的运行提供了良好的条件，标志着我国的公路运输事业和科学技术水平进入了一个崭新的时代。我国的公路建设虽然取得了很大成就，但公路的落后状态仍未得到改变，与发达国家相比还有很大差距。我国高速公路总量仅相当于美国上世纪六十年代初的水平，占公路网的比重大大低于一些发达国家，高速公路总量同我国人口、经济、资源的客观需求相比，存在较大的差距。另一方面，我国公路不仅数量少，而且等级偏低，多为

13、三、四级路，路面质量差，这和我国公路的设计水平较低是分不开的。随着现代工业和现代科学技术的迅速发展,无论发达国家还是发展中国家都投入了大量的资金进行基础设施建设，公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志，也是一个国家实力的重要组成部分。1.2 我国公路设计发展趋势1.2.1 我国公路设计发展趋势自新中国成立以来，尤其是新世纪以来，我国继续加大基础设施投资力度，公路建设获得了前所未有的大发展，使“全面紧张”的交通状况在近几年得到了肯本改变，取得了卓越的成就。我国的公路设计发展趋势应在绿色环保方面应有新的技术突破，要特别注意道路工程建设与沿线周边的生态、环保、旅游、环境的协调，为未来的交通基础工

14、程建设持续发展，打下良好基础。我国的公路设计会更多的考虑生态环境，会更多的坚持“以人为本”，朝着人性化、科学化的方面发展。2 设计说明2.1 工程概况本新建南独三级公路（水泥混凝土路面）公路工程。平原微丘区三级路，采用40公里/小时，路基宽8.5m，全长2311.18m，从K0+000K2+311.18，该项目不仅是南阳市与方城县独树镇的连接线，而且也是南阳市城区规划的一条重要的交通干线，同时对带动城乡发展，拉大城市框架，发展城市外围新区，完善南阳城市功能起着重要的作用。2.2 沿线自然地理特征2.2.1 地形地貌及地质本项目主要分布在河南省南阳市内，以广阔的平原微丘区为主，也包括一些波状起伏

15、的小坡地，岩石组成多为河湖沉积岩。2.2.2 气候条件南阳地处亚热带向暖温带的过渡地带，属典型的大陆性季风气候，阳光充足，热量丰富，雨量充沛，四季分明，历年平均气温14.415.71，平均降水量101.8115.8mm之间。2.3 公路等级及其主要技术指标的论证和确定技术指标是根据一定数量的车辆在道路上以一定的计算行车速度行驶时，对路线和各项工程的设计要求，把这些列成指标，并用标准规定下来。 2.3.1 确定道路等级由设计任务书知，该公路属于新建公路，按公路工程技术标准JTGB012003【4】为准,根据使用任务、功能和适应的交通量进行公路等级确定,符合三级路的标准,所以南独公路（水泥路面）为

16、平原微丘区三级公路。2.3.2 主要技术指标的论证和确定1 计算行车速度河南省南独公路所经地区为平原微丘区，该路设计为三级公路，根据现行的路线设计规范，选用行车速度：V=40km/h 。2 平曲线最小长度公路工程技术标准JTGB012003【4】规定三级公路V=40km/h时，最小平曲线长度Ls=35m，故平曲线最小长度：L=2Ls=235=70m 。3 缓和曲线最小长度采用的缓和曲线长度应该取上述计算中的最大值（一般取5 的整数倍），公路工程技术标准JTGB012003【4】规定如表2-1表所示。表2-1 缓和曲线最小长度设计车速（km/h）120100806050403020最小缓和曲线长

17、（m）100857060(50)4540(35)30(25)20(20)4 车道宽度当设计车速为40km/h时，查公路工程技术标准JTGB012003【4】车道宽度为3.5m，路基一般宽度为8.5m 。5 指标的确定三级公路整体式断面其各部分宽度应符合如表2-2表所示。表2-2横断面指标表名称一般值（m）最小值(m)土路肩宽度0.750.50本设计取土路肩宽度为0.75 m 。6 路基宽度三级公路的路基组成为：0.75+3.5+3.5+0.75=8.5米式中数字自左至右分别为：土路肩、行车道、行车道、土路肩三级公路双车道路基宽度取一般值8.50米。7 圆曲线最小半径（m）根据公路路线设计规范J

