摘 要

根据老师提供的地形图，利用纬地等设计软件，建立三维地形图模型，然后进行西北地区高速公路姚集村段的选线定线工作、路线平面纵断面横断面等方面的设计，还要完成路基工程、路面工程的设计，完成这方面的设计和具体计算，要求符合规范的要求并且完成所要求的图表和说明书的编写，完成一段不少于4.5km的路线的设计。

关键词：高速公路、平面设计、纵断面、横断面、路基、路面、桥梁工程

Abstract

According to the topographic map provided by the teacher, use latitude and other design software to build a three-dimensional topographic map model, and then carry out line selection and routing work, route plan design, longitudinal and cross section design, roadbed protection for the Yaoji Village section of the highway in the northwest region Engineering and drainage engineering and pavement engineering design, bridge engineering design, etc., complete the design and calculation of these aspects, complete the preparation of the required charts and instructions, and complete the design of a route of not less than 4.5km.

Keywords: Expressway, graphic design, longitudinal section, transverse section, subgrade, pavement, bridge engineering

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 沿线地理特征 2

1.2.1 气候特点 2

1.2.2 地形地貌 2

1.2.3 地质土质 2

1.2.4 水文 2

1.2.5 土壤 2

第2章 平面设计 3

2.1 公路等级和行车速度的确定 3

2.2 选线设计 3

2.2.1 选线的基本原则 3

2.2.2 选线的方法 4

2.3 平曲线设计 4

2.3.1 平曲线设计原则 4

2.3.2 平曲线方案的选择 4

第3章 纵断面设计 6

3.1 纵断面设计原则 6

3.2 纵断面设计方案 6

3.3 方案比选 8

第4章 横断面设计 9

4.1 部分尺寸确定 9

4.2 路拱的确定 9

4.3 平曲线加宽及其过渡 9

4.4 确定最大超高率及超高过渡方式 10

第5章 路基设计 10

5.1 基本参数 10

5.2 路基横断面设计 10

5.3 路基的强度和稳定性分析、路基土压实要求和软土地基处理方法选择 11

5.4 排水设计 11

5.4.1 排水设计原则 11

5.4.2 排水设计的步骤 12

5.5 排水设施 12

5.6 路基加固（支档）及防护 13

5.6.1 坡面防护 14

5.6.2 挡土墙设计 14

第6章 路面设计 19

6.1 路面设计的原则 20

6.2 路面设计 20

6.2.1 交通分析 20

6.2.2 路面具体设计 23

第7章 桥涵设计 25

7.1 设涵原则 25

7.2 涵洞位置的选择 26

7.3 涵洞类型选择 26

参考文献 27

致谢 28

绪论

研究背景及意义

本次毕业设计的目的是完成西北地区（内蒙古地区）高速公路姚集村段的施工图设计，根据指导老师提供的平面图资料，利用纬地软件，建立三维数字地形模型，阅读导师要求使用的规范，完成自己设计路段的路线的平面纵断面横断面部分的设计，还要自己独立去完成道路路基设计和道路路面设计等，并选作出一部分的设计图纸，并且对设计进行修改和完善。

高速公路的简单名称是高速路，是专门提供给汽车进行高速的行驶的公路。高速公路根据不同地方、不同时间点等区别有着很不一样的规定。中国《公路工程技术标准》规定：高速公路是专们提供给汽车进行不同方向行驶、不同车道行驶的多条车道的公路。年平均每日的交通量为大于15000是高速路的交通量标准，高速路的设计速度是八十到一百二十千米每小时。

到2014年为止，世界已有快上百个国家和地区拥有了高速路。世界第一发达的公路网在美国，高速公路总长度为九万公里，美国公路的总里程约占世界上高速路总数量的一半。

中国已经有了三万多公里的高速公路。从数量上来看，中国的高速路建设是很客观的，但是综合环境、人口、资源等要素考虑时，显而易见，与其他的发达国家之间还是有着较大差距。与此同时，对于我国高速公路的建设的质疑声也仍存在，对于我国是否还需要更多的高速公路，人们意见不大一致，所以我们仍需不断研究交通体系，最后要满足对高速公路基本的要求。

作为邻居的几个国家之间可以通过计划一起合作建立高速路，在这样的条件下就会完成国际高速公路网的建设。合作建立的高速公路网可以极大地发展国际间交流贸易、更大程度地发挥高速公路效益，加强运输关系。目前，公路的信息化也正在逐步实现，通过信息交换和共享，数据发掘和融合，提升高速公路运营管理水平和出行服务的质量。将来的发展趋势是引入车路通信技术，目的是实现人、路、交通工具、道路协同发展。

