高速公路路面设计及排水设计(参考)

1、第三章排水设计计算说明书3.1气候与地质条件介绍项目工程区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均温13-14°C,1月均温3.0-6.3°C,7月均温19.8-22.0°C。极端最高气温为32.8°C,最低气温为-12C。多年平均降水量达到1350毫米/年。蒸发量最大的月份为25月份,无霜期230-300天。冬暖夏凉,气候宜人。地形起伏较大,局部地区气候差异明显。全市总水量约142.18亿立方米,其中地表水体平均年流量64亿立方米。项目工程区地处长江水系和珠江水系的分水岭地区。长江水系以乌江上游三岔河为干流,展布于市境北部；珠江水系以北盘江为干

2、流,由西向东横贯市境中部；南盘江支流分布于市境南部边缘。受岩溶地貌影响,地表河网与地下河网均有发育,互有衔接,且反复出现。境内10公里以上河流43条,多呈现河谷深切,河床狭,水流急,落差大,水利资源丰富。工程区年降水量具明显的季候性特征,510月为雨季,多暴雨,降水量占全年总量的三分之二,暴雨常造成洪水灾害,并诱使崩塌、滑坡等地质灾害发生。项目工程区所属境内岩溶地貌类型齐全,发育典型。山峦众多,延绵起伏；沟壑纵横,深履险峻。地势西北高,东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪,海拔在2900.3米,人称“贵州屋脊”；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷,海拔586米。境内平均海拔在1400-1900米

3、之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。3.2边沟设计验算在K10+983.396至K11+020之间的左侧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。硅化板岩路堑（坡度为1：0.5,坡面流长度为7.5m）,路基宽度21.5m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m,路拱横坡为2%在纵断面方面，此处属于竖曲线上，采用平均纵坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形形边沟。计算简图如图4.2-1.1.1.1 计算汇水面积和径流系数：

4、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=7.5X36.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由公路排水设计规范得坡面径流系数取C=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=1x36.604=36.604m2，取坡面径流系数（浆植草护面）C2=0.53,汇水区域在路面一侧（公路路中线到边沟）的面积为A3=36.604x12=439.248m2，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=274.53+36.604+439.248=750.382m2，汇水区的径流数为C=274.53x0.78+36.604x0.53+439.248x

5、0.95750.382=0.871.1.2 计算汇流历时：由克毕公式t=1.445*1）0"7计算坡面汇流历时,其中：L坡面流长度;i坡面流坡度;sm1地表粗糙系数;由表查得拱式护面墙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0.4x7.5面汇流历时=1.445x(1/05Z7=2.05mn。由表查得边沟平台（植草护面）的粗度系数m1=0.4,横向坡度为4%,则t=1.445*(0x)0.467=3.816rin1<0.04查表得沥青混凝土路面粗糙系数为mi=0.013,横坡4%,坡面流长度为12m,所以历时时间为t=1.445x严132)0.467=1

6、.287mino1<0.04因此取坡面汇流历时t=3.816min（取最大值）。设边沟底宽为0.6m，高0.65m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数口=0.025。设计水深为0.5m。水力半径为求得过水断面段面积为A=0.6x0.5二0.3m2bhR=b?2h0.6x0.50.6+2x0.5=0.188m。按曼宁公式,得沟内平均流速为：V=-R2i2=x0.188；x0.032=2.30m/sn0.025因此沟内汇流历时为t236.6042.30s=0.27min由上可得汇流历时为t=t+1=1.287+0.27=1.557nin。121.1.3计算降雨强度：据设计手册，高速公路路界内坡面排

7、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强度（mm/min），由于公路在贵州六盘水境内，据公路排水设计手册，可取公式T42.25+62.60xlgP42.25+62.60xlg15)t+351.557+35I=3.170mm/mm。1.1.4计算设计径流量：可按降雨强度由推理公式确定：Q=16.67xCxIxF，式中Q-设计径流量；C-径流系数；F-汇水面积（Km2）;所以Q=16.67x0.87x3.170x750.382x10-6=0.0345m3/s。1.1.5检验径流：设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.6m,过水断面为底宽0.6m，水深0.5m，断面积为0.3m2,则泄

8、水能力Qc=0.3x2.3=0.69m3/s。因为设计径流量Q=0.0345m3/s泄水能力Qc=0.69m3/s，所以假定的边沟尺寸符合要求。1.1.6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0.5m,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=2.3m/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。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12m,

