学士水利工程电站毕业设计3

第一部分设计总说明一、线路概况xx至xx段高速公路是交通部规划的国家重点公路青岛至红其拉甫线的主要组成部分，是山东省“五纵、四横、一环”高等级公路网的组成部分。马莱高速公路的建设是加快山东半岛城市群的崛起和发展、打通青岛市向西出口通道的重大举措。本路段起点桩号K126+000，终点桩号K226+400。所经区域属于温带大陆性季风气候，四季分明、光照充足、少雨多风、气候干燥，春夏季多偏南风、冬季多偏北风，年平均气温11.0~13.0℃，最冷月平均气温-1.4℃，最热月平均气温27.4℃，年极端最高气温38.0~41.0℃，年极端最低气温-14.5~-25.5℃，多年平均降雨量为690~900mm.。降水量的季节变化很大，有明显的旱季和雨季。平均夏季降水量最大，冬季降水量为最小。山区降水量相比平原区降水量偏多。由于该沿线地区地形复杂，地面起伏较大，热量和降水分布不均，导致干燥度在地理分布二、设计标准2.1主要技术指标（1）公路等级：四车道高速公路；（2）设计速度：100km/h；（3）路基宽度：整体式路基宽26m；（4）最大纵坡：4%；（5）一般最小平曲线半径：700m；（6）一般竖曲线最小半径：凸型10000m、凹型4500m；（7）汽车荷载等级：公路-I级（8）设计洪水频率：特大桥1/300，大、中、小桥及构造物1/100；（9）地震烈度：本项目所在区域地震动峰值加速度为0.05g，依据现行《公路工程抗震设计规范》不作抗震设计。2.2路基设计路基设计应贯彻路基稳定性及少占耕地为原则。排水设计重现期为5年，设计洪水频率为100年一遇。2.3路面设计根据交通量情况及公路性质设计机动车道的路面结构。设计交通标准轴载为BZZ-100。三、交通量资料交通车型小客车中客车大客车小货车中货车大货车特大车拖挂车交通量增长率（%）代表车型SH130CA50BJ130CA50EQ140JN150KB222五十铃9.9昼夜交通量（辆/日）23001000325195055097063045072注：1.特大车：前轴47.55KN，后轴2×79KN；2.拖挂车：前轴60KN，中轴100KN，后轴2×80KN；3.昼夜交通量为双向车道年平均日通行车辆数；4.汽车参数参见有关规范。四、沿线土壤地质情况沿线地貌以丘陵为主，间有低山。起点附近海拔190为余米，至沭河附近(K134+240)一段地形起伏不大，高程一般在200~240m，向西地面高程明显增高且地形起伏较大，多在240~340m，路线在北马山（K142+000）附近通过海拔达480余米的南马山，沂水县新庄至沂源县黄家峪前（K144+000~K153+000）一段从山坡南麓延伸，右侧（北侧）山峰高程430~520m，沂源县石桥、悦庄、南麻、鲁村附近海拔280m左右，xx孝义水库海拔235m左右，xx铁车（K213+900）附近海拔405m左右；沟谷一般宽缓，堆积物厚度一般较小；河床宽度一般较小，堆积物厚度大者可达10m，一般4~8m.其中K191+100~K192+200间为低山地貌，海拔500m左右。山坡较陡，一般20~30度，局部达40度左右。山坡植被较少，主为松树、桃林及苹果林。覆盖层一般较薄，基岩裸露较普遍。本路段地表水要冲沟中小溪流，河沟较小，流量少，河沟流量季节性明显。沿线缺水，注意雨五、沿线材料分布情况本项目全线各材料储量丰富，由当地农民开采，在部分机械；石灰岩料场；人工爆破，碎石机碎石，现生产能力不大，以销售情况定生产，此外，由路基爆破开挖产生的块、片石也可选择利用。施工时，还需增加机械，提高产量，才能满足施工进度的要求，特别是路面施工时，要注意石料的储备。沙料场；具有较高的生产能力，机械挖砂船较多，现因销量不大，而大量闲置。

第二部分路基设计第一章路基典型断面设计一、路基基本结构设计1.1路堤式路基填筑设计高度8m以内时，一般路段边坡设置为1：1.5；填筑高度大于8m时，下部边坡调整为1:1.75。路堤式路基断面如图a所示。1.2路堑式路基本工程沿线挖方路段山丘地质为风化砂岩，在坡脚排水边沟外设置1.5m碎落台，山坡上各级间均设置2m宽碎落台。路堑边坡坡率设置如下：第一级边坡坡率为1：0.5，高度大于10m；第二级边坡坡率为1：0.75，高度小于6m。路堑式路基一般断面如图b所示。1.3半填半挖式路基半填半挖式路基的挖方侧边坡设置同路堑式路基，填方侧边坡设置同路堤式路基。半填半挖式路基断面如图c所示。(a)路堤式路基（b）路堑式路基（c）半挖半填式路基二、路基防护设计为保护路基的强度和稳定性以及运营安全，必须对路基进行防护和加固设计。路基防护设计结合本地沿线的原材料，按照美观、环保、绿化的原则确定方案。2.1植物防护路堤边坡在1：1~1：2之间的，采取拉伸网草皮防护，若冲刷比较严重，边坡较陡的采用片石铺砌成的网格式边框，内再铺草皮；堤岸采用植树防护。采用清表土换填以利植物生长。如下图：（a）平铺平面 （b）平铺剖面（c）垂直叠铺（d）网格式草皮防护示意图2.12.2工程防护当不宜使用植物防护或考虑就地取材时，采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护是常用的防护形式之一。