平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)創(chuàng)新

1、銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 1 -目目 錄錄第一章第一章 公路路線設(shè)計(jì)公路路線設(shè)計(jì).31.1 公路的工程概況.31.2 公路的等級(jí)和設(shè)計(jì)速度的選用.31.3 平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).3第二章第二章 平面線形設(shè)計(jì)平面線形設(shè)計(jì).52.1 選線.52.2 平面線形設(shè)計(jì).52.3 JD1 計(jì)算.62.4 曲線要素及主點(diǎn)樁號(hào)的計(jì)算（取 JD1 作為手算內(nèi)容）.7第三章第三章 道路縱斷面設(shè)計(jì)道路縱斷面設(shè)計(jì).93.1 概述.93.2 縱斷面設(shè)計(jì)的原則.93.3 豎曲線設(shè)計(jì).103.4 道路平縱組合設(shè)計(jì)及景觀設(shè)計(jì).10第四章第四章 道路橫斷面設(shè)計(jì)道路橫斷面設(shè)計(jì).114.1 概述.114.2 橫斷面的設(shè)計(jì)原則.114.

2、3 橫斷面設(shè)計(jì).124.4 繪制橫斷面設(shè)計(jì)圖.164.5 路基土石方計(jì)算和調(diào)配.16第五章第五章 路基設(shè)計(jì)路基設(shè)計(jì).175.1 概述.175.2 一般路基設(shè)計(jì).175.3 路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì).195.4 路基的防護(hù)與加固設(shè)計(jì).19第六章第六章 路面設(shè)計(jì)路面設(shè)計(jì).216.1 概述.216.2 路基排水設(shè)計(jì).216.3 路面排水設(shè)計(jì).22第七章第七章 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).247.1 交通分析.247.2 標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸載換算.257.3 初擬路面結(jié)構(gòu).277.4 路面材料參數(shù)確定.277.5 荷載疲勞應(yīng)力.28平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 2 -7.6 溫度疲勞應(yīng)力.29參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).31致

3、致 謝謝.32銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 3 -第一章第一章 公路路線設(shè)計(jì)公路路線設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，參照標(biāo)準(zhǔn)和公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范確定公路等級(jí)及各項(xiàng)指標(biāo)。1.11.1 公路的工程概況公路的工程概況設(shè)計(jì)公路為平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路，本路段位于中部丘陵地帶，終于南部平原區(qū)，路線測區(qū)屬于平原微丘區(qū)，地形地貌變化復(fù)雜多樣，但起伏不大，全線地面搞成變化約在 60100 米之間，路段主線長為(起終點(diǎn)樁號(hào)為K0+000.00，K5+594.13 )。1.21.2 公路的等級(jí)和設(shè)計(jì)速度的選用公路的等級(jí)和設(shè)計(jì)速度的選用根據(jù)所給資料，確定本次設(shè)計(jì)為：主要供汽車行駛的雙車道二級(jí)公路，適應(yīng)于將各種汽車折合成小客車的平均日交通量

4、 500015000 輛。公路設(shè)計(jì)速度為：80km/h，路基寬為 10m。該路設(shè)計(jì)年限為 15 年。1.31.3 平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)平面設(shè)計(jì)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)速度為 80km/h 的二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)由規(guī)范查得，現(xiàn)列表如下：表表 1.3.11.3.1 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)公路等級(jí)二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（km/h）80一般值12路基寬度（m）最小值10平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 4 -車道寬度（m）3.75一般值1.50右側(cè)硬路肩最小值0.75一般值0.75路肩寬度（m）土路肩最小值0.50一般值400圓曲線最小半徑（m）極限值250不設(shè)超高最小半徑 i2.0%2500不設(shè)超高最小半徑 i2.0

