某山区高速公路新线初步设计设计说明书.docx
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某山区高速公路新线初步设计设计说明书
内容摘要
本设计为山东省境内新建公路某段的初步设计。
根据设计公路的交通量及其使用任务和性质,确定为高速公路。
山东省地处中国东部、黄河下游,路线所经地形为山地丘陵区。
本线全线总长18643.831m。
有9个平曲线、9个竖曲线、涵洞16道,桥梁2座,设计车速100km/h,路基宽度26m。
路面为沥青混凝土结构。
本设计说明书进行路线方案的论证,确定合适的设计方案,并推荐一个最佳方案进行详细的技术设计,包括路线的平、纵、横设计,路基路面设计和排水设计,环境评价等各方面内容。
设计内容主要包括:
运用纬地软件进行道路平、纵、横断面的设计;运用纬地土石方可视化调配系统进行土石方的调配;运用东南大学沥青混凝土路面设计软件进行路面结构设计,同时完成了各种图、表的绘制及计算。
关键词:
山东中部,山地丘陵,高速公路,平、纵、横设计,路基,路面,排水,
沥青混凝土
Abstract
ThedesignisapreliminarydesignofanewwayinShandongProvince.Itisdefinedahighwaybecauseoftheway’strafficvolume,usingtaskandcharacter.andtheroutethroughtheplainterrainmicro-Hill.ShandongislocatedineasternChina,YellowRiver,andtheroutethroughtheplainterrainmicro-Hill.Atotallengthoftherouteis18643.831metres.Thereare9horizontalcurves,9VerticalCurve,16culertandtwobridgeintheroute.Thelanedesignatspeedsof100kmperhour,andthewidthofsubgradeis26metres.Thepavementisbituminousconcretestructure.DesignelementsistouseHintCADtoCompleteroadflat,vertical,cross-sectionaldesignanduseTsfDpV2.5toCompleteEarthworkallocation.WecanalsouseasphaltconcretepavementdesignsoftwareofSoutheastUniversitytoCompletePavementStructureDesign.
KeyWords:
themiddleareaofShandong,thehighway,lineardesign,subgrade,pavement,drainage,asphaltconcrete
1设计技术标准的确定1
1.1中国公路发展概况1
1.1.1公路发展概况1
1.1.2公路建设概况:
2
1.1.3我国高速公路发展概况2
1.2该公路的设计意义4
1.3沿线地貌,地形,地质,及自然地理特征4
1.3.1气候特点4
1.3.2降水量5
1.3.3水系5
1.3.4地形地貌6
1.4道路等级和主要技术指标的论证和确定7
1.4.1交通量计算及公路等级的选用7
1.4.2主要技术指标8
2路线设计11
2.1路线平面设计11
2.1.1概述11
2.1.2选线的步骤和方法12
2.1.3路线方案的选择13
2.2定线操作步骤14
2.3平面设计的要求15
2.3.1平面设计满足的要求15
2.3.2平面线形的均衡与连贯16
2.3.3避免连续急弯的线形16
2.3.4平曲线长度16
2.3.5曲线间直线最小长度的要求17
