内蒙呼集高速公路双堆集段施工图设计毕业论文
2020-02-19 16:24:00
摘 要
本文所设计的内蒙古呼集高速公路双堆集段部分，新建了一条设计时速为120km/h的双向六车道高速公路，长为4.5km。项目对主线平面设计和纵断面设计分别进行了两种方案的比较，确定较为优良的方案作为实施方案，在完成横断面设计之后进行路基设计与路面设计，包含支挡物结构、排水等设计，并对路面结构设计进行了柔性基层和柔性基层半刚性基层组合设计的两种方案的设计与比选，选择更为经济、施工更为方便的路面结构设计方案。在项目设计中，借助了纬地、理正、HPDS等对设计进行了电算和参数校核。本设计立足于现实工程项目，从实际出发，具有良好的工程实践意义。
本项目通过电算与人工计算相结合，互相印证设计结果，使设计的高速公路更加科学、合理与经济。
关键词：新建高速公路；选线设计；路基设计；路面设计
Abstract
In this paper, a two-way six-lane highway with a designed speed of 120km/h and a length of 4.5km has been built in the Shuangduiji section of Huji highway in Inner Mongolia. The project compared the design of the main line plane design and the longitudinal section design, and choose the better one as the implementation plan. After the completion of cross-section design, finished subgrade design and pavement design, which including retaining structure, drainage design. Then the design and comparison of the two plans of the flexible base layer and the flexible base semi-rigid base layer design are carried out for the pavement structure design, and choosing the one which is more economical and more convenient to construct. The design carries out computerized calculation and parameter check with software of Weidi, Tangtu and HPDS.
This project combines computerized calculation with manual calculation to verify the design results, making the designed highway more scientific, reasonable and economical.
Key Words：new highway；master line plane design；roadbed；pavement
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及现状 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究现状 1
1.1.3 目的及意义 2
1.2 设计资料 2
1.2.1 地形、地貌 2
1.2.2 地质、植被 2
1.2.3 气候、水文 2
1.2.4 交通量资料 3
1.3 方案、标准的技术论证 4
1.3.1 任务依据 4
1.3.2 交通量计算 4
1.3.3 主要技术指标 5
第二章 路线技术（平、纵、横）设计说明 1
2.1 平曲线设计及比选 1
2.1.1 平曲线的选择 1
2.1.2 平曲线计算 2
2.2 纵断面设计及比选 4
2.2.1 竖曲线技术指标 4
2.2.2 竖曲线设计 4
2.3 横断面设计 8
2.3.1 横断面组成及设计原则 8
2.3.2 加宽设计 8
2.3.3 超高设计 8
2.3.4 土石方调配 11
第三章 路基工程设计说明 12
3.1 路基设计要求及其构造 12
3.1.1 一般规定 12
3.1.2 路床构造要求 12
3.2 排水设计 13
3.2.1 边沟 13
3.2.2 截水沟 13
3.2.3 排水沟 14
