毕 业 论 文
论文题目： 甘肃省天平高速CF段线形设计
系 部： 路桥与港航工程学院 专业名称： 高等级公路维护与管理 班 级： 132032 学 号： 03
姓 名： 陈海同 指导教师： 汪 莹 完成时间： 2016 年 5 月 8 日
南京交通职业技术学院
摘要
今年甘肃省高速公路建设投资将达500亿元，全面开工建设景泰至中川机场、平凉（华亭）至天水、甜水堡至罗儿沟圈等9个国家高速公路项目1233公里；建成白疙瘩至明水、临洮至渭源、北山至仙米寺公路西渠至武威段、民勤至红沙岗等600公里高速（一级）公路；开工建设临夏双城至达力加、华池（打扮梁）至庆城、西峰至平凉3个省级高速公路项目282公里。国省干线改造投资440亿元，建成岭峰至角弓、清水驿至和平等2000公里二级公路；开工建设会宁至通渭、清泉至七墩等15个1288公里普通国道；开工建设山丹至马场二场等2500公里普通省道。我省将加强连接4A级及以上旅游景区公路建设，开工并建成柳树沟至崆峒山等46条景区连接道路1000公里，年内基本实现5A级景区以一级及以上公路与高速公路通道相连，4A级景区以一级一幅公路与公路主通道相连。
公路工程项目施工方案包括交通工程、路基路面工程、桥梁涵洞以及隧道工程、道路沿线设施、绿化等方面的内容，不同的合同段，内容不同。交通工程施工主要包括收费站、管理中心的机电监控设施施工方案、标志标线工程的施工方案等;路基工程施工主要包括土石方填筑方案和排水及防护工程施工方案;路面工程底基层、基层施工方案、面层施工方案;桥涵工程施工主要包括基础施工方案、墩台施工方案、梁板施工方案、桥面铺装附属设施的安装施工方案;沿线设施包括收费站、管理中心、服务区、停车区等的施工方案;绿化施工主要包括中央分隔带绿化、边坡绿化等施工方案。施工方案决定了施工组织设计能否顺利实施、工程能否按期竣工、费用能否得到有效控制。 本设计注重节约成本。多次与周围国道乡道等合并扩建。使道路更加适应实际情况。发挥因地制宜，全面规划充分利用有利地形。
关键词：高速公路；沥青混凝土路面；挡土墙；坡度；桥梁；
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目录
第一章 绪论 ..................................................................................................................... 4
1.1路线性质、交通量及组成情况 ......................................................................... 4 第二章 公路技术等级的确定 ......................................................................................... 5
2.1 概述 .................................................................................................................... 5 2.2公路等级选用的依据 ......................................................................................... 6 2.3交通量计算 ......................................................................................................... 7 第三章 路线平面线形设计 ............................................................................................. 8
3.1 平曲线设计原则 ................................................................................................ 8 3.2 平曲线要素计算 .............................................................................................. 10 第四章 路线纵断面设计 ............................................................................................... 13
4.1 纵断面设计原则 .............................................................................................. 13 4.2 纵曲线要素计算 .............................................................. 错误！未定义书签。 第五章 横断面设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。
5.1横断面设计原则 ............................................................... 错误！未定义书签。 5.2路基的断面类型设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 5.3路基的排水设计 ............................................................................................... 22 参考文献 ......................................................................................................................... 30 致谢 .............................................................................................................................30
