道路桥梁毕业设计
摘要
根据设计任务书提供的设计资料和设计要求以及部颁标准和规范，对泰和至凤凰二级公路综合设计K0+000～K5+495.719段进行了路基路面综合设计，设计车速为60km/h，双向两车道。
主要内容包括：路线平面设计、路线纵断面设计、路基横断面设计、路基路面排水设计、路面结构设计、小桥设计等。在平面设计中，考虑到是平原微丘区新建二级公路，在设计线路上选了五个交点，曲线半径分别为800m,400m,700m,700m,400m对平面交点进行了校核。在纵断面设计中，全线共设六个变坡点，竖曲线半径分别为36000m，2000m，5000m，4200m，18000m并且进行了竖曲线要素计算。在横断面设计中，在圆曲线半径小于不设超高的最小半径（1500m）的平曲线处还进行了超高的计算,进行了土石方计算和调配。在排水设计中，选择一公里典型路段，设置了截水沟、排水沟，并且在高路堤处设置为散排水形式。在小桥涵设计中，设计内容是一座跨径为12m的装配式钢筋混凝土空心简支板桥，主要进行了桥梁上部结构的计算、配筋和验算，包括主梁计算橡胶支座计算。
本次毕业设计是一个总结也是一个锻炼，通过设计，在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析和解决问题的能力，掌握了利用理论知识解决实际问题的方法，取得了很好的效果，为以后的工作奠定了一个良好的基础。
关键词：二级公路；路线；路面；桥梁；综合设计
Abstract
According to the design data and design requirements provided with the design plan descriptions and Care standards and norms, Taihe to Fenhuang Town second-class highwayK0+000 ~ K5+495.719section on the roadbed comprehensive design. The designed vehicle speed is 60km/h, two-way two lanes.
The main contents are route graphic design, longitudinal design route, route cross-sectional design, pavement structure design, roadbed drainage design，bridge design, etc.In graphic design, considering it is the high level of roads in the plain area, the circuit on the four intersection curve radius, respectively for 800m,400m,700m,700m,400m checks the intersection of the plane. In the design of all cubes, consists of five changing slope point, vertical curve respectively for 36000m，radius of 2000m，5000m，4200m，18000mand the curve elements calculation. In the cross-sectional design, in circular curve radius, less than the minimum radius which do not set high in the flat curve (1500 m) was the ultra high calculation, the earthwork calculation and allocate. In the drainage design, the choice of a typical sections, set the km cut ditch, drainage, and high embankment in a setting for drainage form scattered. In the small bridge design, design content is a span of 12m of thePrefabricated reinforced concrete simply supported hollow slab bridge, the main bridge of the upper structure
calculation, reinforcement and checking, including the main girder calculation and carriageway calculation.
The graduation design is a summary also an exercise, through the design in the professional knowledge, we improve the comprehensive training got, enhance the independent analysis and the ability to solve problems, and master the use of theoretical knowledge of methods to solve practical problems, and good results have been achieved, laid a good foundation for the later work.