2.3护面墙护面采用M7.5浆砌片石砌筑，要求面紧贴坡面，表面砌平，厚度按下表做。其构造与布置，如下图所示。（a）单层（b）双层片石护面层示意图（图中H为干砌石垛高度，约20~30cm，h为护面厚度，大于20cm）（a）双层式 （b）单层式护面墙示意图（单位：m）1-平台；2-耳墙；3-泄水孔；4-封顶；5-松散夹层第二章路基设计表第三章土石方计算表第四章挡土墙设计一、设计资料1.1墙身构造挡土墙拟采用重力式倾仰挡土墙，如图所示，墙身高度H=6m，墙顶填土高度a=2m，填土边坡为1:1.5，墙背仰斜1：02.5（α=-14°02′），墙身分段长度为10m。1.2车辆荷载计算荷载一辆标准汽车重力。1.3土壤地质情况墙背填土容重γ=18.0KN/m3，计算内摩擦角φ=35°，填土与墙背间的摩擦角δ=，地基容许承载力，基底摩擦系数f=0.3。1.4墙身材料M7.5砂浆砌25号片石，砌体容重γk=23KN/m3，砌体容许压应力，容许剪应力，容许拉应力。二、车辆荷载换算根据JTGD60-2004挡土墙土压力计算采用车辆荷载计算。2.1车辆荷载2.1.1求不计车辆荷载作用时破裂棱体宽l0查《路基》中的表3-2-1中的第五类公式得：=0.3282.1.2求计算长度B据规范4.3.4-2公式得：＜20m挡土墙计算长度取B=18.77m，布置一辆重车，荷载总重为550KN。2.1.3计算车辆荷载总重ΣQ如图所示车辆荷载布置图车轮中心距路基边缘0.50m，B0=0.59m，eq\o\ac(○,1)号轮在破坏棱体内的宽度为（0.59-0.50）+01.5=0.24（m）；其轮重eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,3)号轮破坏棱体内宽度为（0.59-0.50）+0.30=0.39（m）；其轮重eq\o\ac(○,4)eq\o\ac(○,5)号轮破坏棱体内宽度为（0.59-0.50）+0.30=0.39（m）；其轮重由此，2.1.4换算土层厚度：三、主动土压力计算3.1车辆荷载3.1.1求破裂角假设破裂面交于荷载内，采用相应的公式计算：验核破裂面否交于荷载内：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5.0＜6.40＜6.78，故破裂面交于荷载内，所假设计算图式符合实际。3.1.2求主动土压力系数K和K13.1.3求主动土压力及作用点位置Zx因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂改为四、设计挡土墙截面根据李均民《重力式挡土墙设计经验谈》一文的分析，仰斜式挡土墙墙顶宽度b、墙高H、土压力Ea、基底坡度i和摩擦系数f以及填土容重γm，在满足抗滑系数Kc＞1.3时有以下关系：式中M为填土坡度系数。选择墙面平等于墙背，基底倾斜0.2：1（α0=11°18′），可由李均民文中查得f=0.30、i=0.2时，M=0.09524、λ=2.214。取Ea=97.7KN，以解得b≥2.05m，选取b=2.5m。五、挡土墙稳定计算5.1计算墙身重W及ZW墙身重W及力臂ZW计算如下：5.2抗滑稳定性验算=3.818＞[Kc]=1.305.3抗倾覆稳定性验算5.4基底应力验算解得：＜[σ]＝250KPa∴地基承载满足要求。

第三部分路基路面排水设计第五章路基排水设计路基排水的任务就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。由地面排水设备和地下排水设备来完成。一、地面排水设备常用的路基地面排水设备，包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池等。1.1边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。平坡路段不小于0.5%的纵坡，特殊情况容许采用0.3%但边沟口间距宜减短。横断面一般采用矩形，底宽与深度约0.6~0.9m，水流少的地区或路段，取低限或更小，但不宜小于0.3m。1.2截水沟又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。降水量少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的路段，可以不设截水沟。横断面一般为梯形，边坡边坡采用1：1，沟底宽0.6m，沟深0.6m。截水沟位置应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。1.3排水沟排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种的水流，引至桥涵或路基范围以外的指定地点。横断面一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定，沟底宽与深度为0.6m，边坡坡比为1：1。位置离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10~20m，连续长度宜短，一般不超过500m。