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第一章 概述
地处甘肃省平凉市至天水市之间。满足平凉与天水的快速链接，新建公路是平凉—天水高速其中的一段公路，新建公路对于促进地区经济加速发展，综合立体运输网络的形成，旅游事业的发展及带动城乡经济发展方面都具有积极意义，对甘肃省有着重大的影响。承担沿线地区的大部分运输任务，是繁荣地区经济及这些地区的运输命脉。
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第二章 公路技术等级的确定
2.1 概述
确定一条公路的等级，应首先确定该公路的功能，属于干线公路（可为国道、省道等干线），还是集散公路（不排除有些省道起集散作用），属于直达还是连接以及是否控制出入等，然后根据预测交通量初拟公路等级。最终结合地形、交通组合等，确定设计速度、路基宽度
2.2公路等级选用的依据
公路等级的选用硬根据使用任务、功能、适应的交通量和路网规划，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系，远期发展等，经论证后确定。选用公路等级时，应明确以下几个内容：
2.2.1设计依据
远景设计年限一般是指公路建成后使用的远景的计划年限。高速公路一般交通量为20年，设计的年限为20年，公路远景设计年限的起上算年为该设计项目可行性研究报告中计划的公路建成通车之年份。 1.设计车型
目前，我国公路上行驶的车辆型号比较多，车辆的几何尺寸各不相同，对公路交通
的影响也不同。根据我国公路设计的车型标准，各级公路的交通量均以小客车为标准。 2.交通量
交通量一般是指工公路远景设计年限平均昼夜交通量。该交通量仅能作为公路分级的依据。
2.2.2选用原则
一条公路在同一地形分区范围内采用不同的公路等级时相邻设计路段的计算行车速度之差不宜超过20km/h，按不同计算行车速度设计的各设计路段长度不宜过短，高速公路、一级公路行车速度之差一般不小于20km/h。 2.2.3技术标准的应用
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在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或者不占高产田。
路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使公车数量小、造价低运营费用省，效益好并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面的追求高指标。
选线时应对工程地质和水文地质进行摄入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
该路段属于平原微丘地形，地面高度变化较大，一般为耕地分布也有各种建筑设施，居民点较密，经过国道312线，有铁路,在天然河网地区有水塘，水库，沟渠等。
要求路线方向尽量直捷，线形舒适可能采用较高标准。两个控制点之间以两点直线连接的路线时最理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间应有较长直线，以便曲线之间有充足的过渡时间，但不能片面追求长直线，平曲线尽量采用大半径小偏角，从而保证线形平顺。路线纵坡不应频繁起伏，也不宜平缓造成排水不良。平原路基一般以低路基为主，但必须做好排水设计，以确保路基的稳定和坚固，还应考虑纵坡和排水渠位及其高度的配合，并且各线性设计应符合规范要求。
2.3公路等级的确定
由于每条道路在国民经济中作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。
交通部2004年颁发的《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）将我国的公路按其使用任务、功能及性质分为以下五个等级：
2.3交通量计算
由相关的车型和车辆折算系数可以计算出相应年限的交通量，在公路等级选用时以此为依据，数据表2- 1所示。
表2-1 该地区近期交通量及其组成（辆/昼夜） 车 型 交通量 黄河JN150 750 解放CA10B 600 5
东风EQ140 230 日野ZM440 100 南京交通职业技术学院
交通量年增长率为：7.5%
根据交通量并按照20年考虑远期交通量计算将该交通量观测数据（日交通流量） 折合成小型车为：各种车辆折合成小客车车位12143辆/每日 年平均交通量计算如下：
Nd=N0×(1+r)20-1=12143×(1+7.5%)20-1≈47982辆/日
由《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）查得，选用高速公路六车道。按照二级服务水平设计，设计速度为100km/h。
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第三章 路线平面线形设计
本项目平面线形设计参照《公路路线设计规范》(D20-2006)的规定进行，全长5566.775m.共设交点9个，桥梁2座（一座跨河，一座跨铁路），隧道一个。全程满足双向6车道，100km/h的时速设计规范
3.1 平面线形设计的一般原则
本部分设计参照《公路路线设计规范》(D20-2006)中的规定： 圆曲线最小半径应满足表3-1中要求。
表3-1 圆曲线最小半径
1210
设计速度（km/h） 80 60 40 30 20
0 0 一1070402010圆曲线
65 30
00 0 0 0 0 最小半径般值
（m） 极65402512
60 30 15
限值 0 0 0 5
（出自《公路路线设计规范》）(D20-2006)P29 表7.2.3） 平曲线最小长度应满足表3-2中要求。
表3-2平曲线最小长度（缓和曲线长度采用60m。）
1210
