毕业设计（论文）广西三级公路设计一阶段施工图设计M3段 .doc

前言本次毕业设计是大学四年的最后一项任务，历时三个月有余。毕业设计是大学学习过程的关键阶段，通过毕业设计，我们可以对大学四年所学的课程和各方面的知识，进行一次全面、综合、系统的训练，同时也是对以前所学知识的补充和深化。毕业设计是我们在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性教学环节；是学习深化、拓宽、综合的重要过程；是学习、研究与实践成果的全面总结；是对我们综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。毕业设计是培养我们综合运用大学四年来所学到的本学科的基本知识、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力的有效途径，是我们在学完教学计划规定的课程后所必须进行的综合性实践教学环节，是完成本专业的培养目标培养土木工程高级工程技术人才的基本素质进行基本训练的一个重要环节。毕业设计是以培养我们独立工作能力、开发创造能力为主，兼顾对所学知识的巩固、应用和对专业知识的扩大、充实。另外，对我们本科生而言，按教学要求完成毕业设计是获得学士学位的必要条件。所以认真做好毕业设计，对即将踏上工作岗位的我们来说是尤其重要的。在这段时间内，通过系统地设计一段三级公路，我不仅把大学四年所学的专业基础课温习了一遍，而且也学会了如何查阅自己所需要的资料，比如到专业网站上查询或者在数据库中查询。同时，在设计过程中，由于许多东西以前从未亲自实践过，所以也是一次重要的学习和探索过程，正如古人所言：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。在设计的过程中，我参考了很多与之相关的书籍，得到了专业知识和经验都比较丰富的老师的辛勤指导，也从和小组同学进行的深入地交流、讨论中得到了很大的帮助，从他们那里学到了很多东西，可谓获益匪浅。毕业设计是融会几年来所学的基础理论和专业知识，进一步提高运用知识解决实际问题的能力，学会工作方法，以便顺利完成从学校到社会的过渡。毕业设计是在课程设计的训练基础上进一步提高理论联系实际的能力，是一种真刀真枪的工程设计，也可以说是我们参加工作前的一次实战演习。对我们适应即将到来的工作有着极其重要的作用。通过毕业设计这一实践教学环节可以着重培养我们以下能力：（1）综合利用所学的基础理论和专业知识及技能，独立分析和解决问题的能力，以及解决交通土建及其它建设工程等实际问题的能力；（2）理论与实际相结合，从而巩固、充实、提高所学到的专业理论和专业知识的能力；（3）熟练运用及本技能（如绘图、计算机应用、翻译、查阅文献等）的能力；（4）试验研究的能力；（5）技术经济分析和组织工作的能力；（6）撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力；（7）收集加工各种信息、获取新知识能力；（8）培养我们的创新意识和严肃认真的科学作风，以及进行科学研究的初步能力。从开始到结束，就想着要呈上一份最后的完美的答卷，给大学的四年画上一个完整的句号，然而由于自身的知识和能力有限，缺少工程实践的经验，所以仍然存在诸多问题，自己的设计在专业人士眼中看起来也许错误很多，非常幼稚。不过，正是由于有这么多知识和经验都很丰富的老师，你们的指导和帮助正是我所期盼的。在此，请各位老师和领导不要吝惜对我的批评和指导，我将虚心接受来自各方的意见,为我以后的工作和继续学习奠定良好的基础。目录摘 要······························································14第1章 绪 论······················································11.1 课题背景···················································11.2 我国公路运输特点：············································11.3 我国公路的现状················································1第2章 平面设计····················································32.1 选线························································32.1.1总体设计与选线··········································3 2.1.2选线目的··················································4 2.1.3选线任务·················································42.1.4选线的原则·················································52.1.5选线的一般步骤·············································62.2曲线要素确定····················································7第3章 纵断面设计······················································103.1 纵断面设计原则··················································103.2 纵坡设计························································103.3 竖曲线设计······················································12第4章 横断面设计······················································144.1 路基设计····················································164.1.1 