新港大道道路设计路桥毕业设计.doc

概述1 概述1.1设计概要本次设计的内容是湖北省荆州市新港大道道路设计，本次城市道路设计采用计算机辅助设计的方法，采用的是鸿业市政道路设计8.0软件设计。1.2设计依据道路地形图一幅，比例11000；滨河大道范围路网规划；道路等级：城市主干道；道路红线宽度：40米；设计车速：50km/h；标准轴载：bzz-100；道路交通等级：重交通；沿线建筑材料情况：沿路附近可采集到砂砾材料，距该路段20公里左右有碎石采石场。沥青、水泥、石灰、钢筋、木材等可根据需要供应。（需要其他资料可在设计过程中搜集或予提供）。1.3城市道路交通特点城市道路与公路比较，由于城市特殊的地位和功能，使得城市有其特殊的交通问题，具有下列交通特点：1.负担的交通量大。城区拥有大量的工作岗位，金融，商业，娱乐场所，办公楼等，这些高度集中的公建设施吸引的交通量往往占很大比例。同时，城市的交通枢纽处，自行车、行人、机动车等各种交通量都很大。其次城区的过境交通量也很大。2.交通方式复杂多样，相互干扰严重。城市中汇集了各种车辆和行人，彼此互相干扰，使交通状况更加恶化。在城区混行的交通方式中，公交线路多，客运需求第 49 页 (共 49 页)概述量大，往往形成过分集中，或者由于公交站点布置不当以致行人与车流发生冲突，都会使城区的交通更加拥挤。此外，还有城市地上地下轨道换乘枢纽处行人多，过街量大，特别是较大的百货公司和商场，吸引顾客的能力很强，而行人过街给主干道上机动车和非机动车的行驶都带来了一定的困难。3.交通服务水平低，交通环境差。由于城区内交通用地紧张，寸土寸金，交通量又大,人车互相拥挤，加上交通服务设施严重不足，必然造成道路服务水平低下，并缺乏和谐的行人交通环境。4.城市道路交叉点多，交通事故多。由于城市中心区内交通量大，用地紧张，交通方式复杂，车流混行，交通管理困难，所以交通事故频繁。5.城市道路沿线两侧建筑物密集，一旦固定下来难以拆迁，所以不同等级的道路，其两侧的建筑物性质应有所区别。6.城市道路不仅是交通设施，还具有组织城市用地、安排绿化和地上地下管线等基础设施的功能。所以，在规划布局城市道路网和设计城市道路时，都要兼顾道各个功能方面的要求。1.4 设计原则及采用的规范1.4.1 设计原则（1）按照设计任务书的要求，本着实用、经济、安全、美观的原则，做到工程经济合理，技术先进，实现其功能性的要求。（2）根据城市基础设施统一规划，在设计中充分考虑近、远期结合，合理设计，节省投资，利于维护管理。1.4.2 采用的规范（1）城市道路实际规范cjj3790（2）公路工程技术标准jtgb012003（3）公路路基设计规范jtg f10-2006（4）公路沥青路面设计规范jtgd502006（5）道路交通标志和标线gb576819991.5技术指标 表1 城市道路各类（级）道路主要技术指标 项目 类别 级别 设计车速（km/h）双向机动车道数 机动车道宽 分隔带设置道路断面形式快速路80、6043.75必须设二、四幅路 主干路 60、5043.75应设一、二、三、四幅路50、4043.75应设一、二、三、幅路40、30243.53.75可设一、二、三、幅路 次干路50、40243.75可设一、二、三、幅路40、30243.53.75不设一幅路30、2023.5不设一幅路 支路40、3023.53.75不设一幅路30、2023.5不设一幅路2023.5不设一幅路表2 各类各级道路计算行车速度道路类别快速路主 干 路次 干 路支 路道路级别计算行车速（km/h）80 ,6060,5050,4040,3050,4040,3030,2040,3030,2020城市道路竖向设计2 城市道路竖向设计竖向设计是城市道路施工图设计阶段最重要的一部分。一般道路平面位置及路幅型式在城市规划阶段就已经确定。每一条道路的路面结构也多大同小异，而道路的竖向设计却千变万化，可以拉出多种竖向设计方案来，如何使城市道路竖向设计更科学、更合理，是一件值得好好研究的事情。城市道路设计工作中主要应遵循如下几点原则。 2.1 城市道路竖向设计原则2.1.1 道路纵坡坡度拟定1从汽车行驶方面来考虑，为确保道路行车安全、舒适，城市道路纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。2道路纵坡度i 的取值宜符合如下条件：，是保证路面雨水能顺利排出的最小排水坡度。在雨水多且雨季长的地区，道路竖向设计要特别考虑到下暴雨时的路面水能顺利流出，此时应选取适当的i 值以减少路面积水现象的发生。是自行车的最大爬坡度。一般城市道路上自行车较多，其爬坡能力不如机动车车辆强，在城市道路竖向设计时，宜考虑按自行车的爬坡能力控制道路最大纵坡度。