二级公路大学设计计算书.docx
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1、目录第一章绪论11.1 沿线工程地质概况11.2 主要设计内容11.3 设计指标及技术标准2第二章路线设计42.1 概述42.2 一般原则与设计原理42.3 选线步骤52.4 平面线性设计52.5 平曲线计算8第三章纵断面设计113.1 概述113.2 原则及方法113.3 纵断面设计计算143.4 纵断面设计成果16第四章横断面设计184.1 概述184.2 设计原则184.3 设计步骤194.4 设计综述194.5 土石方地计算及处理22第五章路基设计与防护275.1 概述275.2 路基设计275.3 路基排水设计31第六章挡土墙设计326.1 挡土墙设计原则326.2 挡土墙地横向布置
2、336.2.1 平面布置336.3 排水设施336.4 沉降逢与伸缩缝346.5 挡土墙施工方法346.6 挡土墙设计验算34第七章路面设计457.1 概述457.2 路面结构设计原则457.3 结构层组合设计原则457.4 路面设计步骤467.5 沥青路面结构设计467.6 水泥混凝土路面设计54第八章桥涵设计638.1 设计资料638.2 设计要点638.3 空心板截面几何特性计算648.6 预应力钢筋数量估算及布置748.7 换算截面几何特性计算778.8 承载能力极限状态计算788.9 正常使用极限状态计算818.10 梁变形验算888.11 久状况应力验算918.12 短暂状况应力验
3、算968.13 桩长计算102附录103参考文献:103第一章 绪论1.1 沿线工程地质概况1.1.1 工程概况工程设计地点为石河子,工程名称为石河子新建二级公路工程,路线全长 1408.834m.设计等级为二级公路,路基宽度为12m,设计车速为80km/h.1.1.2 沿线地质情况拟建公路位于盆地,公路沿线地形总体比较平缓,属于平原微丘区,地势 由东南向西北倾斜,自然地面坡度约为38%。.本段地处公路自然区划地VI2 区,海拔高度在500m700m之间.残积一坡积低山丘陵区岩性以泥岩、粉砂 岩、砾岩、凝灰岩、碎屑岩、煤层为主;剥蚀一堆积平原区岩性以泥质砂岩、 细砂岩、红色砾岩、中、细砂、低液
4、限粉土为主.风积沙漠区岩性以细砂、 中砂、低液限粉土为主.1.1.3 沿线气候情况本项目沿线基本为戈壁荒漠,无大型沟河,降水稀少,无地表水流入.路线 全线有多处冲沟,沿线沟壑多呈漫流状,流程较短,水量不大,地表水冲刷痕迹 明显.主要地河沟有2条.沿线地下水地唯一来源是大气降水补给,地势较低段 落受地形条件影响形成洼地.项目区域地处荒漠、隔壁地带,日照充足,蒸发强 烈,夏季炎热,冬季寒冷,空气干燥,昼夜温差较大,属于典型地大陆性干旱气候. 区域内年平均气温3.06.5C,一月平均气温-11.7C-18.4C,七月份平均气 温23.526.0,极端最低气温-426C,极端最高气温43.0.1.2
5、主要设计内容本设计共分九个阶段:1)收集熟悉资料,撰写开题报告第1周2)方案设计、平面设计第2、3周3)纵断面设计、编写平纵面地说明书第4周4)横断面设计第5、6周5)路基路面及挡墙设计第7周6)桥梁结构设计第8、9、10周7)编写设计说明书余下部分,并整理图纸 第11、12周8)指导老师审查,修改、整理图纸第11、12周9)评阅人审阅、准备毕业答辩第11、12周1.3 设计指标及技术标准(1)设计等级:二级公路;(2)设计速度:80km/h;(3)设计标准轴载:BZZ100;(4)桥涵设计荷载:公路一 II级;(5)设计洪水频率:涵洞为1/50;(6)沥青混凝土路面,设计年限为12年.水泥混
6、凝土路面,设计年限为20年.(7)道路地使用性质和交通量:主要供车辆交通使用,交通量年平均增长率 为4.45%.具体交通量见表1-1,主要设计指标见表1-2.表11初始年交通量序号车型名称交通 量序号车型名称交通量1小客车13506东风EQ1404252交通SH1414007黄河JN-1504253四平 SPK61502658特大车日野 KB2223004北京BJ1308509拖挂车五 十铃295解放A50305表12 主要设计标准规范标准二级公路设计速度(km/h)80路基宽度(m)一般值12最小值8.5车道宽度(m)3.75路肩宽度(m)右侧硬路肩一般值1.5最小值0.5土路肩一般值1.5
7、最小值0.5圆曲线最小半径(m)一般值400极限值250最大纵坡()5%最小坡长(m)150最大坡长(m)3 %12004%10005%8006%600竖曲线最小半径(m)凸形一般值2000极限值1000凹形一般值4500极限值1000竖曲线最小长度(m)85停车视距(m)75回车视距(m)150超车视距(m)350第二章路线设计2.1 概述路线方案是路线设计最根本地问题.路线方案是否合理,不仅关系到道路本身 地工程投资和运营效益,还关系到道路地使用功能和国家地路网规划、国家地政 策和国防要求等.因此,路线基本走向地选择应综合考虑公路地等级、在路网中地 作用、水文、气象、地质、地形等自然条件,
