二广高速连怀段路基路面工程综合设计计算书

'二广高速连怀段路基路面工程综合设计毕业设计计算书题目：二广高速公路连怀段路基路面工程综合设计（K53+200-K54+400）学生姓名：学号：班级：专业（全称）：土木工程（道路方向）指导教师：3 二广高速连怀段路基路面工程综合设计二广高速公路连怀段路基路面工程综合设计（K53+200～K54+400）摘要3 二广高速连怀段路基路面工程综合设计本设计为二广高速连怀段公路路基路面工程综合设计（K53+200～K54+400），全长1.2公里，双向六车道，设计车速为80km/h，路基宽度为32m。设计的依据为国家颁布的最新技术标准，设计规范，施工技术规范，同时也参考了其他相关资料。此次毕业设计主要包括：路线纵断面设计、路基横断面设计、边坡稳定性分析、边坡防护设计、挡土墙设计、路基路面排水设计以及路面结构设计等。设计中采用了骨架内植草防护；挡土墙选用的是仰斜式路堤挡土墙设计；排水设计对排水沟尺寸设计进行了水文计算；水泥路面和沥青路面拟定干湿和干燥两种状态各三种方案，并通过仔细比较选出最优方案；在本路段设置了三个盖板涵用于排水，一个盖板通道用于机耕通道；设置了一座桥来减少房屋和农田的占用。在计算机编程方面，我利用C语言编制了平曲线要素测设计算程序。通过本次毕业设计，在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析和解决问题的能力，取得了很好的效果。关键词：高速公路；设计；路基；水泥混凝土路面；沥青路面；排水工程；挡土墙3 二广高速连怀段路基路面工程综合设计ABSTRACTInthisdesign,ourtaskistodevelopthegeneraldesignofsubgradeandpavementofanexpressway,whichisfromLianhaotetoJihuaihighspeed.Theexpresswayis1.2kilometresfromK53+200toK54+400,thedesignedspeedlimitis80km/h,andthewideofthesubgradeis34.5mwithsixlanesoftwoways.Thedesignbasisarethelastedtechnicalstandardsdesignandconstructioncode,Atthesametime,somerelatedinformationarealsorefereMyprimecontentsofthedesignprojectinclude:thedesignofverticalsectionandcross-section,stabilityanalysisofroadfoundation,sideslopeprotection,retainingwalldesign,drainagedesignforsubgradeandpavement,pavementstructuredesign,ect.Inthisdesign,thesubgradeslopesarepretectedwithgrassplantedintheframework;retainingwallsusedthebatterlyretainingwall;thesizeofdrainageditchisdeterminedthroughbyhydrologicalcalculationindrainagedesign;eachtherestructureofcementandalsphatpavementaredevelopeddistingsishlyunderthewetanddryconditions,theoptimalpavementstructureisobtainedintermsofcarefulcomparison;Inthissetofthreecoversectionsofculvertfordrainage,acoverfortractoraccesschannel;andsetuponebridgestoreducetheoccupationofhousesandfarmland.Duringthisgraduationdesigning,theexpertiseisacomprehensivetraining,andtheabilityofindependentanalysisandsolvingproblemswereimprovedandenhanced,sogoodeffectshavebeenabtaind.Keywords:Expressway;Design;Subgrade;Cementconcretepavement;Asphaltpavement;Drainageengineering;Retainingwall3 二广高速连怀段路基路面工程综合设计目录第一章线形设计11.1平面线形设计11.2纵断面设计21.3平纵线形组合设计3第二章边坡稳定性分析42.1汽车荷载当量换算42.2简化Bishop法求稳定系数K5第三章4.5拦水带设计验算沟渠横断面设计按照最佳横断面法（即固定了纵坡和允许最大流速）36第五章水泥混凝土路面375.1水泥混凝土路面设计总则375.2结构组合设计原则375.3交通量计算395.4交通参数分析405.5路面结构组合设计405.6路面结构计算415.7水泥混凝土路面结构设计及方案比选原则与总结62第六章沥青路面设计656.1据交通量确定累计标准轴次656.2沥青路面结构组合设计666.3沥青路面结构计算686.4沥青路面方案比选79参考文献1致谢33 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计第一章线形设计1.1平面线形设计道路平面线形设计，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，最大半径值一般不应超过10000m.1.1.1平曲线要素的计算已知：JD1桩号为:K53+669.543，圆曲线半径R=3000m，转角α=9°20′2.3″(Y)，缓和曲线Ls1=0，Ls2=340。计算：切线角：β0=28.6479×Ls/R=28.6479×340/3000=3.247°切线增值：q=Ls/2=340/2=170m内移值：p=Ls²/24R=340²/24×3000=1.605m切线长：T=(R+p)tgα/2+q=（3000+1.605）×0.1644+170=405.12m曲线总长：L=(α-2β0)Rπ/180+Ls2=(9°20′2.3″-2×3.247°)3000π/180+340=658.726m切曲差：D=2T-L=254.803+405.12-658.726=10.8m各主点桩号：∴圆缓点桩号为：YH=HY+Lh-2Ls=K53+413.921+658.726-340=K53+733.181∴缓直点桩号为：HZ=YH+Ls=K53+733.181+340=K54+073.181∴曲中点桩号为：QZ=HZ-Lh/2=K54+073.181-658.726/2=K53+574.8182 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计∴交点桩号：JD=QZ+=K53+669.44（校核）。∴平曲线计算无误。1.2纵断面设计1.2.1纵坡设计的原则纵断面设计首先要注意坡度的选择符合各级道路规定的最大坡度。本次设计公路为80Km/h，根据规定允许最大坡度为6%,合成坡度不能大于10.5%。其次为了保证排水，防止水渗入路基影响稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡，最小合成坡度不宜小于0.5%。相邻竖曲线衔接时应注意：（1）同向竖曲线：特别是两同向凹曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的竖曲线，避免出现断背曲线。（2）反向竖曲线：反向竖曲线间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3秒行程。以使汽车从失重渡到增重有一个缓和段。本组设计从K53+200-K54+400共1200m设置1个变坡点。变坡点的桩号为K53+690。高程：188，竖曲线半径R=15000m，i1=2.041%,i2=-3.239%，w=i1-i2=-5.28%凸形曲线曲线长L1=Rw=15000×5.28%=792m切线长T=L/2=792÷2=396m外距E=T/(2R1)=396²÷（2×15000）=5.227m1.2.2竖曲线要点桩号及高程的计算竖曲线一：起点桩号=K53+690-T1=K53+294终点桩号=K53+690+T1=K54+086变坡点一对应桩号设计高程≈182.77m竖曲线一起点设计高程≈179.918m竖曲线一终点设计高程≈175.174m2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计1.3平纵线形组合设计尽管平纵线形设计均是按照标准进行设计，但若平纵线形组合不好，不仅有限于其优点的发挥，而且会加剧两方面的缺点，造成行车上的危险，也就不能获得最优的立体线形、平纵线形的合理设计。因此平纵组合设计要注意以下几点要求：（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，切平曲线应稍长与竖曲线。这种布置的优点是：当车辆驶入凹行曲线的顶点之前，即能清楚的看到平曲线的始端，辩明转弯的走向，不致因判断错误而发生交通事故。（2）要保持平曲线和竖曲线大小的均衡，这样有利于驾驶员视觉上的均衡。（3）要选择适当的合成坡度。本段设计中竖曲线变坡点位于K53+690，起点和终点基本落在平面曲线的缓和曲线内，平纵组合符合设计要求。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计第二章边坡稳定性分析取K54+140段横断面做路堤边坡稳定性验算。路基左侧填土高度15.44m，顶宽32m，路基填土为粘性土，土粘聚力为20kPa，内摩擦角为25°，边坡坡度采用1：1.5。由于填方边坡要受到路基顶部车辆荷载的影响，在进行稳定性验算时要先化为换算土柱高度。容重为=18KN/m3，荷载为公路I级。其横截面初步拟定如图1所示：图2-1K54+140横断面图2.1汽车荷载当量换算将车辆荷载换算成土柱高（当量高度）。车辆按最不利情况排列，即假设一辆车停在硬路肩上，另两辆以最小间距d=0.6m与它并排。按以下公式换算土柱高度为：=式中：N——横向分布并列的车辆数，因为按最不利布载，中线每边各布4辆，取N=4；Q——每一辆重车的重力（标准车辆荷载为550KN）；L——前后轮最大轴距，按《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）规定对于标准车辆荷载为12.8m；r——路基填料的容重；2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计B——荷载横向分布宽度，表示如下：B=Nb+（N-1）m+d式中：b——后轮轮距，取1.8m；m——相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m；d——轮胎着地宽度，取0.6m则：B=Nb+（N-1）m+d=41.8+(4-1)1.3+0.6=11.7m故按双向布八辆车，布满行车道时，h=(4×550)/(18×11.7×12.8)=0.82m2.2简化Bishop法求稳定系数K2.2.1最危险圆弧圆心位置的确定以坡脚为坐标原点，按4.5H法初定滑动圆心辅助线：（1）由表查得：=26°，=35°,以坡角为圆心将AB线逆时针旋转26°，再以B点为圆心，BC为基线，旋转35°，两直线交于F点；（2）量得坡角到路面的距离h=15.44m，由坡角向下做垂线，量取路堤高H=15.44+0.82=16.26m得D点；（3）由C点向右引水平线，在水平线上截取4.5H=73.17m得E点；（4）连接点E、F得直线EF，即为滑动圆心辅助线；（5）绘出五条不同的位置的滑动曲线；（6）将圆弧范围土体分成若干段；（7）算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角α;sinα=式中：X—分段中心距圆心竖直线的水平距离，圆心竖曲线左侧为负，右侧为正；R—滑动曲线半径m最危险滑动面圆心的确定如图2所示：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-2最危险圆弧圆心位置的确定图示2.2.2用简化毕绍普法求稳定系数FS通过计算选中的五个圆心点对应的安全系数Ki,得到最小值K和对应的圆心点，再进行验算。计算Ki时，采用简化bishop法，并假设滑动面通过坡脚。简化bishop法需要迭代，先假设一个K值进行反复带入计算（具体迭代过程见表）。简化毕肖普法的计算公式如下：----第i土条底滑面的倾角；----第i土条垂直方向外力；----系数，按计算；----第i土条滑弧面所在地基土层的内磨檫角和粘结力；----滑动圆弧全长；----第i土条宽度；----第i土条路堤部分的重力；2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计----第i条土地基部分的重力；U----地基平均固结度，根据地基情况，此处取U=1。(1)在圆心辅助线上取圆心点O1，作半径为R1=29.51m圆弧滑动面，对滑动面范围内的土体按断面形式将滑动面分为11个土条，如图2-3验算其稳定性，计算结果见表2-1。图2-3圆心为O1的滑动面示意图表2-1土坡稳定性计算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.197.72138.96-0.330.9455-45.85664.75579.23224.0921.12380.16-0.190.982-72.230177.1580.32733.9432.08577.44-0.050.9986-28.872269.0878.689641.1210.7192.60.040.99947.70489.7522.386551.514.73265.140.070.997618.559123.5529.92864.0243.04774.720.160.9877123.955361.0179.411074.2450.16902.880.290.9563261.835420.7481.094284.4154.48980.640.440.8988431.481456.9779.274194.9450.52909.360.570.8192518.335423.7680.9369105.6637.64677.520.7070.7071479.006315.7280.0437118.5818.57334.260.8480.5299283.452155.7690.93081977.372 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.8K3=1.921K=1K2=1.8K3=1.9210.79170.860.865448181.86167.41166.374329.51250.4660.89340.930.935909288.18276.02275.1144250.4660.97530.980.986471356.58352.83352.5464250.4661.01801.01.009103110.15111.05111.1265250.4661.03021.011.014581148.98151.10151.2775250.4661.06221.021.026513414.61427.96429.055250.4661.09141.031.02664459.792486.56488.8101250.4661.10381.01271.005536485.80529.52533.3250.4661.08480.960.957472465.23522.04527.1161250.4661.03650.890.878605381.80444.61450.4502250.4660.92500.740.73561266.67329.17335.3627250.4663559.713798.33820.5331.80021.921.932128mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1.932K2=1.933K3=1.933K=1.932K2=1.933K3=1.9330.865900.8659450.865945166.286166.27166.278829.51250.4660.936170.9361960.936196275.037275.03275.0303250.4660.986540.9865460.986546352.521352.51352.5194250.4661.009041.0090431.009043111.132111.13111.1332250.4661.014481.0144751.014475151.291151.29151.2932250.4661.026291.0262721.026272429.147429.15429.1557250.4661.026241.0262121.026212489.000489.01489.0181250.4661.004921.0048731.004873533.622533.65533.6517250.4660.956680.9566130.956613527.549527.58527.589250.4660.877620.8775410.877541450.951450.99450.9968250.4660.734430.7343320.734332335.897335.94335.9459250.4663822.443822.63822.6121.933091.93311.933179用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs1=1.933。