3.2.4 中央分隔带排水 14
3.3 挡土墙设计 14
3.3.1 概论 14
3.3.2 挡土墙计算 15
3.3.3 挡土墙验算 18
第四章 路面结构设计说明 23
4.1 设计资料 23
4.1.1 设计原则 23
4.1.2 路面设计基础资料及参数确定 23
4.1.3 新建路面路基回弹模量计算 24
4.2 路面结构设计与验算 24
4.2.1 路面结构设计方案一 24
4.2.2 路面结构设计方案二 27
4.3 方案比选 30
第五章 桥梁与涵洞设计 31
5.1 桥梁设计 31
5.2 涵洞设计 31
参考文献 I
致谢 II
绪论
研究背景及现状
研究背景
呼集高速公路是我国“五横七纵”国道主干线和内蒙古自治区“三横九纵十二出口”公路主骨架的重要组成部分。是内蒙古中西部及我国西部五省区通往首都北京及东北、华北、东南沿海地区的重要通道，被誉为“区门第一路”[1]。该项目的建设对于改善内蒙古区域的投资环境，改善原有落后的交通基础设施面貌，拉动内蒙古及其周边省市经济发展，贯彻落实西部大开发战略有着重要意义。
研究现状
呼集高速公路连通东南、华北、北京至内蒙古、新疆，连结了汉族与少数民族的居聚集区，对于加强少数民族同胞与汉族兄弟的习俗、文化交流和增进民族友谊有着重要的作用，促进了民族团结与进步。随着中国经济的新一轮发展、家庭轿车的普及和车辆相关税收的实施，高速公路交通量将快速增长。自从沪嘉高速公路通车至今,我国高速公路经历了30年的发展历程[2]。考虑到人们出行对行车安全、速度、服务水平的要求越来越高，呼集高速公路的交通量将进一步增长，年交通量增长率达8.3%，新建符合要求的高速公路在眉睫。对于旧路的改造扩建也是既要治理原先病害也要加强对原先路段的利用[3]，设计出更高性能、更加安全并且与自然环境结合更加密切的高速公路。
改革开放三十年来，我国经济快速发展，关于公路方面的相关规范和技术标准逐渐趋于成熟，趋向于国际化，但也导致了汽车数量的迅速增加，车辆荷载日益加大超重。因此，早期所修建的高速公路的服务水平等级日益下降，道路质量水平逐渐无法匹配新型交通。除此之外，还存在其他的遗留问题[4]，已经影响到了高速公路的正常高效的使用。因此，为了加强高速公路技术的实际应用性，施工的快速、便利性，需要从全局角度上对交通行业的技术规范与标准进行总体与宏观的覆盖与高效的针对。联系国内外新型的研究标准与规则，再将其与国内现状紧密结合，使新型高速公路更加科学、规范与经济。在提高高速公路技术水平的同时，高速公路的服务等级也应当相应的恢复与提高，趋向于更加的人性化[5]。
除此之外，我国也开始了对于文化建设现存问题的反思和提高[6]，并且提出了高速公路环境影响评价工作在协调性、公众参与度、环保措施有效性、可行性等方面存在的问题[7]，追求建设施工更安全的高速公路[8]。同时，国外对于环保[9]、新型算法[10]、节约成本[11]的公路建也有着更新型的研究。
目的及意义
本次项目旨在从实际工程出发，结合现实自然条件，新建出一条服务水平更高、设计规划更合理、道路运载能力更优良的高速公路。
通过本次新建高速公路项目的设计，首先让我对国内外公路建设的现状与约束情况有了一定的了解，并且通过查阅规范、论文等，对公路设计各项指标以及参数等有了更进一步的认知，并且将大学所学的知识形成框架进行串联，从整体、局部对于公路设计的步骤构建了宏观上与细节上的知识脉络。另外，加深了对于工程设计软件如CAD、纬地等的运用，强化了专业能力。利用实际案列来提高我的解决实际问题的能力，培养综合运用知识，以及将理论联系于实践的能力。
设计资料
地形、地貌
此次设计路线为内蒙古呼集高速双堆集段路段。其地形、地貌特征：内蒙古地属高原，平均海拔高度1000米左右，较高处达1600米。内蒙古高原的平面平坦开阔，视野良好。除去东南部外，内蒙古的高原主体部分占总体面积的50%左右，因此内蒙古高原又被称作为内蒙古高平原。内蒙古高平原整体地形地势的走势由西到东逐渐降低，由南到北逐渐降低。内蒙古平原以内蒙古地轴分界分为南北方向两部分，以阴山山脉为界分为东西方向两部分。
地质、植被
项目设计所在的地形主要为丘陵。内蒙古全区中占总面积16%左右的地区为丘陵区。组成内蒙古地区的土壤种类较多，其土壤的化学性质和对作物的性能也具有多样性，但是它们的通性在于土壤的形成过程中都积聚有较多的钙元素，并且积累有较多的有机质。内蒙古矿产资源丰富，含有铁、铜、锰等数十种矿产资源，部分矿产的产量位于全国的重要地位。
内蒙古高原内植物种类不算特别丰富，生态系统较为脆弱。其植被种类主要包含有呼伦贝尔大草原等多个草原的草原植被，还有西部地区的阿拉善等地的荒漠植被，其他植被还有贺兰山等地的森林草原植被和草甸、沼泽植被等。植物种类虽然不是特别丰富，但是具有地方特种植物的地理优势。
气候、水文
