某一级公路路基路面计算书

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业目 录 TOC o 1-2 h z u 摘 要 本次设计的任务是进行某一级公路路面综合设计。设计路段起于K24+400，止于K25+800。全长1400米，路基宽度为26米，双向4车道。设计车速为100。本设计路段湿热多雨，沿线以低液限粘土和粘土质砾为主。设计内容根据给定的设计资料，参考相关设计规范及资料，进行公路路线纵、横断面设计、路基、路面及其排水设计、涵洞、通道设计以及主要工程项目施工工艺说明。在设计过程中，充分利用了相关计算机软件如路面设计软件HPDS2006、

2、公路综合设计软件Hard2004、同望造价软件等进行辅助设计。 设计者：孙 凯 指导老师：许文雪关键词：一级公路，综合设计，工程造价，施工工艺，计算机辅助设计Abstract The design is to carry out a comprehensive design of a road surface .From the design section of K24+400 ,limited to K25+800 .Total length of 1400 meters ,roadbed width of 26 meters ,twoway 4lane .Design of a spee

3、d limit of 100km/h . Hot and humid and rainy section of the design is based on the given design data , reference and information related to the design specifications for highway routes longitudinal and cross-sectional design ,subgrade ,pavement and drainage design ,culvertsChannel design and constru

4、ction technology major project description. In the design process,full use of relevant computer software such as roadDesign software HPDS2006, highway design software integrated Hard2004, With the hope to carry out cost-aided design software. Designer:Sunkai Teacher:XuWenxueKey words: a road , a com

5、prehensive design , project cost , Construction technology , computer-dided software第一章 绪 论毕业设计（论文）是专业教学计划中的最后一个教学环节。通过对实际公路项目进行设计能使我们综合运用所学知识掌握公路建设的全过程，学会搜集资料、分析问题、解决实际工程问题的方法，进一步巩固已学的课程，并能查阅资料、专业文献，熟悉、理解和应用工程技术标准和公路设计规范，使我们具备从事专业路桥设计、施工、工程项目管理、造价编制的能力。毕业设计是我们利用大学四年所学知识的一个实践，培养我们正确的设计思想和理念以及严谨的科学态度

6、。根据毕业设计任务书给定的任务，本次设计是进行一级公路路基路面的综合设计。设计路段桩号范围为K24+400K25+800.该一级公路是某国道的一段，是一条公路运输的主干线，担负着重要的运输任务，路面的使用性能至关重要。根据我国的公路自然去化标准，该区属于江南丘陵过湿区（IV5），气候温和，雨量充沛。按照公路沥青路面施工技术规范附录A的沥青路面施工气候分区，该区属于热区，最低月平均气温大于0，另外根据该地区的降雨量，属于多雨湿润地区。全线按平原微丘区一级公路修建，设计车速为100kmh。路基宽度为26.0m。路幅划分方式为：中央分隔带2.00m。土路肩为20.75m，硬路肩为23.0m，行车道为

7、27.5m，左路缘带为20.75m。设计洪水频率为1/100。设计之初按照要求拟定了详细可行的设计方案和进度日程表。在设计过程中参阅了相关规范及设计资料，按照“以人为本，结合安全、经济、耐久、环保”的设计思想，进行了路线平面、纵断面设计，路基和路面工程设计，路基防护设计和排水设计，路段沿线桥梁、涵洞设计等。在设计中运用了公路综合设计软件Hard2004和路面设计软件HPDS2003等辅助软件。通过本次设计，培养和增强了自己独立思考、解决设计过程中遇到的问题以及理论知识联系实际工程问题的能力。同时，由于知识和经验的不足，在整个设计过程中，不可避免地会存在或多或少一些问题，诚请各位领导、老师及评委

8、予以批评和指正！同时要感谢在设计过程中耐心指导和帮助我的许文雪老师和各位同学！第二章 路 线2.1 设计资料： 2.1.1 设计依据1交通部颁. 公路工程技术标准（JTG B01-2003），北京：人民交通出版社，2003；2交通部颁. 公路路线设计规范（JTG B01-2006），北京：人民交通出版社，2006；3杨少伟. 道路勘测设计【M】.北京：人民交通出版社，2007；4给定的路线平面图及设计任务书。5万德臣. 路基路面工程【M】.北京：高等教育出版社，2006；6设计任务书及给定的地形图。2.1.2 设计说明 采用一级公路的标准和技术指标进行路线的平、纵、横的组合设计。设计行车速度为

9、100km/h，进行路线平纵组合时，尽可能要求纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、填挖经济、平衡；整条路线在平面上力求平顺舒适，在纵向上力求均衡合理。平面线形设计应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；转角处尽量选用较大的圆曲线半径；曲线线形应特别注意技术指标的均衡与连续性；直线、圆曲线及回旋线应灵活运用，以保证行车的舒畅。22设计原则及技术指标2.2.1平曲线设计（1）公路平面线形由直线、曲线组合而成，平曲线又分为圆曲线和回旋线两种。本设计由于不需设置超高段，故无回旋线。（2）采用直线线形时，应注意直线同地形、环境的协调与配合，并不宜采用长直线。直线线形亦不宜过