计算机软件不断地升级、进化，如今也融入到了道路设计中。使用道路软件开展道路设计既有优点也有缺点，优点在于给设计人员提供了大大的操作便利，可以在很大程度上降低道路设计的难度，减少设计人员的人为失误，提高道路设计的效率。而缺点在于很多设计人员对道路设计软件形成了依赖，而脱离了设计的本源，重技术轻实际，造成了很多设计的失败。使用道路软件设计的正确思路应该是，设计人员把重点放在对项目的实际调查研究和自身设计经验的积累上，设计软件仅可以当做辅助手段、当做操作工具来使用。

在本次的毕业设计过程中，我要根据老师所提供的地形图纸和姚集村周边环境自然条件，完成一段不少于4.5km的高速公路设计，完成各项工程设计，使其符合规范指标。通过这次的毕业设计，让自己可以熟练地操作纬地等设计软件，对公路的设计方面的知识有一定的运用能力。

沿线地理特征

气候特点

内蒙古处于中温带的内部大陆，大多是平均高度大于千米的高原环境，所以水热条件比较差。内蒙古在细部，虽然热量比较多，但是降水少，所以干旱是限制农牧业的主因。温度低的区域分布于大兴安岭中地带，年均气温低于-3摄氏度，可以说是中国最冷的地区中的一个。

内蒙古处于季风环流带中，降水量又东南方向向西北方向递减。大兴安岭的山地和西辽河南方的山岭，年降水量为450mm以上，从这里向西北地区，降水量逐渐减少。水热不平对当地的生产活动有利有弊。

地形地貌

内蒙古自治区的地貌拥有多种多样的形态，但是它的主体还是高原。除了东南部分，大多是高原，由很多高高的山脉和高平原组成。在大兴安岭东边，有西辽河平原等很多平原，那里地势比较平坦，资源丰富，为经济作物的生产区。山地向平原的交接地带，分布着丘陵，水土流失比较严重。

地质土质

内蒙古地区地层发育比较快，且内蒙古地区的地域比较辽阔，占地面积大。内蒙古地区地底下的岩石岩浆活动相当频繁，这样会使内蒙古地区的矿产资源比较多样化。

水文

有l000余条河流坐落于内蒙古自治区,中国的母亲河之一黄河就由石咀山附近进入内蒙古，从南流向北部。流域面积大于1000平方公里的水流就多于七十条；流域面积比300平方公里大的有二百五十八条。内蒙古有近千个湖泊。地表水有六百七十一亿立方米，黄河过境水除去以后,内蒙古境内自己产的水源为三百七十一亿立方米。

土壤

内蒙古占地面积非常大，内蒙古的土的种类也非常丰富，不同类型的土壤，其各方面性质和性能都不太一样，它们有一个共同的特点就是它们钙积化非常迅速，在它们的形成阶段，这样一来内蒙古的土壤中的有机质积累多。内蒙古东西之间土壤分别明显，分为多种不同各样的土壤类型，在这之中黑土壤的肥力高，土壤的结构和水分良好，易适合用来发展农业；黑钙土肥力次之，发展农林牧业非常合适。

平面设计

公路等级和行车速度的确定

根据设计材料所给的交通量调查，根据最新规范进行换算可以得出AADT为13784.5， 20年是高速路的交通量预测年数量，根据8.1%的年交通增长率，最后一年的预测交通量达到了60545.1，高速公路的服务水平等级为3级。设计要求为西北地区高速公路，则高速公路的设计速度应为100km/h以上，根据所提供的资料，依据《标准》分析内蒙古地区的气候、地质地貌情况，确定设计速度为100千米每小时。搜索查到，道路的服务水平是三级、设计速度是100千米每小时的时候，服务交通量设计值达到了15611，然后可以计算最后一年的年预测交通量除以设计服务交通量，得出单向车道数为4。所以应设计双向八车道的高速公路。

选线设计

选线的基本原则

在选线、定线之前，应该了解其依据、原则和方法，查阅最新规范《公路路线设计规范JTGD20-2017》，可知：在进行道路线路的选择的时候，应要先行确定这条路线的大致前进方向和走廊带，然后去确定方案，定下道路所在的位置。该道路的起点和终点要连接城镇、工业区或者交通重要枢纽，作为控制点。大型桥梁、大型隧道或者立体交叉的位置拿来作为走向的主要控制点。每个阶段对路线进行设计，并且每个阶段进行改良，让方案更加完美。公路选线的原则：（1）.确定路线走廊带要考虑各交通运输体系和不同路线网的合作，按功能统筹规划，进行合理布局。（2）.由面到带、由带到线，对设计地段当地气候类型、地质地貌、水文特征、环境区域进行调查和勘测，然后在此基础上进行设计和讨论，确定方案。可以有多种方案，对各种方案进行比选。（3）.要考虑和农业、水利设施、资源开发和城市发展等规划。（4）.应避开无法移动文物、自然保护区和水源。（5）.要充分利用建设用地，保护耕田，保护生态环境，与生态环境相协调。（6）.与易燃、易爆和污染源之间保持距离。（7）.改建工程要充分利用原有工程。