5、%3350最大縱坡（）5最小坡長（m）150311004900最大坡長（m）5700一般值4500凸形極限值3000一般值3000豎曲線最小半徑（m）凹形極限值2000豎曲線最小長度（m）70停車視距（m）110會(huì)車視距（m）220超車視距（m）550注：當(dāng)縱坡坡度小于或等于 3%時(shí)，最大坡長沒有限制,縱向坡度與橫向坡度的合成縱坡最大值：9%。銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 5 -第二章第二章 平面線形設(shè)計(jì)平面線形設(shè)計(jì)2.12.1 選線選線實(shí)際工程中選線應(yīng)考慮的因素很多，在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，行車安全舒適的同時(shí)做到工程量小，造價(jià)低，營運(yùn)費(fèi)用低，效益好，便于施工等。2.22.2 平面線形設(shè)計(jì)平面線形設(shè)計(jì)平面線形設(shè)

6、計(jì)一般盡量顧及到縱、橫斷面的平衡，先定平面線形，再設(shè)計(jì)縱橫斷面，為得到線形的均衡和土石方數(shù)量的平衡，需要經(jīng)過幾次反復(fù)的比較論證，最終得到最優(yōu)的平面線形（平面線形圖見附錄） 。本次設(shè)計(jì)采用緯地道路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行平面線形的布設(shè)。交點(diǎn)坐標(biāo)見表2.2.1表表 2.2.12.2.1 交點(diǎn)坐標(biāo)表交點(diǎn)坐標(biāo)表交點(diǎn)坐標(biāo)交點(diǎn)坐標(biāo)交點(diǎn)號(hào)交點(diǎn)號(hào)N(X)E(Y)交點(diǎn)樁號(hào)交點(diǎn)樁號(hào)轉(zhuǎn)角值轉(zhuǎn)角值12345QD167.1761137.056K0+000JD1984.7191327.907K0+839.524290135（Y）JD21700.1111975.821K1+793.379213940.7(Z)JD32615.40123

7、18.127K2+763.629231320.7(Z)平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 6 -JD43569.4302272.848K3+711.272404258.1(Y)JD54171.5222743.234K4+440.405551403.5(Z)JD64863.1212528.680K5+130.556440655(Y)ZD5302.2722751.279K5+594.130表表 2.2.22.2.2 初擬平曲線半徑及緩和曲線長度初擬平曲線半徑及緩和曲線長度交點(diǎn)半徑(m)緩和曲線長(m)JD11000100JD21500100JD31300100JD41100100JD5400100JD

8、67001002.32.3 JD1JD1 計(jì)算計(jì)算選取一處平面要素作為手算內(nèi)容，選擇 JD1 計(jì)算如下：1. 交點(diǎn)間距的計(jì)算由：L = ，其中： = XX; = YY22xyDDxDiJ1iJyDiJ1iJ得：=839.524m1L2. 方位角 A 和偏角的計(jì)算銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 7 - = , 象限角；arctanyxDD計(jì)算方位角 A： 當(dāng)：0，0 時(shí)，A = ；0 時(shí)，A = 180；xDyDxDyD0，0, 250m 時(shí)，由于加寬值很小，可以不加寬，根據(jù)初擬數(shù)據(jù)故在此二級(jí)公路設(shè)計(jì)中不設(shè)計(jì)加寬。3. 超高計(jì)算為抵消車輛在曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡的形

9、式，這就是曲線上的超高。合理設(shè)置超高，可以全部或部分抵消離心力，提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性和舒適性。當(dāng)汽車等速行駛時(shí)，其離心力也是變化的。因此，超高橫坡度在圓曲線上應(yīng)是與圓曲線半徑相適宜的全超高，在緩和曲線上應(yīng)是逐漸變化的超高。本次水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)主要采用繞車道內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)。在緩和段起點(diǎn)之前將路肩的橫坡漸變?yōu)槁饭皺M坡，再以路中線為旋轉(zhuǎn)軸，逐漸抬高外側(cè)路面與路肩，使之達(dá)到與路拱坡度一致的單向橫坡后，整個(gè)斷面再繞未加寬前的內(nèi)側(cè)車道邊緣旋轉(zhuǎn)，直至達(dá)到超高橫坡度為止。（1）. 繞車道內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)（超高斷面繞 C 點(diǎn)旋轉(zhuǎn)）銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 13 -圖 4.3.1 超高計(jì)算點(diǎn)位置圖(2). 繞車