10、短，曲线间设置直线段时，其最小长度为： 当设计速度（100km/h）60km/h时。同向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；反向曲线间的最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。（3）选用圆曲线半径时，在与地形、地物等条件相适应的前提下，应尽量采用大半径，但圆曲线最大半径值不宜超过10000m。 （4）圆曲线最小半径R，只要满足大于或等于4000m即可。2.2.2纵断面设计 纵断面线形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏；相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径；表21、表22为一级公路拉

11、坡的主要技术指标。 表21 地形最小纵坡（%）最大纵坡（%）最小凹形竖曲线半径（m）最小凸形竖曲线半径（m）平原微丘0.5445006000表22设计 车速（km/h）地 形纵坡最小坡长（m）竖曲线最小长度（m）最长坡长（m）视距所需最小竖曲线半径（m）100平原微丘250853%3%4%凹形凸行100080010000160002.2.3横断面设计 依据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件因素确定，进行横断面设计。保证必要的通行能力和交通安全与畅通的同时，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益和社会效益。2.3设计计算说明：2.3.1平曲线设计 1）设计资料：本设计路段（K2

12、4+400K25+800）平面线形经过前期勘察与设计已完全确定（见路线平面图），本设计路段的平曲线要素如下： （1）起点及交点坐标：本路段有平曲线的一段，则起点及交点坐标表如下： 起点及交点坐标 表24控制点桩号坐标XYQDK19+100.000.822.708JD9K25+401.346.000.000JD10K27+283.558.039.093 (2)平曲线要素表平曲线要素表表25JD（”）R(m)A (m)T(m)L(m)L R919 16 13/450000763.961513.48 （3）交点间距计算: 交点间距计算公式 L=QDJD8：L=6294.167JD9JD10：L=18

13、69.642（4）导线间方位角计算： 导线间方位角计算公式为： B=arctanQDJD9: B=arctan=7.3186JD9JD10： B=arctan=（5）导线间偏角计算：导线间偏角计算公式为：C= 与所给圆曲线要素相符。（6）圆曲线计算：（JD9对应的圆曲线）对于未设置缓和曲线的圆曲线，按圆曲线计算公式计算曲线几何要素为： L=T=RE=R J=式中： T切线长（m）； L曲线长（m）； E外距（m）； J校正值（m）； R曲线半径（m）； 转角（）； 转角=C= 半径R=4500m L=1512.695 T=763.946 E=64.385 J=15.197曲线控制桩号计算如下：

14、JD9 K25+401.346 点 K24+637.39 K25+401.346 点 K256+165.292 以上计算结果与原平面设计的圆曲线要素相符2.3.2纵断面设计1）纵断面拉坡设计见下表：拉坡设计表表26控制点桩号变坡点高程（m）纵坡（%）坡长（m）K24+40074.70.551400K24+87076.4 K25+80053.8 -2.22注：表内坡长为本设计路段坡长。2）竖曲线设计：1）处竖曲线（凸形）：竖曲线计算按下式计算： 式中： 相邻竖曲线坡度代数差； 竖曲线长度； 竖曲线半径； 竖曲线切线长； 竖曲线上任一点竖距； 竖曲线外距。 根据高等级公路要求的最小半径，对应于一级

15、公路行车速度，凸形竖曲线。两相邻竖曲线坡度代数差较小时，应选用大半径的竖曲线以满足竖曲线的最小长度要求。 K24+870处竖曲线计算： 取竖曲线半径； ，则 ； ； m 竖曲线起点桩号=; 竖曲线起点高程=； 竖曲线终点桩号=; 竖曲线终点高程=。K25+900处竖曲线计算： 取竖曲线半径R=10000m； ，则： ； ； ； 竖曲线起点桩号=;竖曲线起点高程=；竖曲线终点桩号=;竖曲线终点高程=。 再确定竖曲线上其它各点的高程，以最终确定的竖曲线形状与位置。以20m为一桩进行加密：（1）处竖曲线：（凸形） 取R=12000m，满足视觉效果要求； ，； 。满足最小长度要求； ； 切线高程： 竖

16、距： 竖曲线高程： 其它各点计算同（1），计算结果列于下表 K24+703.8K25+036.2段竖曲线计算表 表27桩号切线高程（m）竖距(m)竖曲线高程（m）K24+71075.530.001675.5316 +73075.640.028675.6686 桩号切线高程（m）竖距(m)竖曲线高程（m） +75075.750.088975.8389 +77075.860.182676.0426 +79075.970.309676.2796 +81076.080.469976.5499 +83076.190.663676.8536 +85076.300.890677.1906 +87076.41

17、1.150977.5609 +89075.960.890676.8506 +91075.510.663676.1736 +93075.070.469975.5399 +95074.620.309674.9296 +97074.180.182674.3626K24+99073.740.088973.8289K25+01073.290.028673.3186 +03072.850.001672.8516(2)处竖曲线：（凹形） 竖曲线起点桩号：K25+724，高程为57.4m； 竖曲线终点桩号：K26+076，高程为 55.79m。 类似的以20m为一桩进行加密，计算结果列于下表: K25+724