2.4圆曲线设计17
2.4.1一般规定17
2.4.2不设超高的圆曲线最小半径17
2.4.3圆曲线最大半径17
2.4.4圆曲线选用要求17
2.4.5特殊要求18
2.5缓和曲线设计18
2.5.1缓和曲线的有关规定18
2.5.2缓和曲线的长度选用18
2.6本段平面设计20
2.6.1平曲线要素值的确定20
2.6.2纬地软件平面设计20
2.7路线纵断面设计21
2.7.1纵面线形设计的一般原则21
2.7.2纵面设计思路21
2.7.3本设计中的纵断面设计:
23
2.7.4纬地纵断面设计24
2.7.5本段纵断面设计27
3路基设计29
3.1概述29
3.1.1路基横断面设计29
3.2纬地软件应用30
3.3路基横断面设计30
3.3.1路基设计计算30
3.3.2确定路基标准横断面图31
3.3.3横断面要素的确定31
3.3.4横断面设计的原则31
3.3.5行车道宽度的确定32
3.3.6路拱的确定32
3.3.7超高的确定33
3.3.8超高的过渡33
3.3.9路基防护设计34
3.4土石方调配34
3.4.1土石方调配原则34
3.4.2纬地土石方可视化调配系统35
4路面设计36
4.1概述36
4.2路面结构选取36
4.2.1路面结构确定36
4.2.2本设计中结构层材料的确定36
4.3沥青混凝土路面设计37
4.3.1沥青路面设计的内容37
4.3.2路面结构设计的原则37
4.3.3沥青路面结构设计理论与方法38
4.3.4沥青路面交通等级38
4.3.5公路路面详细设计40
5桥梁及涵洞46
5.1概述46
5.1.1小桥涵的设计原则46
5.1.2桥涵位置的选择46
5.1.3涵洞形式的选择46
5.2桥、涵布置46
5.2.1涵洞类型的选择47
6其他沿线设施及环境评价49
7小结50
8致谢51
附:
主要参考资料52
1设计技术标准的确定
1.1中国公路发展概况
纵观当今世界,经济发达的强国,无一不是公路发达的国家。
公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志,也是一个国家实力的重要组成部分。
1.1.1公路发展概况
改革开放前公路基础设施的建设
旧中国的公路交通极为落后,1949年全国公路通车里程仅8.07万公里,公路密度仅0海拔最高的沥青路面公路。
随着公路事业的发展,公路桥梁建设也得到发展,建成了一批具有中国特色的石拱桥、双曲拱桥、钢筋混凝土拱桥以及各式混凝土和预应力梁式桥。
在1949—1978年的30年间,尽管国民经济发展道路曲折,但全国公路里程仍基本保持持续增长,到1978年底达到89万公里,平均每年增加约3万公里,公路密度达到9.3公里/百平方公里。
改革开放后公路基础设施的建设
改革开放后,国民经济持续高速发展,公路运输需求强劲增长,公路基础设施建设开始发生了历史性转变,其主要表现在:
公路建设得到中央和地方各级政府的重视,“要想富、先修路”,公路建设的重要性逐步为全社会所认识;在统一规划的基础上.开始了有计划的全国公路基础设施建设,80年代初和80年代末国家干线公路网和国道主干线系统规划先后制定并实施,使公路建设有了明确的总体目标和阶段目标;公路建设在继续扩大总体规模的同时,重点加强了质量水平的提高,高速公路及其他高等级公路的迅速发展.改变了我国公路事业的落后面貌;公路建设筹资渠道走向多元化,逐步扭转了公路建设资金短缺的状况,尤其1984年底国务院决定提高养路费征收标准、开征车辆购置附加费、允许高等级公路收费还贷,1985年起国家陆续颁布有关法规,使公路建设有了稳定的资金来源。
从统计数字看,到1999年,全国公路里程达到135万公里,公路密度达到14.1公里/百平方公里,为1978年的1.5倍。
二级以上公路占全国公路总里程的比重由1979年的1.3%提高到1999年的12.5%,主要城市之间的公路交通条件显著改善,公路交通紧张状况初步缓解。