18、TG D202006【1】规定，三级公路圆曲线一般最小半径(m)：100m；极限值最小半径（m）：60m 。 8 平纵坡度(5%)（1）最大纵坡三级公路，设计速度为V=40km/h，根据相应规范可取最大纵坡取5% 。（2）最小纵坡最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。一般情况下0.5%为宜。公路路线设计规范JTG D202006【1】规定：各级公路的长路堑路段，以及其它横向排水不畅的地段，应采用不小0.3%的纵坡。当必须设计平坡或小于0.3%的纵坡时，边沟应作纵向排水设计。（3）坡长限制最小坡长限制主要从汽车行驶平稳性、路容美观、纵面视距等方面考虑，计算行车速度V=40Km/h时

19、，最小坡长为120m 。最大坡长如表2-3所示。表2-3 最大坡长纵坡坡度（%）3456最大坡长（m）12001000800600连续上坡（或下坡）时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段；缓和坡段的纵坡应不大于3%，坡长度应满足最小坡长度的规定。9 竖曲线最小半径和最小长度设计速度为40km/h根据公路路线设计规范JTG D202006【1】竖曲线最小半径和最小长度见表2-4所示。表2-4 竖曲线指标凸形竖曲线一般最小半径（m）700极限最小半径（m）最小长度（m）40035凹形竖曲线一般最小半径（m）700极限最小半径（m）最小长度（m）400353 路线选线3.1 路线的方案

20、比选路线方案是根据指定路线总方向和设计道路的性质、任务以及在公路网中的作用，考虑社会、经济因素和自然条件来拟定路线走向，路线方案是否合理，不但关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要是的影响到路线在公路网中是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，提出合理的推荐方案。3.1.1 公路线路走向的基本原则1 查公路勘测设计【10】确定公路线路走向的基本原则是:（1）避让村镇、干渠及高压干线等,尽可能减少拆迁民房等建筑物。（2）新建线路选择应尽可能避免和减少破坏

21、现有水利灌溉系统。（3）坚持技术标准,尽可能缩短行车里程,宜曲则曲，宜直则直。3.1.2 本路线设计中值得注意的问题1 本设计是修筑一条三级公路, 故路线要避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点, 做到“靠村不进村, 利民不扰民”, 及服务方便运输又保证安全。2 路线要尽量避开重要的电力、电讯设施。3 处理好路线与桥位的关系。4 注意土壤水文条件。5 正确处理新、旧路的关系。3.1.3 路线方案的比选根据以上原则，拟定出两条路线走向方案,并对两条路线方案进行利弊分析，比较分析结果，推荐最优方案。现将影响路线方案优劣的主要经济技术指标列表如下所示，以进行路线方案的比选。3.1.4 路线方案的试算本

22、公路设计为三级水泥路面公路，设计速度为40km/h，查公路工程技术标准JTGB012003【4】知，极限最小半径60m，一般最小半径100m，不设超高最小半径：当路拱2.0%时，为600m，当路拱2.0%时，为800m，缓和曲线最小长度为Ls为35m 。1 方案I：计算平曲线要素值（1）JD1： =53.5 R=200m Ls=90m圆曲线的内移值： （3-1） 缓和曲线切线增值： （3-2）总切线长： （3-3）平曲线长度： （3-4）超距： （3-5）缓和曲线1:圆曲线:缓和曲线2=1:1.07:1，设计合理。（2）JD2: =56 R=200m Ls=100m圆曲线的内移值： 缓和曲线切

23、线增值： 总切线长： 平曲线长度： 超距： 缓和曲线1:圆曲线:缓和曲线2=1:1.001:1，设计合理。量得两交点间距为884m，故两个反向曲线间的直线距离为：884-146.575-157.345=580.08240m，故平面组合设计符合标准。2 方案II:计算平曲线要素值（1）JD1: = R=200m Ls=90m圆曲线的内移值： 缓和曲线切线增值： 总切线长： 平曲线长度： 超距： 缓和曲线1:圆曲线:缓和曲线2=1:1.05:1，故设计合理。（2）JD2: =44 R=250m Ls=90m圆曲线的内移值： 缓和曲线切线增值： 总切线长： 平曲线长度： 超距： 缓和曲线1:圆曲线:

24、缓和曲线2=1:1.13:1，故设计合理。量得JD1和JD2之间距离为470m故两条反向曲线间的直线距离为：470-145.482-146.503=178.015m2*40m，故平面组合设计符合要求。（2）JD3: =34 R=300m Ls=80m圆曲线的内移值： 缓和曲线切线增值： 总切线长： 平曲线长度： 超距： 缓和曲线1:圆曲线:缓和曲线2=1:1.224:1，故设计合理。量得JD2和JD3之间距离为777m故两条反向曲线间的直线距离为：777-146.575-131.967=498.458240m，故平面组合设计符合要求。3.1.5 路线方案比选1.本标段路线方案的比选（如表3-1

25、所示）。表3-1方案指标比较表指标单位方案一方案二路线长度m2400.1942332.179路线延长系数1.0951.064转角数个23转角平均度数度54.7544.00最小半径及相应个数m200200个21线形优劣良好优经济指标比较土石方量相对较大土石方量相对较小比较结果推荐比照两方案各项指标，同时参考路线选线原则，再依据工程量以及对村庄的影响，并综合考虑到地形、水文条件等方面的因素，优先推荐方案二。4 路线平面设计4.1 公路平曲线个设计要素的精算4.1.1 转角与方位角的计算 = （4-1）路线的转角等于后一方位角与前一方位角只差，当为正时，为右转即=y；当负时，为左转，即为=z 。路线

26、与X轴的夹角按下式计算： （4-2）计算方位角：第一象限= 第二象限=180- 第三象限=180+ 第四象限=360-4.1.2 各交点的平曲线要素计算1 根据地形图上已知坐标推算出起终点、交点坐标如下：起点A坐标：N(X)=9713.00 E(Y)=10094.00JD1坐标：N(X)=9436.00 E(Y)=9865.00JD2坐标：N(X)=8981.00 E(Y)=9983.00JD3坐标：N(X)=8289.00 E(Y)=9613.00终点B坐标：N(X)=7562.00 E(Y)=9682.00有以上坐标可得出： AJD1段方位角象限角 第三象限 方位角 JD1JD2段方位角象

27、限角第二象限 方位角 转角 左转JD2JD3 段方位角象限角第三象限 方位角 转角 右转JD3B 段方位角象限角第二象限 方位角 转角 左转2 交点平曲线要素精算（1）JD1平曲线要素计算平原微丘区二级公路计算行车速度为40h，取半径R=200m，公路工程技术标准JTGB012003【4】规定40h时，各要素如下：=542556 R=200m Ls=90m圆曲线的内移值： 缓和曲线切线增值： 总切线长： 平曲线长度： 超距： 外距: Ls：Ly：Ls=1:1.115:1 满足要求。（2）JD2平曲线要素计算=441748 R=250m Ls=90m圆曲线的内移值： 缓和曲线切线增值： 总切线长

28、： 平曲线长度： 超距： 外距:Ls：Ly：Ls=1:1.147:1 满足要求。算得JD1和JD2间距为470.052m，两反向曲线间的直线距离为:470.052-148.649-147.261=174.142240m 。 故平面组合设计符合规定要求。（3）JD3平曲线要素计算=335233 R=300m Ls=80m圆曲线的内移值: 缓和曲线切线增值: 总切线长； 平曲线长度： 超距: 外距:Ls：Ly：Ls=1:1.219:1 满足要求算得JD1和JD2间距为776.781m，两反向曲线间的直线距离为776.781-131.611-147.261=497.938240m 。故平面组合设计符

29、合规定要求。 4.2 各交点桩号的精算A点和JD1间距 JD1点和JD2间距 JD2点和JD3点间距 JD2点和B点间距 A点桩号=k0+000JD1桩号=(k0+000)+359.042=k0+359.04JD2桩号=JD1桩号+ -=（k0+359.04）+470.052-16.909=k0+812.18JD3桩号=JD2桩号+ -=（k0+812.18）+776.781-11.332=k1+577.63B点桩号=JD3桩号+ -=（k1+577.63）+739.223-5.673=k2+311.18 4.3 确定各交点的主点桩号 4.3.1 各主点桩号的确定采用如下计算公式 ZH点桩号=