18、K26+076段竖曲线计算表 表28桩号切线高程（m）竖距(m)竖曲线高程（m）K25+74057.7550.012857.7678 +76058.1990.064858.2638 +78058.6430.156858.7998+80059.0870.288859.3758 注：计算部分只为本设计段内的加密段。2.3.3横断面设计： 根据路基设计规范以及设计资料得各项技术指标路基宽度 根据任务书：路基宽度为26m，其中路面为m，中间带宽度为3.5m，其中中央分隔带宽度为2.0m，左侧路缘带宽度为0.752=1.5m，硬路肩宽度为2.03=6.0m，土路肩宽度为0.752=1.5m。路拱横坡 查

19、（JTG B012003）公路工程技术标准得沥青混凝土及水泥混凝土路拱横坡均为1%2%，路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%，考虑本路段地处江南丘陵过湿区，雨量充沛，为有利于路面排水，选取路拱坡度为：行车道与硬路肩部分采用2%的横坡；土路肩部分采用3%的横坡。因本路段圆曲线半径（R=4500m ）均大于不设超高的圆曲线最小半径（=4000m），所以，本路段沿线不设超高。2.4施工注意事项：（1）主线全面开工前建设修建试验路段，取得经验再全面推广； （2）施工前应查对，复核导线点和水准点灯标志和有关测量资料，入有标志不足、不妥，位置移动，或与精度要求不符时，均应进行补测、加固、并及时与设计

20、单位联系； （3）做好场地清理和排水工作，清出的种植土应集中堆放、妥善保管，对路基填料均应进行复查和取样试验； （4）全线挖淤泥和清表土的数量单独计算，分开堆放、合理使用淤泥和表土，淤泥和表土应作为种植资源，施工注意保管，工程完工后应作为边坡和中央分隔带的绿化用种植土使用。第三章 路基工程3.1设计资料：3.1.1设计依据 1交通部颁. 公路工程技术标准（JTG B012003），北京；人民交通出版社，2003 2交通部颁. 公路路基设计规范（JTG D302004），北京；人民交通出版社，2004 3交通部颁. 公路路基施工技术规范（JTG03395），北京；人民交通出版社，1995 4邓学

21、钧. 路基路面工程【M】.北京；人民交通出版社，1995 5赵明阶，何光春. 边坡工程处治技术，北京；人民交通出版社，20033.1.2设计说明 （1）本路段（K24+400K25+800）沿线土质为低液限粘土和粘土质砾。 （2）本路段地处江南丘陵过湿区，气候温和，雨量充沛，最低月平均气温大于零度，属多雨湿润地区。 （3）该路段不良地质表现为软土，厚度变化大，分布范围广，必须采取措施进行处理。 （4）沿线有较丰富的砂石材料，砂质好，石料为石灰岩，质量可靠，运输便利，当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富。3.2设计原则及设计指标3.2.1设计原则： （1）路基设计宜避免高路堤与深路堑。 （2）受水浸

22、淹路段的路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加壅、水高、波浪侵袭高，以及0.5m的安全高； （3）水文及水文地质条件不良地段的路基设计最小填土高度应小于路床处于中湿状态的临界高度； （4）路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度； （5）路基坡面防护工程应在稳定的边坡上设置，应注意路基边坡防护与支挡加固的综合和耐久。3.2.2设计指标 （1）路基压实度及填料的粒径要求如表31 表31路面底面以下深度（cm）压实度（重型）CBR填料最大粒径(mm)填方路段上路床03096%810下路床308096%510上路堤8015094%415下路堤150以下93

23、%310零填零挖及切方地段03096%815 （2）挖方路基边坡坡率和平台宽度应满足表32； 表32 边坡高度（m）边坡坡率边坡平台宽度（m）碎落台宽度（m）61：1.51.06101：1.51：2.01.52.01.52.03.3路基设计说明 路基工程包括一般路基设计、路基排水、防护工程、特殊路基处理等工程。但由于设计路段地处江南丘陵过湿区（IV5），路基排水比较重要，特将路基排水放入第五章。本章仅介绍前几项。本设计的路基宽度为26.00m，其路幅划分是：2.00（中央分隔带）+20.75（左侧路缘带）+43.75（行车道）+23.00（硬路肩）+20.75（土路肩）。3.3.1一般路基设计

24、： （1） 路堤：本路段用于填方的土质稳定性较好，边坡坡度上边沟去1：1.5， 下边坡1：1.75，上边坡坡高取8m。边坡坡脚与路基排水沟之间设2m的护坡道，以确保边坡的稳定性。（2） 路堑：路堑边坡坡脚与边沟之间设2m的碎落台，从而保证边沟不至阻 塞：最大挖深13.75m，设两级边坡，下一级坡度采用1：1，中部设b=2m的边坡平台，从而保证上一级边坡的稳定；下一级坡高取8m；上一级边沟坡度采用1：1。（3）地基表层处理： 1）地面横坡缓于1：5时，在消除地表革皮、腐植土后，直接在天然地面上填筑; 2) 地面横坡为1：51：2.5时，在地面挖台阶，台阶高度不小于2m； 3）应将地基表层碾压密实