(2)在滑动圆弧圆心辅助线上取同一圆心点O2，作半径为R2=30.86m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为10条，如图2-4验算其稳定性，计算结果见表2-2。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-4圆心为O2的滑动面示意图表2-2土坡稳定性计算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.076.322138.96-0.190.981784-26.402464.7553679.9172224.0117.4313.2-0.050.998749-15.66145.951280.0996934.0126.44475.920.070.99754733.3144221.778780.0032741.078.24148.250.160.98711723.7269.084521.124351.5311.76211.680.190.98178440.219298.6428830.0425964.1833.8608.40.290.957027176.436283.514480.0074374.438.64695.520.420.907524292.1184324.112379.8621284.7740.44727.920.540.841665393.0768339.210780.2948495.4333.72606.960.670.742361406.6632282.843480.62042108.0216.81302.550.810.58643245.0655140.988394.063351568.551mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.634K3=1.744K=1K2=1.634K3=1.74430.860.8932440.9275980.931016161.963155.96155.3922250.4660.9754490.984490.985389231.740229.61229.4027250.4661.0301671.017511.016251292.944296.58296.9561250.4661.0616771.0327471.02986984.968287.348387.59248250.4661.0703241.035971.032552120.230124.217124.6285250.4661.0921671.0397321.034515332.844349.630351.3934250.4661.1032441.0273041.019749366.169393.237396.1509250.4661.0933050.9956670.985954383.704421.331425.4819250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计1.0545810.9334380.921386344.652389.381394.4749250.4660.963890.8174340.802863243.857287.548292.7667250.4662563.072734.862754.241.634041.743551.755913mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1.756K2=1..757K3=1.757K=1.756K2=1.757K3=1.75730.860.9313630.9313910.931391155.3343155.3295155.3295250.4660.985480.9854880.985488229.3814229.3797229.3797250.4661.0161231.0161131.016113296.9935296.9966296.9966250.4661.0295771.0295531.02955387.6173387.6193987.61939250.4661.0322061.0321771.032177124.6704124.6739124.6739250.4661.0339861.0339421.033942351.5734351.5883351.5883250.4661.0189821.0189191.018919396.4491396.4737396.4737250.4660.9849680.9848860.984886425.9078425.9431425.9431250.4660.9201630.9200620.920062394.9994395.0428395.0428250.4660.8013840.8012620.801262293.307293.3518293.3518250.4662756.2342756.3992756.3991.7571841.757291.75729用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs2=1.757。(2)在滑动圆弧圆心辅助线上取同一圆心点O3，作半径为R3=29.04m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为13个土条，如图2-5计算其稳定性，计算结果如下表：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-5圆心为O3的滑动面示意图表2-3土坡稳定性计算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.428.48172.14-0.420.90752-72.298880.21724100.281424.1423.6479.08-0.280.96-134.142223.251399.3634.0436.12733.24-0.140.99015-102.654341.6898100.005341.0711.48233.07-0.050.99874-11.6535108.610626.7165451.516.65338-0.020.9998-6.76157.50837.492561.4116.52335.280.040.999213.4112156.240530.9951774.0652.561066.970.140.99015149.3758497.20888.4403384.1559.691211.670.280.96339.2676564.638287.64894.3764.441308.130.410.91208536.3333609.588687.6879104.7857.761172.530.5450.83843639.0289546.39988.16993115.545.52924.060.680.73321628.3608430.61288.71867127.327548.10.820.57236449.442255.414691.92158133.732.4750.040.920.3919146.036823.3186432.160822473.748mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.966K3=2..083K=1K2=1.966K3=2..0832 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计0.7118040.807970.813563253.579223.3972221.861829.04250.4660.829520.893630.89736388.913361.0114359.5117250.4660.9249120.956960.958831477.553461.5572460.6599250.4660.9754490.986890.987563138.733137.1238137.0314250.4660.990480.995050.995326196.874195.9687195.9163250.4661.017841.008681.008148183.954185.6243185.7223250.4661.0553921.023331.021472554.911572.2935573.3378250.4661.090481.026361.02264598.164635.5284637.8451250.4661.1031461.009261.003809632.080690.8737694.6306250.4661.0924060.967610.960361580.8911655.8058660.7607250.4661.0500920.894390.885339494.557580.652586.5897250.4660.9544840.766720.75581363.899453.0111459.5546250.4660.8206380.609980.59773767.605290.952192.81586250.4664864.115152.8475173.4221.966292.0830122.091329mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=2.091K2=2.092K3=2.092K=2.091K2=2.092K3=2.0920.8139230.813960.813968221.7638221.7516221.751629.04250.4660.8975990.897620.897629359.4157359.4038359.4038250.4660.9589510.95890.958966460.6024460.5952460.5952250.4660.9876060.98760.987612137.0254137.0247137.0247250.4660.9953430.995340.995345195.9129195.9125195.9125250.4661.0081141.008111.00811185.7286185.7294185.7294250.4661.0213521.021331.021337573.4051573.4134573.4134250.4661.0224011.022371.022371637.9947638.0133638.0133250.4661.0034581.003411.003414694.8736694.9038694.9038250.4660.9598950.959830.959837661.0818661.1218661.1218250.4660.8847570.884680.884684586.9756587.0236587.0236250.4660.7551090.755020.755021459.9817460.035460.035250.4660.5969490.596850.59685192.9382992.9535592.95355250.4665174.7615174.9285174.9282.0918712.0919382.091938用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs3=2.092（4）确定第四个过坡脚滑动面，在辅助线上做圆4，半径R=28.97m，将结果列入表中，验算其稳定性：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-6圆心为O4的滑动面示意图表2-4土坡稳定性计算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.428.88180.26-0.440.897998-79.314484.0011699.2287524.1424.6499.38-0.310.950737-154.808232.711198.4012334.0437.64764.09-0.170.985444-129.895356.065999.5298541.0711.84240.36-0.090.995942-21.6324112.007826.6414451.517.34352-0.040.9992-14.08164.03237.4699961.4151.241040.170.050.99874952.0085484.719230.981274.0660.121220.440.190.981784231.8836568.72587.6929584.1566.121342.240.330.943981442.9392625.483886.1854694.3764.841316.250.470.882666618.6375613.372584.85955104.7854.841113.250.620.784602690.215518.774582.50873115.540.32818.50.740.672607605.69381.42181.38543127.316.97344.540.880.474974303.1952160.555676.280772544.839mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=2.048K3=2.176K=1K2=2.048K3=2.1760.692950.7978810.80377264.417229.6458227.963228.97250.4660.806270.8801990.884349410.668376.1787374.4138250.4660.906220.9467620.949038502.740481.2145480.0607250.4660.954000.9754630.976668145.334142.1368141.9615250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计0.980560.9900980.990634205.496203.5172203.4072250.4661.022041.0101261.009457504.57510.5307510.8692250.4661.070321.0250171.022473613.289640.3975641.9903250.4661.097761.0190691.014652648.291698.3525701.3926250.4661.101680.989610.983319633.784705.563710.0768250.4661.073520.9256760.917378560.103649.5612655.437250.4661.017440.8409860.831081454.870550.3142556.8727250.4660.885050.6752080.66343267.595350.7606356.988250.4665211.165538.1735561.4332.047732.1762372.185377mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=2.185K2=2.186K3=2.186K=2.185K2=2.186K3=2.1860.8041580.8042010.804201227.8531227.841227.84128.97250.4660.8846220.8846520.884652374.298374.2852374.2852250.4660.9491880.9492040.949204479.9849479.9765479.9765250.4660.9767470.9767560.976756141.9499141.9487141.9487250.4660.9906690.9906730.990673203.4203.3992203.3992250.4661.0094131.0094081.009408510.8915510.894510.894250.4661.0223061.0222871.022287642.0955642.1072642.1072250.4661.0143611.0143291.014329701.5939701.6161701.6161250.4660.9829040.9828590.982859710.3764710.4095710.4095250.4660.9168310.916770.91677655.828655.8713655.8713250.4660.8304280.8303560.830356557.3105557.3589557.3589250.4660.6626530.6625670.662567357.4062357.4525357.4525250.4665562.9885563.165563.162.1859882.1860562.186056用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，得土坡的稳定安全系数，Fs4=2.186。