30、JD1桩号- （4-3） HY点桩号=ZH点桩号+ （4-4） YH点桩号=HY点桩号+ （4-5） HZ点桩号=YH点桩号+ （4-6） QZ点桩号=HZ点桩号+/2 （4-7） JD1桩号=QZ点桩号+/2 （4-8）式中： 缓和曲线角校正值（m）. 缓和曲线的曲线切线长（m）.缓和曲线的曲线长（m）.外距（m） 4.3.2 各交点主点桩号的确定1 JD1各主点桩号的确定：ZH点桩号=JD1桩号-=（k0+359.04）-148.649=k0+210.39HY点桩号=ZH点桩号+=（k0+210.39）+90=k0+300.39YH点桩号=HY点桩号+=（k0+300.393）+100.3

31、89=k0+400.78HZ点桩号=YH点桩号+=（k0+400.78）+90=k0+490.785QZ点桩号=HZ点桩号+/2=（k0+490.785）-280.389/2=k0+350.59JD1桩号=QZ点桩号+/2=（k0+350.59）+16.909/2=k0+359.04与原JD1点相同，计算无误。2 JD2各主点桩号的确定：ZH点桩号=JD2桩号-=（k0+812.18）-147.261=k0+664.92HY点桩号=ZH点桩号+=（k0+664.92）+90=k0+754.92YH点桩号=HY点桩号+=（k0+754.92）+103.188=k0+858.11HZ点桩号=YH点

32、桩号+=（k0+858.11）+90= k0+948.11QZ点桩号=HZ点桩号+/2=（k0+948.11）-283.188/2= k0+806.52JD2 桩号=QZ点桩号+/2=（k0+806.52）+11.332/2=k0+812.18与原JD2点相同，计算无误。3 JD3各主点桩号的确定：ZH点桩号=JD3桩号-=（k1+577.63）-131.611=k1+446.02HY点桩号=ZH点桩号+=（k1+446.02）+80=k1+526.02YH点桩号=HY点桩号+=（k1+526.02）+97.549=k1+623.57HZ点桩号=YH点桩号+=（k1+623.57）+80=k1

33、+703.57QZ点桩号=HZ点桩号+/2=（k1+703.57）-257.549/2=k1+574.796JD3桩号=QZ点桩号+/2=（k1+574.796）+5.673/2=k1+577.63与原JD3点相同，计算无误。15南独三级公路设计（水泥路面）4.4 平曲线敷设（切线支距法）4.4.1 带缓和曲线的平曲线计算方法1 缓和曲线部分 (4-9) （4-10）式中：为任意点弧长（距ZH或者HZ点）R为圆曲线的半径为缓和曲线的长度2 圆曲线部分以HY或者YH点为原心计算： （4-11） （4-12） （4-13） 式中： 为圆曲线上任意点到缓和曲线终点HY或YH的弧长 缓和曲线切线增长值

34、 园曲线内移值 终点缓和曲线角 以缓和曲线起点ZH或HZ为坐标原点，以切线为轴，以过原点的半径为轴，利用缓和曲线和圆曲线的各点的坐标（，）测设曲线。4.4.2 计算结果如下表1 JD1处个桩号的位置坐标计算如4-1表所示。表4-1平曲线计算表桩号LXY备注K0+210.390.0000.0000.000ZHK0+2209.6109.6100.008K0+24029.61029.6080.240K0+26049.61049.5871.131K0+28069.61069.4843.123K0+30089.61089.1646.663K0+300.399089.5446.750HYK0+320109

35、.610108.41512.03318.509K0+340129.610127.19519.32024.239K0+350.59149.610136.57023.92127.273QZK0+360140.20128.09819.80324.574K0+380130.78109.52912.41018.846K0+400110.7890.3056.90513.115K0+400.789089.5446.75YHK0+42070.7810.6473.283K0+44050.7850.7541.212K0+46030.7830.7780.270K0+48010.7810.780.012K0+490.

36、780.0000.0000.000HZ2 JD2处个桩号的位置坐标计算如4-2表。表4-2平曲线计算表桩号LXYK0+664.920.0000.0000.000ZHK0+68015.08015.0800.025K0+70035.08035.7070.319K0+72055.08055.0551.238K0+74075.08074.9623.135K0+754.929089.7085.400HYK0+76095.08094.6956.34911.477K0+780115.080114.11611.08016.061K0+800135.080133.09517.40420.645K0+806.52141.080139.16519.78222.139QZK0+820128.110126.53715.03719.047K0+840108.110107.4579.29014.479K0+858.119089.7085.400YHK0+86088.11087.8485.067K0+88068.11068.0382.340K0+90048.11048.0970.823K0+92028.11028.1090.165K0+9408.1108.1100.004K0+948.110.000