【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 1 引 言 大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文）是 本科 教學(xué) 大綱 最后一個重要 環(huán)節(jié)， 也是對我們以后的工作實踐 的理論依據(jù)。本次設(shè)計基于在大學(xué) 期間所學(xué)的有關(guān)專業(yè)知識和基礎(chǔ)知識。 應(yīng)用所掌握 的 專業(yè)知識 ， 設(shè)計 出經(jīng)濟﹑安全﹑美觀 的 陜西秦嶺地區(qū)（ 6， 7， 8）路基設(shè)計 A線 。 路線段總克服的高差為 ，路線總長為 ，平均縱坡為%。共有 7個基本曲線， 6個回頭曲線。 設(shè)計內(nèi)容為試坡﹑選線﹑定線﹑設(shè)計平曲線﹑豎曲線﹑橫斷面﹑路基 路面設(shè)計﹑防護 措施 ﹑橋涵水文﹑工程預(yù)算等。 路面為3cm厚的瀝青表面處治，基層用 10cm 厚 瀝青碎石﹑ 28cm 厚級石灰土﹑ 20cm 厚天然砂礫層。預(yù)算工程造價為 3170845 元。 在導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下，不僅鞏固了專業(yè)知識， 而且系統(tǒng)地設(shè)計出了一條位于重丘區(qū)的三級公路。通過這一環(huán)節(jié)，使我 開闊了視野﹑豐富了專業(yè)知識﹑ 學(xué)會 了 分析 工程問題及 解決問題的方法。 查閱參考書（資料）， 進一步熟悉應(yīng)用和理解《標準》、《規(guī)范》、《手冊》額度能力。 因此，畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)工程師基本訓(xùn)練必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié) ，是讓 我們 將所學(xué)知識建立知識體系的重要過程，也是 我們 走向 工作崗位前的“上崗培訓(xùn)”，為以后更好的工作打下了扎實的專業(yè)知識基礎(chǔ)，也為 以后更快的進入工作角色做好了準備。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 2 第一章 概 述 氣候特點 該地區(qū)海拔高度在 1000～ 2021 米等高線之間，按中國氣候分區(qū)，屬東南濕熱區(qū)，向青藏高寒區(qū)的過渡區(qū)，屬全國道路氣候分Ⅱ 2B區(qū)，季節(jié)冰凍，中濕區(qū)，該地區(qū)同時受冷熱氣流的影響較大，氣候特征屬北亞熱帶季風氣候，夏季降水多，冬季氣溫低。 路線所經(jīng)地區(qū)最高月平均地溫 25? C～ ? C,年平均氣溫在 14? C～ 22? C之間 ,極端最高氣溫在 0? C～ 4? C之間 ,冰凍現(xiàn)象輕 .但當偶爾寒流猛烈時 ,氣溫可降到 10? C以下 ,土壤最大 凍深 米，最大積雪深度 米 ,定時最大風速為 。 降水量及地下水埋深 路線所經(jīng)地區(qū)位于東經(jīng) 105? ～ 110,北緯 30? ～ 35? 之間 ,屬中國暴雨風區(qū)的 13區(qū) ,年降水量 800mm 左右 ,一般山地多 ,平地較少 ,分布規(guī)律為由東向西 ,由南向北 ,逐漸降低，潮濕系數(shù)在 ～ 之間 ,干燥度平均在 以下 ,雨型為夏、秋雨 ,最大月雨期長度為 ～ 天。降雨形式以暴雨為主 ,雨量多集中在 6 ～ 8月 ,約占全年降水量的 60% ,冬季降水量僅占全年的 4～ 5% 。 由于該地區(qū)降水量較多， 且集中，地面橫坡陡峻，匯流時間較快，一般匯水面積≤ 10km2，匯流時間約 30 分鐘；匯流面積≤ 20km2，匯流時間約 45 分鐘；沿線地下水埋深一般在 3米左右，溝谷處約為 2米左右。 