（5）确定第五个过坡脚滑动面，在辅助线上做圆5，半径R=28.93m，将结果列入表中，验算其稳定性：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-7圆心为O5的滑动面示意图表2-5土坡稳定性计算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.429.08184.32-0.450.893029-82.94485.8931298.6796624.1425.08509.12-0.330.943981-168.01237.249997.7020334.0438.28777.08-0.190.981784-147.645362.119399.1601941.0712.56254.99-0.10.994987-25.499118.825326.6159151.517.7359.31-0.050.998749-17.9655167.438537.453161.4152.481065.340.040.999242.6136496.448430.9951774.0661.441247.230.170.985444212.0291581.209288.0198684.1567.881377.960.330.943981454.7268642.129486.1854694.3766.641352.790.450.893029608.7555630.400185.85577104.7856.961156.290.60.8693.774538.831184.128115.542.84869.650.730.683447634.8445405.256982.6971127.321.34433.250.870.493052376.9275201.894579.184112581.608mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=2.092K3=2.221K=1K2=2.092K3=2.2210.6833290.792790.798612270.108232.8143231.117128.93250.4660.7902010.8704720.874742423.882384.7933382.9152250.4660.8932440.9394610.941919516.409491.0044489.723250.4660.9483870.9727120.974006153.356149.5214149.3228250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计0.9754490.9876120.988258210.048207.4617207.3259250.4661.017841.008111.007592518.199523.2006523.4693250.4661.0646641.0233121.021113628.582653.9833655.392250.4661.0977611.017491.01322663.454715.7959718.8121250.4661.1027290.9932680.987445649.530721.1107725.3625250.4661.07960.9336520.925889577.027667.2284672.8225250.4661.0236270.8460570.836612476.691576.7389583.2498250.4660.8984720.6868470.675591312.840409.2302416.0484250.4665400.135732.8835755.562.091772.2206642.229448mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=2.229K2=2.23K3=2.230K=2.229K2=2.23K3=2.2300.798950.7989930.798993231.019231.0068231.006828.93250.4660.874990.8750210.875021382.806382.7929382.7929250.4660.9420620.942080.94208489.648489.6394489.6394250.4660.9740810.9740910.974091149.311149.3098149.3098250.4660.9882960.9883010.988301207.318207.317207.317250.4661.0075621.0075581.007558523.484523.4869523.4869250.4661.0209851.0209691.020969655.474655.4844655.4844250.4661.0129721.0129411.012941718.988719.0104719.0104250.4660.9871070.9870640.987064725.611725.6425725.6425250.4660.9254370.9253810.925381673.151673.1919673.1919250.4660.8360630.8359940.835994583.633583.6811583.6811250.4660.6749360.6748540.674854416.452416.5026416.5026250.4665756.895757.0665757.0662.229962.2300312.230031用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，得土坡的稳定安全系数，Fs4=2.23。2.3边坡的稳定性验算(1)在求得的最小Fs值所对应的圆心O点，做过O点所在直线的垂线OT，在直线OT上，应用上述同样的方法求得最小Fs。过O1"做半径为R1"=31.54m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为12个土条，如图2-8验算其稳定性，计算结果见表：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-8边坡稳定性验算简图表2-6土坡稳定性验算表土条号li面积WiXisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.267.84141.1224.7349-0.3420.9397-48.26365.7619280.0624424.1121.68390.2423.3158-0.2250.97435-87.804181.851880.0922934.0133.28599.0421.3061-0.0870.99620-52.1165279.152679.8959141.0610.49188.8219.3001-0.0170.99985-3.2099487.9901221.1969451.515.27274.8617.29590.0350.999389.6201128.084829.9816264.0345.24814.3215.29290.1220.9925399.34704379.473179.9979374.1252.96953.2813.29050.2420.97027230.6938444.228579.9507684.358.41051.211.28850.3750.92702394.2489.859279.7241394.6356.21011.69.28690.50.86602505.8471.405680.19395105.1545.56820.087.28540.6290.77740515.8303382.157380.07275116.1330.52549.365.28410.7550.65572414.7668256.001880.39186125.999.177165.1863.28290.8570.51531141.564476.9766861.734912120.429mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.881K3=2.004K=1K2=1.881K3=2.0040.7803280.8549730.860173186.8757170.5603169.529131.54250.4660.8695090.9186170.922038301.2553285.1505284.0924250.4660.9556660.9746550.975978375.7049368.3853367.886250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计0.9919330.9956440.995902110.075109.6648109.6363250.4661.0156971.0080581.007526155.6235156.8028156.8857250.4661.0493821.0227541.020899437.8491449.2486450.065250.4661.0830481.0302291.02655483.9851508.7985510.6224250.4661.1017751.0199281.014225516.9689558.4547561.5944250.4661.0990250.9898960.982293501.8988557.23561.5429250.4661.0705190.9332340.92367431.7811495.2991500.4278250.4661.0075550.8427690.831289333.8713399.1529404.6652250.4660.9146780.727630.714599151.6507190.6348194.1111250.4663987.544249.3824271.0581.8805342.004022.014243mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=2.014K2=2.015K3=2.0151K=2.014K2=2.015K3=2.0150.8605680.8606070.860611169.4513169.4436169.442831.54250.4660.9222980.9223240.922327284.0124284.0045284.0037250.4660.9760780.9760880.976089367.8481367.8444367.844250.4660.9959220.9959240.995924109.6341109.6339109.6339250.4661.0074861.0074821.007481156.8919156.8926156.8926250.4661.0207591.0207441.020743450.1271450.1333450.1339250.4661.026271.0262431.02624510.7614510.7752510.7766250.4661.0137921.0137491.013745561.8343561.8581561.8605250.4660.9817160.9816580.981652561.8731561.9059561.9092250.4660.9229440.9228710.922864500.8216500.8608500.8647250.4660.8304170.830330.830322405.09405.1323405.1365250.4660.7136090.7135110.713501194.3803194.4071194.4098250.4664272.7264272.8924272.9082.0150292.0151072.015115用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs=2.015（2）滑动圆弧圆心辅助线上取同一圆心点O2"，作半径为R2"=28.54m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为11个土条，如下图验算其稳定性，计算结果见表。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-9边坡稳定性验算简图表2-7土坡稳定性验算表土条号li面积WiXisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα14.227.6136.824.7349-0.3260.94537-44.596863.748879.7892124.0820.68372.2423.3158-0.1740.98474-64.7698173.463880.3552533.9931.76571.6821.3061-0.0350.99938-20.0088266.402979.7511141.0710.026180.4619.30010.0520.998649.38433684.0980921.3710551.5114.385258.9317.29590.0870.9962022.52691120.661430.0854964.0741.96755.2815.29290.1910.98159144.2585351.960579.9014374.2448.44871.9213.29050.3260.94537284.2459406.314780.1673684.5552.04936.7211.28850.4690.88319439.3217436.511580.3710395.0947.2849.69.28690.6160.78774523.3536395.913680.19256106.1232.52585.367.28540.7550.65572441.9468272.777880.26071116.4510.37186.665.28410.8750.48412163.327586.9835662.451861898.99mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.758K3=1.877K=1K2=1.758K3=1.8770.7934540.8589560.864434180.9028167.1076166.048528.54250.4660.9036620.9386230.941547280.8785270.4165269.5767250.4660.9830770.990110.990698352.1127349.6117349.4042250.4661.0228791.0124311.011557103.1101104.1742104.2641250.4661.036751.019271.017808145.4033147.8969148.1094250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计1.0705961.0322191.029009403.3846418.382419.6871250.4661.0972861.0317841.026305443.3504471.4961474.013250.4661.1017521.0075180.999636469.1459513.0257517.0707250.4661.0748020.9510320.94068442.971500.6207506.13250.4661.0075550.8558560.843168350.3913412.4977418.705250.4660.8918730.7160630.701358167.5524208.6904213.0659250.4663339.2033563.923586.0751.758411.8767451.888412mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1.888K2=1.889K3=1.890K=1.888K2=1.889K3=1.8900.8649060.8649480.864991165.958165.9498165.941628.54250.4660.9417990.9418210.941844269.5046269.4981269.4916250.4660.9907490.9907530.990758349.3863349.3847349.3831250.4661.0114821.0114751.011468104.2719104.2726104.2733250.4661.0176821.017671.017659148.1277148.1294148.131250.4661.0287331.0287081.028683419.7998419.81419.8201250.4661.0258341.0257911.025749474.2309474.2506474.2703250.4660.9989580.9988960.998835517.4219517.4536517.4853250.4660.9397890.9397080.939628506.6099506.6533506.6966250.4660.8420750.8419770.841878419.248419.2972419.3462250.4660.7000920.6999780.699864213.4511213.4859213.5208250.4663588.013588.1853588.361.8894311.8895231.889615用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs=1.89（3）滑动圆弧圆心辅助线上取同一圆心点O`3，作半径为R`3=27.56m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为13个土条，如下图验算其稳定性，计算结果见表。