同时,县、乡公路里程快速增长,质量也有很大提高,有的省份已实现全部县道铺筑沥青路面乃至达到二级技术标准,全国实现了100%的县、98%的乡和89%的行政村通公路。
总体而言、一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成。
特别值得一提的是我国高速公路的建设。
高速公路建设是改革开放后我国公路事业取得的突出成就。
1988年,我国第一条高速公路沪嘉高速公路(18.5公里)建成通车。
此后,又相继建成全长375公里的沈大高速公路和143公里的京津塘高速公路。
进入90年代,在国道
主干线总体规划指导下,我国高速公路建设步伐加快,每年建成的高速公路由几十公里上升到一千公里以上。
到1999年底,全国高速公路通车里程已达11605公里。
短短10年间,我国高速公路就走过了发达国家高速公路一般需要40年完成的发展历程。
高速公路及其他高等级公路的建设,改善了我国公路的技术等级结构,改变了我国公路事业的落后面貌,同时也大大缩短了我国同发达国家之间的差距。
高等级公路的快速发展对公路桥梁、隧道建设提出了较高要求,推动了公路桥梁、隧道数量的增加和技术水平的提高。
我国先后在主要江河和一些海峡建设了一批深水基础、大跨径、施工难度很高的桥梁,如黄石长江大桥(我国交通部门自行设计和建设的第一座跨长江特大型桥梁)、万县长江大桥、铜陵长江大桥、江阴长江大桥(跨径列中国第一、世界第四的钢悬索桥)、南京第二长江大桥,风陵渡黄河大桥、济南第二黄河大桥,广东虎门大桥、山东女姑山跨海大桥、厦门海沧大桥等。
这些工程标志着我国深水基础、大跨径桥梁建设已进入世界先进行列。
到1999年底,全国公路桥梁已达到23万座,总延长8006公里;隧道1257座,总延长407公里。
我国公路隧道建设是在几乎空白的基础上得到发展的。
1986年我国第一座设施先进的现代化大型公路隧道——鼓山双洞隧道在福州一马尾一级公路上建成。
之后,又相继建设了中梁山、缙云山、六盘山、八达岭等一批具有现代化水平的大型公路隧道工程。
1.1.2公路建设概况:
50年来,我国公路建设已取得巨大成就。
回顾我国公路发展历程,对比世界公路发展趋势,可以认为,我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。
但是,由于基础十分薄弱,我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要,与发达国家的先进水平相比还有较大差距。
从公路技术等级看,在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路,等外公路占公路总里程的比重达到14.4%,西部地区更高,达到21.8%,技术等级构成仍不理想。
从行政区划分布看,由于经济发展和人口分布的不平衡,公路发展在各地区之间存在着较大差距,总的来看,东部地区公路密度较大,高等级公路的比例也较高,明显高于全国平均水平,更高于中、西部地区水平。
因此,为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标,按照道路的使用功能和交通需求,重点提高经济相对发达地区的公路技术等级,根据国家西部大开发战略,大力扶持西部地区公路基础设施建设,将是我国公路交通发展的战略重点。
1.1.3我国高速公路发展概况
高速公路是本世纪20年代兴起的一种安全、快速、通过能力大的新型交通手段。
我国大陆从70年代初就开始了高速公路修建的前期准备工作,其中包括高速公路的技术资料翻译、科学考察、可行性研究以及测设工作。
1981年交通部制订的《公路工程技术标准》中列入了高速公路的技术标准。
这些,为高速公路的建设打下了基础。
我国高速公路建设起步虽较晚,但发展很迅速。
1988年首条沪嘉(上海浦桃工业区——嘉定县)高速公路建成通车。