2.1.2 道路标高确定原则1.城市道路线位标高应略低于临街建筑物的地坪标高，以保证临街建筑物出入口的纵坡平缓和自建筑物向路面的横向排水通畅。线位标高是指道路中线的路面设计标高，一般应比临街建筑物的地坪标高低2030cm左右，如果高差相差太大，将导致临街建筑物出入困难。2.道路起、终点标高的确定，要考虑路线再延伸时线位标高与周围环境的协调。3.要在沿线地形标高基础上确定线位标高。道路标高不可随意确定，宜比原地面高程略高或略低，避免大填大挖。只有因地制宜地进行竖向设计，才能大大减少路基土石方和路基防护工程的数量，和尽可能地做到全线土石方平衡，降低道路工程造价；才能使城市道路更易于与原有临街建筑的立面布置保持协调。2.1.3 交叉口标高确定原则1.道路的交叉口标高一般应与相交道路高程及纵坡协调。城市道路免不了有交叉口，交叉口标高应与被交道路的高程及纵坡协调，否则将导致重复建设。2.城市道路与铁路相交时，若是平交，道路标高应与轨顶标高一致；若是立交，应保证在下面的道路或铁路的净空要求。对于道路，其最小净空要求是5m，铁路最小净空则是7m 新港大道平纵横设计3 新港大道平纵横设计城市道路工程设计应充分考虑道路的地理位置、作用和功能，注重沿线地区的交通发展、地区地块开发，注重道路建设的周边环境、地物的协调，体现“以人为本”的理念，注重道路景观环境设计，将道路设计与景观设计有机结合，建立符合时代潮流的现代化城市道路崭新面貌。城市道路的总体设计主要包括平面设计、纵断面设计和横断面设计，即通常简称为平、纵、横设计。3.1 平面设计3.1.1 平面设计原则及主要内容1.平面设计原则（1）道路平面位置应按城市总体规划道路网布设，即道路平面设计应遵循城市道路路网规划；（2）道路平面设计应处理好直线与平曲线的衔接，合理地设置缓和曲线、超高、加宽等，合理地确定行车视距并予以保证；（3）应根据道路类别、等级，合理地设置交叉口、沿线建筑物出入口、停车场入口、分隔带断口、公共交通停靠站位置等；（4）平面线型标准需分期实施时，应满足近期适用的要求，兼顾远期发展，使远期工程尽可能减少对前期工程的废弃。2. 平面设计的主要内容保证汽车行驶的安全、快速、经济和舒适时道路设计的总目标，平面设计也将围绕这个总目标来进行。平面设计的主要内容有：（1）平面线型设计，包括直线、圆曲线、缓和曲线各自的设计及其组合设计，同时要考虑行车的视距问题；（2）弯道部分的特殊设计，如弯道加宽、弯道超高及加宽、超高过渡段设计等；（3）沿线桥梁、隧道、道口、平面交叉口、广场和停车场等的平面布设，还有分隔带及其断口的平面布置、路侧带缘石断口的平面布置、公交站点的平面布置等；（4）道路照明及道路绿化的平面布置3.1.2 新港大道平面设计1.平面线形设计新港大道的路段之间均为直线，这种线形在城市道路中使用最为广泛。笔直的道路给人以简捷、直达的良好印象，在美学上直线也有其自身的视觉特点；汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易；从测设上看，直线只需定出两点，就可方便的测定方向和距离等等。上述设计内容最后由平面图反映其设计成果。城市道路平面设计图的比例尺为1：1000。见新港大道平面图。2.公交停靠站设置（1）设置位置。停靠站的布置会影响车辆的运行速度、乘客的步行距离和道路的通行能力。根据公交乘客心理分析可知，在公交车上的乘客希望车辆尽快到达目的地，中途最好不要停车；而对于路线中途要上下车的乘客则希望车站离出发地或目的地很近，以使步行时间最短。可见车上车下的出行者对站点布设的距离要求是不同的，但他们的目的都一样，即希望出行的途中所用时间最少，也就是：其中：为乘客步行到站和到目的地时间，乘客在车上行程为时所用的时间，且 （min） （min）为车辆的运送速度（km/h）; 车辆的行驶速度（km/h），二者区别在于前者包括进出车站上下乘客时间在内，后者仅为在各站之间正常行驶所用时间；为乘客平均乘距（km）；d为平均站距（km）；为车辆每次在站点平均上下乘客的时间（min）。若要得到用时最短的最佳距离，则可由下式计算：将前面给出的和表达式带入上式；经求导计算得最佳站距表达式如下： （km）实际上，在市区道路上布设公交站点时，其站距还要受道路系统、沿线用地性质和交叉口间距等的影响，因此在整条路线上，站距是不等的。市中心区，客流密集，乘客上下车频繁，则站距宜小些；城市边缘地区，站距可大些；而郊区可更大些。交叉口附近设置公交停靠站应保证候车乘客的安全；方便乘客换乘、过街；降低对交叉口通行能力的影响；有利于公共汽车安全停靠、顺利进出；根据公交线路走向、道路类别与所在交叉口交通状况，结合站点类别、规模与用地可能条件合理布置公交停靠站。