设计速度（km/h） 80 60 40 30 20
0 0 一60504030201510圆曲线
0 0 0 0 0 0 0 最小长度般值
（m） 极20171410
70 50 40
限值 0 0 0 0
（ 出自《公路路线设计规范》）(D20-2006)P33 表7.8.1）
3.2 平曲线要素计算
由已知交点坐标、转角、交点间距来计算方位角、切线长、曲线长、各点的桩号等加设缓和曲线后的平曲线要素。
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图3-1 加设缓和圆曲线后的平曲线
式中:
p——缓和曲线切线内移值，m； q——缓和曲线切线增值，m； Th——切线长，m； ——总切线长，m； ——外距，m； ——校正数，m；
LhEhJhR——主曲线半径,m；
——路线转角，°；
Ls——缓和曲线长度，m；
计算公式如下：
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Ls2Ls4缓和曲线切线内移值：p24R2688R3LsLs3缓和曲线切线增值：q=2240R2切线总长：Th=（R+R）tanq2曲线总长：Lh=R+Ls180外失距：Eh=（R+R）secR2 校正数：Jh=2ThLh
3.2.1主点桩号计算（以JD1为例计算说明） 1.设半径为350m，交点桩号为K0+264.298，转角α=55.498°，设计车速为100km/h，按基本对称设计。
1）缓和曲线长度 Ls=60m 2）主点里程桩号计算 3）曲线要素计算
L180601800=s==454’48.81”2Rπ23503.14
Th184.136m Lh339.017m Eh45.482m Jh2ThLh2184.136339.01729.254m
4)主点桩号计算
ZH=JDThK0264.298184.136K080.162 HYZHLsK080.16260K0140.162 YHHYLh2LsK0440.841
HZYHLsK1440.84160K0419.18
QZHZLh2K0419.18339.017K0249.6712
JDQZJh2K0249.67129.2542K0264.98
经过比较、试算圆曲线半径，最终确定主线几何因素。主线的半径和缓和曲线的长
度均满足一般高速公路曲线半径和缓和曲线长度的要求。
以下同理，不逐一验算说明，详细数据见后表。
表3-3 交点桩号曲线要素表
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交 点 交点 交点坐标 转角值 桩号 号 JD 右转左转角 半径 角 α1 R1 α1 R α α R2 α2 α2 曲线要素值（米） 缓和 缓和曲切线长 校 曲线 曲线 线长度 度 正 参数 长度 外距 L1 T1 值 A1 L(Lf) T(Tg) L A(Af) L2 T2 A2 7 8 9 10 11 12 13 X Y 1 QD JD1 JD2 JD3 JD4 JD5 JD6 JD7 JD8 2 3 4 5 6 K0+0.047429544207 00 3 K0+26454407247406 350 55.49° .298 .78 5.32 K0+5335437744740459301 0.22° .984 .562 4.559 .956 K1+43.54326547400 400 16.66° 973 .944 7.171 K1+24854306547405 32.8° 400 .84 .094 1.542 K1+619542711473922323. 4.896° .442 .635 0.122 299 544K1+977567.4168.442366.17382444.84° .878 6 3 2 .3 K2+38554198947403 6.01° 1000 .918 .257 6.195 K3+52454094347448.795 .398 7.236 K4+47.54041547444621 .22 0.52 339.0145.429.2 184.136 7 82 54 229.60 114.805 0.111 0 9 4.260.82 58.574 116.32 6 7 17.06.49 117.929 229.36 22 8 198.512.120.12 99.316 2 2 1 50 259.24 52.571 494.1746.624.33 15 08 105.041.380.095 1 7 28.383471.9921.97.41650 312.25 150 239.706 9 49 3 ° 50.842212.13500 2 ° 3893.767 533.6854.332.2282.952 2 48 22 10.91.0987 9 JD9 90 JD10 K4+591540092473968.59° .071 .449 3.847 K5+56647324539430 .775 6 292.72 584.34 ZD
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第四章 路线纵断面设计
CF路线的设计高程和地面高程分别指设计线处的中桩设计高程和地面高程，全线共设置了变坡点4处，其中2个凸形曲线，2个凹形曲线。最大纵坡1.231%/1处，最短坡长449.204m，竖曲线最小半径凸型7000m，凹型5000m。 4.1 纵断面设计原则
本部分设计参照《公路路线设计规范》(D20-2006)中的规定： 竖曲线最小半径应满足表4-1中要求。
表4-1 圆曲线最小半径 设计速度（km/h） 凸形竖
一
120
17000
11000
6000
4000
250
100
0
85 00
21
0
70
00
30
00
17
0
50
00
12
00
20
00
12
90
60
50
0
10000
65
00
30
00
10
0
00
30
00
15
0
45
0
10
80 45
00
14
0
70
0
25
0
60 20
0
45
0
40
0
10
40 70
0
25
0
20
30 40
0
1020 20
曲线最小半般值 径（m）
凹形竖
极限值
一
曲线最小半般值 径（m）
竖曲线长度（m）
极限值
极限值
