【正文】 湖南文理學(xué)院芙蓉學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計城市道路設(shè)計計算研究畢業(yè)論文第1章 緒 論1．1 設(shè)計的目的與實際意義本設(shè)計的目的在于使學(xué)生能夠正確運(yùn)用已學(xué)過的道路勘測設(shè)計、路基工程、路面工程、橋梁工程、公路工程概、預(yù)算等理論知識和專業(yè)知識、依據(jù)給定的條件和設(shè)計要求綜合地解決公路中的線形設(shè)計、路基設(shè)計、路面設(shè)計、小橋涵設(shè)計以及公路工程概預(yù)算文件編制等問題。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，通過該設(shè)計，鞏固所學(xué)的理論知識，初步掌握公路設(shè)計的基本理論、方法和技能，提高和培養(yǎng)學(xué)生的計算、繪圖、使用現(xiàn)行公路工程各種有關(guān)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)查閱收集有關(guān)資料，理論聯(lián)系實際及解決實際問題的能力。1．2 設(shè)計內(nèi)容與要求 設(shè)計內(nèi)容：(1)道路技術(shù)等級的確定：根據(jù)設(shè)計公路要求的交通量及其使用任務(wù)和性質(zhì)，確定公路等級。 (2)路線方案的擬定：結(jié)合沿線地形，地質(zhì)，水文，氣象等自然條件與主要技術(shù)指標(biāo)的應(yīng)用進(jìn)行路線方案的論證，確定合理的設(shè)計方案。(3)城市道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定(4)城市道路平面設(shè)計(5)城市道路縱斷面設(shè)計(6)城市道路橫斷面設(shè)計，土石方數(shù)量計算與調(diào)配(7)城市道路路面設(shè)計：路面等級確定，結(jié)構(gòu)組合設(shè)計，厚度計算 設(shè)計要求：(1)施工圖設(shè)計準(zhǔn)確、線條清晰、圖面整潔，裝訂成冊（圖幅尺寸：420297ｍｍ）。(2)計算書整齊清晰、計算全面、準(zhǔn)確。(3)按時完成設(shè)計任務(wù)。第2章 設(shè)計基本資料2．1 工程選址荊州市飛達(dá)路城市道路的建設(shè)是為了加快城市周邊小城鎮(zhèn)的建設(shè)步伐，加速推進(jìn)城鄉(xiāng)一體化。此條城市道路的建設(shè)將連接上吉嶺庫區(qū)范圍內(nèi)湖石村和鐵絲坳兩個組團(tuán)，可以完善此區(qū)域內(nèi)城市道路網(wǎng)，以適應(yīng)區(qū)域內(nèi)交通量日益增長的需要，它的立項建設(shè)對于促進(jìn)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到巨大的推動作用。 沿線自然資料設(shè)計路段工程所在區(qū)域內(nèi)地形以山谷、中低山、丘陵為主，山谷海拔高度90~100m，山嶺海拔高度一般在100～140m，地形坡度一般在25o～60o。山谷地表植被為耕地，山嶺區(qū)被森林覆蓋，間有低洼水塘和濕地。該公路自然區(qū)劃屬Ⅳ5區(qū)，即東南濕熱區(qū)，季節(jié)分明，春雨秋干，冬冷夏熱。，，；，；；年平均日照1577小時；最冷月平均相對濕度82%，最熱月平均相對濕度74%，平均最大凍深小于10cm。全線地質(zhì)條件良好，土壤為粉質(zhì)中液限粘土。 設(shè)計依據(jù)（1）《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（GB5022095）,（2）《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ37—90）（3）《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2006） （4）《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40—2003）（5）《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2006）（6）《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ013—95）（7）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D602004）（8）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70—2004）（9）《城市橋梁設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ77—98） 主要設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工程采用建設(shè)部頒發(fā)的《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ3790）城市主干路II級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。