因此该交叉口的两个停靠站都设置在交叉口的下游，距对向停车线50100m。（2）设置类型。在快速路和主干路及郊区的双车道道路上，公交停靠站不应占用车行道，并且当公交停靠站设在出口道附近时，不应影响到流出交通流的正常减速变道的要求。因此处的机非分隔带的宽度为4m ，所以停靠站的设置采用压缩分隔带的方式，采用港湾式公交停靠站。港湾式停靠站的设置方法如下图。图1 港湾式停靠站3.2 纵断面设计纵断面设计的主要内容，是根据道路等级、交通量大小、当地气候、海拔高度、沿线地形，地质、土壤、水文及排水情况，具体确定路线纵坡的大小、纵坡转折点位置的高程和竖曲线半径等。影响纵断面设计线高低位置的点就是控制点，控制点如桥梁，跨越铁路的跨线桥标高，相交道路交叉口标高，铁道口标高，滨河路的最高水位以及沿街永久建筑物的地坪标高等。城市道路和公路纵断面设计不同之处在于公路两侧有边沟排水，而城市道路的排水靠道路的纵坡和横坡。3.2.1 纵断面设计原则1.纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。2.为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。3.山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。4.机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。5.山城道路应控制平均纵坡度。6.纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑如下：（1）路线经过水文地质条件不良地段时，应提高路基标高以保证路基稳定。当受规划控制标高限制不能提高时，应采取稳定路基措施。（2）旧路改建在旧路面上加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。（3）沿河道路应根据路线位置确定路基标高。位于河堤顶的路基边缘应高于河道防洪水位0.5m。当岸边设置挡水设施时，不受此限制。位于河岸外侧道路的标高应按一般道路考虑，符合规划控制标高要求，并应根据情况解决地面水及河堤渗水对路基稳定的影响。（4）道路纵断面设计要妥善处理地下管线覆土的要求。（5）道路最小纵坡度应大于或等于0.5%，困难时可大于或等于0.3%，遇特殊困难纵坡度小于0.3%时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施7.机动车车行道最大纵坡度推荐值与限制值见表3。表3 最大纵坡度设计车速（km/h）50最大纵坡度推荐值（%）5.5最大纵坡限制值（%）7坡长限制规定如下：.设计速度大于表3所列推荐值时，可按表3的规定限制坡长。设计纵坡度超过5%，坡长超过表4规定值时，应设纵坡缓和段。缓和段的坡度为3%，长度应符合表4规定。表4 纵坡限制坡长设计车速（km/h）50纵坡度（%）66.57纵坡限制坡长（m）350300250.各级道路纵坡度最小长度应大于或等于表4的数值，并大于相邻两个竖曲线切线长度之和。表5 纵坡坡段最小长度设计车速（ km/h）50坡段最小长度（m ）1403.3纵断面设计步骤和方法1.绘出原有地面线首先根据道路中线水准测量资料，按一定比例尺，通常设计采用水平方向1：1000或1：2000，垂直方向1：50或1：100或1：200，按20m一个桩号，由测量队测设设计线原地面高程。把各点高程连接起来即为原地面线。2.标出沿线各控制点标高在进行纵坡设计时，应先将全线各控制点的标高在图上标出，控制点为路线的起点，相交道路路口标高，大桥标高，路线下穿立交桥，还要考虑高架下地面道路的净空要求。3.拉坡对于设计道路的纵断面拉坡有两种方法可以考虑：（1）通过调整道路中线纵坡，满足道路排水要求，避免设置锯齿形街沟。（2）参照沿街建筑物出入口的地坪标高，尽量不改动各控制点标高，可能会出现缓坡，需要设置锯齿形街沟。第一种方法具有施工简便，雨水管设置方便等优点，但是试拉坡结果常显示，在满足最小坡长前提下，道路设计标高与周围建筑物地坪标高及控制点标高偏较大；第二种方法有利于车辆行驶，减少土方工程量，能较好的满足设计控制点，并与周围建筑物地坪标高相协调，但锯齿形街沟施工麻烦，路面改扩建困难，并且在街沟范围内对行车有一定影响。在城市道路设计中，道路纵断面拉坡更主要的是受沿街建筑物的地坪标高控制，综合考虑采用方法2。在标定全线的控制点标高后，根据定线意图，综合考虑行车要求和有关技术标准规定，初试设计线。