青岛红岛经济区出口快速路设计毕业论文
2020-04-10 16:43:48
摘 要
本次毕业设计以青岛红岛经济区出口快速路设计背景,该道路是青岛市规划路网主骨架之一,它的建设将改善青岛地区的交通环境,促进青岛市的发展。
在给定的起终点间进行道路设计,路线全长为4500m左右,先根据交通量确定道路等级,拟定两条路线,分别进行平、纵线形设计。接着对两条路线进行方案比选,选定较优方案进行横断面设计,路面结构设计,防护工程设计,互通立交设计和路线安全性评估,并绘制相关的图纸和表格,得到一个较为完整的道路设计方案。
整个设计过程主要使用了纬地7.0、CAD2014和HPDS2017等软件进行计算绘图,严格按照毕业设计任务书的要求完成。
关键词:道路设计;快速路;软件
Abstract
The graduation design is based on the design background of Qingdao Hongdao Economic Zone export expressway, which is one of the main skeletons of the planned road network in Qingdao. Its construction will improve the traffic environment and promote the development of Qingdao.
The road design is carried out between the given start and end points. The total length of the route is about 4500m. First, the road grade is determined according to the designed traffic volume. Then draw up two routes for flat and vertical design. Compare the plans of the two routes, select the optimal plan for cross-section design, road subgrade and pavement design, protective engineering design, interchange design and line safety assessment, and draw the relevant drawings and tables to obtain a more complete Road design program.
The entire design process mainly uses software such as Wetland 7.0, CAD2014, and HPDS2017 for calculation and drawing, and is completed in strict accordance with the graduation design task book requirements.
Key Words:road design; expressway; software
目录
第1章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2目的和意义 1
1.3设计资料 1
1.3.1交通量数据 1
1.3.2道路等级 1
第2章 路线技术设计 3
2.1道路平面设计 3
2.1.1设计指标 3
2.1.2平面设计方案 3
2.1.3平曲线计算 5
2.2道路纵断面设计 7
2.2.1设计指标 7
2.2.2纵断面设计方案 8
2.2.3竖曲线计算 10
2.3方案比选 10
2.4标准横断面设计 11
2.4.1路基标准横断面设计 12
2.4.2 高架标准横断面设计 12
2.4.3隧道标准横断面设计 12
第3章 防护工程设计 13
3.1挡土墙位置选择 13
3.2挡土墙设计 13
3.3挡土墙验算 13
3.3.1荷载当量土柱高度计算 13
3.3.2破裂棱体位置的确定 14
3.3.3主动土压力计算 14
3.3.4土压力对墙趾力臂 15
3.3.5稳定性验算 15
3.3.6基底合力偏心矩和应力验算 16
3.3.7截面内力验算 16
3.4挡土墙立面布置 17
第4章 路面工程设计 18
4.1自然地理条件 18
4.2交通量数据 18
4.3路面结构设计 20
4.4路面结构验算 21
4.4.1无机结合料稳定层疲劳开裂验算 21
4.4.2沥青面层低温开裂指数验算 22
4.4.3沥青混合料层永久变形量验算 22
4.4.4验算路面结构防冻厚度 : 22
4.5方案比选 23
第5章 互通立交设计 25
5.1设计概况 25
5.2立交选型 25
第6章 道路安全性评价 27
6.1划分分析路段 27
6.2运行速度的测算 28
6.2.1速度参数 28
6.2.2计算说明 28
6.3线形评价 31
6.3.1评价方法 31
6.3.2评价结果 32
第7章 结论 34
参考文献 35
致谢 36
第1章 绪论
1.1研究背景
随着中国机动车数量的增长,城市的道路交通系统设计迎来了新的课题。为适应大流量交通,城市快速路的建设开始在各大城市进行。青岛市是副省级城市和计划单列市,是国家沿海重要中心城市、国际性港口城市,随着城市地位的提升,各种活动的承办,城市的人流量不断增大,给城市交通带来的压力不断增大,需要建设快速路来缓建交通压力。
1.2目的和意义
此次对青岛红岛经济区出口快速的设计通过对城市路网情况的规划和分析,结合当地地形地质特点,设计出与城市环境和交通状况相适应的城市快速路,从而进一步完善青岛市道路网建设,形成合理的路网布局和交通流分布,有效的缓解该区域的交通压力,满足城市内部交通需求的同时加强红岛区与周边地区的联系,达到提升区位优势和加速发展的目的。
通过对市区5公里左右路段的道路设计,进一步巩固加深大学4年所学理论、基本技能和专业知识,使之系统化综合化。
1.3设计资料
1.3.1交通量数据
表1-1主要预测年交通量表
年 份 | 客运交通量 | 货运交通量 | 总交通量 |
2012 | 2637 | 2363 | 5000 |
2014 | 3251 | 2342 | 5593 |
2016 | 3528 | 2876 | 6404 |
2018 | 3900 | 3465 | 7365 |
根据上述数据,计算得到交通量年增长率为6.89%。
1.3.2道路等级
结合交通观测资料,按年平均增长率确定拟建道路的设计交通量。计算公式如下:
式中:
根据规定,预测年限为20年,以2012年为基年,预测2032年的交通量得:
=17733(pcu/d)