雙向2車道，計算行車速度40公里/小時，車行道路面寬度36m，設(shè)計年限20年；路面荷截標(biāo)準(zhǔn)：BZZ100（雙輪組單軸100KN標(biāo)準(zhǔn)軸截）；橋涵設(shè)計荷載城—A級，設(shè)計洪水頻率百年一遇。 主要設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容主要包括選線與總體設(shè)計、平縱橫線形設(shè)計、市政管線設(shè)計、平面交叉設(shè)計、路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、道路結(jié)構(gòu)物設(shè)計和隧道橋涵設(shè)計。（1）選線與總體設(shè)計選線與總體設(shè)計是指根據(jù)在前期社會調(diào)查中獲得的數(shù)據(jù)，擬定出一些較為科學(xué)合理的路線選擇方案，在社會公平性和經(jīng)濟(jì)效益性間進(jìn)行權(quán)衡，綜合各方面的因素并依據(jù)特定的指標(biāo)進(jìn)行方案比選，最后確定推薦方案。（2）平、縱、橫線形設(shè)計平縱橫線形設(shè)計包括：（a）確定城市道路的平面線形；（b）橫斷面的形式、布置和各部分組成以及加寬和超高設(shè)計；（c）縱斷面線形設(shè)計；（d）平縱組合線形設(shè)計。在進(jìn)行平縱橫線形設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)考慮到土石方的挖填方量，并進(jìn)行土石方挖填總量計算，定制出調(diào)運(yùn)安排計劃。（3）市政管線設(shè)計市政管線設(shè)計是指按照城市道路要求設(shè)計布置給水、雨水、污水、電力、綜合通信和照明等管線。（4）平面交叉設(shè)計平面交叉設(shè)計包括交叉口平面布置、交通工程設(shè)計和交叉口豎向設(shè)計。（5）路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計路面結(jié)構(gòu)設(shè)計按照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40—2002）、《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2006）的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。瀝青混凝土路面，設(shè)計年限為8年，標(biāo)準(zhǔn)軸載采用BZZ—100，以路表允許彎沉值和層底拉應(yīng)力控制路面整體強(qiáng)度。 水泥混凝土路面，設(shè)計年限為20年，以100kN的單軸—雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，并以荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力進(jìn)行驗算。路基填方段土質(zhì)邊坡一般采用1：，挖方段邊坡采用1：1，并視填挖高度，相應(yīng)的設(shè)置防護(hù)坡道或碎落臺。（6）道路結(jié)構(gòu)物設(shè)計在本條城市道路設(shè)計中，道路結(jié)構(gòu)物設(shè)計主要包括擋土墻設(shè)計和邊坡防護(hù)和邊溝、截水溝設(shè)計。 提交成果（1）畢業(yè)設(shè)計說明書（2）英文文獻(xiàn)翻譯（3）工程圖紙，包括：①線路平面設(shè)計圖（計算機(jī)繪制設(shè)計路段線路平面圖）；②路基縱斷面設(shè)計圖（計算機(jī)繪制設(shè)計路段縱斷面圖）；③路基橫剖面設(shè)計圖（計算機(jī)繪制代表性橫斷面圖）；④路面結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（計算機(jī)繪制路面結(jié)構(gòu)橫斷面圖）。 計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）工具鴻業(yè)市政道路CAD軟件； 城市道路規(guī)劃是城市規(guī)劃的重要組成，它受到所規(guī)劃城市其規(guī)模、人口、城市布局、城市環(huán)境以及城市土地使用等重要因素的制約和影響。而與此同時，城市道路的建設(shè)也會反過來影響道路附近區(qū)域的功能和發(fā)展。城市道路選線和平面設(shè)計將直接關(guān)系到道路的建設(shè)費(fèi)用、施工技術(shù)和難度、后期的運(yùn)營維護(hù)和服務(wù)水平。合理的路線選擇將發(fā)揮出良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。所以說，選擇路線方案是路線設(shè)計中最根本的問題。城市道路工程所在區(qū)域地形高低起伏較大，平坦開闊的區(qū)域小，狹長的山溝較多，為典型的山區(qū)城市道路。山區(qū)城市道路一方面增加了城市道路設(shè)計的難度，另一方面也為城市道路創(chuàng)造豐富多樣的城市景觀提供了有利空間。在進(jìn)行山區(qū)城市道路設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)堅持“安全、環(huán)保、以人為本、可持續(xù)發(fā)展”等適應(yīng)時代潮流的設(shè)計理念，力求道路的“綠色與和諧”。