从起点开始，途中所经交叉口一一列出在纵断面图上，写出交叉口中心控制点标高。竖曲线半径的设置满足规范要求相应等级的最小半径，还需要满足最小竖曲线长，最小坡长等。如原地面路况良好，则尽量利用原地面进行竖向设计。如地面道路纵坡都较小，不满足最小0.3%的要求，则需要进行排水街沟设计。在定设计线时，一般采用多包少割，做道缓坡宜长，陡坡宜短。在城市道路中的土方填挖平衡。在进行竖曲线半径的选择时，考虑到行车要求和地形状况，不过分增加土石方工程的情况下，宜采用较大半径的竖曲线，尤其是凹形竖曲线，为了使车辆不会因为离心力过大而引起弹簧超载，尽量不采用小半径。4 纵断面图的绘制道路纵断面设计图，一般包括以下内容：道路中线的地面线、纵坡设计线、施工高度、沿线桥涵位置、结构类型和孔径，沿线交叉口位置和标高，沿线水准点位置，桩号和标高等，以及在图的下方附以简明的说明表格。在市区主干道的纵断面设计图上，尚需注出相交道路的路名与交叉口的交点标高以及街坊与重要建筑物出入口标高等。城市道路纵断面设计图的比例尺，在技术设计文件中，一般采用水平方向为1：5001：000，垂直方向1：1001：200 。纵断面设计实例见坐标纸。5竖曲线计算过程竖曲线可分为圆曲线，二次抛物线，三次抛物线。通常设计中采用圆形曲线。圆形竖曲线各要素计算如下： 式中 r竖曲线半径，m; 相邻纵坡度，上坡为正，下坡为负； 相邻纵坡的代数差； t竖曲线切线长度，m; l竖曲线长度，m; e竖曲线外距，m;竖曲线上各点标高的计算如下：在凸形竖曲线内：设计标高=未设竖曲线的设计标高在凹形竖曲线内：设计标高=未设竖曲线的设计标高+ 竖曲线任意点高程：（1）计算切线高程 式中凸形竖曲线用“-”，凹形竖曲线用“+”。 （2）计算设计高程 上式中凸形竖曲线用“-”，凹形竖曲线用“+”。 其中 1k0+386.09起点桩号:k0+000 ; 变坡点高程:1111.50 i1=-0.64; 为凹型曲线设r=6000m 曲线长: 切线长: 外距: 竖曲线起点桩号: 竖曲线终点桩号: 竖曲线起点高程: 竖曲线终点高程: 3.4 横断面设计以及板块的确定道路具有一定宽度的带状构筑物。在垂直道路中心线的方向上所作的竖向剖面图称为道路横断面。 城市道路横断面由车行道、人行道和绿地等部分组成。3.4.1 城市道路板块划分的一般形式道路红线规划时，应考虑各组成部分的位置，即考虑横断面的选型。各种横断面形式的适用条件如下：1. 单幅路车行道上不设分割带，以路面划线标志组织交通，或虽不作划线标志，但机动车在中间行驶，非机动车在两侧靠右行驶的称为单幅路。单幅路适用于机动车交通量不大，非机动车交通量小的城市次干路、大城市支路以及用地不足，拆迁困难的旧城市道路。当前，单幅路已经不具备机非错峰的混行优点，因为出于交通安全的考虑，即使混行也应用路面划线来区分机动车道和非机动车道。单幅路见图2。图2 单幅路横断面图2 双幅路用中间分隔带分隔对向机动车车流，将车行道一分为二，称为双幅路。适用于单向两条机动车道以上，非机动车较少的道路。有平行道路可供非机动车通行的快速路和郊区风景区道路以及横向高差较大或地形特殊的路段，亦可采用双幅路。双幅路不仅广泛适用在高速公路、一级公路、快速路等汽车专用道路上，而且已经广泛适用在新建城市的主、次干道路上，其优点主要体现在以下几个方面：可通过双幅路的中间绿化带预留机动车道，利于远期交通量变化时拓宽车道的需要。可以在中央分隔带上设置行人保护区，保障过街行人的安全。可通过在人行道上设置机动车道，使得机动车和非机动车通过高差进行分离，避免在交叉口混行，影响机动车通行效率。有中央分隔带使绿化比较集中地生长，同时有利于设置各种道路景观设施。双幅路见图3 。 图3 双幅路横断面图3 三幅路用两条分车带分隔机动车和非机动车流，将车行道分为三部分，称为三幅路。适用于机动车交通量不大，非机动车多，红线宽度大于或等于40m 的主干道。三幅路虽然在路段上分隔了机动车和非机动车，但大量的非机动车设在主干路上，会使平面交叉或立体交叉的交通组织变得很复杂，改造工程费用高，占地面积大。新规划的城市道路网应尽可能在道路系统上实行快、慢交通分流，既可提高车速，保证交通安全，还能节约非机动车道的用地面积。使机动车和非机动车交通安全。使机动车和非机动车交通量都很大的道路相交时，双方没有互通的要求，只需要建造分离式立体交叉，将非机动车车道在机动车道下穿过。对于主干路应以交通功能为主，也需要采用机动车与非机动车分行的方式的三幅路横断面。三幅路见图4 。图4 三幅路横断面图3.4.2 路拱设计路拱的形式有：直线形、不同方次的抛物线形、直线接不同方次的抛物线形、折线形、双曲线等1对城市道路及等级高、路面宽的道路则大多采用抛物线形或双曲线形。