内蒙古地区所跨纬度大，总面积大，地处内陆且不接壤沿海地区，周围有海拔较高的山脉阻隔，以温带大陆性季风为主的气候在内蒙古高原带来的降雨量较少且降雨量分布不够均匀，水循环不够优良，水分流失快，土地荒漠化较多，风沙大，昼夜、寒暑温差变化剧烈。该地区经度较高，日照量较少，总体温度较之全国低，年平均温度低于-3℃，是全国最冷的地方之一。路线所在区为积雪冰冻区。
内蒙古地区水资源非常缺乏，内蒙古总体水资源含量约为640亿立方米，仅占全国水资源含量的1.5%，且水资源超过五分之四在东部，西部地区存在荒漠较为缺水。由于内蒙古地区人口较少的缘故，人均水资源占有量不算太低，位于全国人均水资源占有量的第十五位。除去过境水可利用的部分之外，内蒙古大部分地区水资源匮乏、紧缺。
交通量资料
本项目的车道设计资料中用于设计车辆、设计车道的交通量年增长率为8.3%，交通量调查表1.1如下：
表1.1 交通量调查表
方案、标准的技术论证
任务依据
根据设计任务书的设计要求，本项目的内蒙古呼集高速双堆集段将设计长达至少4.5公里的高速公路，设计车速选择设120km/h，设计路段所在地区为丘陵区。本次项目设计的高速公路所设计车道数不应少于双向四车道，设计使用年限为20年。
交通量计算
查阅《公路工程技术标准》（JTG BO1-2014)[12]中的相关规定，将设计资料中各种车辆利用车辆折算系数进行折算换算成小客车的起始年平均日交通量，由此再来计算设计年限的高速公路设计交通量。计算如下：
换算起始年平均日交通量13576辆/日，高速公路设计年限规划交通量（辆/日）：
；
- 计算单车道的日通行能力
- 计算小时通行能力
按照式（3.1）对设计中的高速公路的单车道小时通行能力进行计算：
（3.1）
其中，上式中的参数的选取按照高速公路的三级服务水平进行选择：
对于基本通行能力
,设计时速120km/h时取
=1650；
对于行车道宽度对通行能力的修正系数取
；
对于路肩宽度对通行能力的修正系数取
；
对于交通组成对通行能力的修正系数利用下式计算得到
由此可以计算单车道的小时通行能力：
- 计算日通行能力:
通过上式计算得出的单车道小时通行能力，考虑方向不均匀系数，按照公式（3.2）将
小时通行能力换算为日通行能力。
（3.2）
其中，全日交通小时中的交通量高峰小时数所占比例取K=0.033；
方向不均匀系数取D=0.55；
因此单车道日通行能力计算结果如下：
- 高速公路的设计通行能力
①选择服务水平
设计车速120km/h时，采取三级服务水平作为本项目设计高速公路的服务水平，此时0.55＜V/C≤0.75，取V/C=0.6。
- 确定车道数
按照公式（3.3）计算车道数：
（3.3）
其中，基于服务水平的单车道通行能力修正后得到
；
由此计算车道数N:
将设计交通量成果列于表1.2。
表1.2 拟建高速公路交通量计算表
设计路段名称 | 设计时速：120Km/h |
设计年限：20年 | |
设计服务水平：三级服务水平 | |
内蒙呼集高速双堆集段 | 设计车道：4.17 |
通过设计交通量计算表以及交通量的预测成果可以确定本项目的设计方案：
新建路段高速公路（设计车速120Km/h）以双向六车道标准建设较为适宜。
主要技术指标
（1）设计行车速度：120Km/h；
（2）车道数：双向6车道；
（3）行车道宽度：3×3.75 0.75m；
（4）路基宽度和路幅组成：2×（3 12 1.5 0.75）m；
（5）停车视距：210m；
（6）计算荷载：公路-Ⅰ级；
路线技术（平、纵、横）设计说明
平曲线设计及比选
平曲线的选择
通过纬地软件进行平面选线并设圆曲线半径和缓和曲线，选线时满足科学性、可操作性、可比性等基本原则。
基于以上原则，在地形图中选择起终点定下以下两条路线方案，如下图2.1：
图2.1 主线平面设计比选方案
两种方案主要技术指标比选如下表2.1：
表2.1 平面选线方案比选
比较项目 | 方案一 | 方案二 |
路线长度 | 4.523Km | 4.609Km |
线型比选 | 平均圆曲线半径比较大，路线舒适、流畅 | 平均圆曲线半径较小，指标较低，线型没有方案一流畅 |
圆曲线最小半径 | 1300m | 1000m |
交点数目 | 4个 | 4个 |
安全评价 | 安全性好 | 安全性好 |
路基土石方 | 挖方量较多，填挖较不平衡，土石方总量较大 | 填挖方量较多，填挖较平衡，土石方量较多 |
征地拆迁 | 少 | 少 |
方案优点 | 1.线型选择路段填方较少 2.占用耕地、房屋拆迁少 以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。 相关图片展示：
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