第3章 選線和平面設(shè)計 山區(qū)城市道路的特點(diǎn)隨著經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)正逐漸擺脫地理位置和地形地貌的束縛，越來越多的城市將城市開發(fā)的觸角伸入到周邊的山地和丘陵區(qū)域。山區(qū)城市道路道路走向多沿坡地或山體蜿蜒而上，因此是山地的自然地形條件決定了山地道路的外在形式。山地的道路形態(tài)具有立體、自由、多向的特征，外觀層次感較強(qiáng)，空間變化豐富多樣。與一般的城市道路相比，山區(qū)城市道路兼具城市道路和山區(qū)公路的特點(diǎn)，總結(jié)如下：（1）地質(zhì)人文情況復(fù)雜山區(qū)植被茂盛，森林覆蓋率高，地形復(fù)雜多變，地質(zhì)情況也因地形的特殊而千差萬別。一般而言，山區(qū)更容易出現(xiàn)塌方、地質(zhì)層斷裂和溶洞等不良地質(zhì)區(qū)域。加之暴雨等氣候條件的影響，山區(qū)容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，甚至出現(xiàn)山體坍塌、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，這些災(zāi)害將會給人民的生命財產(chǎn)構(gòu)成巨大地威脅并可能造成重大損失。因此，山區(qū)城市道路的立項、設(shè)計、施工、運(yùn)營、維護(hù)都必須嚴(yán)格遵照相關(guān)的規(guī)范要求，貫徹“安全、人文、可持續(xù)發(fā)展”的理念和原則，才能設(shè)計出放心路、安全路、舒適路。（2）線路選擇情況復(fù)雜 線路總體設(shè)計直接決定了山區(qū)城市道路的工程造價和工程質(zhì)量。在地形地質(zhì)條件復(fù)雜多變的山地城鎮(zhèn)區(qū)域中選擇一條合理的線路是一項十分具有挑戰(zhàn)性的工作。一方面必須考慮地形地質(zhì)等自然因素，另一方面又要考慮線路作為城市道路所應(yīng)具備的的便捷性和高效性等經(jīng)濟(jì)因素。在設(shè)計山區(qū)城市道路時，應(yīng)當(dāng)靈活運(yùn)用各種設(shè)計方法，既注重與地形的結(jié)合，又不至于太受地形的束縛，可選擇穿山隧道、盤山道、之字形線路等特殊道路線形。（3）自然和生態(tài)環(huán)境復(fù)雜 山區(qū)城市風(fēng)景秀麗，植被豐富，動植物資源呈現(xiàn)出多樣性，比起平原區(qū)的城市，山區(qū)城市的自然環(huán)境和生態(tài)資源一般要好，但是山區(qū)城市環(huán)境穩(wěn)定性較低，一旦遭到地質(zhì)災(zāi)害等破壞則影響范圍較廣，且不易恢復(fù)。山區(qū)城市道路按照其線路走向和形態(tài)一般可分為傍山段、路塹段、高架道路和穿山隧道等，不同的道路形態(tài)對山地生態(tài)系統(tǒng)的分割、擾亂和破壞程度也不盡相同，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況制定保護(hù)方案，在最大程度上保持原有的生態(tài)環(huán)境，為山區(qū)城市保留更多的自然生態(tài)空間。山區(qū)城市道路途徑或跨越河流水庫時，應(yīng)采取有效措施減少道路施工和后期運(yùn)營對水體的污染，如果水體為飲用水源，則必須高度重視并采取特別措施保護(hù)。（4）交通組成和性質(zhì)復(fù)雜山區(qū)城市用地分散，城市形態(tài)一般為多中心組團(tuán)或者帶狀結(jié)構(gòu)，人口密集，城市用地緊張。對于多中心組團(tuán)式城市而言，連接組團(tuán)的山區(qū)道路交叉口較少，車輛運(yùn)行速度較高，對線形有一定的要求。由于地形起伏較大，道路選線時為了減小縱坡坡率，通常結(jié)合地形，沿山麓、谷地或河岸布置，或者延長道路長度來克服自然高差，所以道路線形蜿蜒曲折，沒有一定的幾何形狀，因而道路非線性系數(shù)較大，車輛繞行距離遠(yuǎn)。同時，對中小城鎮(zhèn)而言，城市交通組成復(fù)雜，機(jī)動車和非機(jī)動車混合嚴(yán)重，在設(shè)計時必須加以考慮。（5）市政管線布置復(fù)雜 山區(qū)城市道路由于地形高低起伏，自然高差大，道路彎曲無固定形態(tài)，道路路幅較窄，這些因素給市政管線的布置帶來了很大的難度。在山區(qū)布置市政管線，應(yīng)該合理利用高差，堅持一體化原則，注重管線布局的均衡性，同行業(yè)管線共用通道，協(xié)調(diào)豎向規(guī)劃與排水專業(yè)規(guī)劃，從綜合角度評估專業(yè)管線路徑。 山區(qū)城市道路設(shè)計原則和方法山區(qū)城市道路選線應(yīng)注意：（1）充分利用地形條件，降低工程造價路線敷設(shè)應(yīng)跟隨地形的變化，在確定路線平、縱線型時，應(yīng)注意橫向填挖的平衡。橫坡較緩的地段，可采用半填半挖或填多于挖的路基；橫坡較陡的地段，可采用全挖或挖多于填的路基。必須注意到邊坡的開挖高度，避免高邊坡失穩(wěn)。同時，還應(yīng)重視縱向土石方平衡，減少借方與廢方。（2）平、縱、橫應(yīng)綜合設(shè)計不能僅關(guān)心縱坡坡度，過分使縱坡平緩，降低道路的平面線形標(biāo)準(zhǔn)，而使路線過于彎曲。