二级公路毕业设计计算

摘要

为了巩固我们所学的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我们选择了黄山某地区新建二级公路设计作为毕业设计，这是在毕业之前对自身学习状况的最后一次检查。

我所选择的设计路段是从K0+000至K2+561.436段，全长2561.436米，设计车速60km/h,路基宽度为10m。

此次毕业设计主要包括的内容如下：

1、路线设计：在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖平衡、经济合理。

2、路基设计：包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个

线路的土石调运借配等。

3、路面设计：路基在不同干湿状态下，所设计的沥青路面和水泥混凝土路

面方案的比选，要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。 4、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：这一

部分相当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水，除了对路面进行了路拱设计，还进行中央分隔带的排水设计；对于特殊路段的防护和加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。

5、桥涵设计：包括桥梁和涵洞的形式、尺寸的设计。 6、英文翻译

7、专题研究：对此行业新观点或者新技术的综述。

关键词：路线；路基路面；桥涵；综合设计

Abstract

The design is very important to us. Not only because this is our last assignment before graduation, but also it can enhance our ability.

In this design, our task is to design an secondary road. The road, which is 2561.436m from K0+000 to K2+2561.436. The design speed is 60km/h and the wide of the subgrade is 10m.

Our prime contents of the design project includes:

(1) Make sure the vertical section in condition on the landform which is known. (2) The design of the subgrade, and the work involves a lot of items: analyze the stability of brae; the fill or dig height of every peg and so on.

(3) The design of pavement, and this contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case.

(4) The design of the drainage project, protective project, subgrade reinforced project, and these are very important to the whole work.

(5) The design of the bridge and culverts which include size and form. (6) Translate an English article into Chinese.

(7) Investigate the monograph which about a new technique or a new viewpoint in this field.

Keywords：way roadbed road surface bridge culvert

绪 论

引言

50年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4%，西部地区更高，达到21.8％，技术等级构成不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。

因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。

选题的背景

山区公路的建设问题是一个庞大的系统工程，从资金上讲它与政府、路政局及其他相关部门的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。没有优惠政策，就无法调动各级政府和社会各阶层修路的积极性，也就没有多元化投资公路建设的可行性和实际意义，同时也就失去了良好的社会环境。从管理上讲就是要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按公路建设总体规划规范科学的进行，使之达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配

置合理，充分利用，协调统一的目的。

加快山区公路建设是一个刻不容缓的问题，特别是对于距城区相对较远的一些地方更需要加快步伐，因为这些地区基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展创造良好的条件。

众所周知，公路的建设对国民经济的发展具有深远的重要意义，在加速物流，促进与其它运输方式的结构调整和合理分布，促进工业和城市化进程，节省运输成本，缓和道路交通压力，改善旅行条件，减少交通事故、加快沿线地区经济发展，从而提高沿途土地价值等方面发挥着决定性作用。公路的多种优越性，正在并不断地促进区域经济发展和沿线产业带的建设，从而促进交通运输业和国民经济现代化全面发展。

公路所创造便利的交通条件，使社会能源、原材料得以及时输入，销售产品能够及时输出，为社会降低了流通成本，通畅的运输加速资金周转为社会创造了利润，提高了市场竞争能力，创造了良好的经济效益。

随着国民经济的快速发展，我国的公路网建设进入了高速发展期，特别是公路建设开始逐步进入山区已成为当前路网建设的重要内容。从目前我国山区的发展情况看，加快公路建设是改变贫困地区状况的发展拐点。由于山区公路建设受地质地貌相应影响，在建设难度较大的前提下。我们应把地质条件、路网选线、灾害预期和区域经济协调发展等四大问题作为务必重点解决的事宜，以此作为促进贫困地区的发展拐点。在山区发展公路，不仅仅解决了出行难问题，更重要的是解决了区域经济发展问题。尤其在一些地方产业对地方经济发展的支撑作用越来越明显。因此，建设山区公路与区域经济协调发展，结合区域经济特色，有必要发展公路衍生产业。公路衍生产业是指以公路为基准，走向并扩延至公路两侧的相对集中的、经济发展水平或速度高于所在经济区域的商品产业群体。因此，使山区适时调整产业结构，引导依附于物流的产业向公路周边经济区集中，促进物流资源的有效配置，将大力推动了商业、旅游等第三产业的发展。

毕业设计的主要内容

道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平

面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。

本次设计的道路为绩溪至黄山公路中的一段，全程地势起伏较大，多以山区为主，因此填挖平衡成为此次设计的主要问题。设计内容主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。