最终根据交通量调查预测数据和规范要求,确定设计道路等级为城市快速路,主行车道按双向6车道设计,隧道段按双向4车道设计,设计速度为80km/h。
根据路线设计方案,道路在隧道段由双向6车道变为双向4车道,在隧道段前后应设置渐变段进行衔接,按要求确定渐变段道路长度。
渐变段长度计算公式如下:
取设计速度80km/h;J为车道侧移率,取一般值1.0m/s;B取3.75m。
计算得=80÷3.6×3.75=83.3m,设计时取整为90m。设计图见图S3--4路基-桥梁-隧道段渐变设计图。
第2章 路线技术设计
2.1道路平面设计
2.1.1设计指标
已确定道路为城市快速路,设计时速为80km/h。根据《CJJ 129-2009 城市快速路设计规范》(下文简称快速路规范)各项参数要求如下:
表2-1 平面设计指标表
设计车速(km/h) | 80 | |
最大直线长度(m) | 1600 | |
同向曲线间最小直线长度(m) | 480 | |
反向曲线间最小直线长度(m) | 160 | |
圆曲线半径 | 不设超高最小半径(m) | 1000 |
设超高推荐半径(m) | 400 | |
设超高最小半径(m) | 250 | |
平曲线最小长度(m) | 140 | |
圆曲线最小长度(m) | 70 | |
缓和曲线最小长度(m) | 70 | |
最小停车视距(m) | 110 |
快速路一般采用大于等于不设超高的最下半径值,地形条件受限时,可采用设超高推荐半径,地形条件困难时,可采用设超高最小半径。此次设计由于地形限制,均设置超高。
此外依据《城市道路工程设计规范(CJJ_37-2012)》,城市道路平面交叉口角度不应小于70°(特殊困难时为45°),立体交叉并无明确要求,此次设计中采用平面交叉的要求,保证其交角大于45°。当道路与城市轨道交通相交时,一般采用正交,采用斜交时,交叉角需大于等于45°。
从线形的协调性,缓和曲线、圆曲线、缓和曲线的长度之比应在1:1:1~1:2:1之间。根据实践经验,当圆曲线半径过大,短距离内,其在人的视线中和直线无异,因此最大半径不宜超过10000m。
2.1.2平面设计方案
根据技术指标要求,初步拟定2个平面设计方案。
方案一设计如下:
道路全长4524.113m,全线共设5个交点,曲线半径分别取:600m,420m,400m,400m,400m,与城市主要道路交角东浦路为61°,莲爱路为47°,龙山南路为53°,龙山路为49°,其它参数见表2-2,均符合设计指标要求。
方案二设计如下:
道路全长4621.704m,全线共设5个交点,曲线半径分别取:280m,260m,450m,500m,320m,与城市主要道路交角东浦路为75°,莲爱路为65°,龙山南路为45°,且穿过城市轨道交通,交角为55°。其它参数见表2-3,有3个交点曲线半径小于推荐半径,其它参数均符合要求。
表2-2方案一平曲线要素表
交 点 号 | 交点桩号 | 转 角 值 | 曲 线 要 素 值 (m) | 直线长度 | |||||
半 径 | 缓和曲 | 缓和曲 | 切 线 | 曲 线 | 直线段 | 交点间 | |||
线长度 | 线参数 | 长 度 | 长 度 | 长 (m) | 距(m) | ||||
JD0 | K0 000 | ||||||||
203.894 | 408.848 | ||||||||
JD1 | K0 408.848 | 27°07′25.5″(Y) | 600 | 120 | 268.328 | 204.954 | 404.039 | ||
455.798 | 850.438 | ||||||||
JD2 | K1 253.418 | 34°13′11.2″(Z) | 420 | 120 | 224.499 | 189.687 | 370.844 | ||
668.750 | 1123.479 | ||||||||
JD3 | K2 368.367 | 49°23′13.6″(Y) | 400 | 160 | 252.982 | 265.043 | 504.787 | ||
551.842 | 1126.207 | ||||||||
JD4 | K3 469.275 | 57°06′04.9″(Z) | 400 | 180 | 268.328 | 309.322 | 578.643 | ||
198.663 | 668.514 | ||||||||
JD5 | K4 097.789 | 30°49′26.2″(Y) | 400 | 100 | 200 | 160.529 | 315.192 | ||
271.662 | 432.191 | ||||||||
JD6 | K4 524.113 |
表2-3方案二平曲线要素表
交 点 号 | 交点桩号 | 转 角 值 | 曲 线 要 素 值 (m) | 直线长度 | |||||
半 径 | 缓和曲 | 缓和曲 | 切 线 | 曲 线 | 直线段 | 交点间 | |||
线长度 | 线参数 | 长 度 | 长 度 | 长 (m) | 距(m) | ||||
JD0 | K0 000 | ||||||||
939.277 | 1176.957 | ||||||||
JD1 | K1 176.957 | 64°25′43.8″(Y) | 280 | 120 | 183.303 | 237.68 | 434.859 | ||
176.845 | 689.824 | ||||||||
JD2 | K1 826.279 | 77°23′31.6″(Z) | 260 | 130 | 183.848 | 275.299 | 481.194 | ||
623.529 | 1041.704 | ||||||||
JD3 | K2 798.578 | 24°30′20.4″(Y) | 450 | 90 | 201.246 | 142.876 | 282.467 | ||
598.534 | 894.459 | ||||||||
JD4 | K3 689.753 | 24°21′31.8″(Y) | 500 | 90 | 212.132 | 153.049 | 302.571 | ||
219.514 | 571.855 | ||||||||
JD5 | K4 258.080 | 47°35′15.2″(Z) | 320 | 115 | 191.833 | 199.292 | 380.779 | ||
182.137 | 381.429 | ||||||||
JD6 | K4 621.704 | ||||||||
2.1.3平曲线计算
本节以方案一JD1为示例进行计算。
JD1采用对称形基本型曲线,其它各交点也采用该线形,因此算法均相同。计算过程如下:
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