10、道內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式見表 4.3.1表表 4.3.14.3.1 繞邊線旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式繞邊線旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式計(jì)算公式 超高位置0 xx 0 xx 注外緣chhjjjibbib)(中緣,chhjjiBib2圓曲線上內(nèi)緣, ,chhjjjibbib)(外緣cxhchjGjGjjlxiBbibiib)()(中緣,cxhGjjiBib2hcjjiLxBib2過渡段上內(nèi)緣, ,cxhGxjjjibbib)(hcxjjjiLxbbib)(1、計(jì)算結(jié)果均為與設(shè)計(jì)高之高差2、臨界斷面距緩和段起點(diǎn)：chGLiix 03、X 距離處的加寬值：bLxbcx表 4.3.1 中符號(hào)如下：平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)

11、公路設(shè)計(jì)- 14 -路拱橫坡度超高橫坡度路肩橫坡度距離處的路基加寬值路肩寬度行車道寬度Ghjxjiiixbb-B(3). 取 JD1 作為計(jì)算對(duì)象JD1 為右轉(zhuǎn)方向，即取路面右側(cè)為內(nèi)側(cè)，R = 1500m，根據(jù)設(shè)計(jì)速度、圓曲線及半徑、公路條件、自然條件及具體情況經(jīng)計(jì)算后確定，JD1 處最大超高值取。003左側(cè)（或右側(cè)）行車道寬度 b = 3.75m, = 0.75m， = 0.5m， 1 jb2jbhi= ， = ， = ；003gi002ji003根據(jù)規(guī)范，超高漸變率 P 應(yīng)為 1/200,則 = = = 40m，故cLiBp5 0.041200超高漸變段長度取 100m，路基超高設(shè)計(jì)圖橫斷

12、面上各點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程值與車道內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)計(jì)高程之差見表 4.3.2。銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 15 -圖 4.3.2 路基超高方式圖平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 16 -表表 4.3.24.3.2 橫斷面上各點(diǎn)與車道內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)計(jì)標(biāo)高之差（單位：橫斷面上各點(diǎn)與車道內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)計(jì)標(biāo)高之差（單位：cmcm） 斷面A1A2A3A4A5A6A7A-3.75-2.2507.50-2.25-3.75B7.57.57.57.50-2.25-3.75C17.516.515.07.50-2.25-3.75D26.2524.7522.511.250-2.25-3.75本表為超高達(dá)到 3%時(shí)，橫斷面上各點(diǎn)與設(shè)計(jì)高之差4.44.

13、4 繪制橫斷面設(shè)計(jì)圖繪制橫斷面設(shè)計(jì)圖在繪制路基橫斷面圖之前，以確定路基橫斷面的形式及其橫面布置、構(gòu)造尺寸，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖中應(yīng)包括路基橫斷面中各種可能的形式。本次設(shè)計(jì)中繪制的路基橫斷面圖為全路段范圍內(nèi)，在這一段路中，主要是填方路堤和全挖方路堤。再根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和橫斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖和路基橫斷面圖.路基橫斷面圖見附圖路基橫斷面圖 。4.54.5 路基土石方計(jì)算和調(diào)配路基土石方計(jì)算和調(diào)配 路基橫斷面設(shè)計(jì)以及路基橫斷面繪圖完成后，應(yīng)對(duì)路基土石方進(jìn)行計(jì)算和調(diào)配。首先計(jì)算橫斷面的面積，在這一項(xiàng)工作已經(jīng)在用軟件條件下完成，接下來需要計(jì)算體積以獲得土石方數(shù)量，最后進(jìn)行土石方調(diào)配。土石方數(shù)量和計(jì)算有兩