25、。在一般土质地段，一级公路基底压实度不小于93%；路基填土高度小于路面和路床总厚时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实。3.3.2 软土地基处理：本路段不良地质问题为软土地基，分布范围广，厚度变化大，必须采取措施处理。在本设计段中采用了几种方案，对于厚度较小时，采用清淤回填砂砾或透水性材料，或采用土工格栅，对于厚度为35m的地段，要挖除上部3m淤泥，下部抛石挤淤，当片石上有淤泥砌上时，予以清除，其上铺10cm砂砾后，铺上一层土工布，再铺30cm厚砂砾层，在此基础上填筑路基。对于淤泥层厚度大于5m地段采取掺5%石灰进行处理。结合本路段工程实际及沿线材料分布情况，沿线有较丰富的砂石材料，砂质好，

26、石料为石灰岩，质量可靠且运输便利，换填多采用换土砂层法。即将地基下一定深度内的软土全部挖除，选用颗粒级配良好，质地坚硬的粒料，以中、粗砂为佳，进行回填，垫层的厚度以能保证不致因沉降而发生断裂为宜，其厚度通常以3050cm为好。垫层的铺设宽度要大于路堤底宽，通常每侧各向外50100cm。 3.3.3 一般路基防护设计： 路基边坡防护坚持以保护生态环境为主，结构防护为辅，以绿色环保为核心，美化环境为重心。对于一般路基边坡防护的结构形式有：方格型骨架内铺草皮护坡，直接铺设草皮，框格防护等。路堤路堑根据坡面高度采用以下方案：当路堑高度H2m时，采用直接铺设草皮；但边坡上下需要进行镶边处理;当路堑高度H

27、2m时，坡面采用方格截水沟骨架内草皮护坡。坡面用草做成100100cm方格，骨架内植草。骨架采用M7.5浆砌片石，骨架内铺草皮。为防止截水沟的水流冲刷坡脚在护坡道截水沟出口处沿路线方向铺砌150cm宽，25cm厚的浆砌片石。3.3.4 挡土墙设计 本设计部分路段在少占农田的前提下，考虑满足地基承载力的要求需要设置一定长度的挡土墙。挡土墙设计一般要求：挡土墙的类型一般要综合考虑工程地质，水文地质，冲刷深度，荷载作用情况，环境及施工条件等因素。重力式挡土墙使用较为广泛，一般适用于一般地区。浸水地区及地震地区等支挡工程，墙高一般不超过12M，高速公路及一级公路不宜采用干砌挡土墙。挡土墙可采用锥坡与路

28、堤相连，墙端应深入路堤不少于0.75m，锥坡坡率宜与边坡坡度相同，并采用植草防护措施。设计荷载：规范采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计方法。挡土墙构件承载能力极限状态设计采用的一般表达式： 式中：结构重要性系数，按5.4.21的规定选用; 挡土墙结构抗力函数； 抗力材料的强度标准值； 结构材料，岩土性能的分项系数； 结构或结构构件几何参数的设计值，当无可靠数据时，可采用几何参数标准值。结构重要性系数对于一级公路墙高5.0M时可采用1.0，墙高5.0时可采用1.05。荷载作用分为永久荷载，可变荷载及偶然荷载。填料当为粘性土时内摩擦角取值当墙高H6M时为3035度。 车辆荷载作用在挡土墙墙背

29、填土上所引起的附加土体侧压力计算，按车辆荷载公路级作用下计算等代土层厚度，按式计算： 式中：换算土层厚度； 车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m，取20KN/；墙高大于10m，取10 KN/；墙高在210m之间时，附加荷载强度用直线内插法计算。 墙背填土重度设计的挡土墙应按照公路设计规范进行抗滑移，抗倾覆及整体稳定性验算。挡土墙的埋深应符合以下要求：埋深一般不小于1m；当冻结深度小于或等于1m时，基底应在冻结深度以下不小于0.5m；当冻结深度大于1m时埋深应不小于1.25m。重力式挡土墙的构造要求：强身为混凝土浇筑时墙顶宽度应不小于0.4m，为浆砌时应不小于0.5m，圬工砌筑时应不小于0.6m；

30、应根据墙趾地形情况及经济比较合理选择墙背坡度。 （2）本路段挡土墙设计 在路堤部分处设置路堤挡墙，在路堑部分设置路堑挡土墙。拟对本路段沿线K24+660K24+760处路堤挡土墙进行设计计算。该段两侧填方量较大，路堤穿越农田地带，对路基不利，综合地形及经济条件拟采用重力式浆砌挡土墙。 1）拟定挡土墙形式及挡墙布置情况： 挡墙形式拟采用仰斜式重力式。该段最大填方为K24+700附近为12.90m，综合考虑各种因素计算挡墙墙身高度拟为7m，墙上填土为6m，加上墙趾段共约13m.，墙体直接埋置于地基暂设1.2m。以上尺寸刚好满足路基最高处的要求，该段挡墙为本段挡墙的控制设计段。挡墙排水设施设计：挡墙