要完成这些任务必须要借助纬地等基本软件，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。

1 设计总说明

1.1地理位置图

（详细情况见路线设计图）

1.2设计依据

根据设计任务书及所给定的地形图

1、设计规范 1）《公路工程技术标准》（JTJ 01-2003）

2）《公路路线设计规范》（JTJ 011-2003） 3）《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006) 4)《公路路基设计规范》（JTGD30—2004） 5）《公路基本建设工程概、预算编制方法》（JTG B06-2007） 2、教材

1）《道路路线设计》 张廷楷编著 同济大学出版社 2）《道路路基路面工程》 姚祖康编著 同济大学出版社 3）《道路勘测设计》 杨少伟编著 人民交通出版社 3、参考书

《公路桥涵设计手册》 高冬光编著 人民交通出版社 等

1.3设计（论文）的主要内容

（1）公路平面线形设计

在1：2000的地形图上，进行路线平面设计并选定桥梁桥涵位置类型，完成相应的平面线形图、直曲表以及有关的计算书、说明书等工作（路线长度不小于2.0km)。 （2）公路纵断面设计

在公路平面设计的基础上，读取地面线高程，进行拉坡，完成纵断面设计并输出总断面图和竖曲线表并完成有关的计算书，说明书等工作。 （3）公路横断面设计

完成纵断面设计后，接下来就要读取横断面高程，进行横断面设计，输出横断面图、土方计算表和路基设计表并完成有关的计算书，说明书等工作。 （4）公路路基路面设计

在路线设计的基础上，完成路基设计、排水、防护、支挡工程、特殊路基等设计;完成路面设计及相应计算。

1.4设计（论文）的基本要求

（1）按设计课题的要求，独立完成设计任务，做出不同的设计方案，交出最后

的成果图。

（2）认真设计、准确计算、细致绘图、文字表达准确流畅。 （3）树立科学态度，注重钻研精神、独立工作能力的培养。

（4）严格按照有关文件要求进行毕业设计管理，努力提高毕业设计质量。 （5）注重资料的收集、分析和整理工作。

1.5 路线及工程概况

本路线是山岭重丘区的一条二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2×0.75米，硬路肩为2×0.75，行车

道为2×3.50米。设计速度为60Km/h，路线总长2561.436米,起点桩号K0+000.00，

终点桩号为K2+561.436。设计路线共设置了5个平曲线，弯道处均设置缓和曲线，在缓和曲线内均设置超高和加宽。本次纵断面设计设置了四个变坡点，最大纵坡为1.55% ，最小纵坡为1.14%，最大坡长670.713米，最小坡长182.771米。2个凸形竖曲线， 2个凹形竖曲线。本路线设计中没有设置桥梁和涵洞各1个。

1.6 沿线气候、水文特征、地形地震地理及其与公路的关系

（1）绩溪至黄山二级公路所经地区属中亚热带向北亚带过渡的季风湿润气候区，冷热分明，干湿两季明显，夏季多暴雨高温，冬季严寒少雨，多年平均降水量约为2600mm,雨季集中于3—8月份，多年平均相对湿度为81%--82%，属于湿度适中带---湿度充足带,由于受地理和气候条件的影响,路线所经过的区域水旱灾害频繁，雨季对本路段施工有较大的影响。路基土方及构造物施工要不失时机

地做好施工计划安排。

（2）本合同段地处山岭重丘区，地形起伏较大，植被较发育，覆盖层较薄。覆盖层以种植土、亚沙土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2米左右，稻田中种植土厚0.6米左右，下伏基岩为硅化板岩。

（3）本地区气象资料为：本路段自然区划为Ⅱ区，属亚热带季风型湿润性气候区，总的特征夏热期长，东寒期短，潮湿多雨。早晚温差较大，平均年降雨量为2600mm，小时最大降雨量为230mm，潮湿系数2.2，日最大风速为30m/s。 （4）根据国家质量技术监督局发布的1:400万的《中国地震动峰值参数区划图》 (GB18306—2001),本路线段地震动峰值加速度<0.050g,地震动反应谱特征周期为0.35S,依据现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)可不设防。

1.7 该地区选线原则及依据

该地区选线原则及依据：根据该地区地形起伏变化情况摸清地形、地质和水文条件，选出方向顺直，工程量少的路线方案。同时在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线必须深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。并且要注意一下问题：（1）注意利用有利条件减少工程量，（2）注意平、纵、横应综合设计。

1.8 环境保护

本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽可能多的利用原路段，减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。

