洞口至新宁高速公路路基路面综合设计

1、第一章 线形设计1.1 平曲线的计算道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶的轨迹要求，合理地确定各线形的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。在设计中注意直线的长度符合规范要求，对于同反向曲线间的直线要满足直线最小长度要求。规范规定当设计速度60km时，同向直线最小长度以不小于设计速度的六倍为宜。对于反向曲线间的直线不应小于设计速度的两倍为宜。对于圆曲线半径的选择应遵循如下原则：在地形条件许可的情况，应力求是半径尽可能接近不社超高最小半径；选取半径时，最大半径植一般不应超过10000m。本设计已给出平面设计，故不进行平面要素计

2、算，本段共有jd1和jd2两个交点。1.2 竖曲线设计与计算1.2.1 纵断面设计依据路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。当设计速度为100km/h，最大纵坡为4%，受地形条件或特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡可增加1%；公路的最小坡长为250m。设计速度为100km/h时，坡度为3%时的最大坡长为1000m，坡度为4%的最大纵坡长为800m，坡度为5%时的最大纵坡长为600m。设计速度为100km/h 时，最大合成坡段为10%。不同形状的竖曲线，在相同的速度时所规定的竖曲线的半径是不同的，在100km/h的速度下，凹曲线的最小半径的一般值为4500m，极限值为3000m。1.

3、2.2 竖曲线要素的计算变坡点1：k62+670，高程：321.557m, 竖曲线半径r=10000m，i=-0.97%, i=0.84%；计算得：w=ii=1.81%0 ,为凹形曲线，曲线长l=rw=100001.81%=181.331m,切线长t=l1/2=90.666m,外距e=t/(2r1)= 0.411m,变坡点2： k63+140，高程：325.509m, 竖曲线半径r=12000m，i=0.84%, i=-0.66%；计算得：w=ii=-1.5%0 ,为凸形曲线，曲线长l=rw=12000（-1.5）%=179.965m,切线长t=l1/2=89.983m,外距e=t/(2r1)

4、=0.337m,1.2.3 竖曲线起终点设计高程计算竖曲线1：起点桩号= k62 + 670-t = k62+579.335终点桩号= k13 + 230 + t = k62 + 760.665变坡点对应桩号设计高程= 321.577+ e = 321.577+ 0.411= 321.988m竖曲线起点设计高程 竖曲线终点设计高程竖曲线2：起点桩号= k63+ 140-t = k63+050.018终点桩号= k13 + 230 + t = k63+229.982变坡点对应桩号设计高程= 325.509-e = 325.509-0.337= 325.172m竖曲线起点设计高程 竖曲线终点设计高

5、程 第二章 边坡稳定性分析2.1 设计参数本设计任务段总长1500米，其中填方路堤的k62+600横断面中最高填方高度为14.01米。所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象。假如此边坡稳定，则其他截面也满足。路堤填土主要为粘性土，土的粘聚力c=25kpa，摩擦角=20o，容重为19kn/m3，荷载为公路-i级，汽车荷载为550kn。此断面顶宽为26米，采用折线性边坡，一级边坡坡度采用1：1.5，二级边坡坡度采用1：1.75，其横断面如下图所示。2.2 高路堤边坡稳定性验算（简化毕肖普验算）2.2.1 车辆荷载换算将车辆荷载换算成土柱高（当量高度）。设两辆以最小间距d=0.5m与它并排。按以

6、下公式换算土柱高度为： (1)公式中： l纵向分布长度（等于汽车后轴轮胎的总距），l=12.8mb横向分布车辆轮胎最外缘间总距。b=nb+（n-1）m+d其中：n为车辆数，为2；d为车身之间的净距，为0.6m；b可以近似取车身宽，为1.8m。则：b故 h0=nq/bl=2550/（1912.85.5）=0.82的取值为19kn/m32.2.2 按4.5h法确定滑动圆心辅助线. 边坡计算高度h=h0+h1，=0.82+14.01=14.83，由坡脚向下作垂线，取深度为h 确定g点，有自g点向左引水平线，在水平线上截取4.5h =66.735m得e点。f点由角度1和2的边线相交确定，其中1以ab平