也不能只考慮平面的直捷和縱面的平緩，導(dǎo)致高填深挖，工程量過大；或者只注重經(jīng)濟(jì)效益，過分地遷就地形，使得在平、縱面的設(shè)計中過多地采用極限或接近極限的指標(biāo)。（3）避免深挖高填當(dāng)線路通過高臺地或埡口時，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)和水文條件，在深挖方案和隧道方案之間進(jìn)行比選，綜合考量施工、運(yùn)營、景觀、環(huán)保等因素，挑選出合適的方案。（4）應(yīng)以曲線形設(shè)計法為主一般而言，在城市道路的規(guī)劃工作中，道路線形設(shè)計理論與方法多采用“直線型設(shè)計方法”，先定出直線的方向和位置，確定交點(diǎn)，再敷設(shè)曲線。隨著越來越多的城市道路提高對線形的要求和規(guī)劃控制的精準(zhǔn)度，傳統(tǒng)的直線型設(shè)計方法暴露出諸多缺點(diǎn)和不足，已不適應(yīng)現(xiàn)代山區(qū)城市道路的設(shè)計工作，具體表現(xiàn)在：①難以充分、合理地利用圓曲線和緩和曲線；②難以處理復(fù)雜多變的幾何線形；③難以滿足地形地物的約束條件。所以，在山區(qū)城市道路設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)逐步完善和推廣曲線形設(shè)計方法，以曲線為主，直線為輔，如擬合方法和綜合方法等。 道路的圓曲線和平曲線設(shè)計道路平面線形的三要素為：（1）直線——零曲率線（半徑無窮大）；（2）圓曲線——恒曲率線（半徑為常數(shù)）；（3）緩和曲線（回旋線）——變曲率線。道路為了繞避地面障礙、利用地形，通過必要的關(guān)鍵控制點(diǎn)，致使在平面上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。在路線轉(zhuǎn)折處，一般均用圓曲線連接，以使車輛平順地由前一條直線轉(zhuǎn)向駛?cè)牒笠粭l直線路段，所以要分析研究汽車在彎道上行駛的規(guī)律和特點(diǎn)，合理設(shè)置圓曲線半徑，以便采取有效的措施來確保車輛行駛的通暢、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適。緩和曲線是道路平面線形三要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線之間（當(dāng)半徑小于表22規(guī)定的不設(shè)緩和曲線之半徑時）或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)的變化曲線，《城市道路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定當(dāng)設(shè)計時速大于或等于40km/h時應(yīng)按照要求設(shè)置緩和曲線。一般城市道路傾向不設(shè)超高或者緩和曲線，以避免道路兩邊的建筑物標(biāo)高不協(xié)調(diào)。但山區(qū)城市道路由于其地形的特殊性和復(fù)雜性，不得不大量設(shè)置超高加寬段和緩和曲線。設(shè)計時速為40km/h，根據(jù)《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CJJ37—90），確定了本道路平曲線的設(shè)計參數(shù)，見表22。表22 平曲線設(shè)計參數(shù)（單位：米）設(shè)計時速40km/h設(shè)超高最小半徑設(shè)超高推薦半徑不設(shè)超高最小半徑不設(shè)緩和曲線最小半徑圓曲線最大半徑7015030050010000緩和曲線最小長度平曲線最小長度圓曲線最小長度同向曲線間直線最小長度反向曲線間直線最小長度357035240120 紙上定線步驟與方法定線的任務(wù)是在選線布局階段選定的“路線帶”的范圍內(nèi)，按已定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合細(xì)部地形、地質(zhì)等自然條件，綜合考慮平、縱、橫三面的合理安排，定出道路中線的確切位置。紙上定線是在大比例尺（一般用1：1000～1：2000）地形圖上確定道路中線的具體位置，再將紙上路線通過實地放線敷設(shè)到地面上，供詳細(xì)測量和施工之用。紙上定線根據(jù)操作方法的不同可分為直線形定線法和曲線形定線法。直線型定線法是根據(jù)選線布局階段所定的路線方案和該路等級相應(yīng)的集合標(biāo)準(zhǔn)，試穿出一系列與地形相適應(yīng)的直線作為控制路線走向和位置的基本單元，然后在相鄰直線轉(zhuǎn)折處用適當(dāng)平曲線連接的定線方法。直線型定線法主要適合在平原微丘地區(qū)定線。曲線形定線法是先根據(jù)地形、地物等條件設(shè)置合適的圓曲線，然后在相鄰圓曲線間用適當(dāng)?shù)木徍颓€或直線連接的定線方法。曲線形定線法一般適用于重丘和山地地區(qū)。結(jié)合所在區(qū)域的地形特點(diǎn)，確定在山谷地帶采用直線形定線法，在山嶺區(qū)域采用曲線形定線法。直線型定線法步驟：（1）在繪有格網(wǎng)的地形圖上訂出各交點(diǎn)的坐標(biāo)；（2）在定