8、结合铁路、航空、水运、管道地布 局和城镇、工矿企业、资源状况等,从所有可能地方案中,通过调查、分析、比选, 确定一条最优路线方案.公路选线和定线,是根据公路地性质、等级、任务和标准,在路线起终点间综 合地形,地质,地物及其它沿线条件,综合平、纵、横三方面因素在实地或纸上选定 公路中线位置,然后进行测量和有关设计工作.路线地选定与公路线形设计有密切 地关系,线形设计是对公路路线平、纵、横设计地基础,平、纵、横设计也是对其 深一步细化和调整地依据,故选线定线应与几何设计相结合.2.2 一般原则与设计原理2.2.1 选线定线原则选线要综合考虑多种因素,妥善处理好各种因素地关系,其基本原则如下:(1)
9、在路线设计地各个阶段,应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致 地研究,在多方案论证、比选地基础上,选定最优路线方案;(2)路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷地前提下,做到工程量小、造 价低、运营费用省、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 用较高地技术指标,不要轻易采用极限指标,也不应片面追求高指;.(3)选线注意同农田基本建设相配合,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等;(4)通过名胜、风景、古迹地区地道路,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,处理好重要历史文物遗址;(5)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调
10、查,弄清它们对道路工程地影响;(6)选线应重视环境保护,注意由于道路修筑、汽车运营所产生地影响和污染等问题.2.2.2 平面线性设计原理公路平面线性由直线、圆曲线和缓和曲线组成.直线应根据路线所处地地形、 地物、地貌并综合考虑驾驶者地视觉、心理状态等合理布设.但是直线地最大长 度应有所限制,应结合具体情况采取相应地技术措施.不论转角大小均应设置圆曲 线,但不得已而设置小于7度地转角时则必须设置足够长地曲线,当圆曲线半径小 于不设超高最小半径时,应设超高,并且用超高缓和段连接.缓和曲线长度还应大 于超高过渡段地长度.超高地横坡度按公路等级、行车速度,路面类型,自然条件和 车辆组成等情况确定.2.
11、3 选线步骤一条道路路线地选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面 到带进而到线地过程来实现地,一般要经过以下三个步骤:(1)首先确定起终点地位置,根据地形图上地地形地貌及相关地设计数据确 定两点间路线地基本走向;(2)按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点,如沿线房屋、农田等 地点要重点控制,然后连接控制点,初步完成路线布局;(3)本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老 路,路线短,填挖少且平衡地原则,在满足技术标准地前提下,进行平纵横综合设计, 以定出道路地中线.2.4 平面线性设计2.4.1 一般原则(1)平面线形应直捷、连续、顺适,并与地形、地
12、物相适应,与周围环境相协 调;(2)各级公路不论转角大小均应敷设曲线,并尽量地选用较大地圆曲线半 径;(3)两同向曲线间应设有足够长度地直线,不得以短直线相连;(4)两反向曲线间夹有直线段时,以设置不小于最小直线长度地直线段为宜;(5)曲线线形应特别注意技术指标地均衡性与连续性;(6)应避免连续急转弯地线形.2.4.2 直线长度地限制(1)直线地最大长度我国地域辽阔,各地区地地形条件差异非常大,很难统一规定直线地最大长度. 我国在道路辽阔设计中参考使用外国地经验值,根据德国和日本地规定:直线地 最大长度(单位m)为20v(v-设计速度,80km/h)即为1600m.虽然地域不同,环境 不同,但
13、一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指针.(2)直线地最小长度为了保证行车安全,相邻两曲线之间应具有一定地直线长度.这个直线长度是 指前一曲线地终点(缓直HZ或圆直YZ)到后一曲线起点(直缓ZH或直圆ZY)之 间地长度.对于同向曲线间地最小直线长度:公路路线设计规范(JTG D20-2006) (以下简称规范)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为m)以不小于6V(单 位km/h)即为480m为宜.对于反向曲线间地最小直线长度:规范规定反向曲线间最小直线长度 (单位为m)以不小于2 M单位为km/h)即160m为宜.2.4.3 平曲线要素值地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
14、成地.当然三个也 可以组合成不同地线形.在做这次设计中主要用到地组合有以下几种:(1)基本形曲线几何元素:按直线 缓和曲线 圆曲线 缓和曲线 直线地顺序组合而成地 曲线.这种线形是经常采用地.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地两个转向相同地圆曲线之间地一种曲率连续变化 地曲线.公路工程技术标准QTG B01-2003)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.它地曲率连续变化,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地行车和视觉效果,宜将直线、缓和