横断面设计·············································164.1.2路基边坡·················································174.1.3路基排水设计··············································184.1.4资料读取及超高加宽设计······································204.1.5一般路基设计··············································214.1.6路基土石方量计算和调·········································214.2挡墙设计··························································224.2.1挡墙类型的选择············································234.2.2挡墙相关设置················································23第5章 桥涵设计··························································255.1 小桥涵概要·················································255.1.1 小桥涵设计原则······································255.1.2 小桥涵位置的选择··········································255.2 涵洞设计·······················································265.2.1 涵位选择··················································265.2.2 涵位结构的拟定······································265.3 小桥设计·····················································275.3.1 小桥位置的选择······································275.3.2 小桥尺寸的拟定············································28第6章 路面设计····················································296.1 交通调查分析·················································296.2 结构设计方案················································306.2.1 拟定路面结构·········································306.2.2 路面材料参数确定·····································30第7章 特色设计之边坡防护·········································33第8章 施工图预算编制·············································358.1公路工程预算概要·············································358.2预算编制的依据·············································358.3施工图预算编制程序·········································36 8.3.1 准备工程·················································368.3.2 公路工程预算费用组成··································368.3.3公路工程建设各项费用的计算方式·················368.3.4 公路工程预算完的表格(部分) ················38第9章 结 论································39谢辞····································································42参考文献··························································42附 录 一···························································43附 录 二····························································49摘 要随的着社会经济发展，公路起着越来越重要的作用。本文主要讲述了公路设计中的一个完整的过程。本设计主要是一阶段设计：初步设计阶段。首先，讨论道路修建的可行性，从地形，地质，气象，水文条件等自然因素和交通量的增长情况来论述该公路修建的可行性与必要性，为道路修建进行理论研究。其次，本着合理利用当地资源，综合考虑地形，地质，水文气象条件等自然因素和当前交通量以及交通量增长情况来确定公路等级，并根据公路等级来确定道路设计中的技术指标。本文着重介绍了广西三级公路设计的基本情况，以及道路设计的基本流程。首先结合当地的一些基本情况，从交通量分析入手，确定拟建道路的等级。然后依次进行道路线形设计、平面设计、纵断面设计、横断面设计，还有路基路面设计、防排水工程设计、防护工程设计等。最后进行了工程预算设计，翻译了相当数量的专业外文资料。关键词：三级公路设计，交通量，工程预算，路基设计，路面设计ABSTRACTAs the development with the social economy, the highway plays more and more important role. This design contains the whole stage in the designing course .First of all, discussing the feasibility building in road, at topograph, and the growth situations of volume of traffic come and expoud the fact this feasibility and necessity who highway build meteorological hydrology terms, etc. natural factorses geology. Build the theoretical