1.4跌水与急流槽跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达45°。由于纵坡陡、水流速度快、冲刷力大，要求跌水与急流槽的结构必需稳固耐久，通常应采用浆砌块石或水泥混凝土预制块砌筑，并具有相应的防护加固措施。1.5倒虹吸与渡水槽当水流需要横跨路基，同时受到设计标高的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称倒虹吸，后者为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半是配合农田水利所需而采用。二、地下排水设备路基及边坡土体中的上层滞水，或埋藏很浅的潜水称为地下水，当地下水影响路基路面强度或边坡稳定时，应设置暗沟（管）、渗沟和检查井等地下排水设施。2.1暗沟又称盲沟，具有隐蔽工程的含义。由于沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定地点。简易盲沟的排水能力较小，不宜过长，沟底具有1%~2%的纵坡，出水口底面标高应高出沟外最高水位20cm，以防水流倒渗。2.2渗沟采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，作用是降低地下水位或拦截地下水，水力特性是紊流。其位置与作用视地下排水的需要而定，沟的尺寸更大，埋置更深，而且要都计算确定尺寸。公路路基中，浅埋的渗沟约在2~3m以内，深埋时可达6m以上。2.3渗井渗井属于水平方向的地下排水设备，当地下存在多层含水层，其中影响路基的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式（竖向）排水，设置渗井，安全无害不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层中去，以降低上层地下水位或全部予以排除。鉴于渗井施工不易，单位渗水面积的造价高于渗沟，一般尽量少用。第六章路面排水设计一、路面表面排水路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。路面表面排水设计应遵循下列原则：1、降落在路面上的雨水，应通过路面横坡坡度向两侧排走，避免行车道路路面范围内出现积水。2、在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。3、在路堤较高，边坡坡面在未做防护而受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷进，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。4、设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。二、中央分隔带排水中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容，应根据分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形式和分隔带表面的处理方式等因素选择不同的排水方式。宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水，超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口；缘石过水断面的泄水口可采用开口式，格栅式或组合式；碟形混凝土浅沟的泄水格栅式。三、路面内部排水进入路面结构内的自由水，可通过向路基下部渗流而逐渐排走。渗流的速度随路基土的渗透性和地下水位的高度而异，可以利用达西渗流定律，以不同渗透性的路基土的排水时间进行计算分析。四、边缘排水系统边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向也水管和过滤织物组成的边缘排水系统，是将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水善不良的旧水泥混凝土路面。采用上方案可以在不改变原路面结构层内沿层间渗流的速率要比向下渗流的速率慢许多倍，并且部分自由水仍有可能被阻封在路面结构内，因而边缘排水系统的渗流时间较长。五、排水基层的排水系统基层排水系统是直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和池水管以及横向出水管等，组成排水基层排水系统，采用透水性材料做基层，使渗入路面结构内的水分，先通过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流进入纵向集水和排水管，再由横向出水管排引出路基。由于自由水进入排水层的渗流路径短，在透水性材料中渗流的速率快，其排水效果要比边缘排水系统好得多，一般在新建路面时采用此方案。