东泉公路A1标段道路设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着国家经济的发展，建设规模不断扩张，道路建设也随之进入高峰期。

通过对相关文献和资料的查阅，发现我国公路建设中存在的一些普遍性问题。

国内对公路设计研究多集中于规划和理论研究方面，对于工程规划设计实践的论著较少。

2. 研究内容和预期目标

随着国家经济的发展，城市建设规模不断扩张，尤其是在2000年以来，城市进入快速建设期。

城市综合体、地产项目、工业项目的大量建设，以及广大人民群众对私家车的日益需求等，需要有更多的三级公路承载迅速增长的交通量。

道路工程属于永久性工程，一旦修建完成，在很长的一段时期内是难以做出实质性的修改，例如拓宽、改变断面型式等;周边建筑也是依托道路进行建设。

3. 研究的方法与步骤

我国公路设计所采用的方法和规范也参考了一些国外相关的设计理念和设计经验，比如我国2015年开始施行的《公路工程技术标准》[1]中，对于公路等级和设计指标的确定，己经从以前的“以交通量为主，道路功能为辅”转变为现在的“以道路功能为主，交通量为辅”。近年来我国愈加重视公路工程地质的影响，“地质选线”这一理念的提出也让工程地质成为了选线过程中又一决定性因素，与以往的先定下设计方案之后再勘察工程地质的“选线地质”相比，可避让重大不良地质区域，并减少对环境造成的不利影响，提升公路建设的安全性与经济性[2]。 研究表明，人类活动对地球生态环境的影响在一定程度上己经可以与地球本身的自然地理活动带来的影响相提并论[3]，不断地造成生态环境的破坏。我国早期的山区公路在规划设计时受传统设计理念的制约以及经济条件的影响，在前期的勘察过程中有些特殊的地质灾害较难探测，具有很强的隐蔽性，在后期施工过程甚至是运营阶段突然爆发，造成巨大经济损失和人员伤亡，也给道路运营养护带来不便[4]。选线定线 从“选线地质”到“地质选线”的转变，是公路勘察设计理念的极大转变和进步，我国近年来也有许多道路工作者在地质选线方面开展了研究，取得了不少成果[5]，他们结合众多的工程实例介绍了地质选线的具体应用方法，为选线思想做了总结，并提供了许多宝贵的经验[6]。 涂春光等人在公路和铁路选线过程中，对项目工程地质条件做了大量的研究与对比，把工程地质作为影响选线方案的重要因素之一，论证得出推荐方案的安全性、经济性与环保性[7]。早年的米查尔·布柯万斯基也对道路设计过程中的工程地质影响做了许多研究与分析，其提出的基本方案设计和比较思想对目前的公路选线和设计依然有着一定的参考作用[8]。 公路平纵横断面是由平曲线、竖曲线组成的，是保证车辆行驶的前提和基础。平曲线与竖曲线组合的合理与否直接关系到车辆行驶过程中的平稳性与舒适性，对公路平纵组合立体线形的各项相关指标进行系统的分析研究，具有很大的现实意义和技术指导作用[9]。裴玉龙统计分析了大量的交通事故后，得出了各平纵组合线性下线形要素与行车安全性之间的规律，并提出了相关的路用指标及保证车辆行驶安全性的建议[10]:曲线转角不应该小于7°，建议最大纵坡不能超过6%，纵坡应保持在0.3 %-2%时为宜，比起凹型竖曲线，凸形竖曲线在设计中要更加注重安全性的设计。吴峰结合车辆的行驶特性研究了纵坡路段的行驶状况，提出了纵坡路段上不同平纵组合线形对应的竖曲线最小半径建议值[11]。在平纵组合研究领域，在早期的研究中，主要用图形对比的方法进行研究，即通过曲率图与坡度图的对比，找出平纵断面中重合的零坡点，从而判断线性的优劣性[12]。北京工业大学陈永胜教授认为，当纵坡超过某一数值(通常认为是2%)后，若纵坡继续增大，则事故率增大幅度呈扩张趋势，并且坡度越大，随着坡度的增加，事故增长率越快[13]。水泥路面设计、沥青路面设计 总结选线、定线相关的资料之后，接下来对本次设计道路中需要比选的水泥混凝土路面和沥青混凝土路面进行相关文献的查阅。关于水泥混凝土路面同济大学的石小平等人针对重车引起混凝土板底脱空、卿泥、错台和断裂等，提出了控制板角挠度的设计方法，该方法对于特重载交通(厚度大于26cm)的水泥混凝土路面，比控制疲劳应力的方法更切合实际[14]。长沙交通学院刘朝晖从重载交通荷载的状况分析出发，提出了车辆标准轴载换算方法，提出了板的平面尺寸优化和重荷载应力控制面板结构厚度的设计方法;针对钢纤维混凝土的塑性性质，符冠华、陈荣生应用塑性理论，提出了由路面板中、板边和板角部位的极限承载力控制的钢纤维混凝土路面的极限状态设计方法[15]。 柔性基层沥青路面具有较强的抗疲劳和抗剪切强度,能有效克服半刚性基层沥青路面容易出现裂缝的情况[16]，柔性基层的特点,对柔性基层沥青路面结构进行受力分析,提出柔性基层与半刚性基层沥青路面的优化组合方式,分析在山区公路施工中应用的可行性,可以有效减少沥青路面病害的出现,延长公路的使用寿命[17-20]。半刚性基层沥青路面对重载车来说具有更大的轴载敏感性。重载车换算为标准轴载时，对柔性基层通常是按4次方换算,而对半刚性基层来说,随着基层和沥青层的模量比的增大,换算荷载的次方数将不再是4次方,很可能是12l5次方，轴载加大1倍,对柔性基层 的换算轴次是增大16倍,而对半刚性基层可能要变为数十万次。也就是说同样的超载车对半刚性基层沥青路而的影响要比柔性基层沥青路 面大得多,对路面的损伤也大得多[21-23]。刚性基层采用普通混凝土、碾压式混凝土、贫混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土等材料铺筑的路面基层。其特性实刚度大、强度高、稳定耐久、板体性好等特点[24]。2015年，江苏省以盐城至南通高速公路一段17km的排水沥青路面为依托，研究南方高温和重载交通条件下排水沥青路面修筑技术等问题，同时兼顾多车道宽路幅、半刚性基层反射裂缝等问题[25]。

