浏阳至花垣高速公路设计道路工程毕业设计说明书.docx
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浏阳至花垣高速公路设计道路工程毕业设计说明书
浏阳至花垣高速公路设计
摘要
本设计参照有关资料对浏阳至花垣高速公路K31+000——K39+053.702段段进行设计。
设计路线全长8053.702m,为双向四车道,路基宽度:
26.00m,中间带宽度:
3.5m(含路缘带),行车道宽度:
2×3.75×2m,硬路肩宽度:
3.00m,土路肩宽度:
0.75m,路缘带宽度:
中间路缘带宽0.75,边缘路缘带宽0.5m。
设计车速为100km/h。
本设计主要进行了平面定线,其中圆曲线半径最小为700m,最大为1600m,缓和曲线最短160m,最长为220m。
纵断面设计最大坡度为3.077%,最小坡度为0.3%,最大坡长1640m,最短坡长520m。
还有路基路面、排水系统以及土石方调运等方面的设计。
其中排水系统包括矩形边沟、梯形排水沟,均设置为深0.6m,宽0.6m。
沿线经过山区地形较复杂因此布设了2座高架桥,3座隧道及1座立交桥,还包括33个涵洞,还进行了挡土墙的布设。
关键词:
浏花高速,路线设计,路基,路面。
ABSTRACT
ThisdesignreferencetotherelevantinformationofliuyangtospendthroughthehighwayK31+000-K39+053.702paragraphstocarryonthedesign.Designrouteall8053.702mforfourlanes,roadbedwidth:
26.00m,middlebeltwidth:
3.5m(includingsidestrip),drivewaywidth:
2*3.75*2m,thehardshoulderwidth:
3.00m,dirtroadshoulderwidth:
0.75m,widthofthesidestrip:
intermediatecurbbandwidthof0.75,theedgecurbbandwidthof0.5m.Adesignspeedof100km/h.
Thisdesignmainlyhascarriedontheplanealignment,theminimumradiusofcircularcurveis700m,1600m,themaximumshortesteasementcurve160m,upto220m.Profiledesignmaximumgradientof3.077%,minimumslopeof0.3%,mostslopes1640mlong,theshortestslope520mlong.Andsubgradepavement,drainagesystemdesignandearthworkallocationandsoon.Drainagesystemincludingrectangularditches,trapezoidalditch,weresettothedepthof0.6m,0.6mwide.
Alongthroughmountainousterraincomplexthusdeployedtwoviaducts,threetunnelsandoverpasses,1included33culverts,alsohascarriedontheretainingwalllayout.
Keywords:
LIUHUAhighway,routedesign,roadbed,roadsurface.
第1章设计原始资料和依据
第1.1节设计原始资料
1.1.1地形、地貌
浏阳市地处湖南省东部罗霄山脉北段,东邻江西省铜鼓、万载、宜春;南接江西省萍乡和湖南省醴陵、株洲;西倚长沙;北靠平江。
1993年3月经国务院批准撤县设市,隶属于省会长沙市管辖,市区距长沙61公里。
106和319国道贯穿全境。
北纬27°51′—28°34′,东经113°10′—114°15′,全市东西宽105.8公里,南北长80.9公里,土地总面积5007.75平方公里。
山地占土地面积52.6%,丘陵25.1%,岗地占7.9%,平原占13.1%,水面约占1%。