第七章竖曲线高程计算一、变坡点K200+600的参数计算1、变坡点K200+600起终点桩号高程计算：切线长T=105、外距E=0.394、半径R=14000（提供资料）起点桩号：K200+（600-105）=K200+495起点高程：349-105×0.5%=348.475变坡点K200+600终点桩号：K200+（600+105）=K200+705高程349.000终点高程：349+105×2%=351.1002、各桩竖曲线高程计算两坡道的坡度均为正值，且ω=i2-i1=2%-0.5%=1.5%，因此为凹曲线。二、变坡点K201+100的参数计算1、变坡点K201+100起终点桩号高程计算：切线长T=75、外距E=0.188、半径R=15000（提供资料）起点桩号：K201+（100-75）=K201+025起点高程：359-75×2%=357.500变坡点K201+100终点桩号：K201+（100+75）=K201+175高程359.000终点高程：359+75×1%=359.752、各桩竖曲线高程计算两坡道的坡度均为正值，且ω=i2-i1=1%-2%=-1%，因此为凸曲线。

第四部分路面设计第八章刚性路面设计本工程为高速公路根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002），安全等级为一级，设计基准为30年，目标可靠度为95%，目标可靠指标为1.64，结构尺寸参数的变异水平等级为低。刚性路面设计所有的公式、表格及图均参照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）（以下简称规范）。一、路面设计荷载计算以山东省马莱高速公路长期观测得到的4月份日平均交通量，做为路面设计的依据，根据规范。3.04条进行轴载换算和作用次数计算，如下表：车型δiNi(次/日)Pi（KN）SH130前轴1000后轴100055.128.581CA50前轴875后轴187568.21.917BJ130前轴1950后轴1195070.156.706EQ140前轴970后轴197069.202.682JN150前轴1630490.007后轴1630101.6812.157特大车前轴145047.550.003后轴4502×792.385拖挂车前轴172600.020中轴17210072.000后轴722×800.465合计926.923上表计算得到本工程交通量换算为标准轴载的作用次数为Ns=926.923。取交通量年增长率为9.9%，由式（3.0.3）和规范表A.2.2取轮迹横向分布系数η为0.20，可计算得到设计基准期内标准轴载累计作用次数Ne为：==（次）根据规范表3.0.5的交通分级本工程为重交通道路。根据规范表3.0.6水泥混凝土的28天设计弯拉强度为fr=5.0MPa，且本工程所处的地理位置为我国自然区划的II级区，最大温度梯度可以取为83℃/m。二、路面组合设计根据路基地干湿类型分别有三个方案第一方案：路基处于潮湿状态；第二方案：路基处于干燥状态；第三方案：路基处于中湿状态。三、第一方案设计3.1初拟路面结构由规范表4.4.6初估混凝土面板厚26cm。根据沿线多砂砾的特点，基层选用水泥稳定砂砾，厚20cm。底基层为石灰粉煤灰土，厚22cm。板平面尺寸选为3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平头缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝）。3.2路面材料参数确定根据规范表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性摸量标准值为Ec=31000Mpa。根据规范附录F材料参数经验参考值表，土基潮湿状态下的回弹模量取E0=28Mpa；石灰粉煤灰土的回弹模量取E1=800Mpa水泥稳定砂砾的回弹模量取E2=1500Mpa。3.3基层当量回弹模量及相对刚度半径计算==1183.3Mpa=6.616(KN·m)==0.406=4.478=0.816基层当量回弹模量为：=209.4Mpa=0.73863.4荷载疲劳应力计算根据规范公式B.1.3，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力为=0.9497Mpa因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累积疲劳作用的疲劳应力系数，因为是钢筋砼板，取v=0.057=2.519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影响损坏影响的综合系数取kc=1.30。由规范公式B.1.2，荷载疲劳应力为：=2.705Mpa3.5温度疲劳应力计算根据本工程所在山东地区划为II区，根据规范表3.0.8，最大温度梯度取83℃/m。板长5m，L/r=7.04，由图B.2.2可查得普通混凝土板厚度h=0.25，Bx=0.7。