随后广佛(广州——佛山)、沈大(沈阳——大连)、西临(西安——临潼)、首都机场、京津塘(北京——天津塘沽区)、济青(济南——青岛)、海南环岛(海口——三亚)、广深(广州——深圳)、京石(北京——石家庄)、郑许(郑州——许昌)、长平(长春—四平)、太旧(太原——旧关)、沪宁(上海——南京)、杭甬(杭州——宁波)、长潭(长沙——湘潭)、沪宁上海段、沪杭浙江段、沪杭上海段、厦樟(厦门——樟州)、成雅(成都——雅安)等高速公路相继建成通车。
到1996年底,高速公路通车里程达3422km(台湾省到1994年为477km未包括在内),位居美国、加拿大、德国、法国、意大利、日本之后,列世界第七。
1988年到1996年平均每年建设高速公路324km,这个速度仅次于美国,居世界第二。
到1997年底高速公路达4735km,建设速度更快,一年建成1313km。
到2000年末我国高速公路通车里程已达16 000多km,跃居世界第三位。
高速公路的建设不仅改善了公路交通运输状况,而且产生了巨大的经济和社会效益,带来了人们观念上的巨大变革。
我国高速公路的发展趋势
交通运输是国民经济的命脉,是经济建设不可缺少的基础设施,它的进步与变革直接关系到生产力的发展与变化。
因此,公路运输的增长速度应略高于国民经济增长速度。
在未来几十年中,我国的汽车拥有量将继续以较快的速度增长。
1980年民有汽车仅164.9万辆,1994年已增加到约950万辆,平均年递增12%以上。
按此推算,到2010年可达6000万辆。
为适应国民经济持续、快速、健康发展的需要,交通部制定了我国公路建设的二十四字方针:
“全面规划,加强养护,积极改善,重点发展,科学管理,保障通畅”。
根据这一方针,到2000年末,我国已建成高速公路里程1.6万公里,跃居世界第三位。
根据交通部“十五”规划和 2015年远景规划,预计“十五”期间我国将新增高速公路超过2.5万公里,京沈、京沪高速公路全线贯通,在我国东北、华北、华东地区之间形成了一条公路快速运输大通道。
随着路段的不断延伸,我国高速公路网的基本框架可望在二十一世纪初初步形成。
它的形成和发展,必将对我国经济尤其是沿线区域的经济发展产生深远的影响,起到推动作用。
根据公路主骨架国道主干线建设发展计划,用30年的时间建设“五纵七横”12条国道主干线系统,总长3.5万km。
全国的重要城市、工业中心、交通枢纽、对外口岸将由高等级的国道主干线连接,一个与国民经济发展相适应,与其它运输方式相协调的快速、安全的国家干线网络系统将形成。
1.2该公路的设计意义
山东省地处中国东部、黄河下游,省会城市济南市。
位于北半球中纬度地带。
陆地南北最长约420公里,东西最宽700余公里,面积15.7万平方公里。
境域东临海洋,西接大陆。
水平地形分为半岛和内陆两部分,东部的山东半岛突出于黄海、渤海之间,隔渤海海峡与辽东半岛遥遥相对,庙岛群岛(又称长山列岛)屹立在渤海海峡,是渤海与黄海的分界处,扼海峡咽喉,成为拱卫首都北京的重要海防门户。
西部内陆部分自北而南依次与河北、河南、安徽、江苏4省接壤。
而且山东地处中国大陆东部的南北交通要道,京杭大运河在境内自东南向西北纵贯鲁西平原,黄河在境内自鲁西南向东北斜贯鲁西北平原。
济南、青岛、烟台、威海、潍坊、济宁等城市设有机场,山东的航空企业开辟航线290多条;山东铁路以京沪、胶济线为主体,与京九、菏兖石两线形成两纵、两横铁路干线;山东公路交通居全国首位,高速公路贯穿全省各市,县乡公路实现村村通;山东拥有沿海港口26个,开通有国际国内航线,构成了境内海、陆、空立体交通。
本段设计线路为205国道山东省境内的一段,处于鲁中地区,北接205国道博山至莱芜段终点,南与京沪高速公路化(化马湾)临(临沂)段(汶南镇两桥庄)搭接,是山东省公路网主框架“三纵三横一环”中之二横的重要组成部分。
205国道北起山海关,南至广州,是贯穿我国华北、华东、华南等地重要交通主干线。
