张大屯至后梨公路工程施工图设计开题报告

1．国内外发展现状

1.1 国内道路发展现状

公路是联接城市、乡村和工矿基地之间，主要供汽车行驶并具备一定技术标准和设施的道路。“公路”是以其公共交通之路得名。我国经济正处于快速发展的时期，公路交通事业是保证其好又快发展的重要条件，公路建设事业必须更好地适应经济结构转变以及人民生活水平提高对公路运输质量的要求。

公路为近代交通工具的载体，在交通流和行驶速度日益增长的情况下，对公路的建设要求不断提高，这些都是古代道路无法比拟的。汽车工业的发展，促进了公路建设的发展。公路运输叫铁路，水运，航空，管道等运输方式，有其独特的特点，即直达，迅速，适应性强和服务面广。因此，汽车运输一出现，就在经济，政治，军事，文化和旅游等方面占有重要地位。为了提高汽车运输的服务质量，公路的通车里程也在不断增长，路基路面的建设质量，公路的等级也在不断提高。

1949年建国以来，我国进入社会主义建设的伟大时代。由于工农业迅速发展，人民生活逐步提高，尤其是建立和发展了汽车工业和石油工业，是我国公路交通事业得到了迅速发展。2003年全年新增公路通车里程4.6万km,其中新增高速公路4600km。到2005 年底，高速公路里程总里程达 4.1万km，中国公路总里程达192万km。“两纵两横三个重要路段”全部建成。2005年全年新增公路通车里程4.9万km，其中新增高速公路 6700km，高速公路成为经济社会发展的助推器，不仅显著提高了运输力，降低了运输成本，增强了运输安全性，节约了国土资源，而且在改善投资环境，优化产业布局，促进资源开发利用，提高国民经济的机动性，增强国家竞争力，以及保障国防安全等方面，发挥着越来越重要的作用。

进入 20 世纪后，随着汽车工业和交通运输的发展，现代化公路的路基路面工程逐步形成了新的学科分支。它主要研究公路，城市道路和机场跑道路基路面的合理结构，设计原理，设计方法，材料性能要求，以及施工，养护，维修和管理技术要求等。

发展分三个阶段，第一阶段(1949年之前)：至1949年全国只有80 700 km公路可用，而且缺桥少涵，路况极差。；第二阶段(1949—1978)：新中国建立后的1953年，宣布了大规模公路建设的开始。修建了干线公路和县乡公路，绝大部分是低等级的简易的砂石面公路；第三阶段(1979年至今)：1978年之后，我国公路里程迅速增加了3 718万km，不但里程增加，而且等级提高很快，公路建设进入规模化、网络化的快速发展时期。

1.2 国外道路发展现状

1.2.1 美国

美国公路大规模建设开始于20世纪40年代，特别是二战后随着美国汽车工业和交通运输业的迅猛发展，美国的公路建设得 到了长足的发展，到今天为止，美国已经成为世界上公路最多、路网最发达、设备最完善的国家。

发展分为三个阶段，第一个阶段(1916—1939)：公共道路的建设时代；第二个阶段(1939—1956)：地区性公路建设时代；第三阶段(1956—1991)：州际公路系统的建设时代，即高速公路建设和大发展时代。

1.2.2 日本

随着日本汽车工业的现代化，汽车独占了日本陆上运输的大部分份额。社会的“汽车化”对公路的依赖程度不断加大。日本全国公路由三部分组成，即：全国干线公路网、地方干线公路网及城市干线公路网和一般公路网。目前全国各主要城市间均由高速公路相连接，形成全国的高速公路网，日本公路通车总里程已超过110万km。

发展分为两个阶段，第一阶段(1945年之前)虽然在1919年制订了“公路法”，开始有计划地建设公路，但其真正的发展是在第二次世界大战以后；第二阶段(1945年至今)日本的高速公路网规划开始于20世纪40年代初，伴随着20世纪50年代经济的高速增长，日本国内开始了大规模公路网的建设。

目前日本已成为世界上公路密度最大，拥有最先进综合交通系统的国家之一。

1.3 相关设计理论和设计技术

1.3.1设计理论

（1）古今中西相互借鉴、吸收

这条原则具体指的是在进行山区公路设计过程中，在进行道路设计前，要做好充分的准备工作，广泛地吸收我国在山区公路设计方面的一些经验，并就国外在山区公路设计上的一些突出成果进行深人借鉴，在上述两条工作的基础上，结合现实情况进行道路设计。