14、種方法：平均斷面法和棱臺(tái)法，擬建公路為微丘平原地區(qū)二級(jí)公路，可用第一種方法進(jìn)行計(jì)算。 土石方數(shù)量計(jì)算完成后，把相關(guān)數(shù)據(jù)填入土石方數(shù)量表，確定各路段內(nèi)各種土和石的填挖量，本設(shè)計(jì)的路段 K0 + 000 K5 + 594.13 的路基土石方調(diào)配數(shù)量具體見附表 路基填土石方計(jì)算表 。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 17 -第五章第五章 路基設(shè)計(jì)路基設(shè)計(jì)5.15.1 概述概述路基橫斷面的典型形式，可歸納為路堤、路塹和填挖結(jié)合等三種類型。路堤是指全部用巖土填筑而成的，高于原地面的填方路基，其作用是支撐路床和路面。路塹是指全部在原地面開挖而成的路基，此兩者是路基的基本類型。當(dāng)由于原地面橫坡較大，且路基較寬，需一側(cè)開

15、挖二另一側(cè)填筑時(shí)，為挖填結(jié)合路基，也稱半填半挖路基。在丘陵或山嶺地區(qū)的路線上，填挖結(jié)合的路基橫斷面的主要形式。5.25.2 一般路基設(shè)計(jì)一般路基設(shè)計(jì)1. 路基寬度設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)公路為二級(jí)公路，采用整體式單幅雙車道的路基斷面形式。根據(jù)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由公路等級(jí)及設(shè)計(jì)行車速度確定路基橫斷面車道數(shù)為雙車道，行車道寬度為 3.75m,行車外側(cè)設(shè)置硬路肩寬度為 0.75m,土寬度為 0.5m,路基總寬度為 10m。2. 路基高度關(guān)于路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置，新建公路為路基邊緣標(biāo)高；設(shè)置超高、加寬路段則為設(shè)置超高、加寬前的路基邊緣標(biāo)高；改建公路的路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，可與新建公路相同，也可以采用路中心線標(biāo)高。由于原地面常成橫

16、向傾斜，在路基的整個(gè)寬度范圍內(nèi)，兩者的相對(duì)高差有所不同，通常路基高度是指路中心線的相對(duì)高差而言，就路基的邊坡高度來說，則指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對(duì)高差，所以路基高度有中心高度（填高或挖深）與邊坡高度（填方或挖方坡高）之分，原地面平坦時(shí)，兩者大致相同，山坡地面上，兩者不同，而且路基兩側(cè)的坡高也不相等。路基的填挖高度，是在路線縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮路線縱坡要求，路基平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 18 -穩(wěn)定性要求和工程經(jīng)濟(jì)性的要求等因素確定的。從路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)，路基高度應(yīng)根據(jù)臨界高度并結(jié)合公路沿線具體條件和排水及防護(hù)措施確定路堤的最小填土高

17、度。邊坡高度值是劃分高矮或深淺的依據(jù)。通常將對(duì)邊坡高度超過 20m 的路堤進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)，將大于 20m 的土質(zhì)路塹及大于 30m 的巖質(zhì)挖方坡度也應(yīng)進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)，以上這種特殊段得土方數(shù)量大，占地寬，邊坡穩(wěn)定性差，對(duì)行車亦不利，應(yīng)盡量避免使用，必需使用時(shí)，應(yīng)力求降低和縮短，并進(jìn)行個(gè)別特使設(shè)計(jì)，多種方案比較，權(quán)衡利弊，確保邊坡穩(wěn)定和橫斷面經(jīng)濟(jì)合理。本次設(shè)計(jì)的二級(jí)公路為平原微丘區(qū)地形，地勢起伏變化不大，同一橫斷面內(nèi)地面高程按相同處理。本次設(shè)計(jì)的二級(jí)公路路段內(nèi)水系發(fā)達(dá)，地表水豐富，湖泊魚塘眾多，且路線跨越梅目水庫上游、小河一條和部分小溝，但集水面積均不大。沿河及受水浸淹的路基，其高度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)

