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兴山县古夫河右岸城市道路主干道设计毕业论文

 2020-02-18 09:02  

摘 要

本文是一篇详细的兴山县古夫河右岸城市道路主干道的设计,通过查阅兴山县古夫地区资料得到当地地形地貌、土的物理性质,从而对城市主干道进行详细的设计。

在本次设计中,首先根据当地地质图,地形地貌,土的特征进行道路选线,选线过程中要经过6个指定的点,还要避免滑坡区域,选出一条合理经济的线路。选线过后,首先进行平面设计,设计3个弯道,三条缓和曲线,其次进行横断面设计,绘制出不同桩号点的横断面图,再进行纵断面设计,绘制竖曲线。在路基工程中,主要进行了路基稳定性验算和挡土墙的设计,路基稳定性验算包括高路堤和深路堑的稳定性验算,挡土墙的设计主要是为了防止滑坡滑动,坍塌破坏道路,挡土墙的位置应尽量靠近道路路缘。路面工程中,采用沥青面层和级配碎石土基层,主要进行了弯沉验算和拉应力验算,设计内容大概如上述。

本次设计主要目的是建造一条合理安全经济的城市主主干道,参考了国内外城市主干道的设计方法,经过查阅当地资料、悉心计算和耐心验算得到了一条合理安全经济的城市主干道。

关键词:线性设计;路基工程;稳定验算;支挡结构;路面工程

Abstract

This paper is a detailed design of urban road trunk road on the right bank of gufu river in xingshan county. By referring to the data of gufu area in xingshan county, the local landform and physical properties of soil are obtained, so as to carry out a detailed design of urban trunk road.

In this design, first of all, according to the local geological map, topography and geomorphology, soil characteristics of the road line selection, selection process will pass through 6 designated points, but also avoid landslide area, select a reasonable and economic line. After line selection, the first step is to carry out plane design, design three curves and three relief curves, and then carry out cross section design to draw cross section drawings of different pile number points, and then carry out longitudinal section design to draw vertical curves. In the subgrade engineering, check calculation of subgrade stability and retaining wall design are mainly carried out. Check calculation of subgrade stability includes checking calculation of high embankment and deep cutting stability. The design of retaining wall is mainly to prevent landslide sliding and collapse from damaging roads. In pavement engineering, asphalt surface layer and gradated gravel soil base course are used to check bending and sinking and tensile stress. The design content is similar to the above.

The main purpose of this design is to build a reasonable, safe and economic urban main road. It refers to the design methods of urban main road at home and abroad. After consulting materials and careful calculation, a reasonable, safe and economic urban main road is obtained.

Key words: section design; Stability check; Vertical curve desi

目 录

绪论 1

1 路线设计 2

1.1总体设计与选线 2

1.1.1 地形地貌 2

1.1.2 岩土体分布规律 2

1.1.3 物理力学参数 2

1.1.4 道路选线 2

1.2平面设计 3

1.2.1直线 3

1.2.2圆曲线 3

1.2.3 缓和曲线 3

1.2.3.2 缓和曲线要素 4

1.3横断面设计 6

1.3.1 道路横断面组成 6

1.3.2 路拱与超高 6

1.3.2.2超高 6

1.3.3 土石方计算及调配 8

1.4纵断面设计 9

1.4.1直线设计 9

1.4.2竖曲线设计 10

2路基工程 14

2.1横断面形式 14

2.2路基宽度 14

2.3 路基高度 14

2.4路基边坡坡度 14

2.4 路基填料 14

2.5路基稳定性分析 14

2.5.1高路堑边坡稳定性验算 15

2.5.2 高路堤边坡稳定性验算 18

2.6.挡土墙设计 19

2.6.1挡土墙位置及类型选择 19

2.6.2 挡土墙的结构设计 19

2.6.3挡土墙荷载计算 20

2.6.4 挡土墙稳定性验算 21

3路面工程 25

3.1路面结构构成及选材 25

3.1.1. 面层 25

3.1.2 基层 25

3.2 沥青路面设计 25

3.2.1沥青路面的基本特征 25

3.2.2 沥青路面设计理论 26

3.2.3弯沉验算 26

3.2.4 拉应力验算 28

参考文献 29

致谢 31

附件 32

绪论

本次设计是设计一条城市主干道,在需要通过几个固定位置的背景下,为了达到方便交通,促进发展的目的。对当地地形地貌进行研究,对当地土的物理性质进行实验测量,从而得到准确的物理参数,使得设计更为合理各为安全。本次设计的意义在于,不仅对当地城市交通有利改善,同时也促进了城市发展,在研究意义上,为其他道路设计提供了例子。