1.1.2地质、地震、气候、水文等自然地理特征
(1)地层岩性
沿线出露覆盖层主要有第四系全新统冲洪积层,更新统残坡积、冲洪积层;基岩有石炭系白云岩,砂质泥岩,泥盆系粉砂质泥岩,泥灰岩,灰白色泥质粉砂岩及紫红色中厚层状细砂岩,元古界冷家溪群灰绿色、浅灰色、青灰色泥质、砂质板岩、绢云母板岩;侵入岩体燕山期花岗岩。
第四系为冲、洪积层和残、坡积层,岩性主要有高~低液限粘土、粉土和砂砾石层及碎石土。
沿线均有分布,厚度变化大。
白垩系为沉积碎屑岩,主要岩性有紫红色砾岩、砂砾岩,长石石英砂岩、砂质泥岩。
石炭系为碳酸盐岩和沉积碎屑岩,主要岩性有白云岩、灰岩及粉砂质泥岩、细砂岩。
泥盆系为碳酸盐岩和沉积碎屑岩,主要岩性有灰岩、泥灰岩、白云岩、及粉砂质泥岩、砂岩夹砂质页岩。
元古界冷家溪群为变质岩,主要岩性有浅变质砂岩、绢云母板岩、砂质板岩及细砂岩。
花岗岩主要为燕山期黑云母二长花岗岩。
(2)地质构造
根据1:
20万浏阳幅区域地质图分析,线路所经区域属大围山岩体隆起区,主要构造行迹近北东向、北北东向。
溪江至古港古生代、中生代盆地(分布范围约K43~K60),断裂相对不发育。
线路范围内主要的地质构造带有:
官渡-张坊断皱带、天心-皇碑断裂带、双江口背斜、官渡-跨马塘向斜、浏阳-古港向斜,走向北北东向
(4)地震
根据国家质量技术监督局1:
400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),路线所经地域的地震动峰值加速度小于0.05g,地震动反应谱特征周期为0.35s,对应于原基本烈度相当于Ⅵ度,根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)和《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/TB02-01-2008),采用简易设防
(5)气候、水文
本区属中亚热带季风湿润气候,气候温和,四季分明,热量充足,雨水充沛,春湿多雨,夏秋多旱,严寒期短,暑热期长。
降雨多集中于3~6月,约占全年降雨量的55%,年均降雨量1540.5mm,年均蒸发量1197.9mm,年平均气温17.3℃,极端最高气温40.7℃,极端最低气温-10℃,年平均风速1.4m/s,最大风速20m/s。
路线所经地域主要为大溪河、浏阳河等河流,各河流域降雨充沛,雨季多集中于4~7月,此期间为汛期,河水受降水影响明显,水位陡涨陡落,一般10月至翌年3月为枯水期,为桥梁基础工程的良好施工期。
1.1.3沿线筑路材料、水、电等建设条件
块、片石、碎石:
浏阳市古港镇溪江磊石山采石料场,浏阳市蕉溪乡蕉溪铺万宝采石场,浏阳市蕉溪乡毕头园宏永德采石场,浏阳市集里乡八仙桥村的金山采石场,其石料为石灰岩,石质坚硬,质量好,储量大,可满足桥涵、防护、排水等工程用石料的需要,材料以购买的形式采购;有公路直通料场,运输便利,此外,由路基爆破开挖产生的块、片石也可选择利用。
路面碎石、砂料:
路面面层用碎石,位于江苏省镇江市句容市天王镇,浏阳市龙伏镇段里采石场,储量丰富,料场机械化程度高,可满足沥青路面上面层工程需求的各种规格碎石、石屑,材料以购买的形式采购。
从料场至工地由料场主负责,有公路直通工地,运输便利。
浏阳市关口办事处金口村采砂场(人工砂),平江县加义镇献冲村鸿运砂料料场,长沙市新港镇,砂料属河砂,料场面积大,储量丰富,砂质较为纯净,砂料颗粒均匀,含泥量较小,有装载机,可根据施工要求提高产量;能满足C35砼以上构造物的用砂要求,主要用于大桥的施工,但运距较远。
水泥:
区内水泥工业发达,大型水泥厂有浏阳兆山水泥厂等。
各种标号水泥质量可靠,数量完全可满足工程需要。
外购材料:
钢材、沥青等工程材料可以直接向有关厂家订货。
区域内木材资源丰富,质量及数量均能满足工程要求。
水、电:
沿线水、电资源丰富,可满足工程需要。
第1.2节主要设计指标和技术标准
(1)公路等级:
高速公路。
(2)设计速度:
100km/h。
(3)路基宽度:
26.00m,中间带宽度:
3.5m(含路缘带),行车道宽度:
2×3.75×2m,硬路肩宽度:
3.00m,土路肩宽度:
0.75m,路缘带宽度:
中间路缘带宽0.75m。
边缘路缘带宽0.5m
(4)最大纵坡度:
3.077%;
最小纵坡度:
0.3%;
最大合成纵坡:
10%。
(5)不同纵坡的最大坡长:
3%--1000m、4%-----800m、5%-----600m。
(6)最小坡长:
520m。
(7)凸形竖曲线最小半径:
一般值10000m,极限值6500m;
凹形竖曲线最小半径:
一般值4500m,极限值3000m。
(8)竖曲线最小长度:
85m。
(9)标准轴载:
Bzz-100。
(10)设计使用年限:
水泥混凝土路面设计用年限为30年。
(11)路线设计起始点及设计高程:
起点桩号:
k31+000设计高程:
126m
终点桩号:
k38+053.702设计高程:
130m
第1.3节经济技术指标表
主要经济技术指标如表1.1所示
表1.1主要经济技术指标
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
公路等级
级
高速公路
2
行车速度
Km/h
100
3
路线总长
km
8.053
4
路线增长系数
1.040
5
平均每公里交点个数
个
0.745
6
平曲线最小半径
m
700.000
7
平曲线总长
m
3411.143
8
平曲线占路线总长
%
67.477
9
直线最大长度
m
423.6
10
最大纵坡
%
3.077
11
最短坡长
m
520
12
竖曲线总长
m
1386.237
13
竖曲线占路线总长
%
40.82
14
平均每公里纵坡边坡次数
次
0.9934
第2章路线设计
第2.1节路线方案的拟定
根据基本资料及相关规范、标准,考虑路线的线形、与自然环境的协调、经济性、施工难度等先拟定选线方案如下
起点为坐标(E493549.56582318,N3135069.02877154),终点为坐标(E485884.47650489,N3134859.9164285)。
设置6个交点,半径分别为700m、1000m、800m、1500m、1200m、1600m,区段路线总长8053.702m。
道路经过沿途村庄,有利于村庄交通、经济发展。
第2.2节道路技术标准确定
2.2.1圆曲线指标
《公路工程技术标准》JTGB01-2003中规定设计时速为100km/h时圆曲线最小半径见表3.1所示
表3.1圆曲线最小半径(m)
一般值
极限值
不设超高最小半径
半径
700
400
路拱≤2.0%
路拱>2.0%
4000
5250
《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定平面线圆曲线的最大半径不宜超过10000m。
平曲线应有足够的长度保证驾驶安全,《规范》规定平曲线最小长度一般值为400m,最小值为140m。
2.2.2视距指标
《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定100km/h停车视距为160m。
在下坡路段应采用下坡段货车停车视距对相关路段进行检验。
下坡段货车停车视距规定如表3.2所示:
表3.2下坡段货车停车视距(m)
纵坡坡度(%)
0
3
4
5
停车视距
180
190
195
200
2.2.3纵坡指标
根据《公路工程技术标准》JTGB01-2003规定本线路最大纵坡为4%,最小坡长为250m。
不同纵坡最大坡长如表3.3所示:
表3.3不同纵坡最大坡长
纵坡坡度(%)
3
4
5
最大坡长(m)
1000
800
600
连续上坡(或下坡)时,应在不大于所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡度,缓和坡度的纵坡应不大于3%,起长度应符合纵坡长度的规定。
2.2.4竖曲线指标
根据《公路工程技术标准》JTGB01-2003规定本线路设计竖曲线最小半径和最小长度如表3.4所示
表3.4竖曲线最小半径和最小长度
凸形竖曲线半径(m)
凹形竖曲线半径(m)
竖曲线最小长度(m)
一般值
极限值
一般值
极限值
10000
6500
4500
3000
85
设计速度为100km/h大于60km/h,竖曲线设计宜采用长的竖曲线和长直线坡段组合。
视距要求的最小竖曲线半径为凸形12000m,凹形10000m。
第2.3节道路平面设计
通过选线,选定的平面线形与地形、景观、环境等相互协调,线形的连续,并与纵断面、横断面能够相互配合。