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-10边坡稳定性验算简图表2-8土坡稳定性验算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα13.184.2676.68-0.3260.94537-24.997735.7328860.1255223.0712216-0.2250.974359-48.6100.65659.8256333.0218.6334.8-0.1050.994472-35.154156.016860.0661243.0124.3437.4010203.828460.251.069.73175.140.670.742361117.343881.6152415.7380661.5114.04252.720.1220.9925330.83184117.767529.9744173.07305400.2080.978129112.32251.6460.0571183.1833.63605.340.3090.951062187.0501282.088460.4875593.336.09649.620.4230.90613274.7893302.722959.80456103.5237.23670.140.530.847998355.1742312.285259.69903113.8933.9610.20.6290.777405383.8158284.353260.48213124.5225.23454.140.7430.669291337.426211.629260.50394137.7514.55261.90.8660.500044226.8054122.045477.506821916.805mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1K2=1.509K3=1.579K=1K2=1.509K3=1.5790.7934540.8446960.84916120.811113.4827112.886227.56250.4660.8695090.9048760.907956184.565177.3521176.7505250.4660.9455420.9620470.963484228.528224.6075224.2724250.466111264.028264.0284264.0284250.4662 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计1.0545810.9492660.94009492.3146102.5564103.557250.4661.0493821.0302051.028535140.789143.4102143.6431250.4661.0750571.0423621.039515289.935299.0296299.8487250.4661.0950561.0464851.042255312.838327.3586328.6872250.4661.1032481.0367581.030967328.600349.6742351.6383250.4661.0949781.0116691.004413339.718367.6937370.3499250.4661.0705190.9716490.963038322.119354.897358.0703250.4661.0155290.898740.888568267.971302.7941306.2603250.4660.90360.7674770.755621220.841260.0108264.0904250.4662892.223026.8843039.9921.508871.579131.585969mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1.586K2=1.587K3=1.587K=1.586K2=1.587K3=1.5870.8495840.8496450.849645112.829112.8218112.821827.56250.4660.9082490.9082910.908291176.693176.6853176.6853250.4660.9636210.963640.96364224.24224.236224.236250.466111264.028264.0284264.0284250.4660.9392210.9390970.939097103.653103.6669103.6669250.4661.0283761.0283541.028354143.665143.6684143.6684250.4661.0392441.0392051.039205299.926299.938299.938250.4661.0418531.0417951.041795328.814328.8323328.8323250.4661.0304161.0303381.030338351.826351.8531351.8531250.4661.0037231.0036251.003625370.604370.6408370.6408250.4660.9622190.9621020.962102358.375358.4186358.4186250.4660.88760.8874630.887463306.594306.6418306.6418250.4660.7544930.7543330.754333264.485264.5414264.5414250.4663041.253041.4313041.4311.586621.586721.58672用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs=1.587（3）滑动圆弧圆心辅助线上取同一圆心点O`4，作半径为R`4=25.61m的圆弧滑动面，按断面形式将滑动面分为13个土条，如下图验算其稳定性，计算结果见表。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计图2-11边坡稳定性验算简图表2-9土坡稳定性验算表土条号li面积Wisinαcosαwi*sinαWi*tanφci*li*cosα13.154.1775.06-0.3090.951062-23.193534.9779659.9169123.0611.64209.52-0.1910.98159-40.018397.6363260.0733133.0217.97323.46-0.070.997547-22.6422150.732460.2518443.0113.28239.040.0520.99864712.43008111.392660.1185551.069.303167.4540.1220.9925320.4293978.0335621.0416461.5213.29239.220.1740.98474641.62428111.476529.9362773.1128.05504.90.2590.965877130.7691235.283460.0775783.2430.99557.820.3750.927025209.1825259.944160.0712193.4632.61586.980.50.866025293.49273.532759.92896103.8132.64587.520.6160.787746361.9123273.784360.02626114.4127.6496.80.7310.682377363.1608231.508860.18569125.7417.11307.980.8480.529996261.167143.518760.84357132.91.5628.080.9210.38956325.8616813.0852822.594631634.173mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφ2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计K1=1K2=1.585K3=1.684K=1K2=1.585K3=1.6840.8070680.8602140.865555117.579110.315109.634725.61250.4660.8925840.9254350.928736176.688170.416169.811250.4660.9649270.9769670.978176218.653215.958215.6914250.4661.0228791.0139351.013037167.674169.154169.304250.4661.0493821.0283991.0262994.412996.339296.53722250.4661.065831.0359031.032895132.678136.511136.9091250.4661.0865711.0420251.037548271.828283.449284.672250.4661.1017751.0372771.030796290.454308.514310.4547250.4661.0990251.0130291.004386303.415329.173332.0053250.4661.0748020.9688540.958207310.578344.541348.37250.4661.0230230.8972960.884661285.129325.081329.7245250.4660.9251640.7793140.764657220.892262.233267.2602250.4660.8187490.6603420.64442443.578554.032455.36717250.4662589.982751.682770.3741.584891.683841.695276mi(=cosα+sinα*tanφ/K)(Wi*tanφ+c*li*cosα)/miRφtanφK1=1.695K2=1.696K3=1.697K=1.695K2=1.696K3=1.6970.866110.866160.86621109.564109.558109.551825.61250.4660.9290790.929110.929141169.748169.742169.737250.4660.9783020.9783140.978325215.663215.661215.6586250.4661.0129431.0129351.012926169.319169.321169.3225250.4661.0260711.0260511.02603296.557896.559696.56155250.4661.0325831.0325551.032526136.950136.954136.958250.4661.0370831.0370411.036999284.799284.811284.8227250.4661.0301221.0300611.030001310.657310.676310.6943250.4661.0034891.0034071.003327332.302332.329332.356250.4660.9571010.9570010.956901348.772348.809348.8454250.4660.8833490.883230.883112330.214330.258330.3031250.4660.7631340.7629960.762859267.793267.841267.89250.4660.642770.642620.64247155.509655.522555.53542250.4662772.342772.522772.7011.696481.696591.6967用迭代法试算假定计算结果Fs与假定接近，故得土坡的稳定安全系数Fs=1.697。2.4绘制K值曲线：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计我们得到Kmix=1.58结论：由《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）知粘性土稳定安全系数为1.35。以上可知K=1.58>1.35，故边坡稳定性符合要求。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计第三章挡土墙设计与验算说明书3.1设计资料3.1.1墙身构造本设计段中的K53+940到K54+060许多处横断面路基高度太高，为了收缩边坡，增强路基的稳定性，在本路段按需求设计路堤挡土墙，其尺寸与分布见平面图与横断面图。拟采用浆砌片石俯斜式路堤挡土墙，墙高H=8米，墙顶填土高为6.7米，墙顶宽1.3米，底水平宽3.93米，墙背俯斜坡度为0.2(=)，基底倾斜0.2(a0=),δ=φ/2=15°。3.1.2土壤地质情况填土为粘性土,土的粘聚力C=20kpa,采用等效内摩擦角=arctan(tan+c/rH)计算得φ=30°,容重为3.2，粘性土地基,容许承载力为350Kpa,基底摩擦系数f=0.4。3.1.3墙身材料采用M7.5号砂浆砌25号片石,砌体容重为k=24KN/m3;按规范:砌体容许压应力为600KPa,容许剪应力为100KPa,容许拉应力为＝60KPa。3.1.4车辆荷载根据<<路基设计规范>>(JTGD30-2004)，车辆荷载为计算方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。换算土层厚:h０＝q/r=12.5/18=0.694h0:换算土层高度q:车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2米，20KN/m2;墙高大于10米，取10KN/m2；墙高在2~10米之间，附加荷载强度用直线内插法计算。γ为墙后填土容重γ=18KN/m3.2墙背土压力计算2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计对于墙趾前土体的被动土压力Ep，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。本设计任务段的路堤挡土墙，采用一级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘性土的公式来计算土压力；边坡坡度为1：1.5,（）.其计算如下：图3-1墙截面尺寸图3.2.1破裂面计算假设破裂面交于荷载中部,则:2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计其中:ψ=+δ+α=30°+15°+11.3°=56.3°则θ=arctgθ=39.56°3.2.2破裂面的验算：堤顶破裂面距墙踵距离（H+a）=(8+6.7)0.826=12.14m荷载内边缘距墙踵距离b+d-H=10.05+0.75-80.20=9.2m荷载外边缘距墙踵b+d+b0-H=10.05+0.75+30.5-80.2=39.7m由以上数据知9.2<12.14<39.7，破裂面交于路基面的中部。故假设与实际相符合。主动土压力系数K的计算ΥΥ3.2.3主动土压力E的计算h1==mh4=H-h1-h3=8-0.73-4.42=2.85m2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计主动土压力E的计算=0.5180.362.32=400.896KN3.2.4.土压力作用点位置：=3.93-2.820.2=3.366m3.3墙身截面性质计算3.3.1截面面积运用CAD计算得到截面积As=18.962m3.3.2截面重心到墙趾的水平距离:运用CAD量得X=1.94m2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计∴墙身重心到墙趾的水平距离为1.94m墙身重力:G=kΣAi=24×18.962=455.088kN3.3.3抗滑稳定性验算：抗滑稳定性系数在计算中我们不考虑墙前被动土压力的影响，所以＝0N为基底竖向应力＝G+=455.088+177.625=632.731所以抗滑稳定性符合要求。3.3.4抗倾覆稳定系数所以抗倾覆稳定性符合要求。3.3.5.基底应力验算由于B=3.932 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计因为e=1.235>=0.655由于=340.635<350Kpa故基底应力符合要求。方案优化：设计的尺寸能够满足验算要求，并且比较经济，所以不需要优化。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计第四章排水设计计算说明书4.1路基排水设计规定路基排水是关系到路基稳定性的关键，是把路基工作区内的土基含水量降低到许可范围内。排水设计的原则：（1）各种排水设施的设置和联结应尽量不占农田，并与农田水利相接合；必要时可增大涵管孔径或数量；（2）排水设计要因地制宜，经济实用；（3）排水沟渠的出入口不应直接流入农田，尽量与天然边沟联结减少桥涵工程量；（4）排水构造物的设计要贯彻就地取材的原则，要能迅速的排除路基有害水，以免对地基的强度和稳定性4.2排水设施的设置本设计区内的地形状况和对汇水的计算：设置了边沟、截水沟、排水沟、急流槽等，具体结构见图纸。