7、均边坡为准，由表4-1查得：1=26o，2=35o。连接点e ，f得直线ef，即为滑动圆心辅助线。 图2.02.2.3 土坡稳定安全系数计算按规范公式： (2) 2.2.3.1 第一滑动面确定第一个可能的滑动面，在辅助线上作圆o1，得半径r=28.84m,按填土横断面的形状，把整个路堤分为9个土条，从可能滑坡面坡脚向坡顶分条， cad绘图配合数据处理计算，将结果列入表2-1，检算其稳定性： 表2-1 边坡验算计算表其中：c=25kpa =20 =19kn/m3 土条编号ai ()（m）土条面积si （m2）土条重（kn） (kn)w (kn)k=1.622155.56.54 10.15 192

8、.85 158.93 70.18 92.66 0.75 216.74 2445.03 27.00 513.00 356.36 186.68 90.52 0.88 316.73 334.54.53 32.86 624.34 353.63 227.19 93.33 0.95 336.97 4264.03 32.07 609.33 267.11 221.73 90.48 1.00 313.11 5184.03 28.70 545.30 168.51 198.43 95.74 1.02 288.30 610.53.52 24.49 465.31 84.80 169.32 86.61 1.02 249.

9、90 73.53.52 20.38 387.22 23.64 140.91 87.92 1.01 226.15 8-3.53.52 12.09 229.71 -14.02 83.59 87.92 0.98 174.22 9-10.53.52 4.26 80.94 -14.75 29.45 86.61 0.94 123.16 合计1384.20 2245.27稳定系数 图2.1 用毕晓普条分法计算边坡稳定2.2.3.2 第二滑动面确定第二个可能的滑动面，按上述方法在辅助线上作圆o2，得半径r=29.43m。按填土横断面的形状，把整个路堤分为10个土条，从坡脚向坡顶分条，检算其稳定性，结果见表2-

10、2表2-2 边坡验算计算表其中：c=25 kpa =20 =19 kn/m3 土条编号ai ()（m）土条面积si （m2）土条重（kn） (kn)w (kn) （其中k=1.601）155.55.65 7.51 142.69 117.59 51.92 80.00 0.75 175.04 245.54.62 20.09 381.71 272.25 138.90 81.00 0.86 254.81 3374.11 25.72 488.68 294.09 177.83 82.04 0.94 277.81 429.53.60 26.01 494.19 243.35 179.83 78.23 0.98

11、 262.72 522.53.60 24.24 460.56 176.25 167.60 83.04 1.01 247.95 615.53.60 20.96 398.24 106.43 144.92 86.62 1.02 226.03 793.08 19.28 366.32 57.31 133.30 76.10 1.02 204.64 833.08 14.80 281.20 14.72 102.33 76.94 1.01 177.40 9-2.52.57 7.79 148.01 -6.46 53.86 64.14 0.99 119.30 10-7.52.57 2.72 51.68 -6.75

12、18.81 63.66 0.96 85.74 合计1268.792031.43稳定系数 图2.2 用毕晓普条分法计算边坡稳定2.2.3.3 第三滑动面确定第三个可能的滑动面，按上述方法在辅助线上作圆o3，得半径r=30.09m,。按填土横断面的形状，把整个路堤分为10个土条，从坡顶向坡脚分条，检算其稳定性，结果见表2-3表2-3 边坡验算计算表其中：c=25 kpa =20 =19 kn/m3 土条编号ai ()（m）土条面积si （m2）土条重（kn） (kn)w (kn)（ 其中k=1.566）157.54.73 5.35 101.65 85.73 36.99 63.49 0.73 137

13、.02 2494.20 14.69 279.11 210.65 101.57 68.91 0.83 205.04 340.54.73 23.90 454.10 294.91 165.25 89.85 0.91 279.92 4324.20 24.71 469.49 248.79 170.85 89.07 0.97 267.63 524.53.68 22.97 436.43 180.98 158.81 83.63 1.01 240.92 617.53.68 19.20 364.80 109.70 132.75 87.65 1.02 215.32 710.53.68 18.10 343.90 62