2水泥混凝土路面用直线形或折线形双面路拱。3二次抛物线路拱，适用于路面宽度小于12m，而横坡较大的中低级路面的道路。4改进的二次抛物线、变方二次抛物线路拱，适用于机动车道、非机动车道混合行驶的城市道路单幅路断面。 （b：路面宽度cm；n=1.252.0）5半立方抛物线路工，适用于路面宽度小于20m的沥青混凝土、水泥混凝土或沥青碎石的路面。6修正三次抛物线路拱，适用于路面横坡小于3%的各种类型道路 （h：路拱中心与路缘的高差，h=） 7人行道和绿化带的横坡则采用直线型根据以上经验要求和所设计道路的实际情况，新港大道采用变方二次抛物线形路拱机非分隔带采用直线型，坡度为1.5%，这样设计的原因的是，将来如果改建为机动车道时，施工将方便，明显优于其它形式。终上所述，又设计任务书中给定的道路红线宽度为40米，设计车速为50km/h，由（cjj37-90）可知，当主干路为级公路，设计车速50v60 km/h时，双向车道数4，机动车道宽度为3.75m，应设分隔带。城市交通为重交通，有大量的机动车，非机动车及行人，为了减小行人，机动车及非机动车相互之间的干扰，应将机动车，非机动车及行人分隔开来，对交通安全有利，又红线宽度为40m，满足三幅路车道布置的要求，故采取三幅路横断面形式。新港大道路基路面设计4 新港大道路基路面设计城市道路不同于公路。城市道路相对于公路而言交通频繁，交通量大，持续性使用道路时间长，有一定的市容、景观要求，因而要求道路完好率高，维修周期长，路面耐磨性好，平整度好，稳定性好。所以目前在公路普遍推行的“设计弯沉值计算方法”不足以适用于城市道路路基路面设计。城市道路路基路面设计应更加注意安全、稳定和耐磨，安全系数更大。4.1 路基设计4.1.1路基设计的一般要求路基设计应做到下列几点：1路基应根据道路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用的等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。2路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，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，采取经济有效的病害防止措施。3 路基作为支承路面的线形结构物，应结合路线和路面进行设计。选定路线时应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。4.1.2路基填料路基填料应选择级配较好的砾（角砾）类土、砂类土作路床填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同的填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。填方路基的原地面，应视不同情况分别予以处理。路堤填料，不得使用淤泥、沼泽土、泥岩、泥质砂岩、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土。路基填料最小强度和填料最大粒径应符合下表规定。表6 路基填料最小强度和最大粒径要新港大道路基路面设计项目分类填方路基挖方路堑路床路槽底面以下深度（cm）030308081501500303080填料最小强度（cbr）%854385填料最大粒径（cm）101015151010施工前应对用作填料的土测定其液限、塑限、塑性指数、最佳含水量等指标。路基应在该种土的最佳压实含水量以内压实。4.1.3新港大道路基设计1路基宽度填方路段路基宽为40m,挖方路段的路基宽为40m。详见纬四路路基设计图。2路基边坡路基边坡填方路段采用1：2.0，挖方路段采用1：2.0。3路基填料本次设计中，大路地区土质良好，一般不需要进行特殊的处理。在需要处理处，选择稳定性好的砂土。4.1.4施工要点新港大道为土质路基，采用重型击实标准控制，压实度不低于下表规定。填方路基原地面必须整平、清理、压实，其压实度不得低于90%，当填土高度小于80cm时，其压实度应满足下表指标的要求。表7 压实度指标填挖类型路槽底以下深度范围（cm）压实度（%）填方08096801509415093零填及挖方080964.2 路面设计沥青路面是多层结构。如何选择和安排各结构层，使组合层的路基路面结构体系既能承受行车荷载和环境因素的作用，又能充分发挥各层次的最大效能，而且经济合理，这一问题是路面结构设计的重要组成部分，也是必须首先解决的问题。路面结构层的组合设计，是按行车环境因素对不同层位的要求，结合各类结构层本身的性能，进行合理安排。