hydrology research for the road.Secondly, in line with utilizing local resources rationally, Consider and at present and volume of traffic increase traffic situation come and determine highway grade topographies, geologies, hydrometorological termeseses natural factors.This text has introduced the basic situation of the design of guagnxi Class etc.way, the basic procedure of and the design of road emphatically. Combine some local basic situations at first , is analysed and starts with from the volume of traffic, confirm that plans to build the grade of the road. Then carry on the line shape design of the road , planar design , vertical section design , cross section to design sequentially, there is road bed road surface to design , defend draining off water engineering design , protecting engineering design ,etc. Carried on the project budget to design finally, translated a great deal of specialized foreign language materials.KEYWORDS: the design of Classhighway, volume of traffic, project budget, road bed design, pavement design第1章 绪论1.1 课题背景我国公路运输特点：由于社会生产与消费的需要，人们必须克服空间上的阻隔，实现人和物的移动，为具体实现这种移动提供服务所进行的经济活动成为交通运输。交通运输与国民经济有着不可分割的的关系，是国民经济的命脉，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消费的纽带，是国民经济的“先行宫”。公路是交通运输方式中的一种。与其它方式相比，在整个交通运输系统中发挥着重要的作用。其特点是：（1）机动灵活 能适应各种地形条件，可以在规定的时间和地点迅速集中和分散货物。（2）“门到门”的运输 在货物集三点直接装卸，不需要中转。从而节省时间和费用，减少货损，尤其是短途运输。（3）通达性好 可以深入到边远地区或山区，直接与任何工矿企业厂区或居民点相连。（4）投资少，社会效益高 与铁路、航空方式相比公路运输投资较少，见效快。公路的建设给沿线广大地区带来显著的社会经济的效益。（5）运输成本偏高 由于汽车燃料价格偏高，服务人员多，单位运量小，导致公路运输成本一般高于铁路和水运。1.2 我国公路的现状新中国成立以来，经过四十多年的建设，我国已基本形成了具有一定规模的综合运输系统。公路建设有了长足进步。改革开放二十余年，特别是“七五”和“八五”的十年也是公路工程实现现代化过程的十年。这十年中高等级公路建设和深水大跨桥梁建设取得突破性进展。到1995年底，全国民用运输车辆3000万辆，全国公路客运辆占各种运输方式的总量的88%。旅客周转量占50.5%，公路货运量占76.6%，货物周转量占13.6%。公路交通这一运输方式已经得到广泛的重视。公路交通的快速发展势头将在未来相当长的一段时间内保持下去。公路的设计、建设与管理水平已得到较大的提高。在公路建设方面，通过推广应用CAD技术，引发了工程勘察设计行业发展史上的一场革命。截止到1995年底，全国40家部、省（区）、直辖市公路设计部门，在公路设计中全部应用了CAD技术，发展最快的设计部门人均计算机已达到1.1台，并取得了绘画版，设计文件100%由计算机完成。在路线立体交叉和独立大桥工程的透视和动画显示中应用了三维技术。在公路设计管理方面，全国制定了一系列的管理文件和设计图示。在公路建设和管理上，我国普遍实行了招、投标管理制度，大大提高了公路建设的管理水平。我国确定了在相当长的一段时间内把交通继续作为经济建设重点之一，并规划在2010年是我国交通运输与国民经济发展想适应。公路基础设施，在交通运输中的地位和作用十分重要。我们应站在国民经济发展全局与交通相适应的战略高度上，为我国的公路建设贡献才华和力量。我国的公路建设以进入快速发展的阶段，包括建设公路主骨架在内的“两纵两横三条线”，行成几条通行能力大，规模效益好的南北向、东西向的公路运输大通道，建设其它国道主干线和对地区发展至关重要的其它公路，加强中西部地区、贫困地区的公路建设。第2章 平面设计2.1 选线选线是在道路规划线路起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能够符合使用要求的道路中心线的工作。它面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要考虑多方面因素。为达此目的，选线必须由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，才能定出最合理的路线来。众所周知，道路是一条三维实体，它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构筑物。但是，这并不等于说，凡是道路设计都必须包括上述内容，其中的涵洞和桥梁是可选的，就是说需要的时候就设置，不必要的情况下自然就不必设置。一般所说的路线，是指该道路的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。沿道路中线竖直剖切之后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断面。道路路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为了研究和叙述的方面，人为地把道路路线设计分解为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。