9、出水口的间距初拟为50m，以K10+983.396K11+020段为设计段，纵坡坡度为0.03%,路拱横坡度为4%。计算图见图4.3-1：图0-1拦水带设计示意图1.1.7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=50xl2xl0-6=600xl0-6km2，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t=1.445*(lmL-)0.467计算坡面汇流历时由表查得地表粗度系数m=0.013,路面横坡为is=4%,坡面流长度LS=12m,可计算

10、得到坡面汇流历时t=1.445*(10.013x12、=1.287min)0.467<0.04由沟底(即路线)纵坡i=0.03%,则由齐哈近似估算：gv二20i0.6=20x0.00030.6=0.154m/s，所以沟内汇流历时为:gts=50/(60x0.154)=5.411min由此,可得到汇流历时为t=t1+t2=6.698min4)降雨强度宀、亠“宀t42.25+62.60xlgP)贵州六盘水的降雨强度公式为：I=3.170mm/min,t+35由此得到设计径流量为：Q二16.67xCxIxF=16.67x0.95x3.170x600x10-6=0.030m3/s1.1.8确定路

11、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5%,由以上求得设计径流量Q=0.03m3/s。折线型底边的过水断面图见图4.3-2。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18丄QC=0.377一h3i2，带入Q=0.03m3/s,ih=0.04,i=0.0003,来反算h=0.104m。Cinhah则离路缘带60cm处的水深hb=h-Bi=0.104-0.6x0.04=0.08m。bawa水深为0.08、横坡为0.04的过水断面的泄水量按修正的曼宁公式来计算。0.3778丄

12、Q=x0.043x0.00032=000211m3/s10.04x0.0130.00/s图0-2路缘带内60cm宽度范围内的泄水量为：Q=Q一Q=0.03-0.00211=0.028m3/s。a1路缘带内60cm宽度范围外的泄水量为：Qb0.3770.03x0.0138丄x0.043x0.00032=0.0028m3/s。总泄水量Qa+Qb=0.0308m3/s>Q=0.03m3/s改水深h=0.06m，按上述方法知：ahb=h-Bi=0.06-0.6x0.04=0.036mbawa03778丄x0.0363x0.000320.04x0.013=0.0016m3/s，Qa=0.028-0

13、.0016=0.0264m3/s0.37781£=x°0363x0-00032=0-0021m3/s总泄水量Q+Qb=0.0264+0.0021=0.0285m3/s,接近于设计流量Q=0.03m3/s,因而,ab拦水带边沟水深为6cm,沟内水面宽度到达离硬路肩边缘0.6+0.02/0.03=1.27m。1.1.9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6cm,以及水面宽度为1.27m（硬路肩宽度为3m）,选择拦水带的形式为水泥混凝土拦水

14、带，拦水带堤高12cm，正面边坡1：1,背面边坡直立。具体尺寸见下图。本节设计的公式均来自于公路排水设计手册。拦水带尺寸图（单位：cm）4水泥混凝土路面设计4.1 交通量计算立德高速K10+000K12+250段，在自然区划上属于V区。拟建一条高速3公路，双向四车道，交通量年平均增长率为8.5%，路基土为低液限粘土。表4-1计算设计年限通过的标准轴载作用次数车型车轴车轴车轮型p(KN)iNiP、16N(一丄)i(T00小客车前轴1-111.527002.52656E-12后轴1-12327001.6558E-07中客车SH130前轴1-116.58002.41453E-10后轴1-223800

15、4.90609E-08大客车CA50前轴1-128.75001.05945E-06后轴1-268.25001.095267小货车BJ130前轴1-113.5517002.19522E-11后轴1-227.217001.52599E-06中货车前轴1-128.76001.27134E-06CA50后轴1-268.26001.314320388中货车EQ140前轴1-123.78508.42156E-08后轴1-269.28502.350262856大货车JN150前轴1-1498500.009387635后轴1-2101.68501095.76709特大车日野KB222前轴1-150.26000

16、.009759121后轴1-2104.36001095.76709拖挂车五十铃前轴1-160750.0.21158324后轴3-21007575合计2352.3605442轴4轮略去不计；方向分配系数0.5，车道分配系数为0.8。故有N=ADTTX工（kXP）sp,kk=2352x0.5x0.8=941(次)4.2 交通参数分析1、累计标准轴次设计使用年限为30年，车轮轮迹横向分布系数为=0.2。（公路水泥混凝土路面设计规范中表A.2.4查得）使用年限内的累计标准轴次：N=e二(1+r)-1x365xqY9410.085(1+0.085)30-1x365x0.20=85326822000x10