地形與地貌 路線所經(jīng)地區(qū)，自然地面橫坡陡峻，清江河從西向東流入渭河，路線沿清江河而上，在清江河發(fā)源地翻越分水嶺而下，其分水嶺西坡陡而東坡較緩，自然橫坡達40% 左右，自然地面較整齊，短距離內(nèi)高差大，溝谷、河流的縱坡較大，大量隨季節(jié)變化大，除清東河下游處，枯水季節(jié)水量很小，甚至干枯；夏季水流湍急，往往引起山洪暴發(fā)，沖刷力較大，河 （溝）內(nèi)為含土礫石，大于 60mm 的礫石含量占 50% 左右，礫石成份主要為花崗巖，個別礫石的最大粒徑達 45 ㎝。 地質(zhì)與土質(zhì) 路線所經(jīng)地區(qū)，位于中國區(qū)域工程地質(zhì)的秦淮山工程地質(zhì)區(qū)和秦巴山地工程地質(zhì)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 3 區(qū)的交界，靠近秦巴山地工程地質(zhì)區(qū)，屬陜西省祁連地層區(qū)，紙房 洛南地層小區(qū)（ 22? 區(qū)），大部為火成 — 變質(zhì)巖山地，巖層為古生界雜巖，以粗?；◢弾r、變質(zhì)巖為主，其次分布有石灰?guī)r，巖性質(zhì)量較好，一般巖層較深處，可采集到Ⅲ級以上的石料。第四紀發(fā)生的巖層和近代堆積，以重堆積、殘積土壤為主，土質(zhì)為黃棕粘性土，受大氣和溫度的長 期影響酸堿度為中或微，土質(zhì)為液限粘土呈密實狀態(tài)，巖石風化程度為中等，路線所經(jīng)地帶，土層覆蓋厚度約 米左右，土層中 20% 為松土， 50% 為普通土， 30% 為硬土，巖層中 10% 為軟石， 70% 為次堅石， 20% 為堅石，在清江河發(fā)源處的分水嶺上，此處地質(zhì)良好。 植被及作物等概括 該地區(qū)多為山地，山坡上為山地草甸土壤，是山地灌木叢和草甸的生境。但由于沖刷等原因，土壤中有機質(zhì)分解和養(yǎng)分損失迅速，故肥力不高，溝谷和山坡上生長有稀疏灌木叢和高度在 以下的密草，疏林的郁悶度在 40% 左右，在平緩的山坡上 ，種植的作物主要有玉米、麻類、谷子、菜籽等。 大力開展植樹種草，保持良好的生態(tài)環(huán)境，保證糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，促進牧業(yè)和林業(yè)的發(fā)展，是今后一項主要的經(jīng)濟戰(zhàn)略任務(wù)。 本次設(shè)計 必做 內(nèi)容 : （ 1）路線方案的擬定 （ 2）道路等級的確定 （ 3）道路技術(shù)標準的確定 （ 4）道路平面設(shè)計 （ 5）道路縱斷面設(shè)計 （ 6）一、二次修正導(dǎo)向線圖 （ 7）道路橫斷面設(shè)計（取一公里） （ 8）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 （ 9）橋涵水文計算及典型路段道路排水系統(tǒng)布置 （ 10）道路工程量計算 及工程概算編制（一公里左右） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 4 第二章 平、縱、橫三維斷面設(shè)計 道路等級的確定 交通量換算 已知預(yù)算十年末交通量（年平均增長率 Y=10％）為 2500 輛 /日“公路工程技術(shù)標準 — ”各種車型的折算系數(shù)為小客車 中型車 大型車 拖掛車 。 依據(jù)“國內(nèi)外汽車參數(shù)”得知：東風 EQ140 載重 黃河 ,JN— 150 載重 ,解放 CA10B 載重 ,躍進 NJ130 載重 。 十年末 小客車標準車型交通量 表 21 車型 交通組成量 實際交通量 折算系數(shù) 換成小客車交通量 解放 CA10B 65％ 2500 65％ =1625 進 NJ130 15％ 2500 15％ =375 黃河 JN150 10％ 2500 10％ =250 500 東風 EQ140 10％ 2500 10％ =250 375 ∑ =3875 輛 /日 依據(jù)“道路勘察設(shè)計” （見參考文獻） ， 交通輛換算公式為 1d0(1 )nN N r ??? 