一、目的和要求
(一)目的
通过该设计锻炼学生将所学专业知识综合应用于工程设计的能力,使其能够独立进行一般公路设计,达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵活运用的目的。
(二)要求
根据设计所给资料,纸上定线,并进行平纵横组合设计及其组合处理,完成土石方计算与调配,编制直线、曲线及转角一览表。路基设计表和路基土石方数量表。道路排水设计,路面结构设计,路面基层工程预算编制。
二、设计任务与依据
(一)毕业设计任务
设计名称:
公路毕业设计
根据下达的课程设计任务书及设计原始资料,完成2km左右二级以上公路路线设计任务,并提交规定的设计图表及设计说明书。
应完成的设计表:
1. 设计说明书
2. 直线、曲线及转角一览表
3. 竖曲线计算表
4. 逐桩坐标表
5. 路基设计表
6.路基土石方数量表
应完成的设计图:
1. 路线平面图(比例尺1:2000)
2. 路线纵断面图(比例尺横坐标1:2000;纵坐标1:200)
3. 公路用地图(比例尺1:2000)
4. 路基标准横断面图
5. 路基横断面设计图(比例尺1:200)
6.路面结构图
7. 路基超高方式图
8.路基排水设计图
(二)毕业设计依据
其他相关规范、规程。
三、设计内容、方法及步骤
(一)公路设计等级的确定
根据公路的使用任务、功能和适应的交通量确定公路的技术等级。由给定的交通资料推算设计使用年限末期的远景交通量,论证确定公路等级。
(二)主要技术指标的确定
根据公路等级,地形情况和《公路工程技术标准》论证选定本次设计的主要技术指标,并加以列表汇总。
(1)公路等级、(2)设计速度、(3)路基宽度、(4)路面宽度、(5)路面结构及厚度、(6)平曲线最小半径、(7)最大纵波、(8)竖曲线最小半径、(9)行车视距、(10)(11)设计交通量等。
(三)路线平面设计
1.纸上定线
1)路线布局
根据已经确定的公路等级及技术标准,在地形图上确定出路线的各转角点,从而确定出路线导线的位置。
2)线形设计
按照地形图上已确定的转角点
(1)用正切法求出各转角点处的转角值,并确定出左偏或右偏。
(2)按地形图比例测量计算出交点间的距离。
(3)据技术标准和交点间距,初步确定布线类型,如单曲线,同向曲线或反向曲线。
①同向曲线间尽量避免插入短直线,插入时,其最小长度不小于6V(V≥60km/h)
②反向曲线间最小直线长度不小于2V(V≥60km/h)。
(4)据α、交点间距离,并结合交点处地形情况,确定合适的曲线半径R和曲线长度,计算曲线要素。切线长、曲线长、外距,并推算主点桩号。
(5)沿着已经布好的公路中线,从路线起点开始,按整桩号法排桩,将起点桩号K0+000、百米桩、公路桩、曲线主点桩,终点桩及各相应整桩号桩布设,标定在公路中线上。
(6)由路段起点坐标推算各交点坐标。
2.编制直线、曲线及转角一览表。
3.绘制路线平面图
按1:2000比例尺展绘路线平面图。按坐标法展绘路线导线(或按正切法绘出偏角,按交点间距用直尺量距法展绘导线)。路线导线应布置在图幅中央位置,每页起、终点宜位于同一条水平线上。勾绘等高线,完成中线两侧各100m的路线带状地形图。
平面图上应示出:路线起讫点里程,交点位置及编号,公里桩、百米桩、水准点地物,人工构造物,曲线主点位置,曲线要素表等。
4.弯道的视距检查