18、標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率表 5.1，求得設(shè)計(jì)水位，再增加 0.5m 的余量。如果河道因設(shè)路堤而壓縮過水面積致使上游有雍水，或河面寬闊二有風(fēng)浪，應(yīng)高小虎上述各位之和，一保證路基不致被淹沒。表表 5.15.1 路基設(shè)計(jì)洪水頻率路基設(shè)計(jì)洪水頻率公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路設(shè)計(jì)洪水頻率1/1001/1001/501/25視具體情況而定 3. 邊坡設(shè)計(jì)路基邊坡坡度的大小取決于邊坡的土質(zhì)、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、路基高度和橫斷面經(jīng)濟(jì)合理性等因素。路基邊坡坡度對(duì)路基整體穩(wěn)定起重要的作用，正確確定路基邊坡坡度及采取相應(yīng)的措施，是路基設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。a. 路堤邊坡坡率以及填料的選擇路線沿線主要地

19、層為花崗巖，且呈全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化，故路堤邊坡坡率和填石路堤邊坡坡率由公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范可知，邊坡坡率為 1/0.5。超過規(guī)范范圍需要進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析。b. 路塹邊坡坡度銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 19 -路塹邊坡高度不宜超過 30m，邊坡坡度值參照公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 。由于本設(shè)計(jì)道路位于平原微丘區(qū)，地形變化復(fù)雜多樣，但起伏不大，挖方地段比較多，挖方地段的挖方高度不大，由于地質(zhì)條件比較好，放坡的坡度可以陡些，但必須滿足規(guī)范規(guī)定的要求。由于此設(shè)計(jì)路段全部位于湘潭境內(nèi)的丘陵地帶，路線地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)簡單，地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)大的不良地質(zhì)現(xiàn)象，僅局部發(fā)現(xiàn)又軟土呈零星分布，一般深度為 0.52 米，分布范圍十幾至幾十米；

20、沿線主要地層為花崗巖，呈全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化等。故當(dāng)公路挖方為軟質(zhì)、風(fēng)化巖層及土質(zhì)邊坡時(shí)，可根據(jù)坡面穩(wěn)定狀況和碎落情況設(shè)置擋土墻或矮墻或進(jìn)行坡面防護(hù)，并應(yīng)考慮綠化與工程措施相結(jié)合。此外，還應(yīng)注意到在易風(fēng)化的泥質(zhì)頁巖、泥灰?guī)r、千枚巖等軟質(zhì)巖石和礫類土等地段，如邊坡過緩，則暴露面增大，邊坡風(fēng)化、沖刷加劇，因此，應(yīng)在陡坡重力失穩(wěn)、緩坡風(fēng)化加劇或采取相應(yīng)的防護(hù)措施三者之間選擇最佳挖方邊坡坡率。5.35.3 路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)路基穩(wěn)定性設(shè)計(jì)路基邊坡的穩(wěn)定涉及巖土性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、邊坡高度與坡度、工程質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)等多種因素。本次設(shè)計(jì)路段位于中部丘陵地帶，終于南部平原區(qū)，路線測區(qū)屬于平原微丘區(qū)，地形地貌變化復(fù)雜多樣，但起伏不

21、大，全線地面高程變化約在60100 米之間。故本次設(shè)計(jì)道路的路基邊坡不高，可按一般路基設(shè)計(jì)，采用規(guī)定的坡度值，不作穩(wěn)定性分析計(jì)算。5.45.4 路基的防護(hù)與加固設(shè)計(jì)路基的防護(hù)與加固設(shè)計(jì)路基的防護(hù)與加固工程不僅可以消除施工痕跡、穩(wěn)定路基邊坡，而且可以美化路容、協(xié)調(diào)公路景觀和提高公路的使用品質(zhì)獲得良好的環(huán)保效益及舒適的行車條件。1. 坡面防護(hù)由于此次設(shè)計(jì)路段沿線主要地層為花崗巖，且呈強(qiáng)風(fēng)化、全分化，故不宜平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 20 -使用植物防護(hù)，又考慮就地取材，所以宜采用工程防護(hù)，其中抹面防護(hù)和噴漿最適宜。2. 沖刷防護(hù)沿河公路路基，直接承受水流沖刷，為了保證路基穩(wěn)定牢固，必須采取措施