31、前设置排水沟；浆砌墙身在墙前地面以上设置一排泄水孔，泄水孔尺寸为10cm圆孔，孔眼间距为23m；挡土墙纵向设置沉降缝合伸缩缝，缝宽为2cm，最大墙长定为10m。根据计算验算最后确定挡土墙的各项尺寸再绘制挡墙的布置图。 2）基本资料 见下表所列：表33挡土墙类型仰斜式路堤墙填料种类重度砂类土19墙高H7.00填料内摩擦角35墙面坡度1：0.25填料与墙背摩擦角墙背坡度1：0.25基础顶面埋深0.50砌筑材料M7.5浆砌MU40片石地基土类别重度稍密碎石类土23基底坡度0.20基底与地基土摩擦系数0.40砌筑材料的重度23地基土承载力特征值500圬工砌体间的摩擦系数0.70地基土摩擦系数0.70公

32、路等级一级抗压0.72轴心抗拉0.059汽车荷载标准公路级弯曲抗拉0.089直接剪0.147 通过试算，选择断面尺寸数据如下： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，挡土墙的结构形式及计算图式如下页：取单位墙长（1m），如图33所示，将挡土墙截面划分为三个部分，截面各部分对应的墙体重量为： 截面各部分的重心至墙趾的距离： 单位墙长的自重重力为： 全截面重心至墙趾的距离： 4）后踵点截面处，墙后填土和车辆荷载引起的主动土压力计算（见图示）查表4.2.5的规定，当墙身高度为8m时，附加荷载标准值： 换算等代均布土层厚度为： 因基础埋置较浅，不计墙前被动土压力

33、。 假设破裂面交于荷载内，选用表321中第六类公式： 破裂角 =0.5264 =0.8031 验证破裂面是否交于荷载内： 堤顶破裂面距墙踵： 荷载内边缘距墙踵： 荷载外边缘距墙踵： 因11.5310.53616.8，故破裂面交于荷载内，所以假设的计算图式符合实际。 主动土压力系数K 主动土压力E 1.793 后踵点土压力为： 单位墙长（1m）上土压力的水平分量： 单位墙长（1m）上土压力的竖直分量： 土压力水平分量的作用点至墙趾的距离： 土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离： 5）按路基宽、深作修正的低级承载力特征值 基础最小埋深（算至墙趾点）： 符合基础最小埋深的规定。 ，但基础宽度，所以修正

34、后的地基承载力特征值为： 查表5.2.7得：，（密实中砂）。 6）基底合力的偏心距检验 按第5.2.1条的规定：挡土墙地基承载力计算时，传至基础底面上的作用（或荷载）效应，宜按正常使用极限状态下作用（或荷载）效应标准组合，相应的抗力也采用地基承载力特征值。 作用于基底形心处的弯矩： 作用于倾斜基底的垂直力： 倾斜基底合力的偏心距为： 偏心距验算符合公式的规定。 7）地基承载力验算 由公式及可算得： 基底最大应力与地基承载力特征值比较： =505.99 地基承载力验算通过。 8）挡土墙及基础沿基底平面、墙踵处地基水平面的滑动稳定验算 按5.2.1条的规定：计算挡土墙及地基稳定时，荷载效应应按承载

35、力极限状态下的作用效应组合。 （1）沿基底平面滑动的稳定性验算 不计墙前填土的被动土压力，即。 滑动稳定方程 应符合： 按表4.1.7的规定，土压力作用的综合效应应增长对挡土墙结构起不得作用时，则有：符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。 抗滑动稳定系数 表5.3.5规定，荷载组合时，抗滑动稳定系数，故本计算得沿倾斜基底的抗滑动稳定系数，符合规定。 （2）沿过墙踵点水平面滑动稳定性验算 计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力，砂性土黏聚力。 滑动稳定方程 应符合： 即： 计算结果符合滑动稳定方程的规定。抭滑动稳定系数 符合抗滑动稳定系数的规定。9）挡土墙绕墙趾点的倾覆稳定验算不计墙前填土的被

36、动土压力。（1）倾覆稳定方程 应符合： 即： 计算结果符合倾覆稳定方程的规定。（2）抗倾覆稳定系数表5.3.55规定，荷载组合时，抗倾覆稳定系数，故本计算的抗倾覆稳定系数符合规定。10）挡土墙墙身正截面强度和稳定验算取基顶截面为验算截面。（1）基顶截面土压力计算由墙踵点土压力的计算结果：，；基顶截面宽度：；基顶截面处的计算墙高为：。按：基顶处的土压力为： 单位墙长（1m）上土压力的水平分量：单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：土压力水平分量的作用点至墙趾的距离：土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离：（2）墙顶截面偏心距验算截面宽度：取单位墙长（1m），基顶截面以上墙身自重：墙身重心至验算截面前缘