根据公式B.2.2，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为=2.341Mpa根据自然区划查表B.2.3得a=0.828，b=0.041，c=1.323由公式B.2.3得温度疲劳应力系数公式=0.5605由公式B.2.1得温度疲劳应力=1.312Mpa3.6设计基准期内荷载应力和温度应力的总应力计算本工程为高速公路安全等级为一级，相应的变异水平为低级，目标可靠度为95%；根据规范表3.0.3确定本工程的可靠度系数为γr=1.2，由公式3.0.3=4.821Mpa<fr=5.0Mpa3.7结论根据上述计算普通混凝土面层厚度0.26m可以承受设计基准期内荷载应和和温度应力的综合疲劳作用。四、第二设计方案4.1初拟路面结构初估混凝土面板厚25cm，基层选用水泥砾石，厚20cm，垫层为天然砂砾，厚为22cm，板平面尺寸选为宽3.75m，纵横为设拉杆企口缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝）。4.2路面材料参数确定根据规范表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性摸量标准值为Ec=31000MPa。根据规范附录F材料参数经验参考值表，土基干燥状态下的回弹模量取E0=38MPa；天然砾石的回弹模量取E1=200MPa，水泥稳定砂砾的回弹模量取E2=1500MPa。按照第一方案计算方法，得到设计基准期内荷载应力和温度应力的总应力为4.962MPa，符合要求。五、第三设计方案5.1初拟路面结构初估混凝土面板厚25cm，基层选用水泥砾石，厚20cm，垫层为天然砂砾，厚为22cm，板平面尺寸选为宽3.75m，纵横为设拉杆企口缝，横缝为设传力杆的缩缝（假缝）。5.2路面材料参数确定根据规范表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性摸量标准值为Ec=31000MPa。根据规范附录F材料参数经验参考值表，土基中湿状态下的回弹模量取E0=35MPa；天然砾石的回弹模量取E1=200MPa，水泥稳定砂砾的回弹模量取E2=1500MPa。按照第一方案计算方法，得到设计基准期内荷载应力和温度应力的总应力为4.995MPa，符合要求。5.7结论根据上述计算普通混凝土面层厚度0.26m可以承受设计基准期内荷载应和和温度应力的综合疲劳作用。以上三个方案中方案一（潮湿）最不利，所以以方案一作为设计方案。路面结构示意图：板26cm板25cm板25cm水泥稳定砂砾20cm水泥稳定砂砾20cm水泥稳定砂砾20cm石灰粉煤灰土22cm天然砂砾22cm天然砂砾22cm地基地基地基方案（一）方案（二）方案（三）六、接缝设计6.1接缝的构造与布置6.1.1胀缝的构造缝隙宽20mm。如施工时气温较高，或胀缝间距较短，应采用低限；反之用高限。缝隙上部3-4cm深度内浇灌填料，下部则设置富有弹性的嵌缝板，由油浸或沥青浸制的软木板制成，在胀缝处板厚中央设置传力杆。传力杆长为50cm，直径25mm的光圆钢筋，每隔40cm设一根杆的半段固定在砼内，另半段涂以沥青，套上长约10cm的铁皮或塑料套筒，筒底与杆端之间留出宽约3-4cm的空隙，并用木悄与弹性材料填充，以利的自由伸缩。在同一条胀缝上的传力杆，设有套筒的活动端在缝的两边交错布置。如下图所示：胀缝的构造形式单位：cm6.1.2缩缝的构造缩缝采用假缝形式，即只在板的上部设缝隙，缩缝隙宽6mm，深度约为5cm，缝隙内应浇灌填缝料，以防止地面水下渗，及石砂杂物进入缝内。缩缝构造如下图所示：缩缝的构造形式单位：cm6.1.3施工缝的构造施工缝采用平头缝，平头缝上部设置深为4cm，宽为10cm的沟槽，内浇灌填缝料。在板中央处设置传力杆，传力杆长40cm，直径20mm，半段锚固在砼中，另半段涂以沥青或润滑油，如下图所示：施工缝构造示意图（单位：cm）6.2纵缝的构造与布置纵缝间距为3.75m，做成假缝形式的平头纵缝，缝壁应涂沥青，缝的上部也应留有宽6~8mm的缝隙，内浇灌填缝料。为防止板沿两侧路拱横坡爬动拉开和形成错台，以及防止横缝搓开而设置拉杆，拉杆长60cm,直径18mm，间距1.5m。如下图：七、特殊部分砼路面的设计7.1边板的补强混凝土面板边缘部分的补强，选用2根直径为12mm螺纹钢筋，布置在板的下部，距板底6cm，间距为10cm，钢筋两端向上弯起，如下图所示：边缘钢筋布置（尺寸单位：mm）7.2角隅补强角隅部分补强选用2根直径为14mm的螺纺钢筋，布置在板的上部，距板顶为8cm，距板边为10cm。八、混凝土板的施工工艺面层板的施工程序为：eq\o\ac(○,1)安装模板；eq\o\ac(○,2)设置传力杆；eq\o\ac(○,3)混凝土的拦和与运送；eq\o\ac(○,4)混凝土的摊铺和震捣；eq\o\ac(○,5)接缝的设置；eq\o\ac(○,6)表面整修；eq\o\ac(○,7)混凝土的养生与填缝。8.1边模的安装在摊铺混凝土前，应先安装两侧模板。侧模按预先标定的位置安放在基层上，两侧用铁钎打入基层以固定位置。模板顶面用水准仪检查其标高，不符合时予以调整。模板的平面和高程控制都很重要，稍有歪斜和不平，都会反映到面层，使其边线不齐，厚度不准和表面呈波浪形。