4.2.1边沟设置在挖方路基的路肩外侧，路堤坡角外侧用于汇集和排除路基范围内和流向路基的小量地面水。本段内长路堑的边沟纵坡与路线的纵坡有所不同。具体情况可参照平面图。4.2.2截水沟设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡坡堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡角，并减轻边沟的泄水负担。本设计段内截水沟的断面形式是梯形。对山坡覆盖层较薄且不稳定的，截水沟的沟底设置在基岩上，以截除覆盖层与基岩面间的地下水，以保证沟身稳定。有些截水沟沟壁最低边缘开挖深度不满足要求时，在沟壁较低的一侧培筑土埂。截水沟离开挖方路基坡顶的视土质而异，以免影响边坡稳定。本设计段内截水沟离开路基的距离一般需大于或等于5.0m。4.2.3排水沟2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计排水沟是用来引出路基附近低洼处积水的沟渠，在本区内设置排水沟是因为原地面沟渠弯曲且影响路基稳定，用以改善沟渠路线，边沟、截水沟、取土坑或路基附近的积水可用排水沟排至桥涵或天然河流。排水沟一般为直线，沟底纵坡不小于0.5%，路基边坡应设急流槽，排水沟距路基坡角大于1m,边坡平台应做成2~5%的向内侧倾斜的排水坡度。4.3路基排水综合设计在综合设计中对路基的排水系统应进行整体规划，要照顾农田水利，对地面水的排除可利用边沟、排水沟等排水设备，将流向路基的山坡水和表面水分段截留，引入自然沟中排出路基范围之外。本段所设的涵洞与周围的沟渠相适应，使汇集的水能及时迅速的流出，避免了对路基的冲刷，又不能形成淤积而危害路基。4.4路堑边沟验算4.4.1基本资料本项目位于广东粤西北，属申纬度亚热带季风性湿润气候，夏长冬短，全年无霜期长达300多天，年平均气温31.5～27.2℃，气温适宜。多年平均降雨量1779.7mm，降雨量季节分配不均，每年3月～9月为雨季，占全年降雨量的85％左右。路线西北段的怀集地区，受南北向山体的影响，其北部降雨量多于南部，有恶劣的强雷雨、冰雹过境。每年的大雨和暴雨是地下水补给期。区内年平均蒸发量1200-1700mm，相对湿度79-84％，风向具明显的季节性，春夏季以东南风为主，秋冬季以东北风为主。平均风速1.4m/s～20m/s，较大的风力相当于7级风力。区内水系比较发育，属北江水系。主要河流有北江支流绥江，其分支有白云水、古水、木格水、南街水、排沙水、新招水、高嵿水及龙江等，流向多由北东向西南或由西南向北东汇流入绥江。河流多呈树枝状分布，山区河谷断面多为“V”型，谷道坡大，谷坎较多，受雨季影响，水位及流量变化大，各河流源近流短。绥江为北江主要支流，发源于路线北部的连县擒鸦岭，全长226km，坡降0.245％，流域面积7184km2，从西北向东南流经路线区全境，遍布全区，江面宽100m-600m，水深2m左右，多年平均逞流量210m3/2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计s，沿线河岸多为徒岩岸，向东南进入平原，河面开阔，两岸为冲积平原，在东南部的马房汇入北江，在四会附近低洼地区发生淹没。沿线水库大多属中、小型，以山塘居多，均为农田灌溉使用。本项目主要河流包括金场水和永固河，均为绥江支流。施工图阶段，对全线的过水结构物均进行了水文调查，调查收集了各路段历史最高洪水位，测量形态断面，并进行汇水面积统计，确定设计水位和流量，最终明确各结构物孔径。4.4.2面积和径流系数汇水区域在路堑坡面一侧的面积为1413.73m2。汇水区域在路堤坡脚护坡道处的面积为213.43×1.5=460.06m2,汇水区域在路面一侧的面积15×213.43=3201.45m2。由《公路排水设计规范JTJ017--97》(以下简称排水规范)表3.0.8，草皮坡面的径流系数取为ψ1=0.65，岩石坡面ψ3=0.6，由表3.0.8沥青路面径流系数取ψ2＝0.95。由此总的汇水面积为：F＝1413.73+460.06+3201.45＝4895.24m2，汇水区的径流系数ψ=(1413.73×0.65+460.06×0.6+3201.45×0.95)/4895.24=0.87。4.4.3汇水历时假设汇水历时10min.4.4.4降雨强度按照规范表3.0.2，取设计降雨重现期为15年。查图3.0.7-1，该地区5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度为q5，10=2.5,由表3.0.7-1可知该地区15年重现期转换系数Cp=1.27.查图3.0.7-2得该地区60min降雨强度转换系数C60=0.40，由表3.0.7-2查得10min降雨量得转换系数Ct=1.00.由此，按照式(3.0.7)，15年重现期10min降雨历时得降雨强度为：q==1.27×1.0×2.5=3.175mm/min.4.4.5设计径流量按《公路排水设计规范》式(3.0.1),设计径流量：Q==16.67×0.87×3.175×4895.24×10-6=0.225m3/s.4.4.6检验汇流历时由表3.0.4，路堤边坡的粗度系数可取m1=0.02，沥青路面的粗度系数可取m1=0.013，按照式(3.0.4)，路堑坡面(坡度1:0.5，坡面水流长度6.71m)的汇流历时为t1==1.445×(0.02×6.71/)0.467=0.53min；沥青路面(横坡2％,坡面水流长度15m)的汇流历时为：t2==1.445×(0.013×15/0.021/2)0.467=1.679min.2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计护坡道(横坡4%，坡面水流长度2m)的汇流历时为==1.445×(0.02×2/0.041/2)0.467=0.681min.设排水沟底宽0.6m，沟侧坡度1：1，水深0.5m，则过水断面的断面积：=0.6×0.5+1×0.5=0.55m2水力半径：R==(0.6×0.5+1×0.5=0.27其中：浆砌片石边沟粗糙系数m1=0.025，按照曼宁公式,可计算沟内平均流速：V=0.272/3×0.024550.5/0.025=2.62m/s因而沟内汇流历时为：=200/2.62=76.33s=1.272min由此，汇流历时为t=t1+t2+t3+t4=0.53+1.679+0.681+1.272=4.162<10min4.5拦水带设计验算沟渠横断面设计按照最佳横断面法4.5.1有关参数m=1,K=2(1+m2)1/2=2.83,A=k-m=1.83，取n=0.025,按照排水规范，.4.5.2计算各水力要素ω=Qs/Vmax=0.265/3=0.088m2；；R0=1/2[ω/A]1/2=1/2（0.088/1.83）1/2=0.163；h=2R0=2×0.163=0.326；4.5.3实际流量及流速y=2.5n1/2-0.13-0.75R1/2(n1/2-0.1)==0.2422 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计V=C(Ri)1/2=29.13(0.27×0.02455)1/2=2.372m/s，Q=ωV=0.088×2.372=0.209m3/s.因为计算流量比设计流量小，而实际流速亦小于允许最大值，两指标均符合要求，考虑到设计及施工因素，采用底宽0.6m，沟高0.6m的梯形排水沟。第五章水泥混凝土路面5.1水泥混凝土路面设计总则水泥混凝土路面设计方案，应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气侯、水文、土质、材料、施工技术、实践经验以及环保要求等，通过技术经济分析确定。水泥混凝土路面设计应包括结构组合、材料组成、接缝构造和钢筋配制等。水泥混凝土路面结构应按规定的安全等级和目标可靠度，承受预期的荷载作用，并同所处的自然环境相适应，满足预定的使用性能要求。水泥混凝土路面设计除应符合公路水泥混凝土路面设计规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。5.2结构组合设计原则5.2.1路基路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计高液限粘土及含有机质细粒土，不能用做高速公路和一级公路的路床填料或二级和二级以下公路和上路床填料；高液限粉土及塑性指数大于16或膨胀率大于3％的低液限粘土，不能用做高速公路和一级公路的上路床填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时，应掺加石灰或水泥等结合料改善。5.2.2垫层遇有下述情况时，需在层基下设置垫层：(1)季节性冰冻地区，路面总厚度小于最小防冻厚度要求时差值应以垫层厚度补足；(2)水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层；(3)路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。垫层的宽应与路基同宽，其最小厚度为150mm。防冻垫层和排水垫宜采用砂、砂砾等颗粒材料。半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土。5.2.3基层基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级按表4.3.2选用。混凝土预制块面层应采用水泥稳定砂粒基层湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路，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，其孔隙率约为20％。基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300mm（采用小型机具施工时）或500mm（轨模式摊铺机施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）。路肩采用混凝土面层，其厚度与行车道面层相同时，基层宽度宜与路基同宽。级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽。碾压混凝土基层应设置与混凝土面层相对应的接缝。贫混凝土基层在其弯拉强度超过1.8MPa时，应设置与混凝土面层相对应的横向缩缝；一次摊铺宽度大于7.5m时，应设置纵向缩缝。基层下未设垫层，上路床为细粒土、粘土质砂或级配不良砂（承受特重或重交通时），或者为细粒土（承受中等交通时），应在基层下设置底基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定砂粒或石灰粉煤灰稳定砂粒，厚度一般为200mm。5.2.4面层水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计横向接缝的间距按面层类型和厚度选定：(1)普通混凝土面层横向接缝的间距一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过1.30，平面尺寸不宜大25㎡；(2)碾压混凝土或钢纤维混凝土面层横向接缝的间距一般为6～10m；(3)钢筋混凝土面层横向接缝的间距一般为6～15m。5.2.5路肩路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调，并保证进入路面结构中水的排除。路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚，其基层宜与行车道基层相同。选用薄面层时，其厚度不宜小于150mm，基层应采用开级配粒料。路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料。5.3交通量计算根据我国的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），本项目位于广东粤西北，属申纬度亚热带季风性湿润气候，夏长冬短，全年无霜期长达300多天，年平均气温31.5～27.2℃，气温适宜。交通量年平均增长率为7%，路基土为粘性土。表5-1设计日通过标准轴载作用次数计算表交通车型代表车型位置轴重/KN轴轮型交通量（辆/日）标准轴载Ni/次小客车前轴11.524500后轴2324500中客车SH130前轴16.51~17500后轴231~27500大客车CA50前轴28.71~17601.6103636×10-6后轴68.21~27601.664805825小货车BJ130前轴13.41~116806.2768972×10-7后轴27.41~216800.41455364中货车CA50前轴28.71~17207.1335553×10-82 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计后轴68.21~27201.99081089中货车EQ140前轴23.71~15443.0674932×10-5后轴69.21~25441.504168288特大车日野KB222前轴50.21~18000.008835421后轴104.31~28001031.310203大货车JN150前轴491~113700.022283327后轴101.61~213702687.011357拖挂车五十铃前轴601~13880.109459064后轴1003~238811644888.041955.2161761×104注：1-1表示单轴单轮组，1-2表示单轴双轮组，2-2表示双轴双轮组。小于40KN的单轴和小于80KN的双轴略去不计；方向分配系数为0.5，车道分配系数为0.8。故有：Ns=4888.04×0.5×0.8=1955.216(次)5.4交通参数分析由《水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）中表A.2.4查得取轮迹横向分布系数为η=0.2，查规范表3.0.1,设计基准期30年。可计算得到设计年限内标准轴载累计作用次数Ne为：次。=1761×104（次）由100×104≤1761×104≤2000×104，查表3.0.5交通分析，属重交通等级。5.5路面结构组合设计按设计要求，根据路基的干燥类型，选择干燥和中湿状态，分别设计三种方案，并进行方案比选。该计算中所用公式及相关参数均参考《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)。表5-2路面结构组合设计方案汇总表2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计路基干湿状态方案结构层位结构层名称厚度(cm)干燥方案一面板水泥混凝土面层26基层多孔隙水泥碎石15底基层水泥稳定碎石20方案二面板水泥混凝土面层26基层沥青稳定碎石排水10底基层水泥稳定碎石20方案三面板水泥混凝土面层26基层水泥稳定碎石15底基层水泥稳定碎石20中湿方案一面板水泥混凝土面层26基层多孔隙水泥排水碎石15底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾15方案二面板水泥混凝土面层26基层沥青稳定碎石排水10底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾15方案三面板水泥混凝土面层26基层水泥稳定碎石15底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾155.6路面结构计算5.6.1路基为干燥状态（方案一）1.初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)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4.3，初拟C35水泥混凝土结构的面层，厚度h=26cm。基层选用多孔隙水泥稳定碎石厚14cm。底基层选水泥稳定碎石厚20cm。板平面尺寸为长5.0m的板。单向行车道宽2×3.75m、硬路肩宽3m2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。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名称厚度（cm）模量（MPa）C35水泥混凝土面层2631000多空隙水泥稳定碎石151700水泥稳定碎石202000土基562路面材料参数的确定（1）混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量取普通混凝土面层的弯拉强度标准值fr=5.0Mp,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa，泊松比为0.15。（2）土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为800.70=56MPa。