摘 要

北京作为中国首都，随着中国日益发展，需要继续加大建设以首都为中心向全国辐射的各种道路来实现国家的整体规划任务。高等级公路的路线设计应根据设计之初所要求的路线目标任务和道路的功能，并且依据规范合理的利用设计路段的地形条件，在满足各项要求的条件下，尽可能保持道路线形的功能协调性。

本次设计的路段是京西高等级公路，道路设计的主体位于山西省西南部，道路设计等级为一级公路。

初步设计道路全长3715.098米，设计速度为80km/h，车道数为双向四车道。

设计的主要项目包括：公路等级的确定、主线平面设计、多方案及比选、纵断面和横断面设计、路基路面及排水设计和桥涵交叉设计。

本设计应按照毕业设计要求及相应国家规范进行道路总合设计，并在老师的指导下对其中不足之处进行修补完善。

关键词：一级公路设计 路基路面设计 桥涵交叉 工程概算

Abstract

As the capital of China, with China's growing development, Beijing needs to continue to build various roads with the capital as the center and radiating to the whole country to achieve the overall planning task of the country. The route design of high-grade highway should keep the function coordination of road alignment as far as possible under the condition of meeting all requirements, according to the route target task and road function required at the beginning of the design, and according to the standard and reasonable use of the topographic conditions of the designed section.

The main body of road design is located in the southwest of Shanxi Province. The grade of road design is first-class highway.

The preliminary design of the road is 3715.098 meters in length, the design speed is 80km/h, and the number of lanes is two-way four lanes.

The main projects of the design include: road grade determination, main line plane design, multi-plan and comparison, longitudinal and cross-section design, subgrade pavement and drainage design, bridge and culvert crossover design.

This design should be in accordance with the requirements of graduation design and the relevant national norms for road aggregate design, and under the guidance of teachers to repair and improve its shortcomings.

Key words: First-class highway design, Subgrade and pavement design, Bridge-culvert intersection, The project budget

目 录

目 录 1

第1章 概述 1

1.1公路运输介绍 1

1.2我国公路的发展情况 1

1.3设计项目背景 2

1.3.1地形地貌分析 2

1.3.2地质条件 2

1.3.3地震情况 2

1.4.4气候条件 3

1.4.5水文条件 3

1.4.6路线建筑材料的状况 3

第2章 平面设计 4

2.1公路等级的确定 4

2.2行车速度的确定 5

2.3选线设计 5

2.3.1选线的基本原则 5

2.3.2选线的步骤方法 5

第3章 纵断面设计 10

3.1纵断面设计概述 10

3.2设计原则 10

3.3设计指标 10

3.4竖曲线设计 11

3.5方案比选 13

第4章 横断面设计 14

4.1横断面设计的原则 14

4.2路基设计 14

4.3超高设计与计算 14

4.3.1超高的过渡 14

4.3.2超高值的计算 15

4.4土石方的计算 16

4.5支挡结构的设计与计算 16

4.5.1挡土墙的布置原则 16

4.5.2挡土墙的计算 18

第5章 排水设计 23

5.1排水总体布置 23

5.2排水构筑物设计 23

5.2.1边沟 23

5.2.2排水沟 23

5.2.3急流槽 24

第6章 路面设计 25

6.1路面类型和结构设计方案 25

6.2路面结构设计与验算 28

6.3路面方案比选 33

第7章 桥涵、交叉设计 34

7.1桥梁设计 34

7.2涵洞设计 34

结 语 36

致 谢 37

参考文献 38

第1章 概述

1.1公路运输介绍

交通运输事业一直以来在国家和民族的发展中都占有极为重要的地位，对国家前进发展的速度有很大影响。尤其是进入近现代之后，交通运输事业更是在国民经济中不可缺少的部分，无论是军事还是民事方面，道路都严重影响着人们的生活。公路运输更是起步最早，与人民生活最为密切的一种运输方式，它的重要性不仅得到行业内的认可，全世界也都对其发展有充分的关注。

公路运输作为最常见的运输主要取决于其以下特点：运输方式灵活，各种车辆都可以灵活的在道路上行驶，方便满足对于货物与人员的运输要求，不需要像铁路一般的多条线路及同一线路的联动规划，可以有效方便分散个体的运输要求；适用性好，每个组织和个体都可以选择适合自身出行的时间路线；限值较少，现代车辆都是统一的规格生产，都满足道路运输的要求；投资较少，施工技术相对于高铁等新兴运输方式已经有了足够的积累，能满足各种政府的规划目标等等。由于这些特点，各个国家都进行了大规模的道路建设，使公路运输事业得到了快速发展的机会。我国直至目前仍有许多在建及待建公路项目，公路运输在我国总合运输体系中显出了充满活力的前景。

1.2我国公路的发展情况

近现代以来，我国国力的综合增强经济势头越来越好，我国对于公路的建设也进入了一个新时代。公路运输体现的活力让我国政府始终把发展道路运输作为重要的目标，满足我国日益扩大的交通运输需求。而其中高等级公路的建设更是不可或缺，相对于低等级公路，高等级公路拥有更高的技术规格，能快速链接城市之间的运输事业。中国现代公路科学技术也获得了非常大的突破。但是，随着公路覆盖面积的加大，道路等级不断提高的同时，也凸显了我国各地区公路发展进程不平衡不协调的问题，例如东部与中部、西部道路网存在较大差距，贫富不同的地区道路等级存在差距，城市与农村道路更是不均衡等。目前主要问题包括：路线网络衔接不够协调，路线总里程不能满足国家日益发展的需求，部分方面网络结构不合理；车辆超载运输的现象越来越严重，加快了已建道路的老化，甚至造成了许多道路的严重损坏，严重减少了重要道路的使用年限。