Key words :Second class road; Line; Pavement; Bridge; Comprehensive desig
目录
第一章前言0
1.1 公路建设的意义 0
1.2.1 气候特点0
1.2.2 地质地貌1
第二章路线设计和计算4
2.1 选线4
2.1.1 平原微丘地区选线原则4
2.1.2 线形及技术标准4
2.1.3 以平面为主安排路线5
2.1.4 处理好及农业的关系5
2.1.5 路线及城镇的联系5
2.2.2 二级公路的主要技术指标8
2.2.3 带有缓和曲线的平曲线计算公式9
2.2.4 路线曲线要素计算10
3.1 纵断面设计方法及原则16
3.2 平纵线形的协调17
3.3 竖曲线计算18
3.3.1 简述18
3.3.2 竖曲线要素的计算公式18
3.3.3 竖曲线设计19
第四章路线横断面设计21
4.1横断面的组成22
4.4 横坡的确定24
4.4.1 路拱坡度24
4.4.2 路肩坡度24
4.4.3 超高及超高缓和段25
4.4.4 加宽26
4.5 土石方数量计算及土石方调27
4.5.1 横断面面积的计算27
4.5.2 路基土石方工程数量的计算28
4.5.3 土石方调配28
第五章路基路面排水设计31
5.1路基路面排水的一般原则31
5.2 路面排水设施32
5.2.1 边沟 (32)
5.2.2截水沟33
5.2.3 排水沟35
5.2.4 急流槽35
第六章路面结构设计和计算36
6.1 设计说明36
6.1.1 路面等级 (36)
6.1.2路面分类 (37)
6.2 沥青路面设计 (37)
6.2.1中湿状态 (37)
6.2.1.2中湿状态路面结构厚度计算39
6.2.1.3竣工验收弯沉值和层底拉应力计算42
6.2.2干燥状态 (43)
6.2.2.2干燥状态路面结构厚度计算45
7.2.2.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算48
第七章装配式钢筋混凝土空心简支板桥设计49
7.1设计资料 (49)
7.1.1桥面净空 (49)
7.1.2主梁跨径和全长 (49)
7.1.3设计荷载 (50)
7.1.4材料 (50)
7.2构造形式及截面尺寸 (50)
7.3计算空心板截面几何特性52
7.4主梁内力计算 (54)
7.4.1、永久作用效应计算 (54)
7.4.2、可变作用效应计算 (55)
7.4.2.1跨中弯矩 (61)
7.4.2.2跨中剪力 (61)
7.4.2.31
截面弯矩 (62)
4l
截面剪力 (63)
7.4.2.41
4l
7.4.2.5支点截面剪力 (63)
7.5持久状况承载能力极限状态下的截面设计、配筋和验算 (65)
7.5.1配置主筋 (65)
7.5.2持久状况截面承载能力极限状态计算 (66)
7.5.3斜截面抗剪承载力计算 (67)
7.5.4箍筋设计 (67)
7.5.5斜截面抗剪承载力复核 (68)
h处抗剪承载力验算 (68)
7.5.5.1距支座
2
7.5.5.2箍筋间距变化处截面 (69)
7.6持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算 (70)
7.6持久状况正常使用极限状态下的挠度验算 (71)
7.7 板式橡胶支座设计 (73)
7.7.1 选定支座的平面尺寸 (73)
7.7.3 验算支座的偏转 (74)
7.7.4 验算支座的抗滑稳定性 (75)
7.8 构造要求 (75)
7.9桥面铺装、排水防水层 (76)
第八章技术经济分析77
8.1 本设计公路沿线的自然特征和路线特征 (77)
8.1.1自然特征 (77)
8.1.2路线特征 (77)
8.2 路线方案比选的评价指标 (78)
8.2.1技术指标 (78)
8.2.2经济指标 (79)
8.4 方案比选 (79)
第九章结论80
参考文献81
谢辞82
泰和县至凤凰镇二级公路综合设计二级公路综合设计
第一章前言
1.1 公路建设的意义
泰和县位于江西省中南部，吉泰盆地中心，东南毗兴国县，西连井冈山市、永新县。泰和县东西长105公里，南北宽57公里，国土总面积2667平方公里。境内地貌多样，山地、丘陵、河谷平原面积各占16%、54%和30%。年均日照1756.4小时，气温18.6度，无霜期281天，降雨量1726毫米，光能充足，四季分明，热量丰富，雨量丰沛，属典型的中亚热带湿润季风气候。泰和县森林覆盖率51.6%，森林蓄积量450万立方米。