因此，施工时必须经常校验，严格控制。模板内侧是应涂刷肥皂液、废机油或其他润滑剂，以便利拆模。8.2传力杆设置当两侧模板安装好后，即在需要设置传力杆的胀缝或缩缝位置上设置传力杆。混凝土板连续浇筑时设置胀缝传力杆的做法，一般是在嵌缝板上预留圆孔以便传力杆穿过，嵌缝板上面设木制或铁制压缝板条，其旁再放一块胀缝模板，按传力杆位置和间距，在胀缝模板下部挖成倒U槽，使传力杆由此通过。对于不连续浇筑的混凝土板在施工结束时设置的胀缝，宜用顶头木模固定传力杆的安装方法。即在端模板外侧增设一块定位模板，板上同样按照传力杆间距及杆径钻成孔眼，将传力杆穿过端模板孔眼并眼并直至外侧定位模板孔眼。两模板之间可用按传力杆一半长度的横木固定。继续浇筑邻板时，拆除挡板、横木及定位模板，设置胀缝板、木制压缝板条和传力杆套管。胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）先浇的混凝土；2-传力杆；3-金属套管；4-负笈5-支架；6-压缝板条；7-嵌缝板；8-胀缝模板8.3制备与运送混凝土混合料混合料的制备可采用两种方式：（1）在工地由拌和机拦制；（2）在中心工厂集中制备，而后用汽车运送到工地。拌制混凝土时，要准确掌握配合比，特别要求严格控制用水量。每天开拌所用材料应过秤，量配的精度，对水泥±1.5%，砂为±2%，碎石为±3%，水为±1%，每一工班应检查材料量配的精度至少2次，每半天检测混合料的坍落度2次，拌和时间为1.5~2.0min。用机械摊铺混凝土时，须进行匀料，主要任务是用匀料机将运输车卸下的混凝土均匀布在铺筑路段内，并使其大致平整，留有一定虚高，以保证混凝土振实，整平后与路面施工厚度相同，当坍落度为1~5cm时，匀料机匀料的松铺厚度按振实后路面的厚度的1.5~1.25倍控制。8.4摊铺和振捣振捣器具有平板震捣器（2.2~2.8KW）、插入式振捣器和震动梁（各1KW）配套作业。平板震捣器在同一位置停留的时间为10-15S，以达到表面振出浆水，混合料不在沉落为宜，平板震捣后，用带有震动器的，底面符合路拱横坡的震捣梁，两端搁在侧模上，沿摊铺方向震捣拖平，震捣过程中多余的混合料将长的无缝钢管两端放在侧模上，沿纵向滚压一遍。必须注意：当摊铺和震捣混合料时，不要碰撞模板和传力杆，以避免其移动变位。8.5筑做接缝（1）胀缝：先浇筑胀缝一侧砼，取去胀缝模板后，再浇筑另一侧砼，钢筋支架浇在混凝土内，压缝板未使用前应涂废机油，在砼震捣后，先抽动一下，轻帛出压缝板来，再用铁抺板将两侧砼抺平整。缝隙上部浇灌，填缝隙，留在缝隙下部的嵌缝用沥青浸制的软木板制成。（2）横向缝隙即假缝用切缝法:在砼震实整平后，利用震捣梁将“T”形震动刀准确的按缩缝位置震出一条槽，事后将铁制压缝板放入，并用厚浆修平槽边。当砼收浆抺面后，再轻轻取出压缝板放入，并立即用专用抺子修整缝缘。做的时候要谨慎操作，以免砼结构受到扰动和接缝边缘出现不平整（错台）。8.6表面修整与防滑措施在已硬结的路面上，用锯槽机将路面锯割成深5m，宽2m，间距20mm的小横槽。8.7养生与填缝潮湿养生：砼抺面2h后，用手指按压无痕迹时开始养生，采用湿麻袋或草袋垫，或者20~30mm厚的湿砂覆盖于砼表面。每天均匀洒水数次，使其保持潮湿延续16天。填缝工作宜在砼初步硬结后及时进行。填缝前首先将缝隙内泥砂杂物清除干净，然后浇灌填缝料。混凝土强度必须达到设计强度的90%以上时方能开放交通。8.8夏季施工在气温超过25℃时施工可采用以下措施eq\o\ac(○,1)对湿混合料，在运输时要加以遮盖eq\o\ac(○,2)各道工序应紧凑衔接，尽量缩短施工时间eq\o\ac(○,3)搭设临时性的遮光挡风设备，避免砼遭到烈日暴晒并降低吹到砼表面的风速，养活水分蒸发。九、质量控制和检查项次检查项目允许偏差检查方法和频率1抗折强度平均强度在标准内eq\o\ac(○,2)eq\o\ac(○,1)（按注解规定检查）2平整度标准偏差σ1.8mm抽一车道，连续检测，按100m计算σ最大间隙h3.0mm每200m2处×3.3m3相邻两板高差2mm每200m抽纵、横缝各两条每条2点4纵断高程±10mm每200m测4点5路拱横坡±0.15%每200m测4点6路面宽度±20mm每200m测4点7路面厚度代表值-5mm每200m测4点极值-10mm8纵缝直顺度10mm每200m纵长，拉20m小线量取最大值9横缝直顺度10mm，胀缝应无偏差每20条缩缝抽量2条，沿板宽拉线量取最大值注：eq\o\ac(○,1)平均抗折强度,Rs2为设计抗折强度，K为合格判断系数，与试件组数有关；eq\o\ac(○,2)必要时现场钻取试样作校核。第九章柔性路面设计（沥青路面）一、路面结构设计本工程为微丘区高速公路，纵坡较大，所处地理位置夏季炎热冬天寒冷，少雨多风，夏季降水量大，因而拟采用AK-13A抗滑表层，以保证路面有良好的表面纹理、摩阻系数和表面排水性。下面层和中面层分别采用AC-25II、AC-20I密级配沥青混凝土。