14、.67 125.14 90.36 1.03 210.13 83.53.68 12.57 238.83 14.58 86.91 91.73 1.01 176.47 9-22.10 4.54 86.26 -3.01 31.39 52.48 0.99 84.61 10-62.10 1.57 29.83 -3.12 10.86 52.23 0.97 65.02 合计1201.891882.06稳定系数图2.3 用毕晓普条分法计算边坡稳定2.2.3.4 第四滑动面确定第四个可能的滑动面，按上述方法在辅助线上作圆o4，得半径r=30.81m,。按填土横断面的形状，把整个路堤分为10个土条，从坡脚向坡顶分，

15、检算其稳定性，结果见表2-4 表2-4 边坡验算计算表其中：c=10 kpa =35 =18 kn/m3 土条编号ai ()（m）土条面积si （m2）土条重（kn） (kn)w (kn)（其中k=1.612）155.53.76 3.67 69.73 57.47 25.37 53.30 0.75 104.56 2493.23 10.29 195.51 147.55 71.15 52.92 0.83 150.12 3424.30 18.44 350.36 234.44 127.49 79.92 0.89 231.96 434.53.76 19.86 377.34 213.73 137.31 77

16、.55 0.95 225.70 527.53.76 19.22 365.18 168.62 132.89 83.47 0.99 218.27 6213.23 17.10 324.90 116.43 118.23 75.30 1.01 190.77 7153.23 16.14 306.66 79.37 111.59 77.91 1.02 185.00 893.23 12.27 233.13 36.47 84.83 79.66 1.02 160.80 933.23 8.69 165.11 8.64 60.08 80.55 1.01 139.18 10-33.23 2.94 55.86 -2.92

17、20.33 80.55 0.99 102.22 合计1059.801708.56稳定系数图2.4 用毕晓普条分法计算边坡稳定2.2.3.5 第五滑动面确定第五个可能的滑动面，按上述方法在辅助线上作圆o5，得半径r=31.58m,。按填土横断面的形状，把整个路堤分10个土条，从坡脚向坡顶分，检算其稳定性，结果见表2-5表2-5 边坡验算计算表其中：c=10 kpa =35 =18 kn/m3 土条编号ai ()（m）土条面积si （m2）土条重（kn） (kn)w (kn)（其中k=1.668）1543.31 2.42 45.98 37.20 16.73 48.59 0.76 85.47 248

18、.52.76 6.81 129.39 96.91 47.08 45.65 0.83 112.27 3424.41 16.46 312.74 209.26 113.80 81.92 0.89 220.13 434.53.86 18.69 355.11 201.14 129.22 79.49 0.95 220.23 527.53.86 17.96 341.24 157.57 124.18 85.55 0.99 212.33 6213.31 17.10 324.90 116.43 118.23 77.18 1.01 193.14 7153.31 15.86 301.34 77.99 109.66 7

19、9.86 1.02 185.36 893.31 11.70 222.30 34.78 80.89 81.66 1.02 159.08 933.31 6.52 123.88 6.48 45.08 82.56 1.01 126.37 10-1.51.65 1.02 19.38 -0.51 7.05 41.32 0.99 48.67 合计937.251563.06稳定系数图2.5 用毕晓普条分法计算边坡稳定2.2.4 总结通过取5个圆心分别求得k值，并绘制k值曲线，解得kmin及相应的圆心o0。如下图所示：图2.6 确定最危险滑动面圆心位置计算得最小稳定系数k=1.563，满足k1.3要求，故该边坡

20、满足稳定性要求。第三章 挡土墙设计与验算说明书3.1 设计资料3.1.1 墙身构造本设计任务段中k62+220k62+260的横断面左侧地面线较陡，为了收缩边坡，减少占地，减少填方量，增强路基的稳定性，现取其最不利截面进行设计计算，拟在本段设一段俯斜式路肩挡土墙，其尺寸如图，图3.1 挡土墙横断面图（单位：m）拟采用浆砌片石俯斜式路肩挡土墙，墙高h=8.33米，顶宽2米，底宽4.17米，墙背俯斜,坡度为1:0.2,(=1118)，基底倾斜，坡度为15,（0=1118）墙面垂直。 3.1.2 车辆荷载根据( jtg d30-2004)，车辆荷载为计算的方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用