37、力臂长度：按公式（6.3.5）5计算，查表6.3.55，取综合效应组合系数，并按表4.1.75的规定，取荷载分项系数，截面形心上的竖向力组合设计值为：基底截面形心处，墙身自重作用的力矩：基底截面形心处，土压力作用的力矩： 按表4.1.75的规定，分别取作用分项系数：根据表6.3.55的规定，取综合效应组合系数为1.0。截面形心上的总力矩组合设计值：查表6.3.65得合力偏心距容许限值为：截面上的轴向力合力偏心距：符合偏心距验算要求，应按公式（6.3.8-1）5验算受压构件墙身承载力。11）截面承载力验算由前计算结果知，作用于截面形心上的竖向力组合设计值为按表3.1.55的规定，本挡墙之结构重要

38、性系数为：查表6.3.85得长细比修正系数：由公式（6.3.8-3）5计算构件的长细比：按6.3.8条19规定：由公式（6.3.8-2）19得构件轴向力的偏心距和长细比对受压构件承载力的影响系数：第四章 路面工程4.1设计资料4.1.1设计依据1邓学钧.路基路面工程【M】.北京；人民交通出版社，20032交通部颁.水泥混凝土路面设计规范（JTG D402004），北京；人民交通出版社，20043交通部颁.公路沥青路面设计规范（JTG D502006），北京；人民交通出版社，20064任务书给定的交通量4.1.2设计说明 （1）该路段为某一级公路，设计行车速度为100km/h； （2）设计标准轴

39、载为BZZ100。交通量平均增长率为5.5%； （3）本路段气候温和，雨量充沛，按照公路沥青路面施工技术规范附录A的沥青路面施工气候分区，属于热区，最低日平均气温大于0，另外根据该地区施工气候分区，属于多雨湿润地区； （4）在沿线有较好的路基路面材料，砂石材料砂质好，石料为石灰岩，质量可靠。运输便利；当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富。4.1.3设计交通量资料 交通量资料表 表41车型前轴轴重（KN）后轴轴重（KN）轴数轮数交通量小客车1单轮组2700中客车SH13016.5023.001单轮组850大客车CA5028.7068.201双轮组580小货车BJ13013.5527.201双轮组17

40、00中货车EQ14022.7069.201双轮组850中货车CA5028.7068.201双轮组600大货车JN15049.00101.601双轮组850特大日野KB22250.20104.301双轮组600设计交通标准轴载为BZZ100注： AUTONUM * GB3 上表为双车道双向交通量调查结果； AUTONUM * GB3 单位为辆/昼夜； AUTONUM * GB3 交通量平均增长率为5.5%。4.2设计原则及相应设计指标4.2.1高级路面基层选择原则： 一级公路应采用水泥稳定碎石做基层，以增强基层的强度和稳定性，减少低温收缩裂缝。条件允许时，底基层宜采用水泥或石灰、粉煤灰或石灰稳定

41、各种集料或土类做半刚性底基层。当采用半刚性底基层有困难时，可选用热拌或冷拌沥青碎石混合料或沥青贯入碎石做柔性基层。4.2.2排水基层选择 湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的一级公路宜采用排水基层。排水基层可选用多孔隙的开级配水泥稳定碎石、沥青稳定碎石或碎石。4.3路面结构设计计算 依据设计要求，采用两种路面结构设计方案（水泥混凝土路面与沥青混凝土路面方案各一种）进行路面结构方案比选，选取其中最优方案作为本设计路段路面结构。4.3.1水泥混凝土路面设计 （1）轴载分析 水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按式（3.0.41）（3.0.4

42、4）换算为标准轴载的作用次数。 （41） 或 （42） 或 （43） 或 （44） 式中： 100KN单轴双轮组标准轴载的作用次数； 单轴单轮、单轴双轮组、双轴双轮组或三轴双轮组轴载的总 重（KN）； n 轴型和轴载级位数； 各类轴型i级轴载的作用次数； 轴轮型系数，单轴双轮组是时，按式（42）计算；双轴双轮，按式（43）计算；三轴双轮组时，按式（44）计算。 凡是前、后轴载大于40KN的轴数均应换算成标准轴数。对于前、后轴载小于或等于40KN的轴数，可略去不计。计算结果见下表： 的计算结果 表42车型轴位（辆/昼夜）大客车CA50后轴68.201.005801.271中货车CA50后轴68.