本项目的建设不仅完善了山东省公路主干线交通网络,提高了汽车运输能力,改善了山东省发展外向型经济的投资环境,而且对改善区域交通环境和促进区域经济及社会发展具有重要作用。
因此,该公路的修建,将为人们的观光旅游带来方便,在促进旅游的同时,也将给当地带来新的经济机遇。
带动沿线壮族地区加工工业的发展及丰富的矿产资源的开发,加强少数民族自治县间的关系,大力促进旅游资源开发和少数名族经济的发展,对当地少数民族的发展具有重要意义。
1.3沿线地貌,地形,地质,及自然地理特征
1.3.1气候特点
山东省气候温和,雨量集中,四季分明,属暖温带季风气候类型。
降水集中,雨热同季,春秋短暂、冬夏较长。
年平均气温11.2℃~14.4℃,由东北沿海向西南内陆递增。
鲁中山区的沂源及胶东半岛(除烟台、威海、莱州外)年平均气温低于12.0
℃,半岛东端的荣城、文登和成山头最低为11.2℃。
鲁西南在13.7℃以上,济南市最高为14.4℃。
全省以一月份最冷,平均温度-4.4℃~-0.6℃。
最热月一般出现在七月,但半岛东部、东南沿海,受海洋影响,最热月在八月,平均气温比七月份高0.4~3.7℃。
7月平均温度23.6℃~27.4℃,由东向西递增。
极端最低气温在-14.2℃~-26.8℃之间,极端最高气温34.0℃~43.0℃。
各地大于10℃的积温,一般在3600℃~4600℃,可以满足一年二作的热量要求。
全省日照时数年均2335~2768小时,日照百分率为55%~63%,较南邻的江苏省和安徽省高出三、四百个小时。
1.3.2降水量
年平均降水量一般在500~900毫米之间,由西北向东南递增。
鲁西北和黄河三角洲在600毫米以下,而鲁南鲁东,一般在800~900毫米。
降水季节分布很不均衡,夏季最多,各地多在350~550毫米之间,约占全年降水量60%~70%,易形成洪涝。
冬季最少,仅14~50毫米,占全年降水量5%左右。
春季降水一般70~140毫米,秋季降水一般70~190毫米。
冬、春及晚秋易发生旱象。
自然灾害常有发生,其中以旱、涝、风、雹对农业生产的影响最大。
如1983年全省受灾面积6000多万亩,其中旱灾占76%,水灾占3%,风灾和雹灾约占14%。
1.3.3水系
山东水系比较发达,境内河湖交错,水网密布,自然河流的平均密度为每平方公里在0.7公里以上。
干流长10公里以上的河流有1552条,50公里以上的有1000多条。
主要有黄河、徒骇河、马颊河、大汶河、小清河、沂河、沭河、胶莱河、潍河、大沽河、五龙河、大沽夹河、泗水、万福河、洙赵新河等。
黄河在境内自鲁西南向东北斜贯鲁西北平原,流程610公里。
京杭大运河在境内自东南向西北纵贯鲁西平原,长630公里。
南四湖,通称微山湖,总面积1375平方公里,为全国十大淡水湖之一。
山东半岛三面环海,海岸全长3024公里,占全国的1/6,仅次于广东省,居第二位。
沿海滩涂面积约3000平方公里,15米等深线以内水域面积约13300平方公里,两项合计共16300平方公里。
为全省陆地面积的10.6%。
全省近海海域17万平方公里,比全省陆地面积还大。
近海海域中散布着299个岛屿,岸线总长688.6公里,其中最大的是庙岛群岛中的南长山岛,面积12平方公里。
山东的河流分属黄河、海河、淮河流域或独流入海。
全省平均河网密度为0.24公里/平方公里,长度在5公里以上的河流有5000多条,其中,长度在50公里以上的1000多条,较重要的有黄河、徒骇河、马颊河、沂河、沭河、大汶河、小清河、胶莱河、潍河、大沽河、五龙河、大沽夹河、泗河、万福河、朱赵新河等。
山东的湖泊主要分布在鲁中南山丘区与鲁西平原的接触带上,总面积1496.6平方公里,蓄水量23.53亿立方米。
较大的湖泊有南四湖(由南而北依次为微山湖、昭阳湖、独山湖、南阳湖)和东平湖。
1.3.4地形地貌
山东地形中部突起,为鲁中南山地丘陵区;东部半岛大部是起伏和缓、谷宽坡缓的波状丘陵,为鲁东丘陵区;西部、北部是黄河冲积而成的平原,是华北平原的一部分,为鲁西北平原区。
