毕业设计高速公路设计说明书

毕业设计⾼速公路设计说明书
科技⼤学
毕业设计
设计题⽬：某某⾼速公路初步设计
xxx
学院
（系）xxx
专业xxx
年级xxx
指导教
师xxx
2017年06⽉10⽇
⽬录
⽬录 ................................................................................................................................................ I 某某⾼速公路初步设计............................................................................................................. I II 摘要............................................................................................................................................. I II Summary ...................................................................................................................................... I II 第1章绪论 (1)
1.1⾼速公路建设意义 (1)
1.2设计路线状况 (1)
第2章道路等级的确定及⽐选 (2)
2.1道路的选线及⽅法 (2)
2.2道路等级的确定 (2)
2.3线形的⽐选 (3)
第3章平⾯设计 (5)
3.1平⾯设计原则 (5)
3.2直线设计 (5)
3.2.1、直线的最⼤长度 (5)
3.2.2、直线的最⼩长度 (5)
3.3、平曲线设计 (5)
3.3.1、圆曲线设计 (5)
3.3.2缓和曲线设计 (7)
3.3.3坐标的计算 (9)
3.3.3超⾼和加宽 (11)
3.3.4停车视距 (13)
第4章纵断⾯设计 (15)
4.1线形设计 (15)
4.1.1最⼤纵坡 (15)
4.1.2最⼩纵坡 (15)
4.1.3坡长的限制 (15)
4.2竖曲线设计 (15)
4.2.1、竖曲线半径的设计 (15)
4.2.2、竖曲线的最⼩长度 (16)
4.2.3、竖曲线要素计算 (16)
第5章横断⾯设计 (18)
5.1主要技术指标 (18)
5.1.1⾏车道宽度 (18)
5.1.2路肩 (18)
5.1.3中间带 (18)
5.2道路路拱、边沟、边坡 (19)
5.3边坡稳定性 (19)
5.4、挡⼟墙的设计 (24)
5.4.1、基础资料及墙⾝尺⼨设计 (24)
5.4.2挡⼟墙设计计算 (25)
5.5涵洞的设计 (33)
5.6路基⼟⽯⽅计算与调配 (33)
5.6.1路基⼟⽯⽅计算 (33)
5.6.2路基⼟⽯⽅调配 (34)
第6章路⾯结构设计 (35)
6.1、弹性三层体系换算法 (35)
6.2路⾯结构组合设计 (37)
参考⽂献 (44)
致 (45)
某某⾼速公路初步设计
摘要
本次设计中，主要做了以下⼯作：⾸先详细查看了设计任务书的相关容，明确了设计⽬的和要求。

然后运⽤所学的的纬地软件，进⾏路线主线平⾯设计，路基设计计算，横断⾯设计，纵断⾯设计等容。

最后完成了挡⼟墙设计，以及路基⼟⽯⽅计算与调配和路基边坡稳定性验算。

并且利⽤软件完成了设计中各部分容相关的图纸和图表的绘制和出图。

此设计为⾼速公路初步设计，设计部分公路全长 1.23km,起⽌桩号为K0+000.0～K1+231.6,设计车速为80km/h，路幅宽
24.5m。

关键词：⾼速公路，横断⾯，竖曲线，纵断⾯
Summary
The design, mainly to do the following: First, a detailed view of the design task book related
content, clear the design purpose and requirements. And then use the weft to learn the software, the main line of the main
line design, road design calculation, cross-section design, longitudinal design and so on. And finally completed the design of the retaining wall, as well as the calculation and deployment of embankment and subgrade slope stability calculation. And the use of software to complete the design of the various parts of the relevant drawings and charts of the drawing and drawing.
This design is the preliminary design of the highway, the design part of the highway length of 1.23km, starting and ending pile number K0+000.0~K1+231.6, the design speed of 80km/h, road width 24.5m.
Keywords: freeway, cross section, vertical curve, longitudinal section
第1章绪论
1.1⾼速公路建设意义
随着我国经济的快速发展，公路建设的进程也越来越快，特别是⾼速公路的施⼯建设，近⼏年来取得了诸多成就，它已经深⼊到了社会的⽅⽅⾯⾯，极⼤的影响了⼈们的⽣活和出⾏。