一般值
35 25 50
（出自《公路路线设计规范》(D20-2006)P40 表8.6.1） 最大纵坡应满足表4-2中要求。最小坡度0.3%。
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表4-2最大纵坡
设计速度（km/h） 最大纵坡（%）
（出自《公路路线设计规范》(D20-2006)P36表8.2.1） 最小坡长应满足表4-3中要求。
表4-3 最小坡长
设计速度（km/h） 最小纵坡长度（m）
（出自《公路路线设计规范》(D20-2006)P38 表8.3.1） 最大坡长应满足表4-4中要求。 表4-4 最大坡长
设计速度（km/h） 纵 坡 坡
4
120
900
70
00
80
12
120
3
0
10
80
60
40
30
20
4 5 6 7 8 9
120
300
0 0
10
80 60 40 30 20
25
0
20
0
15
0
12
0
10
60
100
10
00
9080 11
00
10
11
11
12
60 12
40
30
20
3 — — —
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度 （%）
5
0
—
0
600
—
0
700
50
00
800
600 —
—
00
900
700
500
00
900
700
500 30
300 —
20
00
1000
800
600
400
300 —
0
20
6 —
0
7 — —
8 — — — —
0
9 — — — —
0
10
— — — — —
（出自《公路路线设计规范》(D20-2006)P38 表8.3.2）
4.2 纵曲线要素计算
由已变坡点桩号、高程、前后坡坡度、竖曲线半径、试算点与变坡点间距来计算竖曲线上任意一点桩号。
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图4-1 纵曲线计算示意图 计算公式如下：
坡度代数差：wi2i1LRw切线长：T=22x2竖曲线上任意一点竖距：h=2RT2外距：E=2R
式中:
i1——前坡坡度； I2——后坡坡度； R——竖曲线半径，m；
x——试算点与变坡点桩号差，m；
4.2.1主点高程计算（以变坡点1为例计算说明）
1）变坡点桩号为K0+920.000，高程为245m。前坡坡度为0.652%，后坡坡度为1.231%，设计车速为80km/h，按基本对称设计。
(1）竖曲线要素计算
=i2i1=1.231%-0.625%=0.606%>0设置凹曲线，设半径5000m，
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竖曲线长L=Rw=5000×0.606%=30.3m 切线长T=47.074m 外失距E=0.222m (2)计算竖曲线起终点桩号 变坡点曲线高程：245m
竖曲线起点桩号：K0+920.00-47.074=K0+872.926m， 竖曲线终点桩号：K0+920.00+47.074=K0+967.074m， 以下同理，不逐一验算说明，详细数据见后表。
表4-5 各竖曲线要素计算
序 桩 号 号 0 1 2 3 竖 曲 线 凸曲线凹曲线起点桩标 切线长外距半径半径号 高(m) T(m) E(m) R(m) R(m) 8000 7000 终点桩号 K0+0.000 251 K0+920.00245 0 K2+220.00261 0 K3+970.00253 0 264.145 5000 47.074 0.222 67.516 0.285 K0+872.K0+967.926 074 K2+152.K2+287.484 516 K3+895.K4+44.9063 37 K4+962.K5+117.423 577 10000 74.937 0.281 77.577 0.43 4 K5+40.000 K5+566.77257.95 5 56 15
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第五章 横断面设计
5.1横断面设计原则
设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定又要经济合理。
路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
还应结合路线和路面进行设计。选线时尽量避绕一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。
沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
当路基标高受限，路基处于潮湿，过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填压实，是路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。
路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等需要。 5.2路基的断面类型设计
路基横断面是垂直于线路中心线截取的路基断面，依其所处的地形条件不同，有各种断面形式。路基按其横断面的挖填情况分为路堤、路堑、半路堤半路堑以及不填不挖断面等。在进行路基设计时，先要进行横断面设计。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其他各项工程的配合。路基典型横断面的形式：路堤（填方）、路堑（挖方）和半填半挖路基。
5.2.1路堤
路堤是指全部用岩土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，划分矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1-1.5m者属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（土质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5m-18m范围内的路堤为一般路堤.