其实三者是相互关联的，既要分别进行，又要综合考虑。2.1.1 总体设计与选线公路路线设计主要包括两个方面的问题，一是路线走向所要考虑的问题；一是线形设计方面的问题。这两个方面的问题不是孤立的，而是密切联系又相互制约的。路线设计，应合理的利用地形，正确的运用技术标准，保证线形的均衡性。设计中应妥善处理远期与近期、整体与局部的关系，结合地形、地质、水文、气象、筑路材料等条件，充分考虑农业、环保、旅游、文物等方面的要求，注意与铁路、航空、航运、管道运输等方面的配合、协调，通过综合研究分析，认真进行放案比选。不同的方案应对其工程造价及对自然和社会环境的影响进行充分的论证和分析，达到技术经济与环境效益的统一。公路线形设计应在平、纵、横三方面进行综合设计，保持各元素之间的协调一致。公路等级越高，进行协调组合设计的作用越突出。平、纵、横三方面的组合不仅要满足汽车动力性能的要求，而且还要满足驾驶员视角和心理等方面的要求，这对保证汽车行驶安全顺适具有极其重要的作用。不恰当的线形组合，容易造成交通事故，降低道路通行能力。无论是路线定线还是线形设计以及工程实施阶段的问题，都是相互联系，不可分割。设计人员必须充分认识这些问题，综合起来考虑，这样就会提高道路的运用效率和安全性，达到能以稳定的速度行车，设计出视觉上舒适的好线形。在路线走向和公路等级确定后，应对全线总体布局做出设计，其要点如下：（1）根据地形特征，确定地形类别和计算行车速度。（2）路线起终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案和近期实施的具体设计。 （3）合理划定设计路段长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。（4）根据交通量及运行需要确定车道数。（5）调查沿线主要城镇规划，确定同其连接的方式、地点。（6）调查沿线交通、社会、自然条件，确定互通式立体交叉位置及其同连接道的连接方式。（7）根据公路的功能，确定交通安全设施，交通管理设施，以及停车区、服务区等的布局与位置。（8）对收费公路应在论证的基础上确定收费制式。 （9）应综合考虑互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、大型桥梁、隧道等的位置和间距，以保证交通运行安全所需的最小距离。（10）拟分期修建的工程，必须在按总体规划的技术标准做出设计之基础上，制定分期修建方案并做出分期实施的设计2.1.2 选线目的道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级、标准，结合地形、地质、地物及沿线条件，综合平、纵、横因素，在实地上或纸上选出道路中线的平面位置。具体到本设计上说，就是通过对各种限制的逐步满足，在已知的地形图上画出一条道路中线。2.1.3 选线任务道路选线就是确定道路的走向和总体布局，具体确定道路的交点位置和选定道路的曲线要素，通过纸上或实地选线，把道路的平面位置确定下来。说得通俗一些，选线的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。具体到本设计上，就是在地形图上确定道路的走向和路线的线形，然后具体定出道路的直线、圆曲线、缓和曲线等各自的长度、交点位置、曲线转角、曲线半径等要素。2.1.4 选线的原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进的手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优的路线方案。（2）路线设计应成为在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大的前提下，应尽量采用较高的技术指标。不要轻易采用极限指标，当然也不必不顾工程大小，片面追求高指标，以免造成资源、人力、物力等的浪费。（3）选线应注意同农田基本建设相配合，尽量做到少占田地，并应最大量不占高产田、经济作物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。（4）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，弄清它们对公路工程影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥岩等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。如果线路必须穿过上述特殊地段，则应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。（5）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，务必要处理好重要历史文物遗址。一旦发现拟建路线有损于上述文物等，应考虑改线。（6）选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产的影响与污染问题，具体应注意以下几个方面：1）路线对自然景观与资源可能产生的影响；2）占地、拆迁房屋所带来的影响；3）路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割而产生的影响；4）噪声对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及其影响；5）对自然环境、自然资源的影响和污染的防治措施及对策实施的可能性；（7）对于高速和一级公路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。上述的选线原则适用于各级道路，但是具体到不同等级的道路上，会有不同的侧重点。譬如说高速公路主要为起终点及中间重要控制点间快速直达交通服务的，该功能决定了它的基本方向不应该偏离总方向过远，如果需要与沿线城镇连接时，可以用支线连接。对于等级低的地方道路，其主要服务于地方交通，基于此，在合理的范围内，多联系一些城镇也是无可非议的。重丘区应综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，提高线形质量。路线应随地形的变化布设，在确定路线平、纵面线位的同时，应注意横向填挖平衡，同时还应注意纵向的土、石方平衡，以减少废方和借方。总之一句话，对于选线原则的采用宜因地制宜，忌死搬硬套。