作为⼀种较为便捷的交通运输⼯具，⾼速公路将牵引着我国经济的⼤齿轮，加速前⾏。

我们相信，我国的经济建设能搭乘“⾼速公路”这辆快速列车，带动经济增长，造福⼈民和社会。

1.2设计路线状况
该设计地段位于⾃然区划Ⅲ，路基⼟为粉⼟，地层主要为黄⼟，地下⽔较深，地层状态为坚硬～半坚硬，强度⽐较⾼，同时黄⼟具有较强的湿陷性。

⽓温年平均为9.8℃，年最⾼⽓温为38.6℃，最低⽓温为-24.0℃，⽆霜期为240天，⾬量集中在6、7、8⽉，年降⽔量平均为360mm，最⼤暴⾬13mm⁄昼夜。

沿路附近可采集到砂、砾材料，平均运距为2公⾥，距沿线20公⾥有碎⽯料场，距沿线50公⾥有渣油、沥青、⽔泥和钢筋供应，⽯灰、煤距沿线5公⾥，⽊材运距15公路。

第2章道路等级的确定及⽐选
2.1道路的选线及⽅法
道路选线的⽅法有纸上定线和实地放线两种
⑴纸上选线是指在地形图上先选取⼏条合适的路线，然后结合地形以及周边环境状况进⾏⽐较，确定出最佳⽅案。

这个⽅法的优点在于不⽤在野外作业，⼤⼤减少选线时间，同时也是使得选定的路线较为合理。

⑵实地放线是指到现场进⾏实地考察并测量相关数据，然后进⾏⽐较，最终选定合适的⽅案。

⽅法简单，得到的⽅案准确可靠，但是野外作业花费⼈⼒物⼒较⼤，受天⽓状况影响较⼤。

本次设计运⽤纸上定线的⽅法。

2.2道路等级的确定
该⾼速公路⽤于汽车⾏驶，预测设计初期交通量为6000量，交通组成如表交通量增长率为8﹪，设计年限为15年。

道路等级的确定是根据公路车辆折算系数，把不同类型的车辆转换成标准车辆，从⽽进⾏道路预测年平均⽇交通量的计算。

各级公路折算系数如表2.2
表2.2交通组成
车型⼩型
货车
中型
货车
⼤型
货车
⼩型
客车
⼤型
客车
拖挂车
⽐例9.6 32.41 7.87 32.96 9.15 8.01
表2.3各汽车代表类型及车辆换算系数
汽车代表车型车辆换算系数说明
⼩型车 1.0
座位≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车 1.5 座位>19座的客车和2t ≤载质量≤7t的货车
⼤型车 2.5 7t<载质量≤20t的货车汽车列车 4.0 载质量>20t的货车
依据公式：
Q
=Q(1+k)n?1（2-1）
预测
式中：
Q
—预测年平均⽇交通量(辆/d)
预测
Q—起始年平均⽇交通量(辆/d)
K—年平均增长率
N—预测年限
Q=6000×9.6%×1+6000×32.41%×1.5+6000×7.87%×2.5
+6000×32.96%×1+6000×9.15%×1.5+6000×8.01%×4 =9397(辆/d)
=9397×(1+8%)15?1=27600(辆/d)
Q
预测
根据计算得建成后的公路的年平均⽇交通量为27600辆/d。

根据《公路⼯程技术标准》（JTGB01-2014）中关于公路分级与等级的选⽤规说明中，⾼速公路公路可以适应这个年平均⽇交通量（15000辆以上）。

公路车道数以及车速依据下表2.4
表2.4⾼速公路能适应的年平均⽇交通辆(pcu/d)
设计速度（km/h）四车道六车道⼋车道
120 40000～55000 55000～80000 80000～100000
100 35000～50000 50000～70000 70000～90000
80 25000～45000 45000～60000 60000～80000
由于该地段位于⾃然区划Ⅲ,路段所属地区地形平坦、开阔，根据计算所得的设计年限交通量，由《公路⼯程技术标准》（JTDB01—2014），可拟定该公路为双向4车道的⾼速公路，设计车速为80km/h。

2.3线形的⽐选
在⾼速公路设计中，为了避免在施⼯过程中造成施⼯量⼤，造价⾼等情况，所以在设计时选⽤两种线形⽅案，然后进⾏⽐较，选出最佳的线形⽅案。

线路⽅案1：
该路线⼤致⾛向为由东向西，采⽤的平⾯线形设计全长为 1.23km，k0＋000～k1＋231.618，共三个交点，线路要素如下：
表2.5交点桩号表（1）
BP JD1 EP
K0＋000.0 K0＋829.8 K1＋231.6
表2.6主点桩号表(2)
直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）
K0＋626.3 K0＋786.3 K0＋822.3 K0＋858.4 K1＋018.4
其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E＝27.7。