矮路堤常在平坦地区取土困难时选用。平坦地区地势低，水文条件较差，易受地面水和地下水影响。设计师应注意满足最小填土高度要求。力求不低于规定的临界高度，是路堤处于干燥或中湿状态。路基两侧均应设边沟。
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高路堤的填方数量大，占地多，为使路堤稳定和横断面经济合理，需要进行个别设计，高路堤和浸水路堤的边坡可采用上陡下缓的折线形式。为防止水流的侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡，须采用适当的坡面防护和加固措施。
在容易受到水流侵蚀和淘刷的路堤边坡，还应进行适当的防护和加固。在软土地基上的路堤，需要采取加固和调整路堤结构等保持路堤稳定的措施。在横坡较陡（陡于1：2.5）的地面上填筑路堤，称为陡坡路堤，其下侧边坡常需设置石砌护坡或挡土墙，以防止路堤向下滑动，并能收缩填方坡脚，减少填方数量和占地宽度。
路堤横断面的基本形式如下图所示：
图5-1一般路堤图标准
5.2.2路堑
路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。挖方边坡可按高度和岩土层情况设置成
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直线或者折线。挖方边坡的坡脚应设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表流经。路堑的上方应设置截水沟，已拦截和排除以拦截和排除流向路基的地表流经。存在碎石和不稳定因素时。可采用护墙或挡土墙。路侧弃土的堆置。应不妨碍路基排水，不危机边坡稳定。弃土堆内侧坡脚到路堑顶之间的距离一般不小于5m。
挖方路基处图层地下水文状况不良时，可能导致路面的破坏，所以对路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的实程度。必要时应翻挖，重新分层填筑、换土或进行加固处理，采取加铺隔离层，设置必要的排水设施。
图5-2 路堑设计图 5.2.3半填半挖路基
整个横断面上既有填方又有挖方的路基，称为半填半挖路基。它出现在地面横坡较陡，路基又较宽，二路中心线的设计与地面标高相差不大的地方。为提高路基的稳定性，填方部分的地面应挖成台阶或凿毛位于山坡的路基，通常取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土石方的数量，保持土石方数量横向平衡，行成半天班挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。
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图5-3半填半挖路基横断面
上述三类经典型横断面类型，各具特色，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异较大，且路基位置横断面尺寸及要求等，亦应服从于路线，路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型选择，必须因地制宜，综合设计。
5.3路基的排水设计
道路两侧采用矩形盖板边沟，其主要材料为M7.5浆砌片石，砂砾垫层道路两侧对称布置
图5-4 填方边沟设计图
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图5-5 挖方路段边沟设计图
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参考文献
⑴、交通部．公路工程技术标准JTG B01-2003．北京：人民交通出版社，2003
⑵、交通部．公路路线设计规范JTG D20-2006．北京：人民交通出版社，2006 ⑶、交通部．公路路基设计规范JTG D30-2004．北京：人民交通出版社，2004 ⑷、交通部．公路沥青路面设计规范JTG D50-2006．北京：人民交通出版社，2006版社，2002
⑸、交通部．公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002．北京：人民交通出版社，2002
⑹、交通部．公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004．北京：人民交通出版社，2004 ⑺、交通部．公路钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004．北京：人民交通出版社，2004
⑻、交通部． 公路建设项目环境影响评价规范JTG B03-2006．北京：人民交通出版社，2006
⑼、赵永平等．道路勘测设计．北京：高等教育出版社，2005
⑽、许金良．道路勘测设计毕业设计指导．北京：人民交通出版社，2004 ⑾、陆鼎中等．路基路面工程．北京：同济大学出版社，1999 ⑿、孙家驷．道路设计资料集1～7．北京：人民交通出版社，2005 ⒀、龚晓南．高等级公路地基处理设计指南．北京：人民交通出版社，2005 ⒁、易建国．混凝土简支梁（板）桥（第三版）．北京：人民交通出版社，2006 ⒂、刘伯莹、姚祖康．公路设计工程师手册．北京：人民交通出版社，2002
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致 谢
本论文的完成是在我们的导师汪莹老师的与帮助与指导下进行的。有苦又累也有很多收获。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。非常感谢老师三年来的教育和关怀。感谢老师的培养与大力支持。毕业设计能顺利完成。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了汪老师很多的宝贵时间和精力，在此向老师表示衷心地感谢!老师严谨的治学态度，认真负责的精神和责任心都将使学生受益终生!
这份毕业论文让我对word、excel、AutoCAD 软件的应用更加熟练，排版和制图能力得到提高，更重要的是培养了良好严谨的学习态度。对我们以后的工作学习会产生极大的帮助。
最后，真诚的感谢各位老师的悉心指导！
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