武汉1 8城市圈公路第十一标段施工图设计文献综述
2020-04-20 13:03:59
1．目的及意义
公路事业是国民经济的重要组成部分,是国民经济的命脉.它把国民经济个领域和各个地区联系起来,担负着国家建设中原材料与产品的集散,城乡见的物资交流运输任务,并满足人们在物质文化生活上的需要,是联系工业和农业,城市和乡村,生产和消费的纽带,它在国家的政治,经济,军事,文化建设和中具有重要作用,在社会物质财富的生产和分配过程中,在广大人民生活中起着极为重要的作用.
武汉1 8城市圈是指以武汉为圆心，包括黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门、潜江周边8个城市所组成的城市圈。城市圈的建设，涉及工业、交通、教育、金融、旅游等诸多领域。而为了促进城市之间的快捷畅通，交流连接，建设此次城市圈公路就十分有必要了。武汉1 8城市圈担负着中部崛起的重任,在国家经济发展过程中具有举足轻重的地位。建成此城市圈高速路，各城市出行时距沿高速公路与国道以及各级道路呈放射状延伸，圈内城市间基本实现2小时可达，这促进了城市圈交通一体化，加强了以武汉为中心的城市密集区的交流，使湖北省经济朝着可持续方向发展。建成此路，还能有效地缓解其他地区公路的交通压力，并促进资源的合理开发和利用，对加快武汉地区的复兴，实现国家中部崛起战略目标具有重要的意义。
在公路路线方面，路线线位根据地形、地质、气候、环境等方面确定平纵技术指标。相对我国公路路线设计而言，美国道路设计理论和体系更注重路线与地形、环境的配合和协调.另外，在设计中采用了汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。
在路基路面设计方面，国外柔性路面设计方法可分为经验法和力学—经验法2大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、荷载(轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和AASHTO法，日本设计法，英国设计法等。力学—经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学反应量(应力、应变、位移),利用在力学反应量与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始,各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学—经验设计法,著名的有美国沥青协会(AI)法、壳牌(Shell)法和前苏联法。在刚性路基设计方面，国外主要有运输工作者协会AASHTO法，美国波特兰水泥协会PCA法和日本设计法等。在国内，沥青路面设计采用层状弹性体系理论，以沥青层疲劳开裂，无机结合料层疲劳开裂，沥青层永久变形，路基顶面层竖向压应变，路面表面低温开裂为设计指标。而混凝土路面采用可靠度方法进行设计。
在路面排水方面，美国排水沥青路面的发展逐渐向粗级配、高空隙率、使用高粘改性沥青、添加纤维改性剂等方向发展。欧洲针对空隙阻塞问题，开发了双层式排水性沥青路面(2-layerZOAB)，具有更好的降噪和排水功能，且具有自清理空隙堵塞的效果。日本则是在欧洲排水路面基础上进行了改进，在铺面构造、材料要求、配合比设计、施工和管理等方面进行了详细的规定 。国内主要采用日本的一些技术经验，综合考虑我国实际情况采用了一些排水路面结构，但和国外还有明显的差距。
虽然今年来我国高速公路建设取得了长足的发展，初步缓解了对国民经济发展的制约，但总体来说，我国高速公路发展仍然仍处于滞后于交通需求的状态。 与美国欧洲等一些国家相比较，中国的高速公路网络还不够完善，密度不够大，尽管路网还不完善，路网质量和路网运行质量与发达国家还存在较大的差异，管理政策和体制方面将来也需要进行一定的改革，在未来的几十年内，我国的高速公路的发展必会趋向一个新的高度，对高速公路的研究与应用也会趋于一个新的高度。
进行此次武汉1 8城市圈公路施工图毕业设计，是我们在校学习期间的最后一次作业，它可以帮助我们对大学四年学过的一些专业知识进行回顾，串联与结合。比如，这次设计会对道路勘测设计，路基路面工程，道路建筑材料，还有桥梁工程等科目进行一次结合，我们要综合分析各方条件，数据才能设计出一条符合实际，贴近现实的道路。第二，这次设计会有效提高我们利用自己的思维来解决问题的能力，在此次施工图设计中，不可避免的会出现一些设计中的困难，这就对我们利用专业知识解决问题的能力提出了较高的要求。同时，如何运用网上或者图书馆的资源来解决问题也十分关键，这些资料如果运用得当，也将会是我们一个不小的助力。第三，进行此次公路设计，要写出一次上万字的设计说明，这对提高我们的文章写作的水平和书面语言表达的能力很有帮助。最后，这次设计是一次对我们大学四年综合能力的一次检验，也是一次可以显著提升我们专业水平的机会，只有端正态度，认真完成，才能给自己大学生涯画上圆满的句号。