泰和县地处水陆要冲，“咽喉苏广、唇齿闽浙”，自古即为南北通衢。秦代开辟的京师通往岭南的“通南越道”即经过泰和。隋唐在县城东建有白下驿，沿用至明代。宋代在县西南和县东北分别置浩溪水驿和淘金水驿，沿用至明清。近代以来，由于战乱，交通发展缓慢。
1932年修建了境内第一条公路－－赣粤线泰和段。1950年代末至1970年代，通过发动群众进行大规模建设，开始实现乡乡通公路。
井冈山机场距县城西郊15公里，能满足空中客车320、波音737等以下机型的客机起降，设计年吞吐量28万人次，村村通公路三年决战工程顺利实施。泰和县基本形成以京九线为主干，承南接北，水陆空并进的高标准立体交通网络。
泰和县至凤凰镇二级公路综合设计的修建，将能促进泰和县周边地区开发和壮大经济的发展。为凤凰镇的交通运输，出行，带来很大的方便。
1.2.1 气候特点
泰和地区属北亚热带湿润季风气候区，具有季风明显、四季分明、气候温和、雨量充沛、光照充足、无霜期长等气候特点，适宜农林牧副渔全面发展。但由于地处中低纬度，冷暖气团活动和交锋频繁，降水的年际年内变化大。加之地形复杂多样，常有旱、涝、风、雹等气象灾害出现，给农业生产带来一定的影响。
1.2.2 地质地貌
泰和地貌基本特征境内地貌以山地、丘陵为主，面积达1877.5平方公里，河谷平原735.9平方公里，水面52.01平方公里。
地貌特征为东西高、中间低，县境东南部山峰林立，有三座山峰的高度达1000米以上，水槎乡的十八排山峰高达1176米，为全县的最高点。西部山峰均低于800米，碧溪乡刘岗寨附近顶峰715米。中部地势低平，海拔70米左右。万合乡的昌家村北洲地为最低，海拔52米。最高点和最低点的高差超过1100米。赣江自南向北纵贯县境中部，构成地势开阔的河谷平原，将全县划分成河东、河西两大块。两岸支流均由东、西部山地向赣江辐辏，形成反映总地势倾斜的羽状水系。整个地势，自东、西两侧向中部逐级层层下降，呈现一种不对称的盆地形势，成为吉（安）泰（和）盆地的主要组成部分。
地貌形态及其分布均受地质构造控制明显。东、西侧分布的震旦系和寒武系浅变质千枚岩、板岩、石英砂岩及长石石英砂岩等地层，先后受加里东运动、印支及燕山运动、喜马拉雅运动影响，形成山高坡陡、河谷深切的褶皱断块的低山和中山地貌。山地边缘及其延伸地带受印支和燕山运动影响，形成顶圆、坡陡、谷深的高丘及中丘地貌。白垩系地层受燕山运动的
北东向断裂控制，形成低丘、浅丘地貌。
地貌类型境内地貌类型丰富多样，且排列有序。从东、西两侧山地到赣江河床，地貌形势依次有中山、低山、高丘、中丘、低丘、浅丘、高阶地、低阶地、河漫滩、江心洲、边滩、心滩、谷地、盆地、古河道等地貌类型。中山。海拔800米以上，相对高度大于500米。面积10.9平方公里，占全县总面积的0.4%。分布在水槎乡南部、老营盘、中龙等乡边界上，以十八排、天湖山两片为最大。多呈北东向排列。山坡坡度35。~45。，顶部较缓，仍显示出古剥夷面的特色。山体高峻，气温随高度增加而下降，引起土壤和植被等自然因素的垂直变异。
低山。海拔400~800米，相对高度200~500米。面积413.3平方公里，占全县总面积的15.5%。分布于碧溪乡东、北、南部，桥头乡东南部，老营盘、中龙乡东部，水槎、上模乡南部。成为县内山地的主体，及中山接触处无明显的坡折。分布较集中连片，山势挺拔陡峻，坡度35。~45。，山脊尖锐，峰峦林立，脉络清楚，坡上布满古代的侵蚀沟谷，多呈“V”字型。老营盘、中龙等乡范围内的低山坡上，见有由于暴雨引起的残坡积物的零星滑坍。低山海拔较高，雨量丰沛，土层较厚而肥沃，植被生长良好，无水土流失，人为破坏因素较少，系县内用材林的主要基地。
1.2.3 水文状况
泰和县河流众多，水网纵横，是典型的江南水乡。绝大部分村镇是依水而建，渡船是河道两岸居民沟通的主要方式，因此渡口众多。
纵贯全县的赣江是县内主要航道，上溯赣州，下通长江，历史上，赣江水运曾泰和县最重要的对外交通方式，在泰和县城兴起和发展的过程中起到
决定性作用。受水电工程和降水量减少的影响，赣江通航能力大大降低。再加上公路、铁路运输的冲击，长途水路客运已经完全取消，内河货运也有所萎缩，仅局限于海铁联运集装箱、木材、砂石、石油等大宗货物的运输。
投资24亿元的石虎塘航电枢纽工程(位于万合镇)预计将渠化航道38公里，有效提高赣江航道的通航能力，常年通行1000--3000吨级集装箱轮和散装货轮。
1.2.4 生物资源