2.1.5 选线的一般步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现，一般经过以下三个步骤：（1）全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通过的“路线带”，并确定一些主要的控制点，连接起来即可形成路线的基本走向。（2）路线布局在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点间划分段落，根据道路标准以及道路的技术指标，结合其间具体地形条件逐段加密细部控制点，进一步明确道路路线走法，这就构成了路线的雏形。（3）具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线，根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横的综合设计，具体定出道路中线，以期使整个线形连贯协调，综上所述，选线是由浅入深，由粗到细，由面到线的工作过程。它是根据路网规划、技术和规范指标值、自然条件、工程造价等综合考虑的结果。2.2 曲线要素确定平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。基本形曲线几何元素及其公式按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。公路工程技术标准规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循、旅客感觉舒适、行车更加稳定、增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1。这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调、美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定，除应满足最小长度外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。a 平曲线主要参数的规定，如表2.1。本设计公路平曲线半径分别为半径：200m、200m、250m、180m、620m；缓和曲线长度分别为：60m、60m、70m、70m、50m，经验证均满足要求。表2-1 三级公路主要技术指标表 序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h402路基宽度一般值m8.5最小值3平曲线半径一般值 m100极限值60不设超高最小半径路拱2.0%m600路拱>2.0%m8004平曲线最小长度m70缓和曲线最小长度m355最小纵坡%0.36最大纵坡%77最小坡长m1208相应纵坡的最大坡长4%m11005%9006%700<4%不限制9会车视距m8010竖曲线半径凸形一般值m700极限值m450凹形一般值m700极限值m45011竖曲线最小长度m3512平曲线最大超高%8b 设计的线形大致如图2-1所示JD1的交点坐标（x1，y1），JD2的坐标（x2，y2），大地坐标N方向为X轴，E为Y轴。 X= Y= (2.1)两交点之间的直线长度： (2.2)路线与x轴的夹角按下式计算： (2.3)路线的方位角按下式计算：第一象限： (2.4) 第二象限： (2.5) 第三象限： (2.6)第四象限： (2.7) 路线转角为： (2.8) （是“+”为右转，是“-”为左转，超过180°后，要减去360°）如：起点坐标（，430992），JD1的交点坐标（，430674），JD2的坐标（，430270），JD3的交点坐标（，429689）, JD4的交点坐标（，429426）, JD5的交点坐标（，428764）,终点坐标（, ）。JD1、JD2之间的直线长度为： (2.9)AB=371.98 (2.10)因为 所以 在第三象限 C缓和曲线的圆曲线要素计算L1曲线长（m） T1切线长（m）E1外矩（m） R1曲线半径（m）Ls缓和曲线（m） L圆曲线（m）设定缓和曲线长度:依照标准缓和曲线最小长度为35米。带有缓和曲线的平曲线计算公式切线长： (2.11)曲线长： (2.12)外 距: (2.13)切曲差： (2.14)内移值： (2.15)切线增值： (2.16)主点桩号计算公式 (2.17) (2.18) (2.19) (2.20) (2.21) (2.22) 第3章 纵断面设计3.1 纵断面设计原则纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题。具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。1纵坡设计的具体方法和步骤如下：（1）准备工作。在地形图上，用等高线内插法，读出各中桩地面高程值（精确到0.1米），然后点绘纵断面地面线。（2）标注纵面控制点。即将对路线纵坡有控制作用的点位，如路线起终点，中间高程控制点，垭口设计高、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、不良地质限制等）控制的标高，标在纵断面图上。（3）试坡。试坡的要点可归纳为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”几句话。前后照顾就是说要前后坡段统盘考虑，不能只局限于某一坡段上。以点定线就是按照纵面技术标准的要求，满足“控制点”，参考“经济点”，初步定出坡度线。然后用推平行线的方法，移动坡度线，反复试坡，交出变坡点的初步位置。（4）调坡。结合路线平面和纵面设计标准逐段检查，调整坡度线。（5）根据横断面图核对纵坡线。选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其他重要控制点的断面，试“戴帽子”，若有填挖过大、坡脚落空、挡墙太高及边坡不稳现象，则需调整纵坡线。（6）确定纵坡线。将变坡点调到整10米桩，坡度值一般精确到千分之一，即0.1%。规范规定，山岭重丘区二级公路的最大纵坡不能超过5%，最小坡长不能小于200米，最大坡长也有限制，不同纵坡限制不同。但要特别注意的是连续陡坡长度不宜超过规定的限制，如不得已需要连续放陡坡，则应在适宜的距离间设坡度小于等于3%的缓坡调节。2竖曲线设计：竖曲线应选用较大的半径。当条件受限制时，可采用一般最小值（700米）。同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线间，如直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线；反向竖曲线