1.3设计项目背景

1.3.1地形地貌分析

本路段是位于山西省西南部的典型堆积地貌的一段路。地形比汾河Ⅰ级高大约30m,本路段前缘地带地面标高约450m,后面地带标高约520m,标高呈向汾河不断降低的趋势。本次设计的路线所经路段大致是从新绛水西到和津西庄，在这个范围内有十四条很大的冲沟，且绝大部分的倾向是由南向北发展,切割深几十米不等。河津新窑头至苍头段,路线地形变化不大,地形比较平,标高变化较小,地面标高只从378m变到394m不等,此路段是整个路线中地形变化最小,起伏最为缓和,但该段路中的西辛封至岭里段由于受自然气候的影响,呈现在是一个沙丘地貌,地形比较复杂多变,但标高的变化确较小,地面标高一般为379~408m。路线最后一段,黄河西岸Ⅰ级阶地自北西向南东方向倾斜,地形较为平坦,地面标高约390~400m。

1.3.2地质条件

本路段位于临汾运城新裂陷西北部,该路段的北部与关王庙北东向褶带南翼互相连接,本路段的东北部与属于吕梁太行断块的沁水块拗相邻的同时,本路段的东南部也与属于豫皖断块的条山块隆接壤。本路段设计新建公路基本位于新裂陷之中的河津、曲沃凹陷中的西部,顺凹陷展布。

正是因为本路段所特有的地形、地貌条件及地质条件,沿线一般都不会形成不良地质现象,但是比较有可能产生的不良地质现象的路段主要是风沙路段、湿陷性黄土路段、黄土冲沟造成不良地质现象、砂土液化的不良地质现象等。

1.3.3地震情况

本区构造运动很久以来就一直十分活跃,主要表现在:(1)新生地层堆积厚度能够达到几百到一千米不等,造成这种情况的原因是本路段一直在边下降边沉积;(2)新生界地层一直在发生大大小小的断裂,主体部分会发生褶皱,但规模并不是很大,而且两翼基本上是对称的,较为空旷;(3)河道深切,谷壁陡峻,以及河到的阶地较为高等现象都表明晚近地质时期以来,河到的底部就一直受到倾蚀作用;(4)本路段在历史上就发生过几次较大地震,特别是边缘地带发生地震的频率较为高;(5)几个高山由南向北展开,黄河由南向北流动,支流与主流的交角大部分都接近九十度。由这些现象便可推断本区的地层运动以垂向运动为主,并且具有一定的间歇性。

1.4.4气候条件

按照气候划分规则，此设计所处的气候区域为温带气候区，半干旱性雨分期。此地区的风主要是东南方向吹来的夏季热风。设计路线所经过的地区有明显的大陆性气候特征，表现为冬寒夏炎，春秋较短。本路段的年降水量分布非常不均,某些地方多年平均降水量为480mm左右,但一些特定的地方却能达到这个数字的好几倍。本路段的平均蒸发量从东往西,大体上是一直在增加。

本设计路段的雨季集中于六到九月,尤其是七八两月,降雨量非常大,甚至常常会出现暴雨等不利气候条件,本路段风向主要为偏北风和南风。

1.4.5水文条件

根据地质学的知识和本路段的水理特性,本区沿线在能测到的深度以内的地下水主要分为两种，按照地下水位的不同可划分为浅层水和中层水，并且此地区的地下水都是第四系松散岩孔隙水。

(1)本路段的浅层水主要沿黄河及其支流以及其它小河流分布。本路段浅层地下水极为丰富,地下形成了相当良好的含水层。经过专家的调查以及实验,可以认定本路段的浅层水不会对钢筋混凝土有很大的分解性和侵蚀性。

(2)中层水,本路段的中层水因地质条件而导致其储水条件不好,中层水较少,能供水量很小,没有什么实际意义,基本可不考虑。

本路段地表水普遍较少,而地下水又比较深不好利用,故而只能考虑从其他地方运水来提供工程用水。

1.4.6路线建筑材料的状况

本路线周围可以找到很多需要利用的石材，如若不够，则可以从就近的城市运送。

第2章 平面设计

2.1公路等级的确定

经交通调研结果，对本路段交通量做出如下预测。

表2.1 交通量

表2.2 交通组成及各型车的轴载轮压

皇冠180辆/日，富康80辆/日，红旗140辆/日，奥迪130辆

经过假定分析，确定该公路为一级公路。

2.2行车速度的确定

设计速度又称计算行车速度，意义是在天气条件适宜、交通不拥挤、车辆前进的过程所收到的影响主要是由所设计公路本身的技术特性如平面几何要素、道路表层及道路附属设施形成的，大部分机动车驾驶员可以轻松稳定的驾车前进的最大速度。结合该路段的地质环境和设计资料，可确定该道路设计速度为80km/h。

2.3选线设计

2.3.1选线的基本原则

在道路设计的各个阶段，应合理运用各种资料对设计路线做仔细的研究讨论，并且制定多种方案，在对不同方案论证、比选的基础上，选择确定最佳的方案。