（3）底基层和基层的回弹模量①基层选用多空隙水泥碎石，回弹模量取E1=1700MPa,泊松比为0.2②底基层选水泥稳定碎石，回弹模量取E2=2000MPa，泊松比0.2（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模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.2.4）计算基层顶面当量回弹模量如下：×=272.92 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：MN·mMN·mm3荷载的疲劳应力按式（B.4.1），标准轴载和极限荷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头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.59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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计-按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为5)结构极限状态校核查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。表5-3最终路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计面板C35水泥混凝土26基层多孔隙水泥稳定碎石15底基层水泥稳定碎石205.6.2路基为中湿状态（方案一）1初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)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4.3，初拟C35水泥混凝土面层厚度为h=0.26m，基层为h1=0.14m的多空隙水泥排水碎石，底基层为h2=0.12m的水泥稳定碎石，，垫层选用天然砂砾15cm。单向行车道宽3×3.75m、硬路肩宽2.50m，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。板平面尺寸长5.0m的板。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名称厚度（cm）模量（MPa）C35水泥混凝土面层2631000多空隙水泥稳定碎石151700水泥稳定碎石202000天然砂砾15135土基562路面材料参数的确定⑴混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量按表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值fr=5.0Mpa,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa，泊松比为0.15。⑵土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为8000.70=56MPa。⑶底基层和基层的回弹模量基层选用多空隙水泥碎石，其回弹模量取E1=1700MPa，泊松比为0.2。底基层选用水泥稳定碎石回弹模量取E2=2000MPa，泊松比为0.2。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计垫层选未筛分碎石，其回弹模量E3=135MPa，泊松比为0.35。⑷计算底基层和垫层的当量回弹模量和当量厚度根据土基状态拟定的垫层、底基层结构类型和厚度，参照《规范》按式（B.2.4）计算当量回弹模量和当量厚度如下：=206混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：3荷载的疲劳应力标准轴载和极限荷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头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.46，2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计按式（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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为-按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为5)结构极限状态校核2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，目标可靠度为95%。查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。表5-5最终路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）面板C35水泥混凝土26基层多空隙水泥排水碎石15底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾155.6.3路基为干燥状态（方案二）1初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)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4.3，初拟C35水泥混凝土面层厚度为h=0.26m，基层为h1=0.10m的沥青稳定碎石排水，底基层为h2=0.20m的水泥稳定碎石。单向行车道宽3×3.75m、硬路肩宽2.50m，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。板的平面尺寸为长5.0m。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名称厚度（cm）模量（MPa）C35水泥混凝土面层2631000沥青稳定碎石排水10800水泥稳定碎石202000土基562 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计2路面材料参数的确定(1)混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量因为设计为普通混凝土路面且交通等级为特重型交通，由《规范》表3.0.6查得，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值fr=5.0Mp,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa，泊松比为0.15（2）土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为8000.70=56MPa。（3）底基层和基层的回弹模量①基层选用水泥稳定碎石，其回弹模量取E1=800MPa,泊松比为0.2②底基层选用水泥稳定碎石，其回弹模量取E2=1300MPa，泊松比为0.2。（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模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.2.4）计算基层顶面当量回弹模量如下：=255.7混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：3荷载的疲劳应力标准轴载和极限荷载在临界荷位处产生的荷载应力计算为2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计因纵缝为设拉杆平头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.46，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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为-2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为5)结构极限状态校核查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，目标可靠度为95%。查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。表5-7最终路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）面板C35水泥混凝土26基层沥青稳定碎石排水10底基层水泥稳定碎石205.6.4路基为中湿状态(方案二)1初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)表3.0.1知，相当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4.3，初拟水泥混凝土结构的面层，厚度为h=0.26m，基层为h1=0.10m的沥青稳定碎石排水，底基层为h2=0.20m的水泥稳定碎石，垫层为h3=0.15m的天然砂砾。单向行车道宽3×3.75m2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计、硬路肩宽2.50m，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。板平面尺寸长5.0m的板。板平面尺寸为长5.0m的板。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。表5-8初拟路面结构表结构层材料名称厚度（cm）模量（MPa）C35水泥混凝土面层2631000沥青稳定碎石排水10800水泥稳定碎石202000天然砂砾15135土基562路面材料参数的确定（1)混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量因为设计为普通混凝土路面且交通等级为特重型交通，由《规范》表3.0.6查得，设计弯拉强度fr=5.0Mpa,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa，泊松比为0.15.（2）土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为8000.70=56MPa。（3）垫层、基层和底基层的回弹模量基层选沥青稳定碎石排水，回弹模量取E1=800Mpa；泊松比为0.2底基层水泥稳定碎石，回弹模量取E2=1300Mpa；泊松比为0.2垫层选用天然砂砾，回弹模量E3=200MPa，泊松比为0.35（4）计算底基层和垫层的当量回弹模量和当量厚度根据土基状态拟定的垫层、底基层结构类型和厚度，参照《规范》按式（B.2.4）计算当量回弹模量和当量厚度如下：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计=200.5混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：3荷载的疲劳应力标准轴载和极限荷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头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.46，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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计-按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为5)结构极限状态校核查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计表5-9最终路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）面板C35水泥混凝土26基层沥青稳定碎石排水10底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾155.6.5路基为干燥状态（方案三）1初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)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4.3，初拟C35水泥混凝土面层厚度为h=0.26m。基层为h1=0.15m的水泥稳定碎石，底基层为h2=0.20m的水泥稳定碎石。单向行车道宽3×3.75m、硬路肩宽2.50m，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。板的平面尺寸为长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。表5-10初拟路面结构表结构层材料名称厚度（cm）模量（MPa）水泥混凝土面层2631000水泥稳定碎石152000水泥稳定碎石202000土基562路面材料参数的确定(1)混凝土的设计弯拉强度与弯拉弹性模量因为设计为普通混凝土路面且交通等级为特重型交通，《规范》表3.0.6查得：设计弯拉强度标准值fr=5.0Mp,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa泊松比为0.15.（2）土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为8000.70=56MPa。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计（3）底基层和基层的回弹模量①基层选用水泥稳定碎石,回弹模量取E1=2000MPa,；泊松比为0.2②底基层选用水泥稳定碎石,回弹模量取E2=2000MPa，泊松比为0.2。（4）基层顶面的当量回弹模量和计算回弹模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.2.4）计算基层顶面当量回弹模量如下：=270混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：3荷载的疲劳应力标准轴载和极限荷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头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.46，2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计按式（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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为-按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计5)结构极限状态校核查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，目标可靠度为95%。查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。表5-11最终路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）面板C35水泥混凝土26基层水泥稳定碎石15底基层水泥稳定碎石205.6.6路基为中湿状态（方案三）1初拟路面结构参照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)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4.3，初拟水泥混凝土机构的面层厚度为h=0.26m，基层为h1=0.15m的水泥稳定碎石，底基层为h2=0.20m的水泥稳定碎石。在基层和底基层之间设置沥青封层，垫层选天然砂砾，厚度为0.15m。单向行车道宽3×3.75m、硬路肩宽2.50m，水泥混凝土路面板的平面尺寸5×3.75，路肩的厚度与行车道等厚。板平面尺寸长5.0m的板。板平面尺寸为长5.0m的板。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。表5-12初拟路面结构表结构层材料名称厚度（cm）模量（MPa）C35水泥混凝土面层2631000水泥稳定碎石1520002 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计水泥稳定碎石202000天然砂砾15135土基562路面材料参数的确定(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：设计弯拉强度标准值fr=5.0Mpa,相应弯拉弹性模量标准值为Ec=31GPa，泊松比为0.15（2）土基的回弹模量查表E.0.1-1，取低液限粘土的回弹模量为80MPa，查表E.0.1-2取地下水位为1.0m时的湿度调整系数为0.7，由此，路床顶综合回弹模量为8000.70=56MPa。