21、全断面布载。 换算土层厚: 其中: 为墙后填土容重 = 3.1.3 土壤地质情况填土为粘性土，内摩擦角=35，墙背与填土间的摩擦角=/2=17.5,容重为=19。容许承载力为400kpa,基底摩擦系数=0.5。3.1.4墙身材料采用7.5号砂浆,25号片石,砌体容重为k=23kn/m3;根据规范:砌体容许压应力为600kpa,容许剪应力为100kpa,容许拉应力为60kpa。3.2 墙背土压力计算对于墙趾前土体的被动土压力，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。本设计任务段的路肩挡土墙。3.2.1 破裂面计算假设破裂

22、面交于荷载中部,则:=+=35+17.5+1118=6348=(0+8.33+20.6)(0+8.33)/2=39.69=0+(0+0.75)0.6-8.33(8.33+20+20.6)0.2/2=-7.49=-tg6348+=0.494则破裂角：=2617墙顶破裂面至墙踵：=(8.33+0)tg2617=4.113m荷载内緣至墙踵：=-8.330.2+0+0.75=-0.917m荷载外緣至墙踵：=-8.330.2+0+0.75+24.5=23.583m-0.9174.113 满足要求3.4.2 稳定计算因2h/b=4.0010 为矮墙,所以=1 满足要求3.5结论综上分析计算，所设计挡土墙的

23、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、基底应力及合力偏心距、截面应力等安全系数的验算，均满足要求。第四章 排水设计4.1 气候与地质条件介绍路线走廊带位于新宁县境内，属亚热带大陆性潮湿气候，冬冷夏热，四季分明，雨量充沛。多年年平均降水量为1326.14mm，多集中在4-6月份，占全年降水量的44.7%左右，多年年平均蒸发量在1100.9mm。多年年平均气温为17，无霜期年平均291天。对拟建公路工程施工和道路运营安全有影响的天气有干旱、暴雨洪涝、冰雹、雷击、寒潮和低温冷害等。大风、冰雹、雷雨、寒潮和低温冷害均属于气象灾害，受空气对流、季节气候变化等原因引起。路线软土主要黏土、碎石类土等为主，下伏基岩主要为

24、石炭系的（炭质）灰岩，白垩系的粉砂岩等。因此在这种地质条件与气候下有必要对排水沟渠进行水文和水力计算。 4.2 边沟设计验算在k62+240至k62+500之间的挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。路堑坡度为1：0.5,坡面流长度为10m，路基宽度26m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为13m,路拱横坡为2%在纵断面方面，在纵断面方面，此处纵坡i=0.66%，边坡坡脚和路肩边缘间设置梯形边沟。计算简图如图4-1。4.2.1 计算汇水面积和径流系数：由图一计算汇水区域在路堑一侧（由平台沟到边坡平台）的面积a1=0.510(200+260)=2300m2。由于坡面上采用植草防护

25、，则由公路排水设计规范得坡面径流系数取c1=0.5。汇水区域在边沟平台上的面积a2=2260=520m2,取坡面径流系数(浆砌片石护面)c2=0.4，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟）的面积为a3=26013=3380m2,由表查得沥青路面径流系数为c3=0.95。由此，总的汇水面积为f=2300+520+3380=6200m2，汇水区的径流系数为c=。图4-1 边沟计算示意图4.2.2 计算汇流历时：由克毕公式计算坡面汇流历时，其中：l为坡面流长度； i为坡面流坡度； m地表粗糙系数；由表查得草皮防护路堑边坡的粗度系数m=0.4，且路堑坡度为1：0.5,得路堑坡面汇流历时min。由表查得

26、边沟平台（浆砌片石护面）的粗度系数m=0.02,横向坡度为2%，则查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m=0.013，横坡2%，坡面流长度为13m，所以历时时间为。因此取坡面汇流历时t=2.116min(取最大值)。设边沟底宽为0.6m，高0.6m，两边坡度为1：1，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.4m。求得过水断面段面积为=0.40m2水力半径为r =(0.60.4+10.4=0.23按曼宁公式,得沟内平均流速为：，因此沟内汇流历时为 。由上可得汇流历时为 。4.2.3 计算降雨强度：据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨

27、强度（mm/min）,由于公路在湖南境内，据公路排水设计手册，可取公式 。4.2.4 计算设计径流量：可按降雨强度由推理公式确定：，式中q-设计径流量；c-径流系数；f-汇水面积（km）;所以。4.2.5 检验径流： 设定边沟的截面形式为梯形，顶宽1.8m,底宽0.6m,两斜边坡率为1：1，过水断面为底宽0.6m，水深0.4m，断面积为0.4m2,则泄水能力qc=0.41.221=0.488m/s。 因为设计径流量q=0.150m/s泄水能力qc=0.488m/s，所以假定的边沟尺寸符合要求。4.2.6 冲淤检验： 边沟的平均流速应使水流在设计流量条件下不产生冲刷和淤泥。为此，应保证设计流速在

28、最大和最小允许流速范围内。 对于浆砌片石边沟，最大允许速度为3.0m/s，由于水深不大于0.4m，则修正系数为0.85,故修正最大允许流速为2.55m/s,而最小允许速度为0.4m/s。对于平均流速v=1.221m/s在最大与最小范围内，故满足冲淤检验。综上所述，边沟尺寸符合要求。4.3 拦水带设计验算：本次设计以沥青路面设计为例，单侧路面和路肩横向排水的宽度为13m,出水口的间距初拟为50m，以k62+240-k62+500段为设计段，纵坡坡度为0.66%,路拱横坡度为2%。计算图见图4-2：图4-2 拦水带设计示意图4.3.1设计径流量计算（1） 设计重现期按公路重要程度（高速公路），对路

29、面和路肩表面排水取设计重现期为5年。（2） 汇水面积和径流系数 设出水口间距为50米，则两个出水口之间的汇水面积为f=501310-6=65010-6km2,对于沥青混凝土路面取径流系数c=0.95。（3） 汇流历时由克毕公式计算坡面汇流历时t1，由表查得地表粗度系数m1=0.013,路面横坡为is=2%,坡面流长度ls=13m,可计算得到坡面汇流历时由沟底（即路线）纵坡ig=0.66%,则由齐哈近似公式估算：= ,所以沟内汇流历时为：t2=50/(600.983)=0.848min由此，可得到汇流历时为t=t1+t2=2.418min（4） 降雨强度湖南中部地区的降雨强度公式为：,由此得到设

30、计径流量为：=16.670.952.812565010-6=0.0290m3/s4.3.2 确定路缘带内的水深与水面宽度硬路肩宽为3m,外侧边缘设沥青路缘带，近路缘带60cm宽度范围内路肩横坡采用3%，由以上求得设计径流量q=0.0290m3/s。折线型底边的过水断面图见图4-3。查表得，光滑沥青表面的粗糙系数为n=0.013,对于浅三角形沟的水力计算采用修正的曼宁公式来计算泄水能力，由qc=，带入q=0.0290m3/s，ih=0.03,i=0.0066,来反算ha=0.0515m。则离路缘带60cm处的水深hb=ha-bwia=0.0515-0.60.03=0.0335m。水深为0.016

31、6、横坡为0.05的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。=0.00916m3/s图3路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为:路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为:=0.013m3/s。总泄水量qa+qb=0.03284m3/s ,接近于设计流量q=0.0290m3/s，因而，拦水带边沟水深为5.15cm,沟内水面宽度到达离硬路肩边缘0.6+0.03/0.02=2.0m。4.3.3 确定拦水带尺寸：水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响到路缘带或缘石的高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值（硬路肩内侧边缘）。根据拦水带边沟水深为5.15cm，以及水面宽度为2m(

32、硬路肩宽度为3m),选择拦水带的形式为沥青混凝土拦水带，拦水带堤高10cm,正面边坡1：0.5,背面边坡直立。具体尺寸见中间带设计图。本节设计的公式均来自于公路排水设计手册。第五章 水泥混凝土路面设计根据我国的公路自然区划标准（jtj013-86），本项目属于湖南省境内，为东南湿热区。现拟新建一条高速公路，双向四车道；设计基准期为30年，交通量年平均增长率为4.5%，路基土为粘性土。5.1 交通量计算计算设计日通过的标准轴载作用次数车 型车 轴轴轮型轴载系数交通量小客车前轴1-113736.81316000.7810-8后轴1-225.6116000.5410-6中客车sh130前轴1-119