43、201.006001.314中货车EQ140后轴69.201.008502.35大货车JN150前轴49.00416.468503.910后轴101.601.001095.767特大日野KB222前轴50.20412.1456004.022后轴104.301.001176.793将各参数代人式（41），并依据设计公路车道数确定交通道车道分配系数取0.6，方向分配系数取0.5，故得标准轴载的作用次数： =0.500.6（1.271+1.314+2.35+3.910+1095.767+4.022+1176.793） =685（次）（2）交通分析 设计基准期内的水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴

44、载累计作用次数，可按式（A.2.2）计算确定。 式中：标准轴载累计作用次数； 设计基准期； 交通量年平均增长率； 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数。 由表3.0.1，一级公路的设计基准期为t=30年，安全等级为二级。由表A.2.2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取。已知交通量年平均增长率为5.5%。将参数代入上式计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为： 由表3.0.5知：设计车道标准轴载累计作用次数时，属重交通等级。所以该路段属重交通等级。 （3）初拟路面结构 由表3.0.1，相应于安全等级二级的变异水平等级取中级。根基一级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表4.4.6，初拟

45、普通混凝土面层，厚度为0.26m。基层采用多孔隙开级配水泥稳定碎石（孔隙率约为20%，水泥用量10%），厚0.14m；底基层选用水泥粉煤灰稳定碎料，厚0.2m。普通混凝土板的平面尺寸长为5.0m5.0m，纵缝为拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝，间距(板长)5.0m。 （4）路面材料参数确定 按表3.0.6，取属重交通等级的普通混凝土面层的弯拉强度标准值为,相应弯拉弹性模量按F.3取。 查附录F.1，路床顶面回弹模量取=。查附录F.2，水泥稳定碎石回弹模量取 EQ ，水泥粉煤灰稳定碎料回弹模量取。 新建公路的基层顶面当量回弹模量可按式(B.1.51)(B.1.56)确定： 式中：基层顶面的当量回弹

46、模量； 路床顶面的当量回弹模量； 基层和底基层或垫层的当量回弹模量； 、基层和底基层或垫层的回弹模量； 基层和底基层或垫层的当量厚度； 基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度； 、基层和底基层或垫层的厚度； 、与有关的回归系数。 将、代人得； 普通混凝土面层的相对刚度半径按式计算： 式中：混凝土板的相对刚度半径； 混凝土板的厚度； 水泥混凝土的弯拉弹性模量； 基层顶面当量回弹模量。 相对刚度半径计算为： （5）荷载疲劳应力 标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力按式计算： 式中：标准轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力； 标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按式确定。 式中：标准轴载在

47、临界荷位处产生的荷载疲劳应力； 标准轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力； 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时， =0.870.92（刚性和半刚性基层去低值，柔性基层去高值）； 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力系数，按B.1.4条计算确定； 考虑偏载荷动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按公路等级查表B.1.2确定。 其中 = 式中：设计基准期内标准轴载累计作用次数，按附录A式（A.2.2）计算 与混合料性质有关的指数，普通混凝土 因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数=0.87。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为： =根据公路等级，由表

48、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取=1.25 则荷载疲劳应力计算为：. =0.87 （6）温度疲劳应力 由表3.0.8，IV区最大温度梯度取/m。板长，由图B.2.2可查普通混凝土厚时，。按式，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力。 式中：最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力； 混凝土的线膨胀系数（1/），通常可取为110/； 最大温度梯度，查表3.0.8取用； 综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按和h查用图B.2.2确定； 板长，即横缝间距。 将参数代人上式得： 温度疲劳应力系数，按式计算 式中：、和回归系数，按所在地区的公路自然区划查表B.2.3确定

49、。 混凝土弯拉强度标准值；根据公路自然区划，查表B.2.3，取， EQ ，得： 临界荷位处的温度疲劳应力按式确定： 式中：临界荷位处的温度疲劳应力； 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力，按B.2.2条确定； 考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按B.2.3条确定。 温度疲劳应力为： 查表3.0.1，一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%。再根据查得的目标可靠度和中级变异水平等级为低级，查表3.0.3，确定可靠度系数。 水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用式。 式中：可靠度系数，依据所

50、选目标可靠度及变异水平等级按表3.0.3确定； 行车荷载疲劳应力，计算方法见附录B.1； 温度梯度疲劳应力，计算方法见附录B.2； 水泥混凝土弯拉强度标准值，见3.0.6条。 将各参数代入式得： 因而，所选普通混凝土面层厚度（0.26m）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。4.3.2沥青混凝土路面结构设计沥青路面结构设计采用公路路面设计程序（HPDS2006）进行。为了充分利用当地资源，体现创新设计理念，沥青路面结构拟采用沥青玛帝脂碎石混合料（SMA）结合普通沥青混凝土作为面层，水泥稳定碎石及水泥粉煤灰碎石作为基层和底基层。初步拟定上面层为细粒式沥青玛帝脂碎石4cm，中间层位

51、中粒式沥青玛帝脂碎石5cm，下面层为粗粒式沥青混凝土6cm，基层采用水泥稳定碎石20cm，底基层采用水泥粉煤灰碎石土。 具体计算过程如下： 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 表43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黄河JN15049101.61双轮组8502解放CA5028.768.21双轮组6003北京BJ13013.5527.21双轮组17004东风EQ14023.769.21双轮组8505解放CA5028.768.21双轮组5806日野KB22250.2104.31双轮组600 注：设计年限为15年 车道系数取0.5 交通量平均年增长率为5.