（3）垫层、基层和底基层的回弹模量①基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取E1=1400Mpa；泊松比为0.2②底基层选用水泥稳定碎石，回弹模量取E2=1300Mpa；泊松比为0.2③垫层选用天然砂砾回弹模量E3=200MPa，泊松比为0.35。（4）计算底基层和垫层的当量回弹模量和当量厚度根据土基状态拟定的垫层、底基层结构类型和厚度，参照《规范》按式（B.2.4）计算当量回弹模量和当量厚度如下：=210.3混凝土面层板的弯曲刚度Dc（式B..2.2-3）、半刚性基层板的弯曲刚度Db（式B.4.1-2）、路面结构总相对刚对半径rg(式B.4.1-3）为：2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计3荷载的疲劳应力标准轴载和极限荷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头缝，取应力折减系数为。由表B.2.1，路面疲劳损坏影响的综合系数设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：=2.46，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。4温度疲劳应力根据我国的的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），在自然区划上属于IⅤ5区。最大温度梯度取:，板长，普通混凝土板厚h=0.26m最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为-2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计按式（B.3.2）计算面层最大温度应力：温度疲劳应力系数为，按式（B.2.3）计算为计算温度疲劳应力为5)结构极限状态校核查表3.0.4，高速公路的安全等级为一级，相应的变异水平等级为低，查表3-1确定可靠度系数为。因此，所选路面结构可以承受设计基准期内的荷载应力和温度疲劳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。表5-13初拟路面结构表结构层位路面结构层名称厚度（cm）面板C35水泥混凝土26基层水泥稳定碎石15底基层水泥稳定碎石20垫层天然砂砾152 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计5.7水泥混凝土路面结构设计及方案比选原则与总结交通分析：水泥混凝土路面设计使用年限为30年。按交通量增长率假设为7.0%，水泥混凝土路面设计年限累计标准轴次为,属于道路重交通。路面结构:本段为IV5区，路面结构应结合排水系统、交通量对路面结构强度的要求，结合沿线的气候、水文、地形地质筑路材料及施工条件等方面进行初步设计。然后从经济和技术进行方案比选。对该路段分别进行了水泥混凝土路面的初步设计本设计分别拟定了干燥、中湿状态路面结构。从因地制宜、合理选材、方便机械化施工、利于养护、节约投资的原则经济性等各角度进行比较。采用方案思路是：在干燥、中湿路段采用相同的路面材料，相同的结构层，不同的厚度，推荐采用路面方案具体结构见下表。技术上：水泥混凝土路面，强度高，耐久性好，使用寿命长，夜间行车反光性较好，但接缝多，行车噪音大，对路基变形适应性差，面板易损坏，路面维修、养护不便。在路面内部的排水方面，方案三的基层排水性明显不如方案二的排水基层。同时方案二方所采用的材料也具有较高的弹性模量，这对累计标准轴次为重型交通量来说是适合的。（其具体砼结构形式见本设计中设计图表，具体计算计算书）经济上：垫层材料天然沙砾与级配碎石和水泥稳定碎石比较价格上比较便宜，而且原料丰富，运输距离较短，有利于降低成本。路基干湿状态方案结构层名称厚度优选方案干燥方案一水泥混凝土面层26多孔隙水泥排水碎石15水泥稳定碎石20方案二水泥混凝土面层26★沥青稳定碎石排水10水泥稳定碎石20方案三水泥混凝土面层26水泥稳定碎石15水泥稳定碎石20中湿方案一水泥混凝土面层262 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计多孔隙水泥排水碎石15水泥稳定碎石20天然砂砾15方案二水泥混凝土面层26★沥青稳定碎石排水10水泥稳定碎石20天然砂砾15方案三水泥混凝土面层26水泥稳定碎石15水泥稳定碎石20天然砂砾15六种方案见表，由于干燥与中湿状态下所用的材料均相同，只是厚度不同，因此对中湿状态的三种方案进行比选，干燥状态下的同理。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计第六章沥青路面设计6.1据交通量确定累计标准轴次据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）计算累计标准轴次Ne。6.1.1交通参数公路等级：高速公路路面等级：沥青混凝土高级路面设计年限：15年交通量年平均增长率：7%车道特征：双向六车道车道系数：取中值0.46.1.2交通量组成表6-1交通量组成、汽车计算参数序号车型交通量N（次/日）轴重（KN）轮组轴数后轴距（m）1小客车3018前轴11.511后轴23212中客车SH130658前轴16.511后轴23213大客车CA50691前轴28.7112 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计后轴68.2214小货车BJ1301534前轴13.411后轴27.4215中货车CA50781前轴28.711后轴68.2216中货车EQ140640前轴23.711后轴69.2217特大车日野KB222843前轴50.211<3后轴104.3218大货车JN150772前轴4911后轴101.6219拖挂车五十铃85前轴6011后轴10023一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=1525,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:4388。设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.609886，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:4129。设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.514863，属重交通等级。路面设计交通等级为重交通等级6.2沥青路面结构组合设计6.2.1沥青路面设计原则（1）应根据公路所在区域的水文地质、气候特点，公路等级与使用要求，交通量及其交通组成等因素，结合当地实践经验，选择适宜的路面结构组合，拟定沥青层厚度。（2）基层、底基层设计应贯彻就地取材的原则，认真做好当地材料的调查，根据交通量及其组成、气候条件、筑路材料以及路基水文状况等因素，选择技术可靠、经济合理的结构层。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计（3）路面设计方案应充分考虑沿线环境的保护，自然生态的平衡，有利于施工、养护工作人员的健康与安全。6.2.2结构组合设计本项目位于广东粤西北，属申纬度亚热带季风性湿润气候，夏长冬短，全年无霜期长达300多天，年平均气温31.5～27.2℃，气温适宜。交通量年平均增长率为7%，路基土为粘性土。本项目要求采用全封闭高速公路标准建设。设计速度为80km/h，采用双向六车道，路基宽度32m；桥涵汽车荷载为公路-Ⅰ级；本设计为了达到项目的要求，除了遵照相关技术要求外，还应该充分考虑沿线自然地理条件对项目的影响情况，如地形、地貌，不良地质路段情况等，考虑施工的可行性，并注重经济性，选择最佳的设计方案。6.2.2.1垫层为排除路面、路基中滞留的自由水，确保路面结构处于干燥或中湿状态，下列情况下的路基应设置垫层。（1）地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿状态的路段；（2）排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段；（3）季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，可能产生冻胀需设防冻垫层的路段；（4）基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段。6.2.2.2基层沥青路面的基层承担着沥青面层向下传递的全部负荷，支撑着面层，确保面层发挥各项重要的路面性能。与此同时，基层结构还承受着由于土基水温状况多变而发生的地基支撑能力变化的敏感性，使之不致影响沥青面层的正常工作。基层结构是承上启下保证路面结构耐久、稳定的承重结构层，因此要求基层具有较高的强度、稳定性和耐久性。与沥青面层相比，由于基层不直接与车轮和大气接触，相对于路面表面性能有关的材料性能指标（如抗滑性能，抗剪切变形等）可以略为放宽。基层结构一般较沥青面层厚，通常需要200mm至400mm甚至更厚，为了节省原材料，降低造价，可将基层分为上基层、下基层（也称为底基层）。虽然都属于基层结构，下基层的工作环境没有上基层严峻，因此可以采用不同的材料，或采用性能略低的结合料。基层材料以集料为主，应尽量利用当地材料，以降低工程造价。选择基层类型关系到路面结构的耐久性和长期使用性能，首先应根据路面结构所承受的交通等级进行必选，同时应考虑地基支撑的可靠性以及当地水温状况和路基排水与路基稳定的可靠程度作不同方案，比较后择优选定。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计6.2.2.3面层沥青路面各结构层之间应紧密结合，不因层间滑动或松散而丧失结构的整体效应。（1）沥青面层与基层之间应设置透层沥青活粘层沥青。当采用半刚性基层时，为防止粒料松散和雨水下渗，宜采用单层层铺法表处或稀浆封层表处进行封闭。当采用水泥混凝土刚性基层时，也应设粘层沥青。（2）沥青面层由两层或三层组成又不能连续摊铺时，则在铺上层之前彻底清扫下层表面的灰尘、泥土、油污等有可能破坏层间结合的有害物质，然后设粘层沥青。（3）透层沥青、粘层沥青，单层表处下封层，稀浆封层下封层的材料规格、用量应根据地区气候特点，施工季节和结构类型的不同，按《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求选定。根据以上分析本段路对于中湿和干燥分别提出三种基层组合方式：半刚性基层、柔性基层以及组合基层。6.3沥青路面结构计算6.3.1半刚性基层结构方案6.3.1.1干燥状态⑴基本参数公路等级:高速公路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:21.7(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)⑵确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）:1.0面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1.0路面结构类型系数（Ab）:1.0路面设计弯沉值：LD=21.7(0.01mm)表6-2容许拉应力表层位结构层材料名称劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计1细粒式沥青混凝土1.40.42中粒式沥青混凝土1.00.293粗粒式沥青混凝土0.80.234水泥稳定碎石0.60.285水泥稳定矿渣0.50.23根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数。表6-3结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土（40140020000.42中粒式沥青混凝土60120018000.293粗粒式沥青混凝土80100012000.234水泥稳定碎石设计层160038000.285水泥稳定矿渣200150028000.236新建路基40设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=21.7(0.01mm)H(4)=200mmLS=22.4(0.01mm)H(4)=250mmLS=20.1(0.01mmH(4)=215mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=215mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=215mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=215mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=215mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=215mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=215mm(仅考虑弯沉)H(4)=215mm(同时考虑弯沉和拉应力)2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.6.3.1.2中湿状态6.3.1.2中湿状态⑴基本参数公路等级:高速公路新建路面的层数:6标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:21.7(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)⑵确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）:1面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1路面结构类型系数（Ab）:1.0路面设计弯沉值：LD=21.7(0.01mm)表6-8容许拉应力表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1.40.42中粒式沥青混凝土1.00.293粗粒式沥青混凝土0.80.234水泥稳定碎石0.60.285水泥稳定矿渣0.50.236天然砂砾根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数。表6-9结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020000.42中粒式沥青混凝土60120018000.292 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计3粗粒式沥青混凝土80100012000.234水泥稳定碎石设计层160038000.285水泥稳定矿渣200150028000.236天然砂砾1501802007新建路基36设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=21.7(0.01mm)H(4)=150mmLS=24.1(0.01mm)H(4)=200mmLS=21.5(0.01mm)H(4)=196mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=196mm(第1层底面拉应力计算满足要求）H(4)=196mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=196mm(第3层底面拉应力计算满足要求）H(4)=196mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=196mm(第5层底面拉应力计算满足要求）路面设计层厚度:H(4)=196mm(仅考虑弯沉)H(4)=196mm(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500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.6.3.2柔性路面结构方案6.3.2.1干燥状态⑴基本参数公路等级:高速公路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-1002 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计路面设计弯沉值:34.7(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)⑵确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）:1面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1路面结构类型系数（Ab）:1.6路面设计弯沉值：LD=34.7(0.01mm)表6-5容许拉应力表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1.40.42中粒式沥青混凝土1.00.293粗粒式沥青混凝土0.80.234密级配沥青碎石0.60.175级配碎石00根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数。