摘 要

本次毕业设计的主要设计内容是对西北地区魏涂村段进行新建高速公路的设计。基础内容是根据已提供的内蒙古自然条件概况、魏涂村段地形图、交通量调查表等资料，应用纬地三维道路CAD系统，对已给的魏涂村段地形图进行三维数字地形模型的建模工作。再依据国家公路桥梁设计等有关规范，在纬地上进行该路段的路线平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基防护工程及排水工程设计、路面工程设计、桥梁工程设计等。

关键词：高速公路；纬地三维道路CAD系统；路基防护工程；路面工程；设计

Abstract

My graduation project is designing a new expressway in Weitu village which is located in Northwest of China. The basic content is to use the Weidi 3D Road CAD system to build the 3D digital terrain model of the given topographic map of Weitu village according to the provided natural conditions of Inner Mongolia, the topographic map of Weitu village and the traffic volume questionnaire. Then according to the national highway bridge design and other relevant specifications, the route plane design, vertical section design, cross-section design, subgrade protection engineering and drainage engineering design, pavement engineering design, bridge engineering design, etc. of the section are carried out on the Weidi software.

Key Words：Expressway; Weidi highway CAD system; subgrade protection engineering; pavement engineering; design

目录

1 概述 5

1.1沿线自然地理概况 5

1.1.1气候特点 5

1.1.2 地形与地貌 5

1.1.3 工程地质 6

1.1.4 水文地质 6

2 总体设计 7

2.1总体设计原则 7

2.2技术标准 7

3 平面设计 9

3.1设计速度的确定 9

3.2选线设计 9

3.2.1路线布设原则 9

3.2.2选线步骤与方法 10

3.3平曲线设计 11

3.3.1方案一设计说明 11

3.3.2方案二设计说明 12

4 纵断面设计 14

4.1纵断面设计原则 14

4.2纵断面设计要求 14

4.3纵断面设计步骤 15

4.4竖曲线设计 15

（1）明确规范中的规定值 15

（2）方案一竖曲线技术指标的选用 16

（3）方案二竖曲线技术指标的选用 17

4.5方案比选 17

5 横断面设计 20

5.1横断面各部分尺寸的确定 20

5.2路拱的确定 20

5.3平曲线加宽 20

5.4超高的确定 21

5.4.1确定最大超高率 21

5.4.2超高过渡方式的确定 21

5.5横断面设计步骤 21

6 路基设计 22

6.1路基设计主要技术指标 22

6.1.1路基设计洪水频率 22

6.1.2路基最小填土高度 22

6.2路基横断面的设计 23

7 路面设计 24

7.1设计条件 24

7.2路面结构设计 25

7.3路面结构比选 26

7.3.1方案一结构验算 26

7.3.2方案二结构验算 28

7.3.3路面结构方案比选 28

8 挡土墙设计说明 29

8.1挡土墙设计资料 29

8.2挡土墙设计与验算 30

9 桥涵设计 32

9.1涵洞设计 32

9.1.1涵洞设计原则 32

9.1.2涵洞设计说明 32

9.2桥梁设计 32

9.2.1桥梁设计原则 32

9.2.2桥梁设计说明 33

参考文献 34

致谢 35

1概述

本次毕业设计的主要内容是在西北地区内蒙古自治区魏涂村段进行一条新建高速公路的设计与规划，选定的主要设计方案的路线全长为5498.064米，选定的设计速度为120km/h，根据给定的交通量调查表，选取双向六车道高速公路设计标准。魏涂村段属于内蒙古自治区内的欠发达地区，本项目对于内蒙古自治区交通基础设施的进一步完善，促进西北地区的经济发展与信息交流，进一步壮大内蒙古自治区经济总量有着重要的意义。

1.1沿线自然地理概况

内蒙古自治区，属于中国北部的边疆地区，介于北纬37°24’~53°23’，东经97°12’~126°04’。内蒙古东北部与黑龙江、吉林、辽宁、河北交界，南部与山西、陕西、宁夏相邻，西南部与甘肃毗连，北部与俄罗斯、蒙古接壤，属于四大地理区划的西北地区。内蒙古自治区地势由东北向西南斜伸，呈狭长形，全区基本属一个高原型的地貌区，全区涵盖高原、山地、丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊等多种地貌，气候以温带大陆性气候为主，地跨黄河、额尔古纳河、嫩江、西辽河四大水系^[1]。