设计内容主要包括道路选线,平面设计、横断面设计、纵断面设计,路基工程以及路面工程。设计过程参考了许多文献以及资料,从而进行了较为稳定、安全、合理、经济的设计。现在,国内外对城市道路主干道的设计已有了深度的研究,本次设计作为一次基本的设计研究,虽然不具备高度的研究价值,但值得初级的探索以及研究,具有一定的价值。

预期目标是设计出的城市道路,符合各项要求规定,满足各类需求,能够促进城市交通以及发展,同时对其他道路设计具有一定的参考价值。发展离不开城市道路的修建,因此本文所作设计意义重大

1 路线设计

1.1总体设计与选线

1.1.1 地形地貌

研究区处于古夫盆地中,盆地周边由山顶及其脊梁、垭口圈定,侧缘为灰岩,白云岩、砂岩陡坡,底部为页岩缓坡以及古夫河床与漫滩,总体而言古夫盆地具自高至低、地形坡度渐缓。万家岭以北后山斜坡为灰岩顺向坡,地形坡度大于25°,张家坝为冲洪积堆积区,地形坡度10-15°,王家岭为地滑堆积层,地形坡度小于15°。

1.1.2 岩土体分布规律

张家坝冲洪积含砾粘土和碎石土层主要分布在水厂边缘至王家岭滑坡边缘地带,该覆盖层厚度变化较大,一般为5-20m,局部基岩裸漏从南到北,厚度逐渐增大,上部为粘土夹少量碎石,下部为砾石土,结构中密到稍密,极不均一,裂隙不发育。

王家岭、后坝地滑堆积层分布在万家岭以北至王家岭滑坡边缘,该层厚度较大,上部为粘土夹碎石块,中、下部为碎石块夹少量粘土,覆盖层下基岩为页岩夹粉砂层,粘土为黄色,含灰白色高岭土和铁质、钙质结合。

1.1.3 物理力学参数

道路依次通过张家坝和王家岭,翻阅资料,查得路线中沿途土的物理力学性质,主要需要用到的参数见表1.1

区域

重度γ(KN/)

凝聚力C(kpa)

内摩擦角φ(°)

外摩擦角δ

(°)

王家岭

20.2

24

10

3.4

张家坝

19.7

35

17

5.6

表1.1土的物理力学性质

1.1.4 道路选线

根据所需通过的6个点周围的地形地貌以及岩土体的分布,以及为了避免滑坡区域选择出了一条合适的道路线,根据要求沿途总共需要经过6个点,分别依次连接1、2、3、4、5、6。但由于在连接4、5两点时,会通过滑坡区域,因此在滑坡上方另取一点A,连接1,2;2,3;3,A;A,4.得到四条线路,分别在交点处进行弯道设计,总共设计了3个弯道,根据上述设计,选择了一条安全以及合适的到路线,具体线路见平面图1.1

1.2平面设计

1.2.1直线

直线的最大长度限制为1200m,最小长度限制为240m,对位于所作的路线,1,2线路线长为890m;2,3线路线长为743m;3,A线路线长为1000m;A,4线路线长为528m,上述线长均在最小长度限制240m以及最大长度限制1200m范围内,因此对于所作的直线设计满足要求。[1]

1.2.2圆曲线

圆曲线半径R=,主要影响半径R的因素为横向力系数以及超高μ的舒适界限一般在0.10-0.17之间,越大越不利,半径R也有最大以及最小限制,最大半径一般不超过10000m,对于所选城市道路,最小半径为70m。

对于所设计的城市道路,3个弯道设计的圆曲线半径R均为97m,在最小半径和最大半径范围之内,因此对于所作的圆曲线设计也满足要求.[2]