1.9 新技术采用及计算机运用情况

为了优质高效完成本项目勘察设计任务，在工作中采用了以下新技术：

广泛采用了AutoCAD技术，全部图纸利用计算机进行辅助设计，做到了优质、高效、准确。

1.10 其他事项

其他未提及的施工事项，施工时必须严格执行部颁现行《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术规范》、《公路沥青路面施工技术规范》、《公路桥涵施工技术规范》及其他部颁施工规范。图纸中所提供的混合料配合比，仅供参考，施工时应以现场实验为准。施工中若发现实际情况与设计文件不符时，应及时向监理工程师报告，以便采取相应措施进行处理。

2 路线平面设计

道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。

2.1 选线设计

2.1.1 选线的基本原则：

（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应

（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。

（3）路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。

（4）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。

（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。

（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。

（7）选线应综合考虑路与桥的关系 2.1.2 选线的步骤和方法：

道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。

（1）全面布局

全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通

(3327822.699?3327169.087)2?(503597.305?503597.305)2?653.612m

方位角 ?34?arctg503597.305?503597.305?0?00'00\

3327822.699?3327169.087e.4-5段 D4-5=

(3328286.858?3327822.699)2?(504219.596?503597.305)2?776.332m

方位角 ?45?arctg504219.596?503597.305?53?16'52.2\

3328286.858?3327822.699f.5-6段

D5-6=(3328200?3328286.858)2?(504400?504219.596)2?200.201m 方位角 ?56?arctg504400?504219.596?115?42'23.9\

3328200?3328286.858g.转角计算

NNA1ZYJDQZαA2Yz

图2.2 转角坐标计算示意图

?1??12??01?21?32'8.7\?154?42'57.8\??133?10'49.1\ （左）

?2??23??12?38?1'36.1\?21?32'8.7\?16?29'27.5\ （右） ?3??34??23?0?00'00\?38?1'36.1\??38?1'36.1\ （左）

?4??45??34?53?16'52.2\?0?00'00\?53?16'52.2\ （右） ?5??56??45?115?42'23.9\?53?16'52.2\?62?25'31.7\ （右）

（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式

1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带

有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：

L2L4SSp??24R2384R3

）

（（2.4）

2.3

LSL3Sq?? 22240R?0?28.6479T?(R?p)tgLS （2.5） R?2?q （2.6）

L?(??2?0)?180R?2LS （2.7） ?R （2.8）

E?(R?p)sec?2 J?2T?L （2.9）

Ly?L?2LS （2.10）

图2.3按回旋曲线敷设缓和曲线

式中: T——总切线长，（m）；

L——总曲线长，（m）；

Es——外距，（m）；

J——校正数，（m）；

R——主曲线半径,（m）；

?——路线转角，（°）；

?0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；

q——缓和曲线切线增值，（m）；

p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；

Ls——缓和曲线长度，（m）；

Ly——圆曲线长度，（m）。 2）主点桩号计算

ZH?JD?T （2.11）

（2.12） HY?ZH?LS

YH?HY?LY （2.13）

HZ?YH?LS （2.14） QZ?HZ?L/2 （2.15） JD?QZ?J/2 （2.16）

2.3路线曲线要素计算

2.3.1 路线简介

该路根据交通量设计为二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：

全长：2561.436m 交点：5个

交点桩号：K0+406.672、K0+537.806、K0+972.124、K1+620.007、K2+380.713 半径：125m 、427.375m、200m、200m、150m 缓和曲线长度：60m、80m、70m、70m、60m 2.3.2 曲线要素

JD1：K0+406.672

设R=125m，LS=60m ，?= ?1?133?10'49.1\ 则曲线要素计算如下：

L2L4602604SSp?????1.197m3324R2384R24?1252384?125 LSL360603Sq?????29.94 222240R2240?125133?10'49.1\T?(R?p)tg?q?(125?1.197)?tan?29.94?321.43m22?

?0?28.6479L?(??2?0)LS60?28.6479??13.7510 R125?180R?2LS?(133?10'49.1\?2?13.7510)??180?125?2?60?350.5543m133?10'49.1\E?(R?p)sec?R?(125?1.197)?sec?125?192.633m

22

?J?2T?L?2?321.43?350.5543?292.31m

主点里程桩号计算： JD1：K0+406.672

ZH=JD-T= K0+406.672-321.43= K0+085.241 HY=ZH+LS= K0+085.241+60= K0+145.241

YH=HY+(L-2LS)= K0+145.241+(350.5543-2*60)= K0+375.796 HZ=YH+LS= K0+375.796+60= K0+435.796 QZ=HZ-L/2=K0+435.796-350.5543/2=K0+260.518 校核: JD=QZ+J/2=K0+260.518+292.31/2= K0+406.672 交点校核无误。

其它4个交点的计算结果见“直线、曲线及转角表”。

2.4 各点桩号的确定

在整个的设计过程中就主要用到了直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线的组合线形，在2.5公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。

在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具

体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTG B01—2003》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。

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