（1）人民交通出版社：公路路线设计规范（JTG D20-2017）
（2）人民交通出版社：公路路基设计规范（JTG D30-2015）
（3）人民交通出版社：公路工程技术标准（JTG B01-2014）
（4）人民交通出版社：公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）
（5）人民交通出版社：公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D40-2011）
（6）姚祖康. 公路设计手册：路面（第三版）. 人民交通出版社，2006
（7）交通部第二公路勘察设计院. 公路设计手册：路基（第二版）. 人民交通出版社，1997
（8）裴玉龙. 道路勘测设计. 人民交通出版社，2009
（9）黄晓明. 路基路面工程（第四版）. 人民交通出版社，2014
（10）袁聚云等. 土质学与土力学. 人民交通出版社，2011
（11）梁乃兴. 现代路面与材料. 人民交通出版社，2003
（12）夏永旭，王秉刚. 道路结构力学计算. 人民交通出版社，2003
（13）Aifa, W.N., Hainin, M.R., Abd Majid, M.Z., MohamadZin, R.,Yaacob,H.,Zakaria, R.,Bujang, M., 2015. Pavement technology elements in green highway. Jurnal Teknologi Sci. Eng. 73 (4), 45e49.
（14）Mastura Bujang,Mohd Rosli Hainin,Muhd Zaimi Abd Majid ,Mohd Khairul Idham Mohd Satar, Wan Nur Aifa Wan Azahar .Assessment framework for pavement material and technology elements in green highway index.Journal of Cleaner Production 174 (2018) 1240e1246.
（15）CongLin，WangTongjing Effect of fine aggregate angularity on skid-resistance of asphalt pavement using accelerated pavement testing. Construction and Building MaterialsVolume 168, 20 April 2018, Pages 41-46.
公路事业是国民经济的重要组成部分,是国民经济的命脉.它把国民经济个领域和各个地区联系起来,担负着国家建设中原材料与产品的集散,城乡见的物资交流运输任务,并满足人们在物质文化生活上的需要,是联系工业和农业,城市和乡村,生产和消费的纽带,它在国家的政治,经济,军事,文化建设和中具有重要作用,在社会物质财富的生产和分配过程中,在广大人民生活中起着极为重要的作用.
武汉1 8城市圈是指以武汉为圆心，包括黄石、鄂州、黄冈、孝感、咸宁、仙桃、天门、潜江周边8个城市所组成的城市圈。城市圈的建设，涉及工业、交通、教育、金融、旅游等诸多领域。而为了促进城市之间的快捷畅通，交流连接，建设此次城市圈公路就十分有必要了。武汉1 8城市圈担负着中部崛起的重任,在国家经济发展过程中具有举足轻重的地位。建成此城市圈高速路，各城市出行时距沿高速公路与国道以及各级道路呈放射状延伸，圈内城市间基本实现2小时可达，这促进了城市圈交通一体化，加强了以武汉为中心的城市密集区的交流，使湖北省经济朝着可持续方向发展。建成此路，还能有效地缓解其他地区公路的交通压力，并促进资源的合理开发和利用，对加快武汉地区的复兴，实现国家中部崛起战略目标具有重要的意义。
在公路路线方面，路线线位根据地形、地质、气候、环境等方面确定平纵技术指标。相对我国公路路线设计而言，美国道路设计理论和体系更注重路线与地形、环境的配合和协调.另外，在设计中采用了汽车运行车速的理念，路线设计中追求各线形指标的相互配合协调、高低指标之间的过渡缓和、路线线形均衡，追求实际行驶车速相对平稳等，这对降低工程造价、克服超速现象、减少交通事故、保护生态环境和道路景观及与环境的相互协调具有重要的意义。