式中： dN — 規(guī)劃交通量（輛 /日）； 0N — 起始年平均日交通量（輛 /日）； ? — 年平均增長率（ %）； n— 預(yù)測年限（年） 換算十五年初平均日交通量：用式（ 2— 1）計算 3875)1( 10 ??? ?nd rNN 輛 /日 據(jù)服務(wù)對象，假設(shè)本條公路為三級公路?！肮窞r青路面設(shè)計規(guī)范 JTG D50— 2021”選三級公路路面為瀝青表面處治時設(shè)計年限為八年。 日輛 / )(3875)1(1510? ??????nd rNN 道路等級確定 地區(qū)的地形為重丘山嶺區(qū)，公路使用性質(zhì)任務(wù)是為沿線工農(nóng)業(yè)服務(wù)，是溝通縣鄉(xiāng)村的支線公路，并小客車標準車型交通量 為“公路工程技術(shù)標準 JTG B01— 2021”規(guī)定的三級公路小客車年平均日交通量 2021— 6000 輛中間。 該公路為三級公路。 假設(shè)成立。 道路技術(shù)標準的確定 （重丘區(qū)三級公路） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 5 依據(jù)“公路工程技術(shù)標準 JTG B01— 2021”該公路的各項設(shè)計值取如下： 設(shè)計速度 30（㎞ /h） 單 車道寬度 土路肩寬度 路基寬度 停車視距 30m 會車視距 60m 超車視距 150m “公路工程技術(shù)標準 JTG B01— 2021”規(guī)定半徑﹑坡度調(diào)整的范圍如下： 圓曲線最小半徑（ m）： 一般值： 65 極限值： 30 不設(shè)超高最小半徑： 350 最大縱坡： 8% 當路拱≤ %時為 350；當路拱＞ 2%時為 45 同向曲線曲線間最短直線長度滿足 v6? 反向曲線間最短線長度滿足 v2? 越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡） 路段，相對高差為 200— 500m 時，平均縱坡不應(yīng)大于 %；相對高差大于 500m 時，平均縱坡不應(yīng)大于 5%，任意連續(xù) 3km 路段的平均縱坡不應(yīng)大于 %，最小坡長： 100m。 不同縱坡最大坡長 表 22 縱坡坡度（ %） 4 5 6 7 8 最大坡長（ m） 1100 900 700 500 300 連續(xù)上坡（或下坡）時，應(yīng)在不大于上面所規(guī)定的縱坡長度范圍內(nèi)設(shè)置緩和坡段。緩和坡段的縱坡應(yīng)不大于 3%，其長度應(yīng)符合縱坡長度的規(guī)定。 豎曲線最小半徑 400m（凹凸形一般值） ， 250m（凹凸極限值） 。 豎曲線最小長度 25m。 選線 1．選線目的 選線是在規(guī)劃道路的起終點之間選定一條技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，又能符合使用要求的道路中心線的工作。任務(wù)就是在這眾多的方案中選出一條符合設(shè)計要求 ,經(jīng)濟合理的最優(yōu)方案。選線的方法有實地選線 ，紙上選線和自動化選線。本次設(shè)計選用有地形圖的紙上選線方法 。 2． 山嶺區(qū)選線特點 山嶺地區(qū)山高谷深，坡陡流急，地形復(fù)雜 ，但山脈水系清晰，這就給山區(qū)選線指內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 6 明了方向，不是順山沿水，就是橫越山嶺。