摘 要

本文是对内蒙呼集高速公路团山坳段进行道路设计，新建了一条速度为120km/h的高速公路，道路长度为4.6km。本文根据设计要求设计了两条路线，并对两种路线方案分别进行了综合比较，从中确定出经济价值较好的方案作为实施方案，在完成平面设计之后进行了路基与路面设计，设计了两种不同路面类型与结构，并对两种不同方案进行了设计与比选，选择更为经济、施工更为方便的路面结构设计方案。在本次项目设计中，使用了纬地、理正、HPDS等专业软件对设计结果进行了电算和参数校核。

关键词：高速公路；平面设计；路基工程；桥涵设计

Abstract

This paper is to design the road for the Tuanshan section of the Inner Mongolia Huji Expressway, and build a new expressway with a speed of 120km/h. The length of the road is 4.6km. In this paper, two routes are designed according to the design requirements, and the two route schemes are comprehensively compared, and the scheme with better economic value is determined as the implementation scheme. After the completion of the plane design, the roadbed and pavement design are designed. Different pavement types and structures, and design and comparison of two different schemes, and choose a pavement structure design scheme that is more economical and more convenient to construct. In the design of this project, professional software such as Weiwei, Lizheng and HPDS were used to calculate the calculation results and parameters.

Key Words：Highway; Graphic design; Subgrade engineering; Bridge and culvert design

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 3

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 6

第二章 路线设计说明 6

2.1 平曲线设计及比选 6

2.1.1 平曲线的选择 6

2.1.2 平曲线计算 7

2.2 纵断面设计及比选 10

2.2.1 竖曲线技术指标 10

2.2.2 竖曲线设计 10

2.3 横断面设计 14

2.3.1 横断面组成及设计原则 14

2.3.2 加宽设计 14

2.3.3 超高设计 14

2.3.4 土石方调配 17

第三章 路基工程设计说明 18

3.1 路基设计要求及其构造 18

3.1.1 一般规定 18

3.1.2 路床构造要求 18

3.2 排水设计 19

3.2.1 边沟 19

3.2.2 截水沟 20

3.2.3 排水沟 20

3.2.4 中央分隔带排水 20

3.3 挡土墙设计 21

3.3.1 概论 21

3.3.2 挡土墙计算 21

3.3.3 挡土墙验算 26

第四章 路面结构设计说明 30

4.1 设计资料 30

4.1.1 设计原则 30

4.1.2 路面设计基础资料及参数确定 30

4.1.3 新建路面路基回弹模量计算 31

4.2 路面结构设计与验算 32

4.2.1 路面结构设计方案一 32

4.2.2 路面结构设计方案二 34

4.3 方案比选 37

第五章 桥梁与涵洞设计 37

5.1 桥梁设计 37

5.2 涵洞设计 37

参考文献 38

致谢 39

绪论

研究背景及现状

研究背景

内蒙呼集高速公路作为我国高速公路主干网的重要组成部分^[1]，在内蒙古的经济建设中具有很重要的地位，不仅是内蒙的交通大通道，也是国家的交通大通道。内蒙古作为全国重要的能源大省,能源储备十分丰富，位居全国前列。随着国际形势的动荡，造成了国内外市场对能源的需求高涨。由于公路网的缺乏,导致这些能源无法给内蒙古的经济带来很高的提高和增长。导致这种情况的因素有很多,但很重要的一个原因就是交通能力的缺失从而导致了道路问题的存在,从而导致了内蒙古的自然资源无法销售出去，只能在局部地区消化，无法带动内蒙古的经济发展。因为这种现状已经不能适应我国区域地区经济的发展，无法满足地方人民提高生活收入的愿望。因此内蒙古呼集高速公路的建设势在必行，这是符合人们的需要和愿望的。

研究现状

国外：根据有关资料统计，美国的公路里程和高速公路里程都位居世界第一，公路里程占全世界公路总里程30% 以上，高速公路里程占全世界高速公路总里程的40%以上。欧洲各国，由于自身的国土面积非常狭小，导致公路网的密度大， 高速公路的极速发展，从而使得公路运输成为了货物运输的重要组成部分。相比之下，发展中大国由于经济基础薄弱，国土面积交大，造成了公路里程少，道路质量不高，公路运输在整个交通运输流程中的地位远不如美、日、欧各国。目前，很多的国家的高速公路早已经不是零散的单个线路，而是朝着高速公路组网的方向前进，欧州最近发展的目的是将各国已有的高速公路主干网连接成型，从而一步步组成国际高速公路网^[3]，提高欧洲的经济竞争水平。目前主流世界公路的发展趋势是，发达国家以现有的公路主干网，提高自己现有的路网和交通运输能力，发展中国家由于路网不发达，因此现在发展的趋势是努力提高自己的路网密度，在不断提高自己公路的公路里程的同时，努力提高自己的公路的技术水平，提高自身的竞争优势。

国内：中国作为发展中国家的一份子，公路基础建设取得了历史性发展和进步。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^{错误!未找到引用源。}，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^[4]。

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^{错误!未找到引用源。}，追求建设施工更安全的高速公路^[7]。同时，国外对于环保^{错误!未找到引用源。}、新型算法^[9]、节约成本^[10]的公路建也有着更新型的研究。

目的及意义

本次毕业设计目的是从实际工程出发，结合现实条件设计出一条符合国家规范，贴合当地实际的高速公路。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目前的困难有了一定的了解，在设计过程中通过查阅规范、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，在设计过程中将大学所学的知识形成框架进行串联，是自己从整体上对于公路设计的流程构建了宏观上与细节上的知识网络体系。另外，通过此次毕业设计使自己加深了对于工程专业设计软件如CAD、纬地等的运用，强化了自己的专业能力。更让自己深切的认识到了理论联系实际的重要性。

设计资料

地形、地貌

此次设计路线为内蒙古呼集高速山坳段。其地形特征如下：内蒙古属于高原地形，平均海拔高度可达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，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

内蒙古由于地处中温带的大陆内部，地貌上是平均海拔高度在千米以上的高原，因此造成了水热条件均较同纬度的东部地区较差，西部热量虽多,但降水稀少该地区经度较高，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。内蒙古大部分地区的水资源十分的匮乏、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7.7%，交通量调查表如下：

方案、标准的技术论证

任务依据

根据设计任务书的要求，设计的内蒙古呼集高速山坳段长度不小于4.5公里，设计车速为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

根据《公路工程技术标准》（JTG BO1-2014)^[11]要求，将设计资料中各种车辆利用车辆折算系数折算成小客车的起始年平均日交通量，从而计算设计年限的高速公路设计交通量。计算方式如下：

换算起始年平均日交通量14025辆/日，高速公路设计年限规划交通量（辆/日）：

；

1. 计算单车道的日通行能力
2. 计算小时通行能力

按照公式对设计中的高速公路的单车道小时通行能力进行计算：

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：

根据基本通行能力,设计时速120km/h时取=1650；

行车道宽度对通行能力的修正系数取；

路肩宽度对通行能力的修正系数取；

交通组成对通行能力的修正系数利用下式计算得到

2

由此可以计算单车道的小时通行能力：

1. 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，需要考虑方向不均匀系数，因此将小时通行能力换算为日通行能力。

3

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：

1. 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。

1. 确定车道数

按照公式（3.3）计算车道数：

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