52、5%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 ： 2513设计年限内一个车道上的累计当量轴次 ：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 ：2004设计年限内一个车道上的累计当量轴次 ：公路等级： 一级公路 公路等级系数： 1面层类型系数： 1 基层类型系数： 1路面设计弯沉值：23.8(0.01mm)各路面结构层抗压模量及容许应力见下表：表44层位结 构 层 材 料 名 称厚度20抗压模量15抗压模量容许应力1细粒式沥青混凝土40140020000.452中粒式沥青混凝土50110016000.323粗粒式沥青混凝土6090

53、013000.254水泥稳定碎石200150015000.35水泥粉煤灰碎石土？9009000.16新建路基36 按设计弯沉值计算设计层厚度： LD= 23.8 (0.01mm) H( 5 )= 250 mm LS= 25.3 (0.01mm) H( 5 )= 300 mm LS= 22.9 (0.01mm) H( 5 )= 281 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度： H( 5 )= 281 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 281 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 281 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )=

54、281 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 281 mm ( 5 )= 0.106 MPa H( 5 )= 331 mm ( 5 )= 0.093 MPa H( 5 )= 306 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度： H( 5 )= 281 mm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 306 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度： 路面最小防冻厚度 500 mm 验算结果表明 ，路面总厚度满足防冻要求。通过对设计层厚度取整，最后得到路面结构设计结果如下： - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 50 mm - 粗粒式沥青混凝土 60

55、 mm - 水泥稳定碎石 200 mm - 水泥粉煤灰碎石土 310 mm - 新建路基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 ： 一级公路 新建路面的层数 ： 5 标 准 轴 载 ： BZZ100计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 ： 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 22.6 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24.8 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 27.5 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 30.9 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 68.2 (0.01m

56、m)土基顶面竣工验收弯沉值： LS= 258.8 (0.01mm)（根据“基层施工规范”第88页公式） LS= 207.6(0.01mm)（根据“测试规程”第56页公式）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 )=-0.203 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.074 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.041 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.067 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= 0.1 (MPa)4.4路面结构方案拟定 方案分析： 4.4.1水泥混凝

57、土路面设计方案： （1）水泥混凝土路面的主要优点有 1）强度高，混凝土路面具有很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度一级抗磨能力好： 2）稳定性好，混凝土路面的水稳性、热稳性均好，特别是它的强度能随时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的“老化”现象； 3）耐久性好，由于混凝土路面的强度和稳定性好，它能通行包括履带式车辆在内的各种运输工具； 4）有利于夜间行车，混凝土路面色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有利； （2）主要缺点有 1）对水泥和水的需要量大； 2）有接缝，接缝的存在不但会增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响行车的舒适性； 3）开放交通较迟，一般水泥混凝土路面完工后要经过28天的

58、养生，才能开放交通； 4）修复困难，路面损坏后，开挖和困难，修补工作量大，且影响交通。 4.4.2沥青路面设计方案 首先沥青路面与水泥混凝土路面相比有一系列的优点：表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声点、施工期短。而且本沥青路面采用的是一种新型的沥青路面结构材料SMA，这种材料是由高含量粗集料、高含量矿粉较大沥青用量，低含量中间粒径颗粒组成的骨架结实型沥青混合料。相互嵌挤结构的骨架承受了荷载的作用，使得路面在重交通作用下，有良好的抗车辙能力，而且温度敏感性小，有足够的竖向和侧向约束能力，使得路面在车辆荷载作用下，不产生或只产生微小的永久变形。具体可归结为： （1）减小了混合料路面孔隙

59、率，使老化的速度、水蚀作用降低； （2）改性沥青的使用与纤维的使用，大大提高了沥青与砂料的粘附性； （3）减小了混合料内部的微裂率，并提高了混合料的柔韧性，使应力集中程度降低。变形特性改善，从而使SMA混合料的耐疲劳性得以提高。 （4）SMA路面比常规路面可延长寿命40%50%或更长，并且其养护费用较低；由于养护工作量小，使用户因交通堵塞而发生的延误费用也相应降低；这些都表明SMA路面虽然初期成本投资较高，但因服务寿命延长、养护费用及用户费用都较低，使路面全寿命成本较低，而且具有可持续的环境效果。因而在重交通条件下，选择SMA路面还是相当合算的。综合考虑本路段路面结构还是采用沥青路面结构方案比

60、较合适。 第五章 路基路面排水设计5.1路基排水设计 5.1.1 设计依据 1交通部颁，公路排水设计规范（JTG 01897），北京；人民交通出版社，19972姚祖康，公路排水设计手册【M】，北京；人民交通出版社，2002 3交通部颁，公路路基设计规范（JTG D302004），北京；人民交通出版社，2004 4邓学钧，路基路面工程【M】，北京，人民交通出版社，2003 5.1.2 路基排水设计（1）设计原则路基排水设计应防、排、疏结合，并与路面排水、路基防护、地基处理以及特殊路基段的其他处治措施相互协调，形成完善的排水系统；路基设计排水应遵循总体规划、合理布局、少占农田、环境保护的原则，并与