显然，不同的结构组合会产生不同的结果。4.2.1 城市道路路面设计要求：1.要有足够的强度，承受行车荷载引起的垂直变形和水平变态、磨损和疲劳。2.要有足够的稳定性，保证路面在各种气候、水文条件下保持稳定的强度。3.平整，以减少行车阻力和颠簸，提高车速。4.粗糙，保持轮胎与路面间有足够的摩擦阻力，以充分发挥车辆的有效牵引力，保证行车安全。5.清洁，避免采用松散材料铺筑而产生扬尘和噪音。4.2.2 城市道路路面等级分类及新港大道路面确定 1路面分类三类（1）水泥混凝土路面刚性路面（2）沥青路面柔性路面（3）砂石路面：块料路面半刚性路面； 粒料路面柔性路面2路面等级（1）高级路面，主要有： 1）水泥混凝土级配沙石，水泥为粘合剂； 2）沥青泥凝土级配沙石，沥青为粘合剂； 3）厂拌黑色碎石沥青用量少、无细粒料的沥青拌合碎石； 4）整齐块、条石料石。（2）次高级路面，主要有： 1）沥青贯入式碎（砾）石现场浇灌沥青的碎（砾）石层； 2）路拌沥青级配碎石现场拌和的沥青碎石混凝土； 3）沥青表面处治现场浇灌的细粒碎石层； 4）预制混凝土块和半整齐块石。（3）中级路面，主要有： 1）碎（砾）石泥结碎石、水结碎石、灰结碎石、级配碎石、碎石等路面层； 2）石灰土和石灰炉渣土；（4）低级路面，主要是粒料（碎砾石、碎砖等）加固土路面。3新港大道路面确定考虑的市区行车的舒适性、平稳性，新港大道的路面等级定为高级路面，面层定为细粒式沥青混凝土和中粒式沥青混凝土，基层分别采用两种方案（水泥碎石、沥青碎石）进行比选，底基层为水泥石灰砂砾土，垫层为天然砂砾。4.2.3 交通量计算1 设计资料：(1)交通量年平均增长率按r=5.5%计（2）预计2014年交通量如下表8：表8 交通量组成 车型前轴重/kn后轴重/kn后轴数后轴轮组数交通量/(辆/日)备注解放ca5028.7068.201双轮组1350单后轴货车北京bj13013.5527.201双轮组2400单后轴货车东风eq14023.7069.201双轮组1100单后轴货车黄河jn15049.00101.601双轮组500单后轴货车日野kb2250.20104.031双轮组400单后轴客车4.2.4 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100kn作为标准轴载以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。a).轴载换算轴载换算采用如下的计算公式： 式中： n 标准轴载当量轴次(次/d)被换算车辆的各级轴载作用次数(次/d)p标准轴载(kn)被换算车辆的各级轴载(kn)k被换算车辆的类型数轴载系数，m是轴数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数。：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。轴载换算结果如表9所示：表9 轴载换算结果汽车型号解放ca50前轴28.7016.4135037.87后轴68.20111350255.44北京bj130前轴后轴27.201124008.30东风eq140前轴后轴69.20111100223.10黄河jn150前轴49.0016.4500144.00后轴101.602.21500535.70日野kb22前轴50.2016.41400447.36后轴104.301114001681.40合计 3347注：轴载小于25kn的轴载作用不计。b).累计当量轴数计算根据设计规范，级城市沥青路面的设计年限为20年，四车道的车道系数是0.40.5取0.4，=5.5%，累计当量轴次：=（次/车道）验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次a).轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 式中：为轴数系数， 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。计算结果如表10所示：表10 轴载换算结果 汽车型号解放ca50后轴68.2011135063.18东风eq140后轴69.2011110057.84黄河jn150后轴101.6031500567.7日野kb22前轴50.2016.4140036.14后轴104.301114001960.70 2786注：轴载小于50kn的轴载作用不计。 (次/车道)4.2.5路面结构计算1.路面结构方案拟定及材料选取有上述计算得到设计年限内一个车道上的累积标准轴载约1400万次左右。