鲁中南山地丘陵区位于沂沭大断裂带以西,黄河、小清河以南,京杭大运河以东,是全省地势最高、山地面积最广(占全省中低山面积的77%)的地区。
主峰在千米以上的泰、鲁、沂、蒙诸山构成全区的脊背。
因诸山偏于北部,故北坡陡、南坡缓。
中低山外侧,地势逐渐降低,为海拔500至600米的丘陵,多山顶平坦的“方山”地形,当地称为“崮子”有大小七十二崮之称。
丘陵的边缘则是海拔40至70米、地表倾斜的山前平原,最后没入坦荡的华北平原中;鲁东丘陵区位于沭河、潍河谷地以东,三面环海。
除海拔700米以上的崂山、昆嵛山、艾山等少数山峰耸立在丘陵地之上,其余大部分海拔200至300米的波状丘陵,地表起伏和缓,谷宽坡缓,土层较厚,加之三面环海,气候温湿,利于农林渔牧业发展。
全区地势东北部和西南部较高,海拔500至900米,中部最低,海拔100米左右。
为断陷平原带;鲁西北平原区位于河湖带以西,黄河、小清河以北,环布于鲁中南山地丘陵区西北两面,地势低平,海拔70米左右。
利津的宁海以东为现代黄河三角洲,每年向海延伸约2-3公里;山东除黄河三角洲与莱州湾沿岸外,滨海地貌都是以断裂上升和海积作用为主的海岸,从成山角至岚山头,主要是曲折的岩石海岸。
成山角至蓬莱角是岩、沙质海岸相间分布,以沙质海岸为主,滨海原宽3至5公里,有陆连岛、连岛沙坝、沙嘴等海积地貌。
蓬莱角至大河口为河、海堆积海岸,海滩广阔,潮间带宽5-10公里。
山东的海岸线全长3024.4公里,大陆海岸线占全国海岸线的1/6,仅次于广东省,居全国第二位。
沿海岸线有天然港湾20余处;有近陆岛屿296个,其中庙岛群岛由18个岛屿组成,面积52.5平方公里,为山东沿海最大的岛屿群;沿海滩涂面积约3000平方公里,15米等深线以内水域面积1.3万余平方公里,近海海域17万多平方公里。
这些优越的地理条件,在海上运输和海洋资源开发利用上,都将大有作为。
1.4道路等级和主要技术指标的论证和确定
道路做为一条三维空间的实体,是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线性构造物。
公路的路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。
我们设计的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上,设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。
1.4.1交通量计算及公路等级的选用
道路等级的确定应从公路网规划的全局出发,综合考虑公路的使用任务、性质,根据远景交通量及交通组成,依据地形和其他自然条件共同决定。
设计路线位于山东中部地区,为鲁中南山地丘陵区。
当地旅游业较为发达,根据其使用性质及地形限制,要求道路交通等级为高速公路。
根据已知的交通组成可确定道路等级,计算如下:
车型
桑塔纳
解放
CA-15
交通
SH-141
日野
ZM-440
长征
XD-160
黄河
JN-162
东风
EQ-140
太脱拉138
齐齐哈尔QQ560
延安SX161
交通量
656
798
1036
289
781
965
651
34
512
692
测年平均增长率为6.0%,设计年限为N=8年。
根据规范上的折算系数表:
表2
表1.2折算系数表
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
>19座的客车和载质量>2t~≤7t的货车
大型车
2.0
载质量>7t~≤14t货车
拖挂车
3.0
载质量>14t的货车
以小客车为标准车型进行折算,各汽车车型的车辆折算系数如下表3:
表1.3各种车型折算系数表
车型
桑塔纳
解放
CA-15
交通
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