17、4（次）使用年限内标准轴载作用次数U（100,2000）,属于重交通等级。4.3 方案设计方案一：面层:水泥混凝土板，厚0.28m基层：5%水泥稳定碎石，厚0.18m底基层：6%级配碎石，厚0.16m（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为h=0.28m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.18m,底基层c1为h2=0.16m的级配碎石（颗粒含量6%）。单向路幅宽度为2x4m（行车道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸为3.75m,长5.0m。

18、纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.8,取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa，相应弯拉Y弹性模量标准值为ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此,0路床顶综合回弹模量取为70x0.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量ea=1300MPa。泊松比0.35级配碎石底基层回弹模量E=220MPa。泊松比12为0.35，砾石粗集料混凝

19、土的线膨胀系数Q=11x10-6/0c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下:Ex=工i=1i=1i丿h2E""=22工h/h厂i2=220MPah=工h=h=0.16mxi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.16)+0.86=0.384xE=fEIE丿0(20)aV/E2200.384x56=94.7MPa056板底地基综合回弹模量E取为90MPat混凝土面层板的弯曲刚度D式.2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度cD式（B.4.1-2）、路面结构总相对刚度半径r式（B.4.1-3）为：1gD=fcT乍31000x0

20、.283=58MN.mc12f-v212（1-0.152cD=1Eh3=0-66MN-m1r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷载应力B.4.1-1）,标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为1/3=1.21x'8+0.66/3=1.05m901.45x10-3rD厂g1+1Dc=1.434MPa=1.45x10-3r0.65h-2p0.941.45x10-3pm=gPmps0.65h-2Pc0941.45x10-3s0.94=x1.050.65x0.28-2x1000.94s1+0.6658x1.050.65x0.28-2x104.30.941+0.6658Dc=1.

21、51MPa按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。C=kkkC=0.87x2.484x1.15x1.434=3.56MPaprrfcps=kkC=0.87x1.15x1.51=1.51MParcpmCp,max其中：应力折减系数k=0.87（B.2.1条）；综合系数k=1.15（表B.2.1）；疲劳应力系数k=nf（4）温度应力由表3.0.10,最大温度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应九=85326820.05=2.484式.2.3-1)1e力的温度应力系数B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、SD

22、+D)k丿c1n-11=21/40.280.18-1+=3390MPa/m31000130058x0.66(58+0.66)x33901/4=0.118mkrg4-DFB3=390x1.054-58)x0,1183=01013390x0.1184-58以1.053gpngc丿1g=_WrTDrt=-=1.593r3x1.05g(1=1-LsinhG.39)cos(l.59)+cosh(1.59)sin(1.59)0.419_。619cosG.39)sinG.59)+sinhG.59)cosh(1.59)1+0.101B=1.77e_4.48hXC-0131(_C)=1.77e-4.48x0.2

23、8x0.619-0.1316-0.619)=0.263LcLL按式(B.3.2)计算面层最大温度应力：t,maxEhTB11x10-6x31000x0.28x88ccgB=2L2x0.263=1.10MPa温度疲劳应力系数k，按式（B.3.4）计算:k=frtct,maxcbttt,maxr-c=5.00.871x(1.10287-0.071=0.2415.0按式（B.3.1）计算温度疲劳应力:c=kc=0.241X1.10=0.265MPatrtt，max(5)结构极限状态校核查表3.0.4,级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数Y取1.24。按式r3.0(.4-1)和式(3.0.4-2)

24、校核路面结构极限状态是否满足要求：YC+CL1.24x(3.56+0.265)=4.743f=5.0MPatrprY(c+c11.24X(1.51+1.1)=3.24MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr拟定的由计算厚度0.28m的普通混凝土面层和厚度0.18m的水泥稳定粒料基层组成的路面结构满足要求，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，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.28m。方案二：面层:水泥混凝土板，厚0.27m基层：5%水泥稳定碎石，厚0.15m底基层：4%水泥稳定碎石，厚0.16m（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全

25、等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为h=0.27m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.15m,c1底基层为h2=0.16m的水泥稳定碎石（水泥用量4%）。单向路幅宽度为2x3.75m（行车道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸为3.75m,长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.8,取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa，相应弯拉Y弹性模量标准值为ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回

26、弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此,0路床顶综合回弹模量取为70x0.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量e、=1300MPa。泊松比0.35，水泥稳定碎石底基层回弹模量E=1300MPa。12泊松比为0.35，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数Q=11x10-6/毛。c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下:i=1i丿Ex=工i=1=1300MPah2E""=22工h/h厂i2h=工h=h=0.16m

