根据土木工程(道路与桥梁工程)专业教学计划,学生完成所有课程后,安排有毕业设计和答辩。毕业设计是高等院校应届毕业生的总结性作业,也是高等院校必不可少且非常重要的实践性教学环节。经过3年半的学习,学生基本掌握了所学的基础理论知识和专业知识,毕业设计(论文)阶段既是所学理论知识巩固深化过程,也是理论和实践相结合的过程。其目的就是让学生系统的掌握设计文件的组成、设计方法、技术标准的合理运用,利用所学各门学科的理论知识,解决工程的实际问题,达到毕业后直接为生产服务的目的。
本指导书内容包括:
说明、选线、定线、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计(防护及排水设计)、路面设计、桥涵设计等。
一、说明
说明是设计文件的重要组成部分,总说明书主要包括:
1)概述:
①项目的地理位置、建设重要意义等
②设计标准:公路等级、地形类别、计算行车速度、路基宽度、设计荷载、路面设计采用的标准轴载、采用技术标准和规范
③路线基本走向、起讫点、中间控制点等
④占用土地情况
2)沿线自然条件:地形地貌、工程地质、水文等
3)总体设计:
①原则
②技术标准与技术指标的总体运用情况(起点桩号、终点桩号、转点数、平曲线最小半径、最大半径、缓和曲线最小长度、平曲线间最小直线长度、平曲线占路线总长、竖曲线最小半径、最大坡度、最小坡度、最小坡长等在平纵面设计中的应用。
③路基路面及排水:路面结构组合、一般路段路基的横断面设置情况(加宽、超高方案说明)、排水设施采用
④沿线交叉的设置情况以及与人民群众生产和生活需要的适应情况
二、选线
选线是在路线起、终点间,根据公路等级,合理利用地形,正确运用技术标准,选定一条技术上可行,经济上合理,且符合使用要求的公路中线。线位确定是一项非常重要的工作,需要综合考虑多方面的因素,进行多方比较,是一个由浅到深,由粗到细,由轮廓到具体的工作过程。
步骤和方法:
1)确定起、终点及路线的基本走向,确定控制点,构成路线的大致方案
2)进一步加密控制点,解决局部路线方案工作,根据地形、地质、水文、气候等情况逐段定出小控制点
3)在逐段安排的小控制点间,反复插点,穿线,根据标准,充分考虑平、纵、横综合因素,定出中线和交点
三、定线
定线的基本任务是选线布局完成以后,根据既定的技术标准和路线方案,结合地形、地质条件,从平、纵、横三方面综合考虑,具体定出合理的路线,要求在平面上定出路线的交点、转点,并确定平面线形要素;在纵断面上定出交点及设计坡度,在横断面上定出中心填挖尺寸及边坡坡度。
公路定线方法有纸上定线和实地定线两种,本次毕业设计采用纸上定线。
定线一般分段进行,其步骤是:
1)根据路线布局方案,结合地形进行加密控制点
2)按这些加密的点,安排直线,定转点,再延伸直线,定出交点
3)定曲线半径
反复试插,才能定出合理的路线。定线时,必须正确处理平、纵、横三方面
之间的关系,全方位多层次,兼顾技术、经济、社会效益多方面因素而定。
四、平面设计
一、考虑:
1)平面线形设计的一般原则
2)平面线形设计中直线和曲线的应用
3)基本型、S型、复曲线、卵形、C型等线形的应用和计算
4)曲线半径的选择
路线定线后,要根据路线交点的实际情况,酌情选定圆曲线半径。为了提高公路使用质量,各级公路的圆曲线半径应采用较大的半径。在一般情况下,宜选用大于《规范》所规定的一般最小半径,只有当地形、地物或其它条件限制时,方可采用极限最小半径。不要轻易采用极限最小半径。
圆曲线半径的选定,除要与曲线所在位置的地形、地物相适应,使曲线沿理想的位置通过外,还应考虑与曲线前后的线形标准相协调。
例如:长而陡的下坡端点和两长直线间,不宜插入小半径圆曲线;陡坡的路线上,不宜采用小半径圆曲线,以免造成合成坡度过大。
5)缓和曲线长度
平面设计中,圆曲线半径、缓和曲线长度的选择是两个重要方面,任何一方
选择不当,对整个线形的影响都是很大的。
缓和曲线长度必须满足不同地形,不同公路等级的最小长度,以及缓和曲线参数的要求。同时还要考虑布设的缓和曲线要适应地形,有利于行车,以及与平曲线长度比例关系的要求。
选择合理的缓和曲线长度,是一项很重要的工作,要经过多方面的考虑,才能选择出合理的长度。
二、绘制图纸和表格:
1)路线平面设计图: 一般采用1:2000的比例尺,注明各曲线主点桩以及公
里桩、百米桩等。
2)直线、曲线及转角表
3)逐桩坐标表
五、纵断面设计
1)纵断面设计
最大纵坡、最小纵坡不应大于《规范》的规定。注意桥上及桥头路线以及隧道的纵坡度选用、合成坡度和平均坡度限制、最短坡长限制、最大坡长限制、竖曲线设计要求、平纵配合设计。
2)纵断面图的绘制
纵断面采用直角坐标系,以横坐标表示里程桩号,纵坐标表示高程。通常横坐标比例尺采用1:2000,纵坐标采用1:200。
在纵断面图上有两条主线,一条是地面线,另一条是设计线。地面线是由地面各桩点地面高程连接而成的折线。
纵断面设计图应按规定采用标准图纸和统一格式,以便装订成册。
六、横断面设计
横断面设计应根据公路等级所确定的路基宽度,结合当地的自然条件,考虑交通安全、道路排水、路基稳定、用地节省和工程经济等因素,综合分析,拟定横断面组成,选定合适的横断面形式和尺寸。
七、路基
1)路基设计表
2)路基标准横断面图
3)路基一般设计图
横断面图的比例尺一般是1:200,即按桩号绘制出各断面的地面线、横断面设计线,完成横断面图的绘制。
4)路基每公里土石方数量表:进行横断面面积计算和土石方计算
5)路基防护工程设计图
6)路基排水系统总体设计图
八、路面
一、沥青路面设计
新建路面设计方法:
1)确定土基回弹模量E0(含干湿类型划分)
2)计算累计当量轴次NE
3)计算设计弯沉值lR(可利用程序计算)
4)拟定路面结构型式及各层(除设计层之外)厚度,确定各层材料的抗压回弹模量和劈裂强度设计参数
5)利用程序计算设计层厚度
6)验算整体性结构层层底弯拉应力
7)验算防冻厚度
8)经济技术比较,确定最优结构型式
9)绘制路面结构设计图
二、水泥混凝土路面设计
1)进行轴次换算,确定使用年限,交通量增长率,计算累计当量轴次。
2)确定路面结构
①确定路基干湿类型
②初步拟定路面结构、拟定板厚、板平面尺寸
③确定基层顶面的计算回弹模量
④计算抗折疲劳强度
⑤计算温度疲劳应力
⑥计算荷载疲劳应力
⑦验算初拟板厚并确定混凝土板厚
⑧验算防冻厚度
3)绘制横断面图、接缝断面图、平面图
4)绘制路基路面排水工程设计图
九、主要参考资料