土木工程本科毕业论文Word文档格式.docx

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冬季寒冷，干燥少雪。

天津年平均气温在11.4~12.9°

C，市区平均气温最高为12.9°

C。

1月最冷，平均气温在-3~-5°

C；

7月最热，平均气温在26~27°

天津季风盛行，冬、春季风速最大，夏、秋季风速最小。

年平均风速为2~4米/秒，多为西南风。

天津平均无霜期为196~246天，最长无霜期为267天，最短无霜期为171天。

在四季中，冬季最长，有156~167天；

夏季次之，有87~103天；

春季56~61天；

秋季最短，仅为50~56天。

天津年平均降水量为520~660毫米，降水日数为63~70天。

在地区分布上，山地多于平原，沿海多于内地。

在季节分布上，6、7、8三个月降水量占全年的75%左右。

天津日照时间较长，年日照时数为2500~2900小时。

2平面设计

本工程是津港高速k0+000~k6+000路段工程，现进行本路段的平面线性设计。

平面线形设计根据平面线性一般规则进行设计。

平曲线线形设计一般规则：

1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足。

a、高速公路、一级公路以及设计速度≥60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。

b、设计速度<

40km／h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值

3）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）

a、长直线尽头不能接以小半径曲线。

特别是在下坡方向的尽头更要注意。

若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。

b、高、低标准之间要有过渡。

4）应避免连续急弯的线形

这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。

设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。

5）平曲线应有足够的长度

汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。

a、平曲线一般最小长度为9s行程；

b、平曲线极限最小长度为6s行程；

c、偏角小于7°

时的平曲线最小长度。

2.1缓和曲线计算

本公路设计为时速120km/h的高速公路，平曲线主要参数根据《公路工程技术标准》规定见表2-1。

序号

项目

单位

主要技术指标

1

设计车速

km/h

120

2

路基宽度

一般值

m

17.0

最小值

——

3

平曲线

半径

一般值

1000

极限值

650

不设超高最小半径

路拱≤2.0%

5500

路拱>

2.0%

7500

4

平曲线最小长度

200

缓和曲线最小长度

100

5

最小纵坡

%

0.3

6

最大纵坡

7

最小坡长

300

8

相应纵坡的最大坡长

3%

900

4%

700

>

不限制

10

竖曲线

凸形

17000

11000

凹形

6000

4000

11

竖曲线最小长度

12

平曲线最大超高

8或10

表2-1三级公路主要技术指标表

2.1.1调整缓和曲线参数法

1）计算原理

设第一缓和曲线长度为Ls1，第二缓和曲线长度为Ls2，且Ls1<

Ls2，则：

缓和曲线参数：

A12=RLs1，A22=RLs2

因为Ls1≠Ls2，所以A1≠A2，p1≠p2，

[方法]令p2=p1，由p2反推缓和曲线参数A2，再进行缓和曲线计算。

2）几何要素计算：

上、下半支曲线分别按Ls1和Ls2单独计算

切线长：

上半支：

下半支：

曲线长：

下半支：

曲线总长：

外距：

校正值：

J=T1+T2-L

2.1.2缓和曲线计算

1．设计的线形大致如下图所示：

由图计算出起点、交点、终点的坐标如下：

A：

（290161.0717,104216.0676）

JD1：

（289205.9824,104345.8918）

JD2：

（288457.6006,105346.7565）

JD3：

（287309.3580,106101.3081）

JD4：

（286516.6959,107428.2163）

（285570.3913,107866.0057）

路线长、方位角计算

（1）AB段

DAB=

因为图在第二象限里,故

同理可得：

BC段：

CD段：

DE段：

EF段：

2.2圆曲线计算

（1）、ABC段

已知取圆曲线半径

，如下图：

—路线转角Lh—曲线长（m）Th—切线长（m）L—缓和曲线长（m）

Eh—外矩（m）J—校正数（m）R—曲线半径（m）

切线增值：

内移值：

切线总长：

外矢距：

曲线总长：

切曲差：

特殊点桩号校核：

AK0+000

+LAB938.251

JD1K0+938.251

－Th600.857

ZYK0+337.394

+1/2Lh1/2×

1150.024

QZK0+912.406

+1/2J1/2×

51.69

校核无误。

同理可得其余各交点如表2—2所示。

表2—2平曲线各交点曲线要素表

交点号

交点坐标

交点桩号

转角值

曲线要素值（m）

N（X）

E（Y）

半径

缓和曲

切线

曲线

外距

校正值

线长度

线参数

长度

9

JD0

290161.0717

104216.0676

K0+000

JD1

289205.9824

104345.8918

K0+963.872

45°

28′21.1″（Z）

1100

280

554.978

602.126

1153.0099

95.8968

51.243

JD2

288457.6006

105346.7565

K2+162.352

19°

54′10.4″（Y）

1500

180

519.615

353.327

701.0562

23.8265

5.598

JD3

287309.358

106101.3081

K3+530.730

25°

50′11.7″（Z）

2000

200.000

190.000

632.456

616.441

558.730

554.085

1096.8672

52.748

15.948

JD4

286516.6959

107428.2163

K5+060.421

34°

19′12.9″（Y）

1600

180.000

536.656

551.362

584.485

589.171

1143.4021

75.4775

30.254

JD5

285570.3913

107866.0057

K6+072.833

3纵断面设计

本次纵断面设计设计津港高速（K0+000~K6+000）路段。

纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。

纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。

3.1纵坡设计

3.1.1设计要求

（1）设计必须满足各项规范。

（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。

连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。

（3）沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。

（4）应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。

3.1.2纵坡设计具体规范

具体规范规定如下：

（1）最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。

它是道路纵断面设计的重要控制指标。

在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。

各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。

我国《公路工程技术标准》在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。

各级公路最大纵坡的规定见表3—1所示。

表3—1各级速度的最大纵坡

计算行车速度

80

60

40

最大纵坡（%）

7

（2）坡长限制：

最小坡长：

最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。

纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。

换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。

为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，《公路路线设计规范JTGD20—2006》规定了各级公路最小坡长。