根据规范拟定二个路面结构方案并进行比选。 方案一，路面结构采用沥青混凝土18cm(其中，sma-16沥青玛蹄脂表面层4cm，ac-20中粒式混凝土中面层6cm，ac-25粗粒式混凝土底面层8cm)基层采用5%的水泥稳定碎石，厚度待定，垫层采用石灰稳定土20cm。 方案二，路面结构采用沥青混凝土10cm(其中，sma-16沥青玛蹄脂表面层4cm，ac-20中粒式混凝土中面层6cm)沥青稳定碎石基层20cm，底基层采用5%的水泥稳定碎石，厚度待定。2，各层材料的抗压模量与劈裂强度确定查表得各层材料的抗压模量与劈裂强度，抗压模量取20的模量，各值均取规范中所给定范围的中值，因而得到20抗压模量，见下表11。表11 材料参数材料抗压模量劈裂强度 sma-1614001.4ac-2012001.0ac-2510001.1水泥稳定碎石15000.5石灰土3500.2253.土基回弹模量的确定该路段处于3区，黏性土路基处于中湿状态，取土基回弹模量为30mpa。故土基不必进行特殊处理.4.设计指标的确定（1）设计弯沉值ld ld=600ne0.2acasab 式中：ld设计弯沉值 ne设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数ac公路等级系数，一级公路取1.0as面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0ab基层类型系数，半刚性基层为1.0 所以 ld=600ne0.2 acasab =6001.70107 0.21.01.0=21.48 （2）各层材料按容许层底拉应力r，按下列公式计算： r = s/ ks 式中： r路面结构材料的极限抗拉强度（mpa） s路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限ne次加载的疲劳弯拉 应力（mpa）ks抗拉强度结构系数细粒式密集配沥青混凝土ks=0.09agne0.22/ac=0.091.0（1.7107）0.22/1.0=3.507 r = s/ ks=1.4/3.507=0.399mpa中粒式沥青混凝土ks=0.09agne0.22/ac=0.091.0（1.7107）0.22/1.0=3.507 r = s/ ks=1.0/3.507=0.285mpa粗粒式密级配沥青砼 ks=0.09agne0.22/ac=0.091.1（1.7107）0.22/1.0=3.856 r = s/ ks=0.8/3.856=0.207 mpa(4)水泥稳定碎石 ks=0.35agne0.11/ac =0.35（1.42107） 0.11/1.0=2.142 r = s/ ks=0.5/2.142=0.233mpa （5）水泥石灰砂砾ks=0.45agne0.11/ac =0.45（1.42107） 0.11/1.0=2.754 r = s/ ks=0.225/2.754=0.082mpa设计资料汇总：设计弯沉值ld=21.48mm。相关设计资料汇总如下表12表12 设计资料汇总材料名称h/(cm)20模量（mpa）容许拉应力（mpa）sma-16414000.399ac-20612000.285ac-25810000.207水泥稳定碎石？15000.233石灰土203500.082土基30 * *城市道路新建路面设计成果文件汇总* *一、 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kn) 后轴重(kn) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 京华bk611cng 13.55 27.7 1 双轮组 2400 2 宇通zk6116hg 23.7 69.2 1 双轮组 1100 3 宇通zk6105hg 49 101.6 1 双轮组 500 4 上海sk6115khp 50.2 104.3 1 双轮组 400 5 上海sk5105gp 28.7 68.2 1 双轮组 1350 设计年限 20 车道系数 0 .4 交通量平均年增长率 5.5 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量nh=5886 ,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 3347 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 17000000 