【正文】 ........................................................ 52 參考文獻(xiàn) ................................................................. 53 附 錄 ................................................................... 54 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒論 本設(shè)計是在 我國交通運(yùn)輸日益發(fā)達(dá)的大背景之下完成對線路的各方面設(shè)計 。我國國土面積遼闊，內(nèi)陸城市居多，因此交通運(yùn)輸?shù)姆绞街校愤\(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸占有很大的比重。可以采取“門到門”運(yùn)輸形式，即從發(fā)貨者門口直到收貨者門口，而不需轉(zhuǎn)運(yùn)或反復(fù)裝卸搬運(yùn)。具體地說，公路運(yùn)輸一般具有以下優(yōu)點 : （ 1）可以直接把貨物從發(fā)貨處送到收貨處，實行門對門一條龍服務(wù)。 （ 3）適應(yīng)性強(qiáng)，可作為其他運(yùn)輸方式的銜接手段。 公路運(yùn)輸?shù)牟蛔阒幨遣贿m宜大批量運(yùn)輸。此外，公路運(yùn)輸容易污染環(huán)境，發(fā)生交通事故。 高速公路產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 30 年代西方一些國家， 60 年代以來世界各國高速公路發(fā)展迅速。其原因大致有兩個方面： 第一，高速公路適應(yīng)工業(yè)化和城市化的發(fā)展。 第二，汽車技術(shù)的發(fā)展，對高速公路建設(shè)提出客觀要求。 本設(shè)計的高速公路的建設(shè)，將為當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸及出行帶來極大的便利，有利于緩解現(xiàn)有的交通壓力，促進(jìn)沿線資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，帶動貧困地區(qū)盡快脫貧致富的需要，使當(dāng)?shù)氐奈锂a(chǎn)資源能夠及時有效地輸出，對提高沿線地區(qū)居民的生活質(zhì)量。 目前全世界已有 80多個國家和地區(qū)擁有高速公路，通車總里程超過了 23 萬公里。目前，美國擁有約 10萬 多 公里高速公路 ， 已完成以州際為核心的高速公路網(wǎng)，其總里程約占世界高速公路總里程的一半，連接了所有 5萬人以上的城鎮(zhèn)。高速公路建設(shè)資金投入的比例為州政府 %，地方縣市%，聯(lián)邦政府 3%，平時維護(hù)費(fèi)用主要由州政府負(fù)責(zé)。初 期，高速公路的建設(shè)從經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)同時修建難度比較小的地區(qū)開始建設(shè)，隨著國家主干道計劃(五縱七橫 規(guī)劃 )的逐步而實施，為實現(xiàn)成網(wǎng)的要求，建設(shè)重點也向地形復(fù)雜的地區(qū)轉(zhuǎn)移，長大隧道及高跨、長跨橋梁占的比例也起來越大，同時高速公路的平均造價也大幅度提高。 1992 年，中華人民共和國交通部制定了五縱七橫國道主干線規(guī)劃，計劃建設(shè)一個省際高速公路體系，它包括 12 條關(guān)鍵性的交通走廊五縱七橫 (5 條南北走向， 7 條東西走向 )，長達(dá) 萬公里，全部由二級公路以上的高等級公路組成，其中高速 萬公里。 1984 年 6月 7日，沈大高速公路開工，全長 375 公里。同年 12 月 21日，滬嘉高速公路 (上海至嘉定 )開工。該路是中國利用世界銀行貸款進(jìn)行國際公開招標(biāo)建設(shè)的第一條高速公路。滬嘉高速公路有四車道，全長 公里。在建高速公路總里程達(dá) 萬公里。2021 年 3月 21日，沈大高 速公路進(jìn)行全線封閉改造，這是中國第一條八車道高速公路。 