泰和县森林覆盖率51.6%。已知的高等植物资源有2500余种，其中属国家重点保护的珍贵稀有树达89种，是江西省木材重点生产基地。赣江贯穿中部，过境河段长59.1公里，仙槎河、仁善河、牛吼江、禾水、蜀水等11条支流均汇归赣江，构成羽状的赣江水系，总集雨面积1.1万平方公里。地表水多年平均总量达22.44亿立米，过境客水量多年平均达380.93亿立米，水能理论蕴藏量6.75万千瓦，现有各类蓄水工程2673座，其中大（二）型水库2座、中型水库3座。已发现矿种20余种，矿点50多处。其中钨矿总储量130万吨，品位1.5%；石灰石、瓷土、型砂分布广，储量大；南溪石膏矿品位达95%以上。
第二章路线设计和计算
2.1 选线
2.1.1 平原微丘地区选线原则
平原地区地形平坦，坡度平缓，除草原、戈壁外，一般人烟稠密，农业发达。村镇、农田、发达。村镇、农田、河流、湖泊、水塘、沼泽、盐渍土等为平原地区较常遇到的自然障碍。所以，平原地区选线的主要特征是客服平面障碍。
微丘区选线原则上及平原区基本相同，但应更多注意利用地形，协调平，纵线形的组合。既不宜过分迁就微小地形，造成纵面不必要的起伏，也不宜过分追求直线，造成工程量不必要的增加[1]。
平原区地形对路线的限制不大，路线的基本线形应是短捷顺直。为了增进路容的美观，需要把路线的平，纵面配合好。在坡度转折处设置适当的竖曲线也是必要的。
2.1.2 线形及技术标准
平原区选线要求路线方向直捷，线形舒顺，可能采用较高标准。两个小控制点之间以两点直线连接的路线是最理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间应尽量有较长的直线，以便曲线之间有充足的过渡时间，但不能
片面的追求长直线，平曲线尽量采用大半径，小偏角，从而保证线形的平顺[1]。
路线纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓而造成排水不良。平原区路基一般以低路堤为主，但必须做好排水设计，以确保路基的稳定和坚固，同时还应考虑纵坡和排灌渠位及其高度的配合。
2.1.3 以平面为主安排路线
因受纵坡限制不大，布线时应在基本符合路线走向的前提下，深入调查研究沿线自然环境，正确处理好地物、地质的避让及趋就，选择一条短捷顺直的路线方案。选线时，首先在起终点及中间必须经过的工厂、农场及风景区作为主要控制点，了解农田优劣及建筑群、水电设施、跨河桥位等地物的分布，确定避让方法。
2.1.4 处理好及农业的关系
平原区农田成片，渠道纵横交错，选线应从支援农业着眼，布线应处理好以下问题：平原区新建道路要占用一些农田，这是不可避免的，但要做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。路线布设应紧密及农田水利建设相配合。当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施兼保护农田之用。
2.1.5 路线及城镇的联系
平原区有较多的城镇、村庄、工业区及其他公用设施，选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。
高等级公路应做到“靠村不进村，利民不扰民”；一般公路应经地方同
意可穿越城镇，但应有足够的路基宽和行车视距，以保证行人、行车的安全。路线应尽量避开重要的电力、电讯设施。
2.1.6 路线及桥涵的配合
特大桥是路线基本走向的控制点，大桥原则上应服从路线总方向并满足桥头接线的要求。当路线填高较大时（h＞10m）,则应进行高路堤及高架桥的费用比较，有时高架桥的工程费用稍高一些，但能永久地节省土地资源，高架桥也是合算的。
2.1.7 注意土壤水文条件
平原地区的土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基稳定性差，因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘，泥沼和洼地时，一般应绕避；如需要穿越时，应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证路基的确定。
2.1.8 正确处理新、旧路的关系
新建公路应尽可能利用旧路，但要注意从公路的远期发展考虑，根据该路在路网中的地位和作用，严格按照技术标准的要求对旧路进行改造，不能利用的可恢复成为耕田或改为通行农业机械的道路，低等级公路应尽量利用旧路。
2.1.9 尽量靠近建筑材料产地