对于曲线内侧受建筑物、树木、特别是路堑边坡等限制较严的弯道应进行视距检查,对于需要进行工程处理来保证视距的弯道绘出视距包络图。视距检查即可按公式计算最大横净距来进行,也可按绘制包络图的方法进行。要求每人至少进行一个弯道的详细视距检查设计,绘出视距包络图,并将视距包络图及计算书附于设计说明书中。其他弯道的视距检查只说明检查结论即可。
5.绘制公路用地图
根据路基横断面设计图,确定出各桩号的公路用地范围,并据此绘出公路用地图。比例尺纵向1:2000,横向1:1000,图上一般应标出整桩号及占地宽度有明显变化点处左右两侧的用地边界,连以细实线,并注上占地宽度,详见公路用地图示例。本设计图一般可由平面图复制而来,在其上绘出公路用地范围。
(四)纵断面设计
1.根据各里程桩号及对应的地面高程,点绘出路线纵断面地面线。
2.拉坡。
首先应确定、标绘高程控制点(包括路线起讫点、桥隧、交叉口、越岭线哑口、沿溪线水位、平坦地形、低洼潮湿地区、农田等地形条件的最小填土高度、山区地形的经济点、挖方点等)。确定设计高程时,应根据技术标准规定的公路的最大纵坡、坡长限制、纵坡折减、合成坡度,并结合控制点的高程等,确定出公路路线纵断面设计线。该设计线必须即满足技术标准,又能尽可能地照顾平、纵面线形的协调,同时还是最经济的设计。
3.确定变坡点位置(桩号)、变坡点高程及纵坡度。
纵断面设计线不宜太碎,应保证最小坡长要求,变坡点应选择在整10米的桩位上,变坡点高程精确到小数点后三位(0.000),中桩精度小数点后两位(0.00),坡度值为0.00%。
4.选取各变坡点处的竖曲线半径;计算各竖曲线要素。
5.计算各中桩设计高程及填挖高度(精确到0.01米)。
6.路线纵断面图绘制格式
比例尺: 横1:2000 纵1:200
图纸格式:自下图框线向上应绘出:标题栏,超高,直线及平曲线,里程桩号,坡度及坡长,地面高程,设计高程,地质概况,绘图部分。
纵断面图中应示出: 地面线(细实线);设计线(粗实线);竖曲线位置示意图及要素;桥涵位置、类型、跨径;水准点位置及高程;地质探坑位置及地质柱状图等。
(五)横断面设计
1. 根据公路等级确定的路幅横断面各组成(行车道、硬路肩、土路肩等)部分的宽度及横坡度。
2.根据路线所经地区的地质、土质、气候、填挖高度等情况,确定路基填挖方断面形状及边坡坡度,并绘制出能代表本设计路段所有的路基断面形式的标准横断面图(比例尺1:100)。
3.根据平面、纵断面及横断面设计结果编制《路基设计表》。
4. 绘制横断面图
(1)逐桩绘制本路线的横断地面线。按各桩横断地面线外业实测资料点绘,并应注意用内插值法补全曲线主点里程桩号的横断面地面线资料。
(2)根据《路基设计表》及标准横断面图绘制各桩路基横断面设计图(比例尺:1:200)。 路基横断面图按自下而上,自左向右的顺序排列。
(3)逐桩计算路基横断面面积。按积距法计算横断面面积,填挖方面积中应扣除路面结构部分的面积。
5.编制路基土石方数量计算表,合理安排(调配)土石方余缺。计算挖方数量时应根据地质调查资料按比例计算土石方数量。路基土石方数量计算表应按整公里进行编制并合计,据此编制路基每公里土石方数量表。
(六)路面结构设计:
路面设计的任务是确定路面结构层组合形式及厚度
1.确定路面等级和路面结构层组合形式:根据公路等级、交通量情况、使用要求及筑路材料供应条件等因素,选定适用的面层与经济合理的结构组合。遵循制宜,合理选材、方便施工、便于养护的原则,优选路面结构设计方案。
2.确定结构层厚度:根据公路等级、路面等级,交通量,选用建材等情况,按公路设计准则确定结构层厚度及验算各结构层强度。