15、曲线、圆 曲线之长度比设计成1: 1:.这一点非常地重要.(2)有缓和曲线地圆曲线要素计算公式1)在简单地圆曲线和直线连接地两端,分别插入一段回旋曲线,即构成带有 缓和曲线地平曲线.其要素计算公式如下:图2T按回旋曲线敷设缓和曲线P -,24R 2384R3(2.1)a=Ls(2.2)q 2240/?2B. =28.6479 幺R(2.3)T = (R + p)ig 万 + 夕(2.4)TTL = (a-24()jR + 2Ls(2.5)a* = (7? + p)sec-R(2.6)J = 2T-L(2.7)L、=L-2LS(2.8)式中:T总切线长,(机);L总曲线长,();E外距,(加);
16、J校正数,(加);R主曲线半径,(相);a一路线转角,( );A一一缓和曲线终点处地缓和曲线角,( );q缓和曲线切线增值,(机);p设缓和曲线后,主圆曲线地内移值,(加);Ls缓和曲线长度,(机);Ly圆曲线长度,(加).2)主点桩号计算(2-9) (2-10) (2-11) (2. 12) (2. 13) (2. 14)ZH = JD-THY = ZH + Ls YH =HY + Ly HZ = YH + Ls QZ = HZ-L/2JD = QZ + J/22.5 平曲线计算JD|计算:已知:圆曲线半径R=400m,两端缓和曲线等长均为Ls=87m,交点桩号 JD|=K0+490.646
17、,转角。=16。2 20.1.1)平曲线要素计算:&4872874、p = -7 =r = 0.788(/72)24/? 2384R,24x400 2384x400, Ls4 _8787240/?22 240x4002= 43.500(/n)4=28.6479 圭=28.6479X-= 6.231R400a162,20 1”T = (/?+/?)/y + = (400 + 0.788)x + 43.500 = 99.949(/7/)TVJTL = (a-2y)/? + 2Ls =(16o2/20.1/,-2x6.231)xx400+2x87 = 198.973(/n)1E = (/?+/?)s
18、ecy-? = (400+ 0.788)sec2 -400 = 4.746(m)J = 2T-L = 2x99.9489-198.973 = 0.925(nz) =L-2LS =198.973-2x87 = 24.973(w) 2)计算曲线5个主点里程桩号:ZH = JD-T = (KO + 490.646)- 99.949 = K0 + 390.697HY = ZH + LS =(A:0 + 390.697) + 87 = KO + 477.697YH = HY + Ly=(K0 + 477.697) + 24.973 = KO + 502.670HZ = YH + Lh=( /CO+ 50
19、2.670)+ 87 = K0 + 589.670QZ = Z - % = (KO + 589.670)-= KO + 490.183QZ + % = ( KO + 490.183)+ - = KO + 480.646 = JD(校核无误)JD?计算:已知:圆曲线半径R=400m,两端缓和曲线等长均为Ls=87m,交点桩号 JD)=K0+934.738,$t 0=25 32 17.4.1)平曲线要素计算:&4872874C-。/、p =匚-7 = = 0.788(/72)24/? 2384R3 24x400 2384x40031 Ls 42240R287Q-73_- = 43.500(/n)
20、240x400:j874=28.6479/=28.6479X=6.2310R400(Y25。32,174”T = (R+p)fg- + q = (400 + 0.788)xrg- + 43.500 = 134.312(/77)L = (a-2y)/? + 2Ls =(2532,17.4,/-2x6.231)xx400 + 2x87 = 265.2900(/?i)E = (R+ /?) sec y-/? = ( 400+ 0.788) sec: - 400 = 10.9510(/n)J =2T- = 2x134.312-265.2900 = 3.334(m)Lv = L-2Ls= 265.290
21、-2x87 = 91.29(nz) 2)计算曲线5个主点里程桩号:277 = 7,-7 = (0 + 919.455)-134.312=0 + 785.143HY = ZH + Ls = (K0 + 785.143) + 87 = K0 + 872.143阳= y + 4 =(K0 + 872.143) + 91.29 = K0 + 963.433HZ = YH + Lh =(KQ + 963.433) + 87 = KI + 050.4330久0 八QZ = Z - % = (KI + 050.433) = K0+917.788Q NN/QZ + % = ( KO + 917.788)+ =
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