（2）设计中融入节约思想

我国面临严峻的资源短缺和环境污染问题，为解决这类问题，国家大力倡导节约风

气，为实现社会的可持续发展尽一份力。在设计过程中，设计师们也要将这一宝贵思想传达出来。将节约的思想深入贯彻到道路设计的每一个环节，每一个方面。特别是对山区公路设计中，更要贯彻这一思想，不仅是为了使节约思想得到有效贯彻执行，还是为了解决山区公路设计资源短缺问题。

（3）环保、和谐、安全的设计理念

环保、和谐、安全是当今各行各业普遍遵循的一做事原则。在对山区公路设计的过程中，同样要遵循以上三种原则。只有遵循了这三个方面的原则，设计师们在对山区公路设计时，才能够选择出适合的公路铺设路线，做到节约资源的目的，实现公路的安全和环保。

（4）灵活性理念

道路交通安全设计人员不应该机械地参照规范，而应该灵活地运用本专业知识和各

专业知识相结合，在很好地执行公路基本功能的前提下，如何使设计的公路与周边的自

然人文环境更好的结合，给人一种融入自然的感觉。而且还能在细节的设计上展现设计

的适用性和灵活性，以规范为标准，又不拘泥于规范。营造良好的道路交通环境。

（5）宁静交通理念

运用宁静交通的设计方法，降低车速和减少横向干扰，有效降低穿村镇路段的交通

噪声、车辆油耗，减轻了环境污染，减少了交通事故。

（6）创作设计理念

在设计过程中建立一个多学科的团队有助于充分考虑道路周边的环境特征，该团队

包括交通工程师、生态学家、城市规划师、景观建筑师、景观设计师、历史学家、生物

学家、地质学家、画家等其他学者。多学科的设计团队有助于从透视的角度分析设计的

物理尺寸。

（7）以人为本的设计理念

经济的快速增长使人们更加注重生活的品质，尊重人性与生命的价值。设计过程中

应注重安全设计，根据规范要求选用的指标很容易满足，但不是所有满足规范的设计就

是安全的，应从以人为本的设计新理念出发采取主动预防措施，给予驾驶员温馨提示，

体现人文关怀。

1.3.2 设计技术

（1）道路线路的规划分析

道路路线在设计中要根据区域规划设计车速进行平、纵、横综合设计，其线形指标必须满足机动车辆按设计车速安全行驶的力学要求和动力学要求，在此基础上应考虑线形的连续性、行车舒适性、路容美观性。特殊困难情况下，当不能满足规范要求时，应进行技术经济论证分析，采取限速等安全措施，以满足机动车辆安全行驶的需要，同时提出今后逐步改建以达到技术指标要求。

（2）道路地基稳固性的处理

道路性能很大程度上直接来源于地基的坚固程度和稳定度，这就要求道路设计时要求地基必须具有一定的承载能力和稳定性。一般地段的粉土、粘土路段，地表土含水量较高，不易达到压实度要求，进行填前碾压时易出现“橡皮土”现象，路基设计时应根据土基承载力、含水量、土质等情况进行处理，可采取晾晒回填、掺石灰等措施以降低土体含水量，当情况严重时可换填部分沙土进行碾压，以达到路基路面对地基的基本要求，同时做好排水设计。

（3）高质量的道路路面设计

道路安全必须依仗高质量的路面设计，其一般采用沥青混凝土或水泥混凝土。设计时应根据规划要求、交通量资料、土基回弹模量及地基处理方式、路基填高等因素经计算结合经验综合确定。在设计时应遵循强基薄面的原则进行组合计算。路面的抗滑标准不得低于规范规定值，特别是环境不良路段，抗滑不够，车辆容易侧滑失稳而发生事故，所以设计时应特别注意路面面层上面层的骨料技术性要求，要求施工用料要符合设计要求，并明确提出抗滑标准。

（4）完善交通基础硬件警示设计

基础的道路硬件警示标志的设置应根据不同路段合理设计和分配，设计原则就是能够正确及时诱导行驶，使驾驶人员获得清晰的道路信息，以方便选择行驶路线，调整自己的行走线路。根据不同的道路状况判断行驶状态，及时进行操作控制，保持车辆安全行驶。特别是不满足规范技术指标的路段，一定要设置醒目的标志，提醒驾驶人员减速行驶，以规避交通事故的发生，避免造成不必要的伤害，维护交通安全，实现既定的交通秩序，方便老百姓的出行。