在路基路面设计方面，国外柔性路面设计方法可分为经验法和力学—经验法2大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测,建立路面结构(结构层组合、厚度和材料性质)、荷载(轴载大小和作用次数)和路面性能三者间的经验关系。最为著名的经验设计方法有美国加州承载比(CBR)法和AASHTO法，日本设计法，英国设计法等。力学—经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学反应量(应力、应变、位移),利用在力学反应量与路面性能(各种损坏模式)之间建立的性能模型,按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始,各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学—经验设计法,著名的有美国沥青协会(AI)法、壳牌(Shell)法和前苏联法。在刚性路基设计方面，国外主要有运输工作者协会AASHTO法，美国波特兰水泥协会PCA法和日本设计法等。在国内，沥青路面设计采用层状弹性体系理论，以沥青层疲劳开裂，无机结合料层疲劳开裂，沥青层永久变形，路基顶面层竖向压应变，路面表面低温开裂为设计指标。而混凝土路面采用可靠度方法进行设计。
在路面排水方面，美国排水沥青路面的发展逐渐向粗级配、高空隙率、使用高粘改性沥青、添加纤维改性剂等方向发展。欧洲针对空隙阻塞问题，开发了双层式排水性沥青路面(2-layerZOAB)，具有更好的降噪和排水功能，且具有自清理空隙堵塞的效果。日本则是在欧洲排水路面基础上进行了改进，在铺面构造、材料要求、配合比设计、施工和管理等方面进行了详细的规定 。国内主要采用日本的一些技术经验，综合考虑我国实际情况采用了一些排水路面结构，但和国外还有明显的差距。
虽然今年来我国高速公路建设取得了长足的发展，初步缓解了对国民经济发展的制约，但总体来说，我国高速公路发展仍然仍处于滞后于交通需求的状态。 与美国欧洲等一些国家相比较，中国的高速公路网络还不够完善，密度不够大，尽管路网还不完善，路网质量和路网运行质量与发达国家还存在较大的差异，管理政策和体制方面将来也需要进行一定的改革，在未来的几十年内，我国的高速公路的发展必会趋向一个新的高度，对高速公路的研究与应用也会趋于一个新的高度。
进行此次武汉1 8城市圈公路施工图毕业设计，是我们在校学习期间的最后一次作业，它可以帮助我们对大学四年学过的一些专业知识进行回顾，串联与结合。比如，这次设计会对道路勘测设计，路基路面工程，道路建筑材料，还有桥梁工程等科目进行一次结合，我们要综合分析各方条件，数据才能设计出一条符合实际，贴近现实的道路。第二，这次设计会有效提高我们利用自己的思维来解决问题的能力，在此次施工图设计中，不可避免的会出现一些设计中的困难，这就对我们利用专业知识解决问题的能力提出了较高的要求。同时，如何运用网上或者图书馆的资源来解决问题也十分关键，这些资料如果运用得当，也将会是我们一个不小的助力。第三，进行此次公路设计，要写出一次上万字的设计说明，这对提高我们的文章写作的水平和书面语言表达的能力很有帮助。最后，这次设计是一次对我们大学四年综合能力的一次检验，也是一次可以显著提升我们专业水平的机会，只有端正态度，认真完成，才能给自己大学生涯画上圆满的句号。
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2. 研究的基本内容与方案
{title} （1）道路类型、等级的确定
本标段全长6公里，假定公路等级为高速公路，设计交通量预测年限为20年，本路段现交通量为4000辆/日，交通量年增长率为6％。经计算，20年后年平均日设计交通量为12102辆/日，因为武汉市为湖北省省会及二线城市，交通量较大，应超前设计，所以确定该公路等级为高速公路，设计速度为100km/h，采用双向四车道。
（2）所选用线性指标
（3）平面选线
根据路线所处的地形、地物和地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理等因素，并结合公路的技术等级和工程技术标准进行合理布设路线设计，制定两个路线方案进行比选，选出最佳路线。
（4）利用纬地完成以下平纵横设计和土石方设计
1）平面设计
①熟悉地形图 ②绘制参考设计路线 ③新建项目 ④拾取交点进行平面设计，并完成设计向导 ⑤数模设计，输入横断面纵断面数据⑥绘制路线平面图
2）纵面设计
①拉坡设计 ②桥梁、天桥、涵洞通道设计 ③平纵组合设计 ④纵断面绘图设计⑤绘制路线纵断面图
3）横断面设计