33、.7616.21513004.1210-6后轴1-259.2113000.296大客车ca50前轴1-128.7524.165005.5510-4后轴1-268.215001.10小货车bj130前轴1-121.3595.86830003.2110-5后轴1-261.4130001.22中货车ca50前轴1-128.7524.166006.6610-4后轴1-268.216001.31中货车eq140前轴1-123.7569.1310005.6410-5后轴1-269.2110002.77大货车jn150前轴1-149416.4564001.84后轴1-2101.61400515.66特大车日

34、野kb222前轴1-150.2412.14516001.70后轴1-2104.3116003138.12拖挂车 五十铃前轴1-160381.72404.31后轴2-31008.1310-9400.3310-6合 计3670.64注：1-1表示单轴单轮组，1-2表示单轴双轮组，2-3表示双轴三轮组。小于40kn的单轴和小于80kn的双轴略去不计;则使用初期年平均日交通量 =3670.64。方向分配系数采用0.5，因为是双向4车道，即单向2车道，所以车道分配系数取0.9（0.8-1.0）。故有：设计车道的年平均日货车交通量（adtt）ns=3670.640.50.9=1651.788 5.2 交通

35、参数分析5.2.1 累计标准轴次计算：使用年限内的累计标准轴次为5.2.2 交通等级划分：由规范交通分级知，累计作用次数在106-2107之间，所以交通等级为重交通；水泥混凝土路面设计使用年限30年，车轮轮迹横向分布系数=0.20。(由水泥混凝土路面设计规范中表a.2.2，对高速公路，为0.170.22)。5.3 路面结构方案设计现在按设计要求，由表3.0.1得，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路重交通等级和低级变异水平等级，查表4.4.6，面层厚度h取0.24-0.27m之间。根据路基的干燥类型，选择干燥和中湿状态，分别设计3种方案，并进行方案比选。该计算书中所用公式及相关

36、参数均参考公路水泥混凝土路面设计规范(jtgd402002)。5.3.1方案一：5.3.1.1路基为干燥状态时：1、初拟路面结构参照公路水泥混凝土路面设计规范(jtg d402002)表3.0.1知，相应于安全等级一级的变异水平为低级。根据高速公路重交通等级和低变异水平等级，查表4.4.6，初拟c35水泥混凝土结构的面层，厚度h=25cm。基层选用多孔隙水泥稳定碎石厚12cm。底基层选水泥稳定碎石（水泥用量4%）厚16cm。板平面尺寸为长5m、宽3.75m的板。纵缝为设拉杆平缝；横缝为设传力杆的假缝。表5-2 初拟路面结构表结构层材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面层设计层3100

37、0多孔隙水泥稳定碎石121500水泥稳定碎石（4%）161400土基482、确定路面材料参数（1）混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量因为设计为普通混凝土路面且交通等级为重型交通，由规范表3.0.6 查得：设计弯拉强度f cm = 5.0 mpa ，弯拉弹性模量e c = 31 gpa 。（2）土基的回弹模量查规范附录f.1，判断路基属于干燥状态，选用路基土基的回弹模量值：e = 45mpa o（3）底基层和基层的回弹模量基层选用多空隙水泥碎石，其回弹模量选用：e 1 =1500mpa底基层选水泥稳定碎石（4%），其回弹模量选用：e 2 = 1400mpa（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模

38、量根据土基状态拟定的基层、底基层结构类型和厚度，参照规范按式（b.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（b.1.3-2）计算为：3、荷载疲劳应力计算： 按式（b.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为:因纵缝为设拉杆平缝,对于水泥稳定粒料基层,接缝传荷能力的应力折减系数取。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由表b.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（b.1.2），荷载疲劳应力计算为:4、温度疲劳应力分析：查表3.0 .8，因为湖南省东南湿热区，海拔较低湿度大，所以在86-92之间取低值86

39、，可选取最大温度梯度=86（/m）。取板长，,由图b.2.2可查普通混凝土板厚，。按式（b.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：混凝土线膨胀系数。温度疲劳应力系数按式（b.2.3）计算为:，其中a,b,c为回归系数：本项目在湖南，为5区，分别取0.841，0.058，1.323。再由式（b2.1）计算温度疲劳应力为:由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数，取为1.33按式（3.0.3）,综上所述，所选的普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期内荷载应力和温度