27、xi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.16)+0.86=0.384x13000.384x56=187.3MPa56(EE=E=tIE丿00板底地基综合回弹模量E取为185MPat混凝土面层板的弯曲刚度D式（B.2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度cD式（B.4.1-2）、路面结构总相对刚度半径r式（B.4.1-3）为：1gD=fcT乍31000x0.273=52MN.mc12f-v212（1-0.152c1D=1Eh3r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷载应力（B.4.1-1），标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为:1/352+0.421/3=

28、1.21x52十u=0.80m1851.45x10-3rDrg1+1Dc=1.29MPa=1.45x10-3r0.65h-/Ppm=1+DghPps0.65hc-2Ps0.94=气；0-3x0.800&x0.27-2x1000.941+./520.94=145x103x0.800.65x0.27-2x104.30.94_1+04252Dc=1.34MPa按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。C=kkkCprrfc=kkCrc=0.87x2.484x1.15x1.29=3.21MPapsCp,max其中：应力折减系数k=0.87（B.2.1条）

29、；综合系数k=1.15（表B.2.1）；疲劳=0.87x1.15x1.34=1.34MPapm应力系数k=nf（4）温度应力由表3.0.10,最大温度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应九=85326820.05=2.484式.2.3-1)1e力的温度应力系数B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、SD+D)k丿c1n-11=21/4kr4Dyr3ng-B=3=_g=pngc丿1g=_WrTDrt=-=2.083r3x0.8g0.270.15-1+=4029MPa/m31000130052x0.42(52+0.42)x40291/4=0.101m

30、x084-52)x0.10l3=0.062x0.1014-52x0.83（1=1-L$形（1.8止0（2.08）+coshG.OfLin£.08?=10.104cos（2.08）sin（2.08）+sinh（2.08）cosh（2.08）1+0.062=0.90B=1.77e_4.48hXC-0131（1_C）=1.77e-4.48X0.27x0.900.131（1-0.90）=0.46LcLL按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：t,maxEhTB11X10_6X31000X0.27X88ccgB=2L2X0.46=1.86MPa温度疲劳应力系数k，按式（B.3.4）计算:k=f

31、rtct,maxcbttt,maxrc=5.0=1860.871X（.86?1.2871.2870.071=0.46按式（B.3.1）计算温度疲劳应力:c=kc=0.46X1.86=0.86MPatrtt，max（5）结构极限状态校核查表3.0.4,级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数Y取1.24。按式r3.0（.4-1）和式?（3.0.4-2）校核路面结构极限状态是否满足要求：YC+C）=1.24x（3.21+0.86）=5.04MPa5MPaWf=5.0MPatrprY（c+c11.24X（1.34+1.86）=3.97MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr拟定的由计算厚度0

32、.27m的普通混凝土面层和厚度0.15m的水泥稳定粒料基层组成的路面结构满足要求，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，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.27m。方案三：面层:水泥混凝土板，厚0.28m基层：5%水泥稳定碎石，厚0.16m底基层：天然砂砾，厚0.22m（一）初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平等级为低等。根据高速公路、重交通等级和低等级变异水平等级，查表4-1和表4-3，初拟普通混凝土面层厚度为h=0.28m。基层选用水泥稳定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.16m,c1底基层为h2=0.22m的天然砾石。单向路

33、幅宽度为2x3.75m（行车道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝设计为传力杆的假缝。二）材料参数的确定1、混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.8,取普通混凝土面层的弯拉强度标准值f=5.0MPa，相应弯拉Y弹性模量标准值为ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回弹模量参照公路水泥混凝土路面设计规范附录表E.0.1、表F.0.1路基回弹模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m时湿度调节系数0.80。由此,0路床顶综合回弹模量取为70x0.8=56MPa为查附录E.0.2水泥稳定碎石基层回弹模量e.=

34、1300MPa。泊松比0.35，天然砾石底基层回弹模量E=150MPa。泊松12比为0.35，砾石粗集料混凝土的线膨胀系数Q=11x10-6/0c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）计算板底地基综合回弹模量如下:Ex=工i=1i=1i丿h2E""=22工h/h厂i2=150MPah=工h=h=0.22mxi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.22)+0.86=0.466x(EE=E=tIE丿0056x56=88.6MPa板底地基综合回弹模量E取为85MPat混凝土面层板的弯曲刚度D式（B.2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度cD式（B.4.1

35、-2）、路面结构总相对刚度半径r式（B.4.1-3）为：1gD=fcT乍31000x0.283=58MN.mc12f/212（1-0.152c'丿D=1Eh3瞿般=0-51MN-m1r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷载应力（B.4.1-1），标准荷载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力为:1/358+0.511/3=1.21x=1.07m851.45x10-3rD厂g1+1Dc=1.45MPa=1.45x10-3r0.65h-2ppm=1+DghPps0.65h-2Pc0.941.45x10-3.94=x1.070.65x0.28-2x1000.94s1+0.51580.