22、防止沖刷。由于此設(shè)計(jì)路段路線地處湖南中東部偏北，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，平均溫度不高，陽光足而濕潤。雨水分布季節(jié)性強(qiáng)，雨季期為 49 月，夏季受季風(fēng)影響，多雨，易造成洪澇災(zāi)害。故此設(shè)計(jì)路段必須進(jìn)行沖刷防護(hù)設(shè)計(jì)。由此路段的氣候、氣象條件可知，需采用石砌防護(hù)。3. 不良地基加固設(shè)計(jì)路基敷設(shè)于天然地基上，自身荷載較大，為保證地基的穩(wěn)定，要求地基應(yīng)具有足夠的承載能力，另外在某些自然因素（如地下水、坑穴、濕陷、脹縮等）的影響下，不致對(duì)路基產(chǎn)生有害的變形。本設(shè)計(jì)路段地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)較簡單，地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)大的不良地質(zhì)現(xiàn)象，僅局部發(fā)現(xiàn)又軟土呈零星分布，一般深度為 0.52 米，分布范圍十幾至幾十米。故宜采用重錘

23、夯實(shí)法對(duì)不良地基進(jìn)行加固。銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 21 -第六章第六章 路面設(shè)計(jì)路面設(shè)計(jì)6.16.1 概述概述路基路面是裸露在地表的人工結(jié)構(gòu)物，直接經(jīng)受著各種不利自然因素的影響。這些不利自然因素中，主要是溫度和濕度變化的影響，而濕度與道路排水能力密切相關(guān)。路基路面的各種病害和變形的產(chǎn)生，大都與地面水合地下水的浸濕和沖刷等破壞作用有關(guān)。要保證路基路面的穩(wěn)定性，提高路基的強(qiáng)度和抗變形能力，防止地面水浸入路面，從而提高路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，延長路面使用壽命，就必須作好道路的排水設(shè)計(jì)。在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)考慮道路等級(jí)、地形、地質(zhì)、氣候、年限雨量、地下水等條件外，還必須將路面排水和路基排水結(jié)合起來綜合考

24、慮，使路基、路面形成良好的排水系統(tǒng)。路基排水設(shè)計(jì)的一般原則：（1）路基路面排水設(shè)計(jì)應(yīng)綜合規(guī)劃、因地制宜，要充分利用有利地形和自然水系并與沿線排灌系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止水土流失和水源污染。設(shè)計(jì)中要注意盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)。（2）根據(jù)公路等級(jí)，結(jié)合沿線氣象、地質(zhì)、水文等自然條件，設(shè)置必要的地表排水、路面內(nèi)部排水和地下排水等設(shè)施，并與沿線排水系統(tǒng)相結(jié)合，形成完整的排水體系。一搬情況下地面和地下排水溝渠的設(shè)置，宜短不宜長，做到及時(shí)疏散，就近分流。（3）排水困難和地質(zhì)不良的特殊路段，應(yīng)與路基防護(hù)加固設(shè)計(jì)結(jié)合，通盤考慮、合理布局，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。6.26.2 路基

25、排水設(shè)計(jì)路基排水設(shè)計(jì)1. 地面排水設(shè)計(jì)地面排水設(shè)施是用來排除路基范圍內(nèi)的地表徑流。本次設(shè)計(jì)道路路基的邊溝的斷面形式為矩形和梯形兩種；若邊溝出水口附近，雨水沖刷比較嚴(yán)重，必須慎重布置和采取相應(yīng)的措施。平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 22 -由于路線地處湖南中東部偏北，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，多雨，易造成洪澇災(zāi)害，故在路塹段挖方邊坡上方需設(shè)置截水溝；截水溝的位置，應(yīng)盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直以提高截水溝效能和縮短溝的長度。截水溝應(yīng)保證水流通暢，就近引人自然溝內(nèi)排除，必要時(shí)配以急流槽或涵洞等泄水結(jié)構(gòu)物將水流引入指定地點(diǎn)。溝底應(yīng)具有 0.5%以上的縱坡，溝底和溝壁要求平整密實(shí)，不滯流，不滲流，必要時(shí)予