路基取土不能乱挖乱取、破坏农田，造成路基两边积水。取土应进行全面规划，采用大面积集中取土的方法。平原地区一般缺乏砂石建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护、材料运输等费用。
2.1.10 平原二级公路选线依据
平原二级公路选线的依据主要有交通部颁发的规范，实测和预测交通量，地形图，地方政府以及建设单位下发的文件，会议纪要，设计任务书等。
2.2平面选线设计
2.2.1 公路等级的确定
根据规范JTG B01-03：
高速公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆以上。
一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000～55000辆。
二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000～15000辆。
三级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为1000-4000辆以上的公路。
四级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量双车道1500辆以下，单车道200辆以下。
表2-1车辆折算系数
经过考察已知交通量见下表2-2：
表2-2交通量
因本地区是地形、地质等条件良好的平原微丘山区，根据规范的相关条文及给定的交通量，确定本次设计路线为平原微丘区二级公路，设计车速为60 km/h。
2.2.2 二级公路的主要技术指标
根据《公路路线设计规范》可知：二级公路的主要技术指标见表2-3。
表2-3技术指标表
2.2.3 带有缓和曲线的平曲线计算公式
在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带缓和曲线的平曲线。
⑴ 要素计算公式
342238424R
L R L p S S -=2-1 23
2402R
L L q S S -=2-2 R
L S 6479
.280=β2-3
q tg p R T ++=2)(α
2-4
s l R L 2180)2(0+-=π
βα2-5
R p R E -+=2sec )(α2-6
L T J -=22-7 式中: T ——总切线长，（m ）；
L ——总曲线长，（m ）；
E ——外距，(m ）；
J ——校正数，（m ）；
R ——主曲线半径,（m ）；
α——路线转角；
0β——缓和曲线终点处的缓和曲线角；
q ——缓和曲线切线增值，（m ）；
p ——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，
（
m ）； S L ——缓和曲线长度，（m ）。
⑵ 主点桩号计算
ZH （桩号）=JD （桩号）-T
HY （桩号）=ZH （桩号）+Ls
QZ （桩号）=ZH （桩号）+L/2
HZ （桩号）=ZH （桩号）+L
YH （桩号）=HZ （桩号）-Ls
JD （桩号）=QZ （桩号）+ J/2
2.2.4 路线曲线要素计算
⑴路线简介
该泰和县至凤凰镇二级公路综合设计，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：
全长：K5+495.719米
交点：5个
交点桩号：K0+991.001，K1+995.766，K2+828.957，K3+798.154，K4+545.047
曲线半径800,400,700,700,400
⑵曲线要素
本次设计由纬地所做，具体数值详见《直曲表》——图表部分。
①JD1：K0+991.001设R=800m，Ls =150m ，α=23°06′47.9″(Y)，则曲线要素计算如下：
q=150/2-1503/（240×8002）=1.17m
p=1502/(24×800)-1504/(2384×8003) =75m
β=28.6479×150/800=5.37°
T=(800+1.17)tan(23°06′47.9″/2)+75 =238.83m
L=π×(α-2β)×150/180+300=472.68m
E=(800+1.17)sec（α/2）-800=17.75m
J=2×238.83-472.68=4.98m
主点里程桩号计算：
JD1：K0+665
ZH=JD-T= K0+991.001-238.83=K0+752.171