表3—2最小坡长

设计速度（Km/h）

40

最小坡长（m）

250

150

（3）竖曲线最小半径：

在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短和行驶视距的要求。

查《公路路线设计规范JTGD20—2006》得：

设计车速为40Km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为450m，一般值为700m；

凹形竖曲线极限最小半径为450m，一般值为700m。

竖曲线最小长度为35m。

见表3—3：

表3—3竖曲线最小半径与竖曲线长度

设计速度（km/h）

30

20

凸形竖曲线最小半径（m）

10000

4500

400

6500

3000

1400

450

凹形竖曲线最小半径（m）

竖曲线长度（m）

210

170

90

50

85

70

35

25

3.2竖曲线设计

竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。

设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。

《标准》规定：

各级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。

为了有利于路面排水和边沟排水，一般情况下，以采用不小于0.3%纵坡为宜。

坡长限制主要是控制一般纵坡的最小坡长。

该路段津港高速全长6070m，全线共设有8个竖曲线，四个凹曲线，四个凸曲线。

1）变坡点参数

变坡点桩号：

K0+590、K1+280、K1+970、K2+470、K3+130、K3+920、K4+620、K5+460。

纵坡坡度：

1.058%、-1.178%、1.182%、-1.589%、1.420%、-1.377%、1.345%、-0.931%、0.902%。

竖曲线半径：

20000m、10000m、20000m、12000m、22000m、11000m、21000m、11000m。

2）竖曲线要素的计算公式汇总如下：

（3.1）

（3.2）

（3.3）

（3.4）

式中：

——竖曲线半径，（m）；

——切线长，（m）；

——竖曲线长，（m）；

——外距，（m）；

—竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的水平距离。

——计算点纵距。

3）举例计算：

以变坡8（K）为例。

根据以上所述的原则，为了使竖曲线包平曲线内，取半径R=11000m，坡度角

A、计算竖曲线基本要素

竖曲线长度：

（3.5）

切线长：

（3.6）

外距：

（3.7）

B、求各桩号的设计标高

K4+620处：

切线标高

K6+070处：

切线标高

同理可得其余各变坡点数据及各桩号高程，如表3—4所示。

表3—4各桩号数据表

桩号

竖曲线

标高（m）

凸曲线半径R（m）

凹曲线半径R（m）

切线长T（m）

外距E（m）

起点桩号

终点桩号

2.07

K0+590

8.3136

20000

223.6048882

1.249978651

K0+366.395

K0+813.605

K1+280

0.1867

118.0057971

0.696268407

K1+161.994

K1+398.006

K1+970

8.3446

277.1184348

1.919865672

K1+692.882

K2+247.118

K2+470

0.4002

12000

180.5428

1.358154276

K2+289.457

K2+650.543

K3+130

9.7733

22000

307.6479536

2.151074167

K2+822.352

K3+437.648

K3+920

-1.1021

149.6997489

1.018637038

K3+770.300

K4+069.700

K4+620

8.31416494

21000

238.9599479

1.359568016

K4+381.040

K4+858.960

K5+460

0.49688704

100.810904

0.461947199

K5+359.189

K5+560.811

K6+070

6.0009

4横断面设计

4.1查规范，得各项技术指标

⑴路基宽度

据任务书知道公路等级是高速公路，车道数为六车道。

再查《公路工程技术标准》可知高速公路车速为

六车道的路基宽度一般值为34.5m,取设计车道宽度为3.75m，得总车道宽度为3.75×

6＝22.5m，硬路肩宽度一般值为3.5m或3.0m，土路肩一般值为0.75m。

中央分隔带宽度一般值为3.00m

⑵路拱坡度

查（JTJ001—97）《公路工程技术标准》P255.0.5得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1~2%，故取路拱坡度为2%；

路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%~2%，故取路肩横向坡度为4%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。

⑶路基边坡坡度

由《公路路基设计规范》得知，当H<

6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：

1.5设计。

⑷护坡道

查（JTJ001—97）《公路工程技术标准》P234.0.6得，当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；

当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。

本设计的填土高度均小于6m，再结合当地的自然条件，护坡道均设置1m，且坡度设计为4%。

⑸边沟设计

查（JTJ013—95）《公路路基设计规范》P204.2.3得边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：

1.0~1：

1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。

少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：

2~1：

3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。

本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1：

1。

2.7.2横断面设计步骤

⑴根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。

⑵根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。

⑶根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。

⑷绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。

设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。

一般直线上的断面可不示出路拱坡度。

⑸计算横断面面积（含甜、挖方面积），并填于图上。