属重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 2786 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1427000000 属重交通等级路面设计交通等级为重交通等级城市道路类型 主干路（大城市）道路分类系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(mpa) 容许拉应力(mpa) 1 细粒式沥青混凝土 1.2 .39 2 中粒式沥青混凝土 1 .33 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .26 4 水泥稳定碎石 .6 .3 5 石灰土 .25 .1 二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : bzz-100 路面设计弯沉值 : 24.2 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(mpa) (mpa) 模量(mpa) (mpa) (mpa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .39 2 中粒式沥青混凝土 60 1250 0 1800 0 .33 3 粗粒式沥青混凝土 80 1240 0 1790 0 .26 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 3600 0 .3 5 石灰土 200 350 0 1200 0 .1 6 新建路基 30 按设计弯沉值计算设计层厚度 :ld= 24.2 (0.01mm) h( 4 )= 300 mm ls= 25.4 (0.01mm) h( 4 )= 350 mm ls= 22.7 (0.01mm) h( 4 )= 322 mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度 : h( 4 )= 322 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) h( 4 )= 322 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求)h( 4 )= 322 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求)h( 4 )= 322 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)h( 4 )= 322 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度 : h( 4 )= 322 mm(仅考虑弯沉) h( 4 )= 322 mm(同时考虑弯沉和拉应力)三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(mm) 20平均抗压模量(mpa) 标准差(mpa) 15平均抗压模量(mpa) 标准差(mpa) 综合影响系数 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1.25 2 中粒式沥青混凝土 60 1250 0 1800 0 1.25 3 粗粒式沥青混凝土 80 1240 0 1790 0 1.25 4 水泥稳定碎石 322 1500 0 3600 0 1.25 5 石灰土 200 350 0 1200 0 1.25 6 新建路基 30 1.25 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 ls= 22 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 ls= 24.1 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 ls= 27.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 ls= 34.2 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 ls= 167.8 (0.01mm)路基顶面交工验收弯沉值 ls= 248.4 (0.01mm)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.14