36、94=1.45:O-3x1.070.65x0.28-2x104.30.94Dc=1.51MPa按式（B.2.1），计算面层荷载疲劳应力。按式（B.2.6）计算面层最大荷载应力。C=kkkCprrfc=kkCrc=0.87x2.484x1.15x1.45=3.60MPapsCp，max其中：应力折减系数k=0.87（B.2.1条）；综合系数k=1.15（表B.2.1）；疲劳=0.87x1.15x1.51=1.63MPapm应力系数k=nf（4）温度应力由表3.0.10,最大温度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2计算综合温度翘曲应力和内应九=85326820.05=2.484式.2.3-1

37、)1e力的温度应力系数B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、<(D+D)E丿c1”&=_；k”r：D-11=21/4(0.280.16)-1+=3785MPa/m31000130058x0.51(58+0.51)x37851/4=0.108mDFB3=785X1074-58)>)01083=008833785x0.1084-58丿xi.073gL5t=1.563r3X1.07gC=1-LsinhG.56)cos(l.56)+cosh(1.56)sin(1.56)0.443=059G.56)sinG.56)+sinhG.56)cosh(1.56)1+0.08

38、8B=1.77e-4.48h伙C-0.131(-C卜1.77e-4.48x0.28x0.59-0.1316-0.59)=0.24LcLL按式(B.3.2)计算面层最大温度应力：at,maxacEhTgB=11x10-6x31000x°28x88x0.24=1.01MPa2L温度疲劳应力系数k，按式(B.3.4)计算:tbt-Ctk=frtat,maxat,max5.01010.871xCI"5.0-0.071=0.20按式(B.3.1)计算温度疲劳应力：a=ka=0.20x1.01=0.202MPatrtt，max(5)结构极限状态校核查表3.0.4,级安全等级，低变异水平

39、条件下，可靠度系数Y取1.24。按式r(3.(41)和式(3.0.4-2)校核路面结构极限状态是否满足要求：Ya+a)=1.24x(3.6+0.202)=4.71MPaWf=5.0MPaprtrrYa+a11.24X(1.63+1.01)=3.27MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr拟定的由计算厚度0.28m的普通混凝土面层和厚度0.16m的水泥稳定粒料基层组成的路面结构满足要求，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，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。取混凝土面层设计厚度为0.28m。5沥青路面结构层厚度计算5.1 设计资料立德高速K10+000K12+250

40、段，在自然区划上属于V区。拟建一条高速公路，双向四车道，车道系数为n=05,拟采用沥青路面结构,3设计年限为15年,交通量年平均增长率为8.5%，沿线土质为低液限粘土,沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右。下伏基岩为硅化板岩。公路沿线有较丰富的砂砾材料、砂，当地沿线无矿石料场，矿石材料需外购，当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富，有少量石灰生产，但产量不高。5.2 轴载分析表5-1交通组成及交通量表（双向）车型后轴型号交诵量（辆/昼夜）小客车1-12700中客车SH1301-2800大客车CA501-2500小货车BJ13

41、01-21700中货车CA501-2600中货车EQ1401-2850大货车JN1501-2850特大车日野KB2221-2600拖挂车五十铃3-275交诵量年平均增长率（）8.5我国沥青路面设计以双轮组单轴载lOOkN为标准轴载，表示为BZZ-1OO。按照公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006），标准轴载的计算参数按表5-2确定。表5-2标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当里圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强p（Mpa）0.70两轮中心距（cm）1.5d（1）当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，各级轴载Pi

42、的作用次数n均换算成标准轴载P的当量作用次数N。iN=£CCn（P）4.3512iPi=1式中：N以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；n被换算车型的各级轴载换算次数（次/d）；iP标准轴载（kN）；P各种被换算车型的轴载（kN）；iC被换算车型的轴数系数；C2被换算车型的轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38K被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时,双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：C=1+1.2（m-1）1式中：m轴数。表5-3轴载换算结果车型P(kN)iC1C2n（次/日）iCCn(P/