26、以加固和鋪砌。2. 地下排水設(shè)計(jì)地下水位較高的地區(qū)，如果路基高度受到限制，會(huì)出現(xiàn)地下水影響到路基工作區(qū)的情況，為保證路基的安全行車，就需要采取工程措施，降低地下水位或完全排除地下水，以保證路基的干燥。由于設(shè)計(jì)路線測區(qū)內(nèi)水系發(fā)達(dá)，地表水豐富，湖泊魚塘眾多，地下水主要是裂隙水，其次是松散巖類空隙水，故盲溝、滲溝和滲井等地下排水設(shè)施結(jié)合使用，并與地面排水設(shè)施相協(xié)調(diào)。6.36.3 路面排水設(shè)計(jì)路面排水設(shè)計(jì)路面排水的目的，是將降落于路面的雨水迅速排走，防止路面積水，以保證行車安全。1. 一般道路路面排水一般道路的路面排水，由路拱坡度、路肩橫坡和邊溝排出。2. 路面表面滲水的排除本水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)路

27、段路線地下水的補(bǔ)給來源于大氣降水和地表水，由于水泥混凝土路面接縫多，盡管作出最大努力進(jìn)行封縫，仍難免有少量的水滲入路面。為迅速排出滲入路面的水，可采用開級(jí)配粒料作基（墊）層，以匯集由面層和路面外側(cè)邊緣滲下的水并通過空隙和橫坡排向基（墊）層得外側(cè)，再由縱向排水管匯集后橫向排出排出路基。為防止路基土的細(xì)顆粒浸入水基（墊）層堵塞空隙而使排水作用失效，應(yīng)在透水基（墊）層下設(shè)置過濾層。當(dāng)采用密級(jí)配粒料或其他材料做成不透水基（墊）層時(shí)，可在路肩下設(shè)置排水層，將通過接縫或裂縫下滲的水沿面板和不透水基（墊）層界面流向路肩，排銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 23 -出路基之外。水量較大時(shí)，可增設(shè)縱向排水管。第七章第七章 路

28、面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn) ，本路段自然區(qū)劃為5 湘潭境內(nèi)的丘陵地帶、山地濕潤區(qū)，地形以丘陵為主，工程沿線屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，季風(fēng)顯著。擬新建一條二級(jí)公路，雙向二車道。本設(shè)計(jì)采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，根據(jù)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范 ，二級(jí)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)年限為 15 年。7.17.1 交通分析交通分析7.1.17.1.1 交通量分配預(yù)測結(jié)果匯總表交通量分配預(yù)測結(jié)果匯總表特征年客車貨車汽車合計(jì)其它機(jī)動(dòng)車全部機(jī)動(dòng)車20073670300066707267300201558924630105289681051620238325703415385113416557202793388

29、60318324132719532客車折算系數(shù)取 1，貨車折算系數(shù)取 1.5，其他機(jī)動(dòng)車折算系數(shù)取 2.0。特征年 2007 年交通量為： = 3670 1+3000 1.5+726 2 .0 = 9622（輛/日）1N特征年 2015 年交通量為： = 5892 1+4630 1.5+968 2.0 =14773（輛/日）2N特征年 2023 年交通量為： = 8325 1+7034 1.5+1134 2.0 =21144（輛/日）3N特征年 20072015 年的年平均增長率為： = = 0.0531211NN8N特征年 20152023 年的年平均增長率為：32220.054NN8N平原

30、區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 24 -故設(shè)計(jì)年限內(nèi)的年平均交通增長率為：210.053527.27.2 標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸載換算標(biāo)準(zhǔn)軸載和軸載換算1. 標(biāo)準(zhǔn)軸載 BZZ100 各項(xiàng)參數(shù)見表 7.2。表表 7.1.27.1.2 標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載 BZZBZZ100100 各項(xiàng)參數(shù)各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZBZZ100100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZBZZ100100標(biāo)準(zhǔn)軸載 P（kN）100輪胎接地壓強(qiáng)（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）1.5d單輪當(dāng)量圓直徑d（cm）21.30 2. 軸載換算a. 軸載換算的計(jì)算公式161()100nisiiiPNN式中： 標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)（次/d）