①路基计算 ②横断面设计 ③挡土墙布设 ④挖台阶处理⑤绘制横断面图
4）土石方调配设计
①打开文件建立新的土石方文件 ②获得纬地设计数据 ③土石方调配 ④输出土石方计算表
根据路线所处的地形、地物和地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理等因素，并结合公路的技术等级和工程技术标准进行合理布设路线设计，制定两个路线方案进行比选，选出最佳路线。
（4）利用纬地完成以下平纵横设计和土石方设计
1）平面设计
①熟悉地形图 ②绘制参考设计路线 ③新建项目 ④拾取交点进行平面设计，并完成设计向导 ⑤数模设计，输入横断面纵断面数据⑥绘制路线平面图
2）纵面设计
①拉坡设计 ②桥梁、天桥、涵洞通道设计 ③平纵组合设计 ④纵断面绘图设计⑤绘制路线纵断面图
3）横断面设计
①路基计算 ②横断面设计 ③挡土墙布设 ④挖台阶处理⑤绘制横断面图
4）土石方调配设计
①打开文件建立新的土石方文件 ②获得纬地设计数据 ③土石方调配 ④输出土石方计算表
（5）路面设计
计算累计当量轴次，然后根据交通要求，环境以及经济指标选择两种合适的路面结构，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。最后根据各项设计指标进行路面厚度计算，绘制路面结构图。
（6）进行排水设计，挡土墙设计，桥梁涵洞等小型构造物设计以及交叉设计，并绘制相应图表。
3. 参考文献计算累计当量轴次，然后根据交通要求，环境以及经济指标选择两种合适的路面结构，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。最后根据各项设计指标进行路面厚度计算，绘制路面结构图。
（6）进行排水设计，挡土墙设计，桥梁涵洞等小型构造物设计以及交叉设计，并绘制相应图表。
（1）人民交通出版社：公路路线设计规范（JTG D20-2017）
（2）人民交通出版社：公路路基设计规范（JTG D30-2015）
（3）人民交通出版社：公路工程技术标准（JTG B01-2014）
（4）人民交通出版社：公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）
（5）人民交通出版社：公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D40-2011）
（6）姚祖康. 公路设计手册：路面（第三版）. 人民交通出版社，2006
（7）交通部第二公路勘察设计院. 公路设计手册：路基（第二版）. 人民交通出版社，1997
（8）裴玉龙. 道路勘测设计. 人民交通出版社，2009
（9）黄晓明. 路基路面工程（第四版）. 人民交通出版社，2014
（10）袁聚云等. 土质学与土力学. 人民交通出版社，2011
（11）梁乃兴. 现代路面与材料. 人民交通出版社，2003
（12）夏永旭，王秉刚. 道路结构力学计算. 人民交通出版社，2003
（13）Aifa, W.N., Hainin, M.R., Abd Majid, M.Z., MohamadZin, R.,Yaacob,H.,Zakaria, R.,Bujang, M., 2015. Pavement technology elements in green highway. Jurnal Teknologi Sci. Eng. 73 (4), 45e49.
（14）Mastura Bujang,Mohd Rosli Hainin,Muhd Zaimi Abd Majid ,Mohd Khairul Idham Mohd Satar, Wan Nur Aifa Wan Azahar .Assessment framework for pavement material and technology elements in green highway index.Journal of Cleaner Production 174 (2018) 1240e1246.
（15）CongLin，WangTongjing Effect of fine aggregate angularity on skid-resistance of asphalt pavement using accelerated pavement testing. Construction and Building MaterialsVolume 168, 20 April 2018, Pages 41-46.
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