40、应力的综合疲劳作用。表5-3 最终路面结构表结构层材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面层2531000多孔隙水泥稳定碎石121500水泥稳定碎石（4%）161400土基485.3.2.2 路基为中湿状态时：1、初拟路面结构：初拟普通混凝土面层，厚度为；路线走廊带位于新宁县境内，属亚热带大陆性潮湿气候，冬冷夏热，四季分明，雨量充沛。多年年平均降水量为1326.14mm，多集中在4-6月份，占全年降水量的44.7%左右，多年年平均蒸发量在1100.9mm。因此设置基层选用多孔隙水泥稳定碎石厚12cm，底基层选水泥稳定碎石（水泥用量4%）厚16cm，垫层选用未筛分碎石20cm。普通混凝土

41、板的平面尺寸宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。表5-4 初拟路面结构表结构层材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面层设计层31000多孔隙水泥稳定碎石121500水泥稳定碎石（4%）161400未筛分碎石20200土基402、材料参数的确定：（1）混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量： 本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值 mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为gpa。（2）土基的回弹模量：路基属于中湿状态，可选用路基土基的回弹模量值：（3）基层和半刚性垫层的回弹模量：基层选用多空隙水泥碎石，回弹模量取：mpa 底基层选水泥稳定碎石，回

42、弹模量取：mpa 垫层选未筛分碎石，回弹模量取：mpa （4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路面设计规范(jtg d402002)，按式（b.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（b.1.3-2）计算为：3、荷载疲劳应力计算： 按式（b.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，所以接缝传荷能力的应力折减系数可取。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由表b.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（b.1.2），荷

43、载疲劳应力计算为4、温度疲劳应力分析：查表3.0 .8，因为湖南省东南湿热区，海拔较低湿度大，所以在86-92之间取低值86，可选取最大温度梯度=86（/m）。取板长，。由图b.2.2可查普通混凝土板厚，。按式（b.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：，混凝土线膨胀系数。温度疲劳应力系数按式（b.2.3）计算为：，其中a,b,c为回归系数：本项目在湖南省，为5区，分别取0.841，0.058，1.323。再由式（b2.1）计算温度疲劳应力为：由表3.0.1，高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表

44、3.0.3，确定可靠度系数，取为1.33按式（3.0.3）综上所述，所选的普通混凝土面层厚度可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。表5-5 最终路面结构表结构层材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面层2531000多孔隙水泥稳定碎石121500水泥稳定碎石（4%）161400未筛分碎石20200土基405.3.2 方案二：5.3.2.1 路基为干燥状态时：1、初拟路面结构：参照公路水泥混凝土路面设计规范(jtg d402002)表3.0.1知，相应于安全等级一级的变异水平为低级。根据高速公路重交通等级和低变异水平等级，查路基路面工程表16-17，初拟c35水泥混凝土结

45、构的面层，厚度h=25cm。基层选用水泥稳定碎石（6%）厚14cm。底基层选水泥稳定碎石（4%）16cm。板平面尺寸为长5m、宽3.75m的板。纵缝为设拉杆平缝；横缝为设传力杆的假缝。表5-6 初拟路面结构表结构层材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面层设计层31000水泥稳定碎石（6%）141500水泥稳定碎石（4%）161400土基482、材料参数的确定：（1）混凝土路面设计弯拉强度与弯拉弹性模量： 本设计为普通混凝土路面为重型交通，查规范得：弯拉强度的标准值 mpa，相应的弯拉弹性模量标准值为gpa。（2）土基的回弹模量：路基属于干燥状态，可选用路基土基的回弹模量值：（3）基层

46、和半刚性垫层的回弹模量： 基层选用水泥稳定碎石（6%），其回弹模量选用：e 1 =1500mpa底基层选用水泥稳定碎石（4%），其回弹模量选用：e 2 =1400mp（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模量：据土基状态拟定基层、垫层结构类型和厚度，参照公路水泥混凝土路面设计规范(jtg d402002)，按式（b.1.5）计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层的相对刚度半径按（b.1.3-2）计算为：3、荷载疲劳应力计算： 按式（b.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，取。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由表b.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。按式（b.1.2），荷载疲劳应力计算为：4、温度疲劳应力分析：查表3.0 .8，因为湖南省东南湿热区，海拔较低湿度大，所以在86-92之间取低值86，可选取最大温度梯度=86（/m）。取板长，。由图b.2.2可查普通混凝土板厚，。按式（b.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