路线起点桩号K31+000.00,坐标(E493549.56582318,N3135069.02877154),终点桩号K39+053.702,坐标(E485884.47650489N3134859.9164285)。
由选线确定,圆曲线半径分别为700m,1000m、800m、1500、1200m、1600m。
2.3.1圆曲线要素计算
圆曲线是平面线的主要组成部分,在线形设计中广泛采用,圆曲线几何要素计算公式如下:
(2-1)
(2-2)
(2-3)
(2-4)
式中T——切线长,m;
L——曲线长,m;
E——外距,m;
J——超距或校正值,m;
R——圆曲线半径,m;
α——转角,°。
图2.1圆曲线几何要素
圆曲线几何要素示意图如图2.1所示:
根据示意图所示,各里程计算公式如下:
JD里程-T=ZY里程(2-5)
ZY里程+L=YZ里程(2-6)
YZ里程-L/2=QZ里程(2-7)
QZ里程-D/2=JD里程(2-8)
根据上述公式计算出圆曲线相关要素,并列成表格,如表2.7所示
表2.7圆曲线要素(m)
交点号
交点坐标
交点桩号
转角值
N(X)
E(Y)
1
2
3
4
5
JD0
3135069.029
493549.5658
K31+000
JD1
3135693.71
492434.3711
K32+278.236
27°09′15.4″(Z)
JD2
3135720.037
491716.8547
K32+989.136
18°54′25.6″(Y)
JD3
3136062.876
490824.1189
K33+942.091
31°26′44.8″(Z)
JD4
3135889.684
489883.9207
K34+885.464
13°05′21.8″(Z)
JD5
3135414.342
488792.1047
K36+074.603
18°51′46″(Y)
JD6
3135267.79
486995.7308
K37+872.923
15°29′27.9″(Z)
JD7
3134859.916
485884.4765
K39+053.702
2.3.2平面线形的设计
本线路为设计速度为100km/h的高速公路,根据《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定本线路平曲线最小长度为170m公路转角过小时,应设法调整平面线形,当不得已而设置小于7°的转角时,必须按规定设置足够长的曲线,本线路转角值均满足要求。
综合考虑以上原则与要求,本线路平面线形设计均满足《公路路线设计规范》JTGD20-200规定的各项指标。
第3章方案比选
3.1、选择两种方案
根据《公路勘测设计》及公路线设计规范在两点之间进行定线,设计出两种方案,以供比较选择。
3.1.1、平面线形设计
(1)在平面上读出个交点的转角并计算出相关的数据如下表3.1,3.2所示:
方案一
表3.1直线曲线及转角表
交点号
交点坐标
交点桩号
转角值
N(X)
E(Y)
1
2
3
4
5
JD0
3135069.029
493549.5658
K31+000
JD1
3135693.71
492434.3711
K32+278.236
27°09′15.4″(Z)
JD2
3135720.037
491716.8547
K32+989.136
18°54′25.6″(Y)
JD3
3136062.876
490824.1189
K33+942.091
31°26′44.8″(Z)
JD4
3135889.684
489883.9207
K34+885.464
13°05′21.8″(Z)
JD5
3135414.342
488792.1047
K36+074.603
18°51′46″(Y)
JD6
3135267.79
486995.7308
K37+872.923
15°29′27.9″(Z)
JD7
3134859.916
485884.4765
K39+053.702
各级公路和城市道路不论转角大小均要设置平缓曲线,圆曲线是平缓曲线的重要组成部分。
由《公路线设计规范》不设缓和曲线的圆曲线的最小半径为600m,极限最小半径为400m,《公路线设计规范》规定,圆曲线的最大半径不能大于10000m。
本路段所设计
的最大圆曲线半径满足不设超高的要求,故设置缓和曲线。
方案二
表3.2直线曲线及转角表