1.1.1气候特点

本条设计路线所在的内蒙古自治区地域非常辽阔，气候以温带大陆性气候为主，所处纬度比较高，大部分地区属于高原地貌，远离海洋，且由于边沿地区的山脉的阻挡，海洋湿润气流难以到达内蒙古自治区境内，因此内蒙古绝大部分地区是干燥少雨的，且时常伴有大风，寒暑变化剧烈，早晚温差大。内蒙古自治区跨越经度多，整体气候主要以温带大陆性气候为主，但是也有东西地区的差异存在。全区气温表现出自区内东北地区向东南和西南递增的规律，低温地区主要位于大兴安岭地区，年均气温低于零度，从大兴安岭地区往东南和西南方向走，随着纬度和地势的降低，气温会逐渐升高，降水也会逐渐增加。

1.1.2 地形与地貌

本条设计路线所在的区域总体地貌类型以丘陵地貌为主，地势高低起伏。路线总体走向首先从整个区域的西北地区向东南方向延伸，跨越一个山谷，到达中部平原地区再往东北方向延伸，全线一共跨越了五道天然水渠，途径地势先急剧增高再降低，而后缓慢升高。路线所处区域的西部地区的地势由西北方向向东南方向逐渐升高，有多道比较宽的河流及沟渠，多座山丘，地面高程在1340~1460米之间。区域中部地区整体地势是北部高，向南逐渐降低，南部地区地势开阔平坦，有三条沟渠从北贯穿到南，地面高程在1370~1500米之间。区域东部地区地形地势复杂，整体地势为东南方向较高，西北方向地势平坦，中间有多道天然沟渠将东南方向与西北方向隔开，地面高程在1380~1500米之间。路线所在区域有多个村落，无天然湖泊，但有多道沟渠和坎，在设计时可以尽量避免跨越较宽的沟渠和坎，避免建设大中桥等工程量较大的项目，以降低工程造价。

1.1.3 工程地质

内蒙古自治区幅员辽阔，土壤种类繁多，其性质和生产性能也各不相同。但其共同特点是在土壤形成过程中，钙的积累较强，有机质积累较多。根据土壤形成过程和土壤性质，可分为9个土纲和22个土类。在9个土壤类别中，钙层最少。内蒙古地区土壤分布由东向西变化明显。土壤带基本由东北向西南方向排列。最东为黑土带，西为黑土带、黑钙土带、栗钙土带、褐土带、黑脊土带、灰色钙土带、风积砂带和灰棕色荒漠土带。其中，黑土具有最高的自然肥力，良好的结构和水分条件，易于栽培，适合农业发展;黑石灰土具有第二高的天然肥力，适宜农林牧业发展。本次毕业设计途径地带多为旱地和树林^[2]。

1.1.4 水文地质

内蒙古自治区共有大小河流1000多条。中国第二大河黄河从宁夏石嘴山附近进入内蒙古。从南到北，在鄂尔多斯高原形成马蹄形。流域面积1000多平方公里的河流有70多条。流域面积300多平方公里，有258个。有将近一千个湖泊。全区地表水资源量671亿立方米。除流经黄河的水外，自流水源371亿立方米，占全国的1.67%。地下水资源300亿立方米，占全国的2.9%。扣除重复用水，全区水资源总量518亿立方米。年人均水量2370立方米，耕地平均每公顷水量100万立方米，平均产水模数4.4万立方米/平方公里。内蒙古水资源分布在地域和时间历史上极不均衡，不适应人口和耕地的分布。东部地区黑龙江流域的土地面积占全区总面积的27%，耕地面积占20%，人口占18%，水资源总量占65%，人均用水量8420立方米，是全区平均用水量的3.6倍。在中西部地区，西辽河、海流河、黄河占总面积的26%，耕地占30%，人口占66%，但水资源仅占总量的25%。区内大部分地区水资源紧缺^[3]。

2总体设计

2.1总体设计原则

本次设计线路地形地质条件并不复杂，设计难度相对较低。设计之前，首先在1：2000的地形图上对整个设计区域的地形地势以及全线路线方案进行充分的研究，初步拟定路线的大致走向，再结合沿线的路网布局、互通的分布情况以及人文生态环境等，在遵循以下原则的情况下进行具体的设计：

（1）坚持多方案比选的原则。设计多个线位方案进行全面的、系统的比选，注意环境保护、土地资源利用和社会服务等各个角度的考虑因素。