路線布局時應(yīng)考慮地形﹑地質(zhì)和水文條件，對區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造﹑滑坡﹑巖 堆﹑崩塌﹑泥石流﹑巖溶等嚴重不良地質(zhì)地段，應(yīng)認真調(diào)查清楚其特征﹑范圍及對路線的影響。 考慮積雪和冰凍地區(qū)并結(jié)合居民點分布﹑城鄉(xiāng)建設(shè)﹑工農(nóng)業(yè)發(fā)展其交通水利設(shè)備相配合。 越嶺線的展線方式主要有自然展線﹑回頭展線﹑螺旋展線三種。對控制點間的高差大，靠自然展現(xiàn)無法取得需要的距離以克服高差，或因地形地質(zhì)限制，不宜采用自然展現(xiàn)時，路線可利用有利地形設(shè)置回頭曲線進行展現(xiàn)。其優(yōu)點是便于利用有利地形，避讓不良地形﹑地質(zhì)和困難工程。 在兩固定控制點間布線，應(yīng)力求距離短捷，坡度緩和的路線，故應(yīng)試坡布線。 道路平面設(shè)計 技術(shù)指標的選定 路線是指道路中心的空間位置 ,路線在平面上的投影稱路線的平面 ， 沿中心豎直剖切再進行展開則是路線的縱斷面，中心上任一點的法向切面是道路在該點的橫斷面。路線中心的平面位置是考慮社會經(jīng)濟﹑自然條件和技術(shù)條件等因素以后，經(jīng)過平﹑縱﹑橫綜合考慮，反復(fù)修正才定下來的；沿中線的樁志進行高程測量和橫斷面測量，取得地面線和地質(zhì)﹑水文及其他必要資料以后再設(shè)計縱斷面和橫斷面。 現(xiàn)代道路平面線是有直線﹑圓曲線和緩和曲線構(gòu)成的，稱為平面線形三要素，道路平面線形設(shè)計就是從線形的角度去研究三個要素的選用和相互間的組合 等問題。 地形較大起伏的地區(qū)，直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)，易產(chǎn)生高填高挖路基，破壞自然景觀，不易采用過長的直線。采用短線形時 均應(yīng)視地形﹑地物情況而慎重選用。 “公路路線設(shè)計規(guī)范 JTJ 011— 84”規(guī)定， 當計算行車速度≥ 60km/h 的公路： 1．同向曲線間的最小直線長（以 m計）以不小于計算行車速度的 6倍為宜。 在受條件限制時，宜將同向曲線該為大半徑曲線或?qū)汕€作成復(fù)曲線﹑卵形曲線或 C形曲線。 2．反向曲線間的最小直線長（以 m計）以不小于計算行車速度的 2倍為宜。 當直線兩端設(shè)置緩和曲線時，也可以直接相連，構(gòu)成 S形曲線。 計算行車速度≤ 40km/h 的公路，一般情況下可參考以上規(guī)定；但位于山嶺重區(qū)的特殊困難地段，同向曲線間的最小長度應(yīng)不小于計算行車速度的 倍。 平曲線交點計算 依據(jù)“道路勘測設(shè)計”得知曲線要素計算公式 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 7 切點內(nèi)移量 q= 322 240SSLLR? 圓曲線偏移量 P= 24324 2384SSLLRR? 半徑移偏量角0 402 8 . 6 4 7 9 2 8 . 6 4 7 9 160SLR? ?? 切距 T=? ?tan2aR P q?? 曲線長 L=? ?0 3 .1 422180 Sa R L??? 外距 E=? ?sec 2aR P R??m 超距 D=2TL （ 1） 基本 線形曲線計算 例 如 JD1 的計算如下： 已知資料： 半徑 R=350m 不設(shè)緩和曲線 ,右 偏角 ? 。 交點樁號 KO+，套用 上公式得： T=Rtan2a =350xtan = L=180? aR== D=2TL=2 = 主點樁號的推算 ： JD KO+ T ZY + L YZ L/2 QZ + D/2 JD K0+ 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 說明書 8 （ ）α 1/2α 1α 1（ ） 圖 2— 1 基本型曲線 JD1 和 JD3 的計 方法 算同上。 交點要素計算表