43、P)4.35小客车前轴11.516.427001.417684后轴2316.4270028.91078中客车SH130前轴16.516.48002.019878后轴23118001.338462大客车CA50前轴28.716.450014.02608后轴68.21150094.60891小货车BJ130前轴13.5516.417001.822069后轴27.21117005.899615中货车CA50前轴28.716.460016.83129后轴68.211600113.5307中货车EQ140前轴23.716.485010.36941后轴69.211850171.3486大货车JN150前轴

44、4916.4850244.316后轴101.611850910.7655特大车日野KB222前轴50.216.4600191.5986后轴104.311600720.5896拖挂车五十铃前轴6016.47552.02345后轴3x1003175225刀N2806.417则按公式（3.1.7）其设计年限内一个车道上的累计量轴次N：ew(1+Y)t-lx365zN=N耳ey1式中N设计年限内一个车道的累计当量轴次数（次/车道）t设计年限（年），查表3.1.3知，t=15年；N营运第一年双向日平均当量轴次（次/d）；1Y设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，丫=0.085；n车道系数，查表3.1.

45、6知n=o.5。则以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时N=(1+丫“1X365XNn二巴+°.°85)15一1兰365X2806.417x0.5二0.0851.446x107次。（2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载的作用次数n，均按下式i换算成标准轴载p的当量作用次数N':p丫i-Ip丿式中N'以半刚性材料层的拉应力为设计指标时标准轴载的当量轴次（次/日）;c'-被换算车型的轴数系数，以拉应力为设计指标时，双轴或多轴的轴1数系数按式C'=1+2（m-1）计算；1C'被换算车型的轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.

46、0，四轮组为20.09表5-4轴载换算结果车型P(kN)iC'1C'2n（次/日）i(P.8C1C"IP丿小客车前轴11.5118.527000.001528后轴23118.527000.391163中客车SH130前轴16.5118.58000.008131后轴23118000.006265大客车CA50前轴28.7118.55000.425791后轴68.21150023.40157小货车BJ130前轴13.55118.517000.003574后轴27.21117000.050933中货车CA50前轴28.7118.56000.51095后轴68.2116002

47、8.08188中货车EQ140前轴23.7118.58500.156523后轴69.21185044.6959大货车JN150前轴49118.585052.25878后轴101.611850965.0917特大车日野KB222前轴50.2118.560044.76646后轴104.311600840.2833拖挂车五十铃前轴60118.57523.30467后轴3x1005175375刀N'2398.388则其设计年限内一个车道上的累计量轴次N'为:e0.085e二（1+丫）Tx365X切=（1+0.°8卯弘365x2398388X0.5二1.236価次。5.3 沥青

48、路面结构设计方案5.3.1 路面材料选择1. 交通量情况：经计算得设计车道交通量累计标准为1.446x107次（按设计弯沉计），为重交通，说明交通量很大。2. 地质与土基情况：立德高速公路沿线地处贵州省西南部，该路段在自然区划上属于V3区，沿线土质为低液限粘土，填方路基高1.8m，地下水位距路床0.9m，属中湿状态，路线大致呈西南走向，六盘水境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低；其中本设计段K10+000K12+500段路中线相对高差较大，公路沿线主要为荒山坡，地形地质条件极为复杂，地质病害较多，有溶洞、滑坡、崩塌、采空区、软土、断层等。该

49、设计路段路基处于中湿状态，路基土为低液限黏质土，土基的回弹模量为35MPa。3. 沿线气象情况：由于该路段属亚热带湿润季风气候地区。整体气温变化幅度小，年均温13-14°C,1月均温3.0-6.3°C,7月均温19.8-22.0°C。无霜期230-300天。降雨量1200-1500毫米。冬暖夏凉，气候宜人。多年最大道路冻深为平均冻结指数为32C,最大冻结指数为57C,查表5.2.2可知该路段地区属于非冰冻地区,所以不需要进行防冻厚度验算。路段所属地区地形起伏较大,局部地区气候差异明显。六盘水市总水量约142.18亿立方米,其中地表水体平均年流量64亿立方米。4. 公路沿线主要筑路材料情况：公路沿线有较丰富的砂砾材料、砂,当地沿线无矿石料场,矿石材料需外购,当地有水泥厂和电厂,粉煤灰较丰富,有少量石灰生产,但产量不高。本路段水源较为丰富,施工用电可考虑利