最⼤填⼟⾼度为0.65m,最⼤挖⼟⾼度为3.02m。

线路⽅案2：
该路线⼤致⾛向为由东向西，采⽤的平⾯线形设计全长为 1.24km，k0＋000～k1＋242.204共三个交点，线路要素如下：
表2.7交点桩号表(1)
BP JD1 EP
K0＋000.0 K0＋826.6 K1＋242.204
表2.8主点桩号表（2）
直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）
K0＋623.7 K0＋783.7 K0＋813.3 K0＋854.9 K1＋014.9
其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E＝27.57。

最⼤填⼟⾼度为3.05m，最⼤挖⼟⾼度为2.67m。

具体⼟⽯⽅量见附表。

在⽐选过程中，⽅案⼀沿线地势⽐较缓和，从两个⽅案的⼟⽯⽅量表⽐较来看，⽅案⼀的挖⽅量⽐较⼩，这样会使施⼯量降低，公路造价降低。

同时，参照《公路⼯程技术标准》（JTGB01—2014）中的路线设计规定规，本设计平⾯线形采⽤⽅案⼀。

第3章平⾯设计
3.1平⾯设计原则
平⾯设计的原则主要有以下⼏个⽅⾯：
⑴平⾯线形应与地形、地貌，以及周边环境相协调
⑵注意线形的连续性和均衡性
⑶车速较⾼的道路，应考虑驾驶员视觉和⼼理上的要求
⑷避免连续转弯的线形，增加安全⾏驶的系数
3.2直线设计
直线是平⾯线形的⼀个基本要素之⼀，直线设计在道路设计中起到了很⼤的作⽤.采取直线时，应该根据地形地貌以及周边环境状况，考虑到驾驶员的⾏车⼼理和视觉舒适度进⾏合理布设。

3.2.1、直线的最⼤长度
《公路⼯程技术标准》（JTGB01—2014）规定了我国对长直线的运⽤，其最⼤长度⼀般不超过20V.
3.2.2、直线的最⼩长度
根据《规》规定，曲线间的直线最⼩长度可参考下表规定：
表3.1曲线间直线的最⼩长度
本设计只设计⼀个圆曲线，不存在曲线间的直线最⼩长度，同时也满⾜直线的最⼤长度，所以符合标准规。

3.3、平曲线设计
平曲线设计应具有连续、顺畅、平缓的特点，考虑地形地貌状况，同时与周边的环境相协调。

3.3.1、圆曲线设计
当设计速度为80（km/h）,则：
R=V2
127(µ+i）
（3-1）式中：
V-----设计速度（m/s）
µ-----横向⼒系数
i-----路⾯超⾼横坡度
横向⼒系数和路⾯超⾼横坡度的数值依据表3.2，表3.3选取
表3.2最⼤横向⼒系数
设计速度（km/h）120 100 80 60 40 30 20 最⼤横向⼒系数
（µmax）
0.10 0.12 0.13 0.15 0.15 0.16 0.17
表3.3车速受限制时最⼤超⾼值
设计速度（km/h）80 60 40,30,20
最⼤超⾼值（％） 6 4 2
该设计中，⾼速公路设计速度为80km/h，综上，取µ=0.13，i=6％.
《公路⼯程技术标准》中规定，圆曲线最⼩半径如下：
表3.4圆曲线最⼩半径
本设计为⾼速公路初步设计，设计车速为80km/h，根据规，最⼤横向⼒系数µ＝0.13，选取超⾼i＝6％，代⼊圆曲线半径计算公式得，:
R=
802
127(0.13+0.04)
=296.4(m)
本次的公路平⾯线形设计中设计速度为80km/h,据表3.4查得圆曲线半径为270m ，结合该地区的地形地貌和环境因素，最终选取圆曲线半径R=300（m ）. 平曲线最⼩长度计算
平曲线最⼩长度计算时需要考虑以下三个⽅⾯：
1.曲线很短，司机操纵困难时：
L =V 3.6×6=80
3.6
×6=133.3（m ）
2.需要考虑离⼼加速度变化率时：
L =0.072V 3R =0.072×803
300
=122.88(m)
3.依视觉要求，该设计为圆曲线时： L =
Eα57.3×(1
cos ?(α2)??1)=27.7×44°18′43″
57.3×(1cos 22°9′21．5″
°?1)
=271.15(m )
表3.5公路平曲线最⼩长度
本设计的曲线长度为392.01m ，结合上⾯的三个要素，以及表4-5中平曲线最⼩长度，该圆曲线设计符合标准。

3.3.2缓和曲线设计
《公路⼯程技术标准》规定，缓和曲线最⼩长度的选⽤如下表：
表3.6缓和曲线最⼩长度
设计车速（km/h ） 120 100 80 60 50 40 30 20 最⼩缓和曲线长（m ） 100
85
70
60
45
40
30
20
当设计速度为80km/h 时，最⼩缓和曲线长度为70m ，本次设计中缓和曲线长度为160m,满⾜规定的要求。