31、 ；sN 各級(jí)軸載的作用次數(shù)（次/d） ；iNn 軸載的分類數(shù)目； 各級(jí)軸載單軸和雙軸總重（kN） ；iP 軸數(shù)系數(shù)，單軸時(shí)， = 1；雙軸時(shí)， = iii。小于 40kN 的單軸和 80kN 的雙軸可略去不計(jì)。50.37671.46 10iP表表 7.1.37.1.3 軸載換算表軸載換算表銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 25 -車型（kN）iPi（次/日）iN16()100iiiPN前軸48.50136700.0344黃河 QD351后軸97739前軸28.301300065.078 10江淮 HK6911后軸69.30130008.4889前軸23.00172684.452

32、10東風(fēng) EQ140K后軸84.0062.5 1072630.112 10161()100niiiiPN2310.77由方向分配系數(shù)為 0.5，車道分配系數(shù)為 1.0（由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 A.1.1 查得） 。故有：312310.77 0.5 1.01155.385()sN 次/ d由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 3.0.5 交通分級(jí)可知，此二級(jí)公路交通等級(jí)屬于重交通等級(jí)。b.設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)(1)1365tssNN式中： 使用初期設(shè)計(jì)車道的日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)；sN 交通量年平均增長率（%） ；t 設(shè)計(jì)使用年限；平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 26 - 車輪輪跡分布系數(shù)。

33、由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 A.2.2 車輛輪跡橫向分布系數(shù)可得= 0.39 故有：15(1)13651155.385(1 0.0535)13650.390.05353643943.76(/d)tssNN次7.37.3 初擬路面結(jié)構(gòu)初擬路面結(jié)構(gòu)由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范中表 3.0.1，相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)。根據(jù)二級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，查公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 4.4.6，初擬普通混凝土面層厚度為 0.24m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量 5%） ，厚 0.18m。墊層為 0.15m 低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬 4.5m，

34、長 5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平穩(wěn)，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。7.47.4 路面材料參數(shù)確定路面材料參數(shù)確定按公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 3.0.6，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 5.0Mpa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31GPa。查公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范附表 F.1，路基回彈模量取 40MPa。查附表 F.2，低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取 600MPa，水凝穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1300Mpa。計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)- 27 -222211222222121300 0.18600 0.150.180.151013()xh Eh EEhhMPa33211 1

35、22121 1223321()11()121241300 0.18600 0.15(0.180.15)11()121241300 0.18600 0.152.57()xE hE hhhDE hE hMNm1/31/31212 2.57()()0.312( )1013xxxDhmE0.450.45010136.22 1 1.51()6.221 1.51 ()304.293xEaE0.550.55010131 1.44()1 1.44 ()300.792xEbE 1/30.7921/3001013()4.293 0.31230 ()30165()bxtxEEah EEMPa普通混凝土面層的相對(duì)剛度

36、半徑為：平原區(qū)水泥混凝土二級(jí)公路設(shè)計(jì)- 28 -1/31/3310000.537 ()0.537 0.24 ()0.739( )165ctErhmE7.57.5 荷載疲勞應(yīng)力荷載疲勞應(yīng)力按式（B.1.3） ，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為0.620.620.0770.077 0.7390.241.115()psrhMPa因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)?？紤]設(shè)計(jì)87. 0rk基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。根據(jù)公路等級(jí)，由公路水泥混0.05769.885 102.504nfekN凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表 B.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)

37、。1.20ck 按式（B.1.2） ，荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為0.87 2.504 1.20 1.1152.91()prrfcpsk k kMPa7.67.6 溫度疲勞應(yīng)力溫度疲勞應(yīng)力由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范表3.0.8，區(qū)最大溫度梯度區(qū)。板長，由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)92/C mml5/5/0.6777.39l r 范圖B.2.2可查普通混凝土板厚，。按式（B.2.2） ，最大0.24hm0.71xB 溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為51 1031000 0.24 920.712.43()22ccgtmxE hTBMPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（B.2.3）計(jì)算為tk1.3235.02.23