二、轴载分析2.1以设计弯沉值为指标的累计当量次数2.1.1轴载换算计算结果如下表：设计弯沉计算轴载换算结果表车型Pi(KN)C1C2n次/日SH130前轴25.551110002.6后轴55.111100074.8CA50前轴28.7118753.8后轴68.211875165.6BJ130前轴3511195020.3后轴701EQ140前轴19700.0后轴69.2011970195.5NJ150前轴491163028.3后轴101.611630675.0特大车前轴47.551145017.7后轴2×792.21450355.1拖挂车前轴6011727.8中轴100117272.0后轴2×802.217260.0合计2095.72.1.2累计当量轴次根据规范高速公路沥青路面设计所限为15年，四车道的车道系数是0.4~0.5，取η=0.45累计当量轴次：=1085(万次)2.2验算层底拉应力中的累计当量次数2.2.1验算沥青路面层层底拉应力的轴载换算公式为：计算结果如下表：验算沥青路面层层底拉应力轴载换算结果表车型Pi(KN)C1C2n次/日SH130后轴55.11110008.5CA50后轴68.21187541.0BJ130后轴704EQ140后轴69.201197051.5NJ150后轴101.611630715.3特大车后轴2×792.21450150.2拖挂车前轴6011721.2中轴100117272.0后轴2×802.217226.6合计1180.62.2.2累计当量轴次：=611(万次)三、路面组合设计设计计算中有三个方案供选方案一：地基处于潮湿状态，E0=28MPa方案二：地基处于干燥状态，E0=38MPa方案三：地基处于中湿状态，E0=35MPa四、第一方案（潮湿）4.1初拟路面结构及材料参数由以上计算得到设计所限内一车道的累计标准轴次为1085万次左右，根据规范推荐厚度结构，并考虑到沿途有较丰富碎石，有砂料场、石灰岩料场，路面结构层次采用沥青混凝土15cm厚，基层采用水泥稳定砂砾（5.0%）厚度20cm，底基层采用级配碎石，其压实度不应小于96%，未筛分碎石的级配为0~15%厚度拟定为30cm。水泥稳定砂砾E1=1500MPah1=20cm级配碎石E2=300MPah2=30cmE0=28MPa根据规范JTJ014-97（以下简称规范）表4.2.1采用三层式沥青面层，表面层采用AK-13A型沥青混凝土抗滑表层厚度4cm，中面层采用AC-20I型密级配沥青混凝土厚度5cm，下面层用AC-25II密级配沥青混凝土厚度6cm。4.2各层材料的抗压棤和劈裂强度根据规范附录D提供的参数，抗压模量均取20℃的模量。抗压模量和劈裂强度各值均取规范给定范围的中值，如下表：材料名称厚度抗压模量（MPa）20℃劈裂强度（MPa）15℃细粒式沥青混凝土414001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土610000.8水泥稳定砂砾3015000.5级配碎石20300-----------本工程处于II5区，为粘性土，稠度为0.9，查规范附录表E2得土基的回弹模量为28MPa。4.3设计指标的确定根据规范规定高速公路以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层拉应力验算。4.3.1设计弯沉值根据规范公式7.0.2，高速公路的等级系数Ac=1.0，沥青混凝土面层类型系数As=1.0；基层为半刚性基层总厚度大于20cm，基层系数Ab=1.0。则由公式设计弯沉值为：=23.5(0.01mm)4.3.2弯沉等效换算利用弯沉系数相等的条件下，将底基层、基层以及沥青下面层换算为等弯沉系数的沥青中面层。=54.7cm换算后三层路面结构参数为换算后结构层厚度(cm)回弹模量（MPa）泊松比路面414000.25基层54.712000.35土基280.354.3.3利用简化公式法进行实际计算弯沉轮载p=0.7MPa，当量圆半径δ=10.65cm. =0.3=4.11=108.2所以ln(x)=4.684=0.462代入公式=-0.5159所以=0.597根据公式计算所选路面结构的实际弯沉值==(2*0.7*10.65*0.1034)/33.5\#"0.00000"0.04602(cm)=4.602(0.01mm)＜ld=23.5(0.01mm)所以结构弯沉值满足设计要求。五、第二方案（干燥）5.1初拟路面结构及材料参数由以上计算得到设计所限内一车道的累计标准轴次为1085万次左右，根据规范推荐厚度结构，并考虑到沿途有较丰富碎石，有砂料场、石灰岩料场，路面结构层次采用沥青混凝土15cm厚，基层采用水泥稳定砂砾（5.0%）厚度18cm，底基层采用级配碎石，其压实度不应小于96%，未筛分碎石的级配为0~15%厚度拟定为30cm。水泥稳定砂砾E1=1500MPah1=18cm级配碎石E2=300MPah2=30cmE0=38MPa根据规范JTJ014-97（以下简称规范）表4.2.1采用三层式沥青面层，表面层采用AK-13A型沥青混凝土抗滑表层厚度4cm，中面层采用AC-20I型密级配沥青混凝土厚度5cm，下面层用AC-25II密级配沥青混凝土厚度6cm。5.2各层材料的抗压棤和劈裂强度根据规范附录D提供的参数，抗压模量均取20℃的模量。