最后在道路设计前期的方案研究过程中，对国民经济、交通量和环境社会影响的研究相对较多，考虑的因素也是比较综合的，对具体的方案研究涉及的内容较少。考虑到我国公路的设计过程通常是经过工程可行性研究与初步设计的方案比选，得到最优的路线方案，然后经过施工图设计对批准的推荐方案进行详细设计以满足施工要求，这是一个由面到线，由粗到细的设计过程，因此前期定方案的时候应充分考虑工程地质与环境的影响因素。

（1）圆曲线最小半径参照《公路工程技术标准》表4.0.17，平曲线最小长度参照《公路路线设计规范》2017版表7.8.1，当公路转角小于7°时，平曲线长度可参考表7.8.2。（2）缓和曲线最小长度应符合《公路路线设计规范》2017表7.4.3的规定。当圆曲线最小半径符合《公路路线设计规范》表7.4.1的规定时可不设超高。（3）最大纵坡要符合《公路路线设计规范》2017表8.2.1相关规定，为了横向排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡，若必须小于0.3%，则边沟欧应做纵向排水设计。（4）公路最小坡长要符合《公路路线设计规范》表8.3.1相关规定，公路最大坡长要符合《公路路线设计规范》8.3.2相关规定。（5）竖曲线最小半径和竖曲线长度不得小于《公路路线设计规范》表8.6.1的规定。（6）参照《公路路线设计规范》2017表7.5.1的规定，一般地区公路，圆曲线最大超高应采用8%（7）三级公路的圆曲线半径小于或等于250m时，应设置加宽。双车道路面加宽值参照《公路路线设计规范》2017表7.6.1的规定。（6）路基标准横断面《公路工程技术标准》规定设计速度为40km/h时，山岭重丘区三级公路的车道宽度为3.5米，土路肩宽度取0.75米。（7）路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定最小填土高度。（8）路堑边坡坡度，应结合当地自然条件、土石种类及其结构、施工方法确定，路堤边坡坡度参照《公路路基设计规范》。（9）路面结构的目标可靠度和可靠度指标不应低于《公路沥青路面设计规范》2017表3.0.1的要求，路面结构设计使用年限按照表3.0.2确定。（10）交通荷载等级基于设计使用年限内设计车道累计大型客车和和货车的交通量按照《公路沥青路面设计规范》表3.0.4进行确定。（11）沥青混合料层容许永久变形量不得大于《公路沥青路面设计规范》3.0.6的要求。（12）不同材料基层和底基层厚度应符合《公路沥青路面设计规范》表4.4.5的规定。（13）路基顶面回弹模量不得小于《公路沥青路面设计规范》表5.2.2的要求。（14）各类材料的泊松比应按《公路沥青路面设计规范》表5.6.1确定。（15）沥青混合料层疲劳开裂验算参见《公路沥青路面设计规范》附录B.1。（16）无机结合料稳定层疲劳开裂验算参见《公路沥青路面设计规范》附录B.2。（17）沥青混合料层永久变形量验算参照《公路沥青路面设计规范》附录B.3。（18）路基顶面竖向压应变验算参照《公路沥青路面设计规范》B.4。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

结合本路段的实际地形地貌，坚持设计与实际情况相结合原则进行道路设计。

由于道路是一种带装的三维的空间结构物，包括路面、路基等工程实体。

故结合上面所提到的选线定线、水泥路面结构设计、沥青路面结构设计等方面的相关知识在毕业设计当中需要多加注意。