2021 年中國高速公路通車?yán)锍虨?74113km(不含港、澳、臺地區(qū) ),比 2021 年底增長了 %。2021 年河南高速再創(chuàng)新高，達(dá)到 5830 公里，通達(dá)河南的所有省轄市，通車?yán)锍踢B續(xù) 7年保持全國第一，形成了以鄭州為中心，縱貫?zāi)媳薄⑦B接?xùn)|西、輻射八方的高速公路網(wǎng)絡(luò)，河南，也成為全國率先實現(xiàn)縣縣通高速的 省份， 108 個縣城， 20 分鐘就可上高速，3小時能通達(dá)所有省轄市。截至目前，據(jù) 2021 年 3 月份發(fā)改委宣布，我國 高速公路 運(yùn)營 里程達(dá)到13 萬公里 ，居世界第一。主要山脊走向呈 西北 ～ 東 南向，最高山峰為 霍林山 ，海拔 1753 米，最底點位于 鎮(zhèn)山中部 附近的 大河灣與鳴河的谷地 ，海拔 1500 米，相對高差 250多 米。依據(jù)成因類型、形態(tài)和組成物質(zhì)三者的不同組合，將本區(qū)內(nèi)發(fā)育的地貌單元劃分為河流侵蝕堆積河谷平原、侵蝕剝蝕小起伏中山、侵蝕剝蝕大起伏中山三個大地貌單元。第四系孔隙水主要賦存于河流漫灘、階地及斜坡堆積層。漫灘及較寬闊的一級階地因良好的賦存條件，一般富水性強(qiáng)，水質(zhì)好，地下水位變化大；斜坡堆積層基本不含水，在厚度大地形平坦處可能存在少量上層滯水，但分布非常有限。高階地和斜坡堆積層因粘性土雨季時常在局部滯流成濕地或滲水成溪流，水量不大也儲存不均勻，但卻是引起斜坡小型溜塌或淺層滑動的主要因素。含水層巖性為石炭、二疊、三疊、侏羅系的砂巖及節(jié)理裂隙發(fā)育的包括風(fēng)化裂隙、構(gòu)造節(jié)理及斷裂構(gòu)造帶，因受巖性影響分布很不均勻，一般軟質(zhì)巖如泥巖、頁巖等多為風(fēng)化裂隙微含水，硬質(zhì)巖則為構(gòu)造裂隙含水，如砂巖等，其含水性也很弱，很少 見地下水露頭。沿線有多個石灰廠，產(chǎn)量大、質(zhì)量好。工程所需的部分材料可以就地取材，節(jié)約工程費(fèi)用，其他材料如瀝青等均需向外采購。沿線多粘質(zhì)土，河谷地段為堆積土，山坡 1 米以下是大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 碎石土。對于施工造成的取土坑、棄土區(qū)填方及挖方采用完善的排水系統(tǒng)和必要的防 護(hù)措施。 本線路起點位于大河灣附近，終點至馬家。所設(shè)計的道路線具體情況如下：主線為雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路幅寬度 ，中央分隔帶 2m，行車道 2 12m、路槽深度 ，硬路肩 2 3m、路槽深度 ，土路肩 2 ，設(shè)計車速為 100km/h。 設(shè)計依據(jù) （ 1） 本公路工程可行性研究報告及勘察設(shè)計合同文件。 的主要 設(shè)計規(guī)范 如下。 交通量計算 交通量是單位時間內(nèi)通過道路斷面的交通流量（即單位時間內(nèi)通過道路某斷面的車輛數(shù)目）， 預(yù)測該路竣工后第一年的交通組成如表 21。各汽車代表車型及車輛折算系數(shù)規(guī)定如表 22。 9 3 9 5 0 2 0 1 3 4 2 ?????????????N 輛 /日 確定公路等級 預(yù)計通車后公路沿線年交通量平均增長率γ =3%，高速公路設(shè)計交通量預(yù)測年限為20 年。高速公路的年平均日設(shè)交通量宜在 15000 輛小客車以上。 選線是根據(jù)線路基本走向和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，考慮安全、環(huán)保、土地利用和施工條件，以及經(jīng)濟(jì)等因素，通過全面比較，選定路線中線的全過程。為了保證選線和勘測設(shè)計質(zhì)量，降低工程造價，必須全面考慮，由粗到細(xì)，由輪廓到具體，逐步深入，分階段分步驟分析比較，進(jìn)行多個設(shè)計方案的比選，才能定處合理的路線。同一起、終點的路段內(nèi)有多個可行的方案時，應(yīng)對各設(shè)計方案進(jìn)行同等深度的比較。 （ 3） 應(yīng)對路線所經(jīng)區(qū)域、走廊帶及其沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入調(diào)查、勘察，查清其對公路工程的影響程度。當(dāng)必須穿過時，應(yīng)選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取切實可行的工程措施。 （ 5） 國家文物是不可再生的文化資源，路線應(yīng)盡量避讓不可移文物。 （ 7） 高速公路、具有干線功能的一級公路同作為路線控制點的城鎮(zhèn)相銜接時，以接城市環(huán)線或以支線連接為宜，并與城市發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。 本設(shè)計所在區(qū)域為 山嶺 — 河谷平原地形，在山嶺部分要注意限制坡度的影響，要用足坡度，在河谷平原地段坡度限制不大，主要是進(jìn)行障礙物的繞避。 山區(qū)選線的步驟和方法 本設(shè)計所處的地形多為山脈丘陵，一部分河灘，因此選線設(shè)計應(yīng)該按照山區(qū)選線的方法進(jìn)行。具體如 下： （ 1） 路線方案選擇 路線方案選擇主要是解決起、終點間線路基本走向的問題。 （ 3） 具體定線 定線是根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和路線方案，結(jié)合有關(guān)條件在有利的路線帶內(nèi)進(jìn)行平縱橫綜合設(shè)計，具體定出道路中線的工作。正常的工程建設(shè)要先進(jìn)行地形勘測，由于畢業(yè)設(shè)計采用的地形圖已經(jīng)由設(shè)計單位勘測設(shè)計完畢，因此 需要 詳細(xì)的解讀地形圖。 本設(shè)計的地形圖在起終點界線范圍內(nèi)，整個地形呈西北至東南走向，右上側(cè)河流水系比較發(fā)育，左下側(cè)多為山嶺。地形圖中部平坦部分為鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落，中部有街鵬村、堂爾上村，并且附近河流繁多，河流周邊農(nóng)用耕地占地面積大。 （ 2） 平面線形應(yīng)直捷、流暢，并與地形、地物相適應(yīng)，宜直則直，宜曲則曲，不片面追求直曲，這是美學(xué)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)的要求。 （ 4） 注意與縱斷面設(shè)計相協(xié)調(diào)。 （ 5） 平曲線應(yīng)該有足夠的長度。因此，平曲線應(yīng)有一定的長度。 平面要素的確定 平面線形主要由直線、圓曲線、緩和曲線三種線形組合而成的。對 道路平面線形設(shè)計，主要有基本型、 S形、 C形、卵形、凸形、復(fù)合型和回頭型曲線等。 線形中的直線段長度不宜過長。兩圓曲線之間以直線連接時，夾直線的長度不宜過短，規(guī)范中有以下規(guī)定： 設(shè)計速度大于或等于 60km/h 時，同向圓曲線之間夾直線最小長度（以 m 計）以不小于設(shè)計速度（以 km/h 計）的 6倍為 宜 。 由于本線路設(shè)計的平面曲線半徑均小于 4000m，因此需要設(shè)置曲線超高。 表 23 各級公路圓曲線最大超高值 公路等級 高速公路、一級公路 二級、三級、四級公路 一般地區(qū)（％） 8或 10 8 積雪冰凍地區(qū)（％） 6 根據(jù)規(guī)定本線路設(shè)計圓曲線最大超高值取 8％，旋轉(zhuǎn)方式為繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，線性漸變方式并且外側(cè)土路肩隨行車道一起超高。本設(shè)計為高速公路，并且最小圓曲 線半徑為 800m，因此不需要曲線加寬設(shè)計。 表 24 高速公路主要技術(shù)指標(biāo) [2] 設(shè)計速度 100km/h 平曲線 最小半徑一般值 700m 最小半徑極限值 400m 緩和曲線最小長度 85m 不設(shè)超高的最小曲線半徑 路拱≤ 2％ 4000m 路拱 2％ 5250m 最大超高 8％ 曲線加寬 不設(shè)置加寬 本 設(shè)計中公路平曲線半徑的最小的為 800m，緩和曲線最小的長度為 200m，最大超高為 8%，曲線不設(shè)置加寬，經(jīng)設(shè)計向?qū)炞C滿足要求。 