表6-5结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020000.402中粒式沥青混凝土60120018000.293粗粒式沥青混凝土80100012000.234密级配沥青碎石?120017000.175级配碎石20040040006新建路基40设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=34.7(0.01mm)H(4)=150mmLS=34.8(0.01mm)H(4)=170mmLS=32.9(0.01mm)H(4)=151mm(仅考虑弯沉)2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=151mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=151mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=151mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=231mmσ(4)=0.175MPaH(4)=251mmσ(4)=0.165MPaH(4)=241mm(第4层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=151mm(仅考虑弯沉)H(4)=241mm(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500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.6.3.2.2中湿状态6.3.1.2中湿状态⑴基本参数公路等级:高速公路新建路面的层数:6标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:34.7(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)⑵确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）:1面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1路面结构类型系数（Ab）:1.6路面设计弯沉值：LD=34.70.01mm)表6-8容许拉应力表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1.40.42 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计2中粒式沥青混凝土1.00.293粗粒式沥青混凝土0.80.234密级配沥青碎石0.60.175级配碎石006天然砂砾根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数。表6-9结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020000.42中粒式沥青混凝土60120018000.293粗粒式沥青混凝土80100012000.234密级配沥青碎石设计层120017000.175级配碎石20040040006天然砂砾1501802007新建路基36设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=34.7(0.01mm)H(4)=150mmLS=2.2(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求.H(4)=150mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=150mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第3层底面拉应力计算满足要求）H(4)=190mmσ(4)=.175MPaH(4)=210mmσ(4)=.165MPa2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计H(4)=199mm(第4层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=150mm(仅考虑弯沉)H(4)=199mm(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500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求6.3.3组合基层结构方案6.3.3.1干燥状态⑴基本参数公路等级：高速公路新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：32.5(0.01mm)路面设计层层位：4设计层最小厚度：150(mm)（2）确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）：1面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1路面结构类型系数（Ab）：1.2路面设计弯沉值：LD=32.5(0.01mm)表6-6容许拉应力表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）1.40.42中粒式沥青混凝土10.293粗粒式沥青混凝土0.80.234密级配沥青碎石0.60.175水泥稳定碎石0.60.282 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数表6-7结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020000.42中粒式沥青混凝土60120018000.293粗粒式沥青混凝土80100012000.234密级配沥青碎石设计层120014000.175水泥稳定碎石200160038000.286新建路基40设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=32.5(0.01mm)H(4)=150mmLS=25.8(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求.H(4)=150mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=150mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mmσ(5)=.289MPaH(4)=170mmσ(5)=.271MPaH(4)=160mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=150mm(仅考虑弯沉)H(4)=160mm(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500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计6.3.3.3中湿状态⑴基本参数公路等级：高速公路新建路面的层数：6标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：32.5(0.01mm)路面设计层层位：4设计层最小厚度：150(mm)⑵确定路面设计弯沉值与抗拉强度结构系数公路等级：高速公路公路等级系数（Ac）:1面层类型：沥青混凝土面层面层类型系数（As）：1路面结构类型系数（Ab）:1.2路面设计弯沉值：LD=32.5(0.01mm)表6-12容许拉应力表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1.40.42中粒式沥青混凝土10.293粗粒式沥青混凝土0.80.234密级配沥青碎石0.60.175水泥稳定碎石0.60.286天然砂砾根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）的建议值确定各结构层设计参数。表6-13结构层设计参数表层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量（MPa）15℃平均抗压模量（MPa）容许应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020000.42中粒式沥青混凝土60120018000.293粗粒式沥青混凝土80100012000.232 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计4密级配沥青碎石设计层120014000.175水泥稳定碎石200160038000.286天然砂砾1501802007新建路基36设计过程：按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=32.5(0.01mm)H(4)=150mmLS=1.8(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求.H(4)=150mm(仅考虑弯沉）按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=150mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=150mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=150mm(仅考虑弯沉)H(4)=150mm(同时考虑弯沉）验算路面防冻厚度;路面最小防冻厚度500mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计6.4沥青路面方案比选表6-14路面结构组合设计方案汇总表方案一干燥厚度（mm）中湿厚度(mm)优选方案细粒式沥青混凝土（AC-13）40细粒式沥青混凝土（AC-13）40中粒式沥青混凝土（AC-20）60中粒式沥青混凝土（AC-20）60粗粒式沥青混凝土（AC-25）80粗粒式沥青混凝土（AC-25）80水泥稳定碎石215水泥稳定碎石200水泥稳定矿渣200水泥稳定矿渣200天然沙砾150方案二细粒式沥青混凝土（AC-13）40细粒式沥青混凝土（AC-13）40中粒式沥青混凝土（AC-20）60中粒式沥青混凝土（AC-20）60粗粒式沥青混凝土（AC-25）80粗粒式沥青混凝土（AC-25）80密级配沥青碎石（ATB-30）250密级配沥青碎石（ATB-30）200级配碎石200级配碎石200天然砂砾150方案三细粒式沥青混凝土（AC-13）40细粒式沥青混凝土（AC-13）40★中粒式沥青混凝土（AC-20）60中粒式沥青混凝土（AC-20）60粗粒式沥青混凝土（AC-25）80粗粒式沥青混凝土（AC-25）80密级配沥青碎石（ATB-30）160密级配沥青碎石（ATB-30）150水泥稳定碎石200水泥稳定碎石200天然沙砾150从路面结构形式性能比较，首先，通过试算和验算，我们可以发现三个方案从结构、受力情况以及抗劈裂强度都能满足规范设计要求，路面抗滑性也能满足现实条件需要。从结构形式上，三个方案都能使用于工程需要，从而都可行。从路基排水性能上，方案三采用的水泥碎石底基层和天然沙砾垫层对路面排水起到了明显的作用。水泥稳定碎石基层具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性，其初期强度较高，且随龄期增长而增长，但本身的缩裂缝难以避免。拟定的面层厚度为18cm，基层的横向收缩裂缝在使用初期继会反射至沥青而层形成较多开裂。此外，水泥稳定碎石基层直接铺筑在沥青面层之下，雨水不易向下渗透，造成沥青路面水损坏。密级配沥青碎石（ATB-30）作为柔性基层材料，在应力应变传递的协调过渡方面比较顺利，同时由于材料为有级配的颗粒状材料，所以结构排水畅通，路面结构不易受水损害。组合式基层兼有两者优点，使用性能为三种路面结构最忧。综合经济，结构形式和排水性能分析，我认为方案三组合基层比方案二和方案一更为2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计合理，而且当地水泥和石料资源丰富，从而选择方案三组合基层作为我的设计方案。2 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计参考文献[1]杨少伟.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2004年6月[2]邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2005年8月[3]JTGB01-2003.公路工程技术标准[S].北京：人民交通出版社，2004年2月[4]JTGD20-2006.公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社，2006年10月[5]JTGD30-2004.公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004年12月[6]JTGD10-2006.公路路基设计施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2006年10月[7]JTJ034-2000.公路路面基层施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2000年9月[8]JTGD40-2011.公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，20011年3月[9]JTGF30-2003.公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2003年6月[10]JTGD50-2006.公路沥青路面设计规范[S]，北京：人民交通出版社，2006年12月[11]JTGF40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004年11月[12]JTGF80/1-2004.公路工程质量检验平定标准[S].北京：人民交通出版社，2004年10月[13]交通部第二勘察设计院.公路设计手册《路基》（第二版）[M].北京：人民交通出版社，1996年5月[14]姚祖康.公路设计手册《路面》（第二版）[M].北京：人民交通出版社，1999年7月[15]顾克明，苏清洪，赵嘉行.公路桥涵设计手册《涵洞》[M].北京：人民交通出版社，1997年6月[16]JTJ013-86.公路自然区划标准[S].北京：人民交通出版社86 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计[17]JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社[18]JTGD62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社[19]JTJ024-1985.公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社[20]邓学钧.路基路面工程（第三版）[M].北京：人民交通出版社，2010年6月86 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计致谢一学期的毕业设计已经进入了尾声，我的大学本科生涯也即将结束！我的大学生涯将随着本次毕业设计的完成而划上圆满的句号。在长沙理工大学的四年，众多老师传授了我良好的学习方法，严谨的学习态度以及丰富的理论知识。使我的专业知识得到了巨大的提高，并且我的人格品质得到了完善。在这四年的学习生涯中学到的东西将使我终生受用，是我一笔珍贵的财富，在此，我向曾给予我帮助的老师及同学表示衷心的感谢和美好的祝福。在此次设计中，首先要特别的感谢我们的指导老师老师，他平日里工作繁多，教学任务繁重，但仍然对我们的毕业设计进行详细的指导，对我们的每一个阶段都认真把关，要求尽我们所能，力求做到最好，每个阶段都会先指导我们修订草案、查阅资料，在对我们过程进行检查、复核，最后在把我们的结果进行比较，详细设计，装配图表。我们的设计很烦琐，但老师仍细心的纠正我们图纸、计算书中的错误，很多地方我们自己都没有留心到，是老师给我们检查出来，我们再修改的。我不仅仅佩服老师的专业水平，更佩服老师对待治学的严谨的态度，让我深刻的明白了：学习是来不得半点的含糊与虚假的。他是我永远学习的榜样，他的态度将积极的影响我将来的学习、工作和生活！其次我还要感谢同组一起做毕业设计的同学，感谢他们在整个毕业设计过程中给我的帮助，在毕业设计中我碰见了许多问题，同老师的交流使我考虑的更加全面，是他帮助我，使我的毕业设计得到了进一步的完善，为我顺利的完成毕业设计奠定了坚实的基础。最后，让我再一次向老师以及路基路面教研室的全体老师表示感谢!同时也感谢，长沙理工大学对我的四年来的栽培，我将在日后的工作中以优秀的表现来回报老师的关心与学校的栽培。2012年6月4日86 <城南学院二广高速连怀段路基路面工程综合设计86'