2．本设计的目的和意义

2.1 设计的目的

高等工科院校的毕业设计是完成教学计划达到本科生培养目标的重要环节。它通过深入实践、了解社会、完成毕业设计任务等环节，着重培养学生的综合分析和解决问题的能力和独立工作的能力、组织管理和社交功能；同时，对学生的思想品德、工作态度及作风等方面都有很大的影响。对于增强事业心和责任感，提高毕业生全面素质具有重要意义。是学生在校期间最后的学习和综合训练阶段；是拓展综合运用所学知识的重要过程，是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是实现学生从学校学习到岗位工作的过渡环节；是学生毕业及学位资格证的重要依据；是衡量高等教育质量和办学效率的重要评价内容。

毕业设计是土木工程专业教学中的重要环节，其目的是需要学生综合运用在大学阶段所学的基础知识和专业知识，提高对山地路线、路基及防护、路面等道路主要工程的设计能力；培养学生主动创造、独立工作的能力，同时培养学生的撰写计算书和报告的书面表达能力及现场答辩的语言组织能力；提高学生对工程的施工组织能力、工程量计算能力和对工程造价进行分析计算及解决的能力；培养学生进行调查研究和综合分析问题的创新及分析能力，培养学生使用技术资料、提高计算、绘图和编写技术的能力；培养综合运用理论知识和专业知识的基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，为毕业后尽快适应社会工作奠定基础；培养学生建立理论联系实际、严谨踏实的科学作风和工程技术人员在工程建设施工中必须具备的全局观点和经济观点；通过毕业设计，使各方面的知识系统化，实践化，锻炼学生调查研究，收集资料查阅资料及阅读文献的能力，也可培养自身的独立操作能力，以及与组内成员的协作意识。

毕业设计应强调，理论联系实际提高学生分析、解决工程实际问题能力，注意培养学生踏实，细致严格认真和吃苦耐劳的工作作风。

2.2 设计的意义

“要想富，先修路”，随着中国不断地发展，东南沿海、长江三角洲和京津冀地区经济不断发展，由此拉动了内需，位于东三省的黑龙江省鹤岗市也不甘落后。但是由于张大屯所处地区为山地，且山坡较陡峭，虽然先前已有公路，但是都是零零散散，没有系统与规划。为了实现更加高效快捷的目标，修建一条由张大屯至后梨的二级公路是必不可少的。

它的设计意义可以从交通本身、民生和经济效益这三方面来进行分析。

第一，从交通自身出发，张大屯与后梨之间直线距离并不长，但是两个村庄间确被两座海报250米以上山与一条由山顶流下的溪流所隔断。现有的公路不仅布局杂乱，而且也没有张大屯至后梨的直达道路，所以，一旦次二级公路修成通车，必定会给其他的公路减小一定的压力，除此以外，行驶与两地时间也将大大减少，提高行车效率。同时，也让该地区的共同路网更加完善，填上了之前的空白。

第二，从民生的角度出发，公路的建设根本上还是为该地区居民出行的便利，将空间上的距离拉近，由此不仅满足出行需求，可能还会创造相应地经济效益。原先张大屯的居民若是想到达后梨，需要先步行或利用其他交通工具到达公路，再绕远路，长途跋涉才能到达目的地，可以说是费时费力。如果此二级公路建成通车，那许多问题都会迎刃而解，居民生活也会变得更加满足。

第三，从经济效益的角度出发，待此二级公路建成后，便成了唯一一条连接张大屯与后梨的公路，毫无疑问会直接促进这两个村庄的商品往来，进而发生交易，由此来促进消费的增长，带动沿线乡镇的经济发展。新增公路也能将这两个村庄与其他村庄相联系，组织成网，在先前的基础上完善现有交通网，最后也会直接使得该区域间的经济联系更加紧密，共创新的经济辉煌。

3．本设计的资料及设计内容

3.1 设计资料

3.1.1 道路沿线地区自然条件

设计路线位于黑龙江省东北部，鹤岗北倚黑龙江，东邻佳木斯，西接伊春，与俄罗斯隔江相望，属典型的温带季风气候区，春季低温干旱，夏季温热多雨，秋季易涝早霜，冬季寒冷漫长，无霜期短，气候地域性差异大。降水表现出明显的季风性特征。夏季受东南季风的影响，降水充沛，冬季在干冷西北风控制下，干燥少雨。年平均气温-3～9℃,极端最高气温33~34℃,极端最低气温-34~-36℃；全省年平均雨量在500～1050毫米, 年平均日照时数2200～3000小时。