交点号
交点坐标
交点桩号
转角值
N(X)
E(Y)
1
2
3
4
5
JD0
3134969.916
493548.9069
K31+000
JD1
3135613.605
492717.1979
K32+051.701
37°50′53.7″(Z)
JD2
3135611.871
491819.7181
K32+923.450
28°38′28.7″(Y)
JD3
3136089.249
490941.6153
K33+909.737
39°22′12.8″(Z)
JD4
3135904.787
489978.2492
K34+861.584
14°38′19.9″(Z)
JD5
3135349.994
488813.9788
K36+149.670
26°49′30.8″(Y)
JD6
3135381.812
487460.5549
K37+490.066
18°46′36″(Z)
JD7
3134892.327
485901.4632
K39+116.659
3.1.2、方案一平曲线计算
JD1的平曲线计算,取R=700m,Ls=170m,算得:
切线长T=254.426m;曲线长Lh=501.75m;圆曲线长L=161.75m;
五个基本桩号:
JD1
32278.236
-
Th
254.426
ZH
32023.81
+
Ls
170
HY
32193.81
+
Ly=Lh-2Ls
161.75
YH
32355.56
+
Ls
170
HZ
32525.56
-
1/2Lh
250.875
QZ
32274.685
D=2Th-Lh
7.102
JD1=QZ+D/2
32278.236
所以有QZ算出的JD1桩号为与原来的JD1桩号相同说明计算无误。
JD2的平曲线计算,取R=1000m,Ls=160m,算得:
切线长T=246.67m;曲线长:
Lh=489.99m;圆曲线长L=36m;
五个基本桩号:
JD2
32989.136
-
Th
246.67
ZH
32742.466
+
Ls
160
HY
32902.466
+
Ly=Lh-2Ls
169.9912627
YH
33072.45726
+
Ls
160
HZ
33232.45726
-
1/2Lh
244.9956313
QZ
32987.46163
D=2Th-Lh
3.34873731
JD=QZ+D/2
32989.136
所以有QZ算出的JD2桩号与原来的JD2桩号相同说明计算无误。
JD3的平曲线计算,取R=800m,Ls=220m,算得:
切线长T=433.08m;曲线长:
Lh=659.0657727m;圆曲线长L=45m;
五个基本桩号:
JD3
33942.091
-
Th
335.855
ZH
33606.236
+
Ls
220
HY
33826.236
+
Ly=Lh-2Ls
219.0657727
YH
34045.30177
+
Ls
220
HZ
34265.30177
-
1/2Lh
329.5328864
QZ
33935.76889
D=2Th-Lh
12.6442273
JD=QZ+D/2
33942.091
所以有QZ算出的JD3桩号与原来的JD3桩号相同说明计算无误
JD4的平曲线计算,取R=1500m,Ls=170m,算得:
切线长T=257.172m;曲线长:
Lh=125.44m;圆曲线长L=45.44;
五个基本桩号:
JD4
34885.464
-
Th
257.172
ZH
34628.292
+
Ls
170
HY
34798.292
+
Ly=Lh-2Ls
172.679
YH
34970.971
+
Ls
170
HZ
35140.971
-
1/2Lh
256.3395
QZ
34884.6315
D=2Th-Lh
1.665
JD=QZ+D/2
34885.464
所以有QZ算出的JD4桩号与原来的JD4桩号相同说明计算无误。
JD5的平曲线计算,取R=1200m,Ls=200m,算得:
切线长T=299.542m;曲线长:
Lh=595m;圆曲线长L=30m;
五个基本桩号:
JD5
36074.603
-
Th
299.542
ZH
35775.061
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