抗压模量和劈裂强度各值均取规范给定范围的中值，如下表：材料名称厚度抗压模量（MPa）20℃劈裂强度（MPa）15℃细粒式沥青混凝土414001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土610000.8水泥稳定砂砾1815000.5级配碎石30300-----------本工程处于II5区，为粘性土，稠度为0.9，查规范附录表E2得土基的回弹模量为38MPa。参照第一方案进行计算。六、第三方案（中湿）6.1初拟路面结构及材料参数由以上计算得到设计所限内一车道的累计标准轴次为1085万次左右，根据规范推荐厚度结构，并考虑到沿途有较丰富碎石，有砂料场、石灰岩料场，路面结构层次采用沥青混凝土15cm厚，基层采用水泥稳定砂砾（5.0%）厚度22cm，底基层采用级配碎石，其压实度不应小于96%，未筛分碎石的级配为0~15%厚度拟定为30cm。E0=35MPa水泥稳定砂砾E1=1500MPah1=22cm级配碎石E2=300MPah2=30cm根据规范JTJ014-97（以下简称规范）表4.2.1采用三层式沥青面层，表面层采用AK-13A型沥青混凝土抗滑表层厚度4cm，中面层采用AC-20I型密级配沥青混凝土厚度5cm，下面层用AC-25II密级配沥青混凝土厚度6cm。6.2各层材料的抗压棤和劈裂强度根据规范附录D提供的参数，抗压模量均取20℃的模量。抗压模量和劈裂强度各值均取规范给定范围的中值，如下表：材料名称厚度抗压模量（MPa）20℃劈裂强度（MPa）15℃细粒式沥青混凝土414001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土610000.8水泥稳定砂砾2215000.5级配碎石30300-----------本工程处于II5区，为粘性土，稠度为0.9，查规范附录表E2得土基的回弹模量为35MPa。参照第一方案进行计算。七、三个方案各层材料的容许层底拉应力验算各层材料的容许层底拉应力采用下面公式计算7.1沥青混凝土7.1.1细、中粒式密级配沥青混凝土对于细、中粒式密级配沥青混凝土，级配类型系数取Aa=1.0，则=2.8细粒式密级配沥青混凝土的实际层底拉应力为=0.5MPa中粒式密级配沥青混凝土的实际层底拉应力为=0.36MPa7.1.2粗粒式密级配沥青混凝土对于粗粒式密级配沥青混凝土，级配类型系数取Aa=1.1，则=3.08=0.26MPa7.2水泥稳定砂砾=1.95=0.35*7225048.5^0.11\#"0.00"=0.26=0.5/1.99\#"0.000"MPa八、设计资料总结8.1方案一设计弯沉值为23.5（0.01mm）相关设计资料汇总如下表：材料名称H（cm）20℃模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土414000.50中粒式沥青混凝土512000.36粗粒式沥青混凝土610000.26水泥稳定砂砾2015000.26级配碎石30300--土基--28--上述设计结果均满足要求。8.2方案二设计弯沉值为23.5（0.01mm）相关设计资料汇总如下表：材料名称H（cm）20℃模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土414000.484中粒式沥青混凝土512000.344粗粒式沥青混凝土610000.251水泥稳定砂砾1815000.250级配碎石30300--土基--38--上述设计结果均满足要求。8.3方案三设计弯沉值为23.5（0.01mm）相关设计资料汇总如下表：材料名称H（cm）20℃模量（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土414000.482中粒式沥青混凝土512000.337粗粒式沥青混凝土610000.248水泥稳定砂砾2215000.250级配碎石30300--土基--35--上述设计结果均满足要求。以上三个方案中方案一（潮湿）最不利，所以以方案一作为设计方案。第十章附属部位的路面设计一、路缘带、硬路肩等路面结构路缘带、硬路肩及车人分隔带开口段的路面结构均与行车道部分相同。紧急停车带的路面结构及厚度与硬路肩相同，加减速车道及匝道的构造（路面结构）可与行车道部分不同，匝道路面厚度宜视具体情况适当减薄。二、主线收费站前后各100m范围内应采用水泥砼路面。三、路面边缘构造四、沥青砼拦水带拦水带用预制水泥混凝土制作。五、沥青混凝土路面施工注意事项5.1该沥青砼路面的施工采用层铺法施工，各工序的要求如下：1、清理基层在表面自治施工前，应将路面基层清扫干净，使基层的矿料大部分外露，并保持干燥。对有坑槽、不平整的路段应先修补和整平，若基层整体强度不足，则应先予补强。2、洒布沥青沥青要洒布均匀，不应有空白或积聚现象，以免日后产生松散或拥包和堆挤等病害。3、铺撒矿料洒布沥青后应趁热迅速铺撒矿料，按规定用量一次撒足。矿料要铺撒均匀，局部有缺料或过多处，应适当找补或扫除。矿料不应有重叠或漏空现象。当使用乳化沥青时，集料撒布应在乳液破乳之前完成。4、碾压铺撒矿料后随即用60~80KN双