3.1.2道路沿线地区地物地貌情况

该地区为丘陵区，鲜有平原地区。有茂密的地表植被，植被类型为温带针落叶混交林，植被一次来适应极端的天气。该路段所在地区属于温带季风气候区，夏季暖热多雨，冬季寒冷干燥，四季分明。特别的是，该公路位于在我国的东北地区，冬季积雪天气较多，路面结冰现象常见除此以外，有一条从山顶处流向山脚的水系。该区域内的地形分布，由西南向东北，高程逐渐降低。而位于西北处的两座山之间形成的冲击平原则是意外，区域内的冲积物不断交互堆积形成了山地中较为平坦的区域。

该区域冬季冰雪消融，土壤会处于较为潮湿的状态，地基湿度大易造成地基水文条件差，该道路的整体稳定性难以保证，容易出现滑坡的现象。

3.2 设计内容

本此毕业设计的课题是黑龙江省鹤岗市的一条二级公路的设计，首先仔细观察地形图上区域的地形情况，结合实景地图，将该区域的地貌状况也作为考虑因素，然后进行纸上选线和定线之后确定两条起终点相同，但是道路走向不同的方案。本次设计是一次宏观与微观，全面与具体相结合的过程，需要我们逐步完成对道路沿线的自然地理情况的分析、选线定线、平面线形的设计与计算、纵断面设计、横断面设计、道路排水设计、路基路面结构设计、路基设计、涵洞设计、交叉口设计以及施工组织的整理。

以上就是本次毕业设计所要完成的具体内容，每一项任务内容与要求确定后，都要完成计算书的填写和图形的绘制及出图，最后统一打印，作为毕业设计的全部成果。经过导师审核、答辩以后才算完成所有的毕业设计工作。

4．主要设计思路及步骤

4.1选线、定线

选线是指在已知区域中道路的起终点的情况下，根据任务书的计划与要求，并结合所查询到的该区域气象资料和地质、地貌、地形、水文等情况，选择并确定最合适的一条道路中线的工作。在选线时，需要考虑多方面的因素的影响，并且要结合平面、纵断面、横断面三方面的考量，并且平、纵、横相互制约和影响很大，牵一发而动全身。

具体内容包括确定设计道路起终点和基本走向、考虑与区域的村庄、河流、旧公路的相交或相离情况、考虑地形地貌及自然环境对线路的影响、确定控制点。

尽量满足选线原则：以平面线形为主，合理解决避让、穿越等问题，线形要求短捷、平顺、美感；正确处理线形与环境的关系，“少占田、避拆房、尽量不穿塘”；正确处理路线与城镇的关系，“靠村不进村，利民不扰民”；处理好路线和老路的关系；注意不良地质的处理，如最小填土高度等问题。

4.2 方案比选

对一开始选定的两条起点相同但走向不同的线路进行多维度、全方面的分析比较，最后选出最佳的路线方案。

方案比选所考虑的内容包括：通过村庄数、路线长度、新建或改建长度、挖填方量、桥梁涵洞数目、平面线形及纵断面线形。

4.3 主线平面设计

该部分需要充分平曲线要素即直线、圆曲线、缓和曲线。一般来说，不受地形影响的平坦地区或山间谷底区域设置直线，在路线转折地段需要设置圆曲线，缓和曲线设置在直线和圆曲线之间。同向曲线之间直线的最小长度是速度的六倍，反向曲线之间直线的最小长度是速度的两倍。在确定平曲线要素时，要通过设计的半径、缓和曲线长度和已知的方位角计算各项指标，并对桩号进行验算。确定过程中应保证平面线形连续顺适，保持平面线形指标的协调均衡。

4.4 纵断面设计

需要标出路线经过的等高线的高程和桩号，绘制出地面线的纵断面示意图，在需要填挖的地方做好标注，然后绘制纵坡设计线。纵坡点的确定主要依据公路工程技术相关规范的规定，最大坡度、最大最小坡长的限制、填挖工程量、经济点、施工要求及路基稳定需要等来确定。最终确定变坡点的高程、桩号、坡度、坡长及竖曲线长度半径。同时要力争满足各种竖向控制以及纵坡线性与平面线形的配合。

4.5 横断面设计

横断面设计横断面设计是指根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、气候、水文等自然因素，确定横断面的形式、各组成部分的位置和尺寸。设计的目的是保证足够的断面尺寸、强度和稳定性，使之经济合理，同时为路基土石方工程数量计算、公路的施工和养护提供依据。设计前应充分收集沿线地质、水文、地形、气象等资料，在山地地区要特别注意地形和地质条件的影响，选择适当的路基断面形式、边坡坡度极防治病害的措施。