1.2.3 缓和曲线

1.2.3.1 缓和曲线长度的设计

根据四个条件来确定缓和曲线长度,总共有3个弯道,有3条缓和曲线的设计,现在选择第一个弯道的缓和曲线设计为例。

(1)根据《标准》知道缓和曲线最小长度为35m

(2)离心加速度变化率控制

==27.5m

(3)驾驶员操作反应时间,最短时间为3s

=vt=11.11×3=33.33m

(4)为保证在回旋线上行驶时的视觉连续,应选择适宜的缓和曲线长度,根据经验,要满足R/9<Ls<R即10.7 Lslt;97m

1.2.3.2 缓和曲线要素

现在以第一个弯道的缓和曲线要素为例计算各参数,其余两个弯道方法相同

第一个弯道设计:

从平面图1.1中可以读出在第一个弯道中,弯道两侧的两条直线的坡度分别为:

,满足坡度要求

===-1.93lt;7.8%,满足坡度要求

圆曲线半径R===96.7m,取半径R=97m

因此,根据上述4个条件,确定第一个弯道缓和曲线长度取35m,其余两个弯道与第一个弯道相同,也取35m。

根据平面图1.1可知偏角α=65°

将各数据带入上述缓和曲线要素公式中可得

缓和曲线切线增值 q=-17.5m

半径减小值p=-=0.526m

圆心角减小值=28.6479×=28.647910.347°

切线总长 (R P) q =(97 0.526)79.57m

曲线总长=(α-2)R 2=(65)97 2×35=144.89m

然后计算五个主点桩里程,从平面图1.1中可以读出

=K0 969.57

= K0 969.57-79.57=K0 890

= K0 890 35=K0 925

= K0 890 144.89-35=K1 35

=K1 35-35=K1 0

=K1 0-(144.89-70)÷2=K0 963.5

同理按照上述方法计算出另外两个弯道缓和曲线设计的相关参数值,并将三个弯道设计所得参数列表如表1.2

α

R(m)

Ls(m)

q(m)

P(m)

第一个弯道

65°

97

35

17.5

0.526

10.3°

79.57

144.9

K0 890

K0 925

K1 35

K1 0

K0 963

第二个弯道

26°

97

35

17.5

0.526

10.3°

40

79

K1 706

K1 741

K1 785

K1 750

K1 745

第三个弯道

24°

97

35

17.5

0.526

10.3°

38

75.6

K2 708

K2 743

K2 783

K2 748

K2 745

表1.2 三个弯道参数值

1.3横断面设计

1.3.1 道路横断面组成

根据当地交通量以及城市道路路线的复杂程度和城市道路车速限制以及等级要求,综合上述要求选择单幅横断面,车道宽度选择为3.5m,选择两车道,人行道宽度选取2m,横断面示意图如图1.2[3]

图1.2 横断面示意图

1.3.2 路拱与超高

1.3.2.1 路拱

路拱:为了利于横向排水,把路面做成中间高两侧低的双向坡面。

示意图如图1.3

图1.3 直线型路拱示意图

横坡大小应考虑排水,道路纵坡,车道宽度及车速等因素,一般为1.5%-2.0%,此次设计取=1.5%

1.3.2.2超高

(1)超高:为了抵消车辆在曲线上行驶时所产生得离心力,在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡。示意图如图1.4[4]

图1.4 超高示意图

(2)作用:减小弯道离心力和汽车水平分力得作用,提高汽车稳定性。

(3)超高坡度:根据汽车在具有超高的平曲线上行驶时受力情况,定义横向力系数μ,从而推导出超高的计算公式为:=-μ,μ的舒适界限一般在0.10-0.17之间,越越不利。根据行车速度可知该城市道路最大超高为2%。

(4)加宽设计:路面从直线段上的正常宽度过渡到圆曲线的加宽宽度,应加设缓和段,在该段上,路面的宽度时逐渐变化的,采用按比例加宽,在加宽缓和段全长范围内按比例逐渐加宽,简单容易设计。

对于半径小于250m,加宽值b可近似计算为:b=

N为车道数,所设计道路为两车道,故N取2;对普通汽车来说,A指后轴至前保险杠的距离,对于按比例加宽的设计A取5m;R为圆曲线半径

由于道路加宽选择按比例加宽,因此加宽段内任一点加宽值=

(5)加高设计:设计选择的城市道路无中间分隔带,对于无中间带公路,加高设计绕路面内边缘线旋转。

外侧抬高值为h=B×

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