图3.1缓和曲线要素图
表3.7公路圆曲线最⼩长度
设计车速（km/h）100 80 60 50 40 30 20
圆曲线最⼩长度（m）90 70 50 40 35 25 20 缓和曲线要素计算：
L=0.036V3
R =0.03680
3
300
=61.44(m)
L≥80
=66.7(m)
L=R
9
~R=
300
9～300=33.3～300
(m)
取整为5的倍数，采⽤缓和曲线长为75(m)。

R=
L2
24R
L4
2688R3
=
75
24×300
754
2688×300
=0.078(m) q=
L
L3
()3
=
75
753
()3
=37.48(m)
切线总长：
T h=(R+?R)tan α
2
+q=(300+0.78)tan22°9′21.5″+37.48=159.96(m)
β=L
2R
ρ=
75
2×300
×57.2958=7°9′43.11″
曲线总长：
L h=π
R(α?2β)+2L=300×(44°18′43″?2×7°9′43.11″)+2×75 =157.11+150=307.1(m)
满⾜表3-5中关于平曲线最⼩长度的规定，其中，圆曲线长为157.11m，满⾜表4-中圆曲线最⼩长度的规定。

超矩：
D=2T h?L h=2×159.96?307.1=12.7(m)
五个基本桩号计算如下：
JDK0+829.80
)T h159.96
------------------------------
ZHK0+669.84
+)?L75
------------------------------
HYK0+744.84
+)(L h?L)232.1
------------------------------
HZK0+976.94
)L75
------------------------------
YHK0+901.94
)1
2
(L h?2L)78.55
------------------------------
QZK0+823.39
超矩D=2T h?L h=2×159.96?307.1=12.82(m)，由桩号QZ算出的桩号JD为K0+ 829.39+12.82
2
=K0+829.8，与原来的JD桩号相对应，说明计算没有误差。

3.3.3坐标的计算
该设计路段起⽌桩号为K0+000.0～K1+231.6，取⼆⼗⽶桩为⼀段，逐桩坐标表如下:
表3.8逐桩坐标表
表3.8(续)
3.3.3超⾼和加宽
（1）超⾼缓和长度计算超⾼缓和段的长度按下式计算：
p B L i
c ?'=
（3-1）
式中c L －超⾼缓和段长度（m ）；
B '－旋转轴⾄⾏车道外侧边缘的宽度（m ）；
i ?－旋转轴外侧的超⾼与路拱坡度的差值；
p －超⾼渐变率。

本次⾼速公路设计采⽤的超⾼⽅式为绕中央分隔带边缘旋转，所以超⾼缓和段长度：
()()()
m p B L i c 105200/1%2%45.05.775.0=+?++=?'=
缓和曲线m L m L c s 105160=>=。

取m L c 160=，横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超⾼横坡（2%）时的超⾼渐变率：()3301
3051160%2%475.8≥
=+?=
p ，仍取m L L s c 160==。

（2）超⾼计算
超⾼起点应从HY(或YH)后退（或前进）)(160m L c =所以超⾼缓和段起终点为：:1JD 起点：K0+626.38终点：K1+018.40分别计算出各桩号距离超⾼起点的x 值，然后分别计算出各处超⾼值，结果见表3.10
表3.9超⾼计算公式
表3.10超⾼值计算结果
由于该设计路段交通组织类型型车辆⽐较少，圆曲线半径为300m,圆曲线半径较⼤。

所以，不考虑加宽设计。

3.3.4停车视距
1、停车视距分析
停车视距主要由三部分组成，即：
S
停
=S1+S2+S0（3-2）式中S1-----司机反应时间所⾏驶的距离；
S2-----制动距离，即是司机开始制动到完全停下的距离；
S0-----安全距离，其⼀般可取5～10（m）。

此时，司机的视线⾼度取值为1.2m，道路两边的障碍物⾼出路⾯的距离可取值为0.1m，具体⽰意图如下：
图3.2停车视距图
S1=
V
3.6
t=
68
3.6
×2.5=47.2(m)
式中：
V-----汽车的⾏驶速度，取值为设计速度的85％，V=68(km/h)；
t-----司机的反应时间，通常可以取值为t=2.5s
S2=
V2
245(φ±i)
=
682
245×(0.31±0.75%)
=62.5(m)
式中：
φ-----为路⾯附着系数，通常按照潮湿处理，在设计速度为80km/h的情况下取值为。