4.6 道路排水设计

根据水源的不同，影响路面的水流可分为地面水和地下水两大类，与此相应的路面排水，分为路面地表排水和路面内部排水。路面表面排水是我们需要考虑的，指的是路面和路肩范围内的表面水的排除。路面排水的目的，就是要求公路应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施，并适当地选择路面的空间布置形式和结构，及时将降水排出路面，防止路面积水渗入到路面内部，甚至路基，保证行车安全。行车速度快的高等级道路路面水应迅速排除，以防路面形成水膜影响行车安全。

路面排水设计应结合路基、桥涵结构物的排水设计，合理选择排水方案，布置排水设施，形成完整、畅通的排水系统，保证路基、路面稳定

4.7 路面结构设计

关于路基路面的设计，包括路基路面排水规划设计和路面结构设计。路面结构设计中，需要确定交通和道路等级，确定土基回弹模量，确定路面结构组合及设计参数，进行路面结构层厚度设计，然后验算防冻层厚度。

4.8 土石方计算

土石方计算要遵循土石方调配原则，同时对土石方调配进行复核检查，还要考虑给借土场、弃土场设置合适的地点。

4.9平面交叉口设计

平面交叉口设计需要先确定交叉口路缘石的半径，然后对平面交叉口进行竖向设计，对交叉口特征断面的特征点的标高进行计算，可以采用网格法初步推算交叉口内各网格点的设计高程，然后按照各点的高程绘制出初步的等高线，然后按照保证主要道路路纵横断面均维持不变，而将次要道路的双坡断面，逐渐过度到与主要道路纵坡相一致的单坡横断面，调整相应的等高线，使其在交叉口范围达到一个平缓过度的目地。

4.10 小桥涵设计

首先要选择适当的桥涵的形式，然后拟定尺寸，确定涵底中心标高H，然后对管节、端墙、洞口进行设计，还要翼墙、管涵基垫层的平面尺寸及有关涵身布置，最后计算工程量。

4.11 施工组织

通过对整个项目的统筹组织，确认施工过程与施工步骤。

5．主要参考文献

5.1 规范类

1 公路工程基本建设项目设计文件编制办法(2007版)2 公路工程技术标准(JTGB01-2014).3 公路路线设计规范(JTGD20-2017).4 公路路基设计规范(JTGD30-2015).5 公路沥青路面设计规范(JTGD50-2017).6 公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2011).7 公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015).8 公路排水设计规范(JTGTD33-2012).9 公路涵洞设计细则(JTGTD65-04-2007).

5.2 书籍类

5.3 文章类

1 王杰，王佳蓉.我国公路发展状况分析.城市建设理论研究（电子版），2012(34)

2 董浩，陈天瑞.世界主要国家公路发展与比较.山西建筑，2011 37(21)：142-143

3 徐进.道路勘测设计教学中关于山区公路设计新理念的更新传授.建筑与文化，2013(12)：43-44

4 关宇驰.公路穿村镇路段交通安全设计技术研究.西安：长安大学，2013：17-19

5 关巍.我国公路建设与发展的现状与措施分析.科技资讯，2013(10)：162

6 刘英.浅谈影响交通安全的道路设计技术研究.城市建设理论研究（电子版），2012(21)

周次

内 容

1

英文翻译、熟悉规范、AutoCAD绘图软件及纬地道路设计软件。

2

分析设计资料对设计道路的影响和要求，确定道路等级及设计要素标准。

3

路线方案设计：根据老师提供的图纸，分析道路的可能走向，选出至少两条备选路线。

4

方案比选及拟定方案：对备选方案从线形、工程量等技术经济方面进行比较，经综合评价确定设计路线。

5

路线平面设计：完成手工验算5个曲线完整要素（包括方位角的计算）、平面设计图。

6

路线纵断面设计：完成手工验算5个竖曲线要素、纵断面设计图。

7

横断面设计：完成标准横断面图、逐桩横断面图的设计（含超高加宽、边沟和排水沟设计）

8

道路排水设计：完成排水规划图设计

9

路面结构设计：完成路面结构组合设计、路面厚度计算、路面结构设计图。

10

土石方数量计算与调配、路基设计表：完成土石方的数量计算及调配，路基设计表的校验。

11

涵洞设计或小桥设计：完成涵洞设计图或小桥总体布置图

12

交叉口设计：完成交叉口平面设计图、竖向设计图

13

工程量清单(可选择做施工概算，预算或分项工程施工组织设计并提交相应成果)

14

编写设计计算书，整理图纸提，交毕业设计成果，教师审查

15

毕业设计答辩