方案一：起點位于大河灣東北側(cè)，沿坡底跨越鳴河支流，繞過鎮(zhèn)山山咀，在街鵬村附近設(shè)置轉(zhuǎn)彎曲線。 方案二：起點同樣位于大河灣東北側(cè)，沿山坡坡底跨越鳴河支流，在鎮(zhèn)山山咀處轉(zhuǎn)彎沿傍山線路進(jìn)入鎮(zhèn)山中部，在鎮(zhèn)山中部遠(yuǎn)河谷線設(shè)置 反向 曲線。 方案三：方案三為遠(yuǎn)河谷線路，線路起點位于大河灣西南側(cè)，在祁東山東南部位轉(zhuǎn)彎進(jìn)入鎮(zhèn)山西南側(cè)，在鎮(zhèn)山中部轉(zhuǎn)彎以直線段穿越堂爾上鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊緣進(jìn)入南山中部。 （ 2）方案評價比選 方案一的路線里程短，穿越的地形多為河谷平原，山嶺較少，地勢比較平坦，可以減少填挖方量，降低工程費(fèi)用。線路的不足之處是占用了大量農(nóng)田，且穿過了很多戶住宅，這將使得青苗補(bǔ)償費(fèi)用和住房拆遷費(fèi)用大大增加，遠(yuǎn)超過工程費(fèi)用。 方案二的路線現(xiàn)對于方案一稍向里側(cè)移動了些，線路大部分為傍山線路，避免了大量占用農(nóng)田，填挖方量也不是很大。但是線路在鎮(zhèn)山中部的挖方量大，需要設(shè)置一條 600m 的隧道。 三個方案的技術(shù)指標(biāo)比較如表 25 所示。其平面圖詳見附錄 1 路線平面設(shè)計圖。 ） β0— 緩和曲線終點處的緩和曲線角 （ 176。 49′ ″，圓曲線半徑 R=800m，緩和曲線長為 220m，各要素計算如下： 內(nèi)移 值 ： mRLRLp ss 22080024 220238424342342 ??????? 切線增長值： mRLLq ss 220222024022322 ?????? 緩和曲線角： ??? 22021020 ????? ?? RL s 切線長： ? ? ? ? mqpRT a a n ?????????? ?? 平曲線長： mLRLs ?????????? ????? 外矢距： ? ? ? ? mRpRE e e c ?????????? ?? 切曲差： mLTD ?????? 圓曲線長： mLLL sy ?????? 經(jīng)校核無誤。其他交點圓曲線要素及樁號 詳見附錄 8直曲表。 電算確定平曲線要素 本路線包含三個平面曲線，其平面幾何要素如下。 圖 23 曲線 1幾何要素 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 平曲 線 2的幾何要素如圖 24所示。 圖 25 曲線 3幾何要素 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 設(shè)計向?qū)У脑O(shè)定 在完成平面線形設(shè)計之后，要進(jìn)行設(shè)計向?qū)У脑O(shè)置，這是完成整個線路平縱橫設(shè)計的核心步驟，也是檢驗 各 個設(shè)計階段所進(jìn)行的設(shè)計是否符合規(guī)范、是否合理的 重要方法。 圖 26 路線基本信息 （ 2）路幅與斷面形式如圖 27。 左側(cè)行車道橫坡為 2％ ，寬度為 34m，路槽深度為 。 左側(cè)土路肩橫坡為 3％，寬度為 ，路槽深度為 0。 （ 3）填挖方設(shè)置如圖 28。 大連交通大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 29 邊溝及排水溝設(shè)置 （ 5） 超高加寬設(shè)置如圖 210?？v斷面圖是通過縱斷面設(shè)計得到的成果，也是道路設(shè)計的重要的一部分。 （ 1） 縱斷面線形設(shè)計應(yīng)根據(jù)設(shè)計速度，在適應(yīng)地形和環(huán)境的條件下，對縱坡的大小、長短及前后坡段協(xié)調(diào)的情況，豎曲線半徑及其與平面線形的組合等進(jìn)行綜合全面的研究。 （ 2） 應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項規(guī)定，以及相關(guān)高程控制點和構(gòu)造物設(shè)計對縱斷