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長沙理工大學道路畢業(yè)設計第1章線形設計1.1 平曲線的計算平曲線包括直線、圓曲線和緩和曲線。直線設計要求：直線的運用應注意同地形與環(huán)境相協(xié)調(diào)，規(guī)范規(guī)定:當設計速度60/h時,同向曲線間的直線最小長度以不小于設計速度(以/h計)的6倍為宜,反向曲線間直線最小長度以不小于設計速度的兩倍為宜，圓曲線的最小長度一般要有3s行程。圓曲線設計要求：在選用圓曲線半徑時，最大半徑值一般不應超過10000米，在地形條件許可時，就力求使半徑盡可能接近不設超高最小半徑，在一般情況下或地形有所限制時，應盡量采用大于一般最小半徑，只有在地形特別困難不得已時，方可采用極限最小半徑。設計速度為100km/h時，一般最小半徑為700m，極限最小半徑為400m。緩和曲線設計要求：緩和曲線是設置在直線與圓同線之間或半徑相差較大的兩個轉向相同的園曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線，其作用是使曲率連續(xù)變化，離心加速度、超高橫坡度及加寬逐漸變化，便于行車平穩(wěn)。設計速度為100km/h時，緩和曲線長度一般值為120m，最小值85m。1.1.1平曲線要素的計算已知： 圓曲線半徑R=1500m, 緩和曲線長度轉角 =462437.3(右)；計算：曲線總長 ；外距 ；切線長 ；切曲差 。1.1.2各主點樁號的計算已知: JD 樁號為:K164+500.859；計算：直緩點樁號為ZH=JD-T=K163+757.336；緩圓點樁號為HY=ZH+Ls=K163+957.336;曲中點樁號為QZ=ZH+ =K164+464.846；圓緩點樁號為YH=QZ+ =K164+972.356;緩直點樁號為HZ=YH+Ls=K165+172.356。1.1.3逐樁坐標表表 1 1 逐樁坐標表樁 號坐 標樁 號坐 標樁 號坐 標N (X)E (Y)N (X)E (Y)N (X)E (Y)K164+000646375.225 517594.738 K164+500645976.859 517893.064 K164+980645706.454 518287.173K164+020646357.511 517604.023 K164+520645963.158 517907.634 K165+000645698.021 518305.308K164+040646339.923 517613.543 K164+540645949.652 517922.385 K165+020645689.797 518323.539K164+060646322.463 517623.297 K164+560645936.345 517937.315 K165+040645681.759 518341.852K164+080646305.134 517633.283 K164+580645923.237 517952.421 K165+060645673.882 518360.236K164+100646287.940 517643.499 K164+600645910.332 517967.700 K165+080645666.144 518378.678K164+120646270.884 517653.943 K164+620645897.632 517983.150 K165+100645658.519 518397.167K164+140646253.969 517664.614 K164+640645885.139 517998.768 K165+120645650.983 518415.693K164+160646237.197 517675.509 K164+660645872.856 518014.551 K165+140645643.513 518434.246K164+180646220.572 517686.627 K164+680645860.784 518030.497 K165+160645636.082 518452.814K164+200646204.097 517697.966 K164+700645848.926 518046.602 K165+172.356645631.500 518464.289K164+220646187.775 517709.523 K164+720645837.283 518062.864 K165+180645628.667 518471.389K164+240646171.608 517721.297 K164+740645825.859 518079.279 K165+200645621.252 518489.964K164+260646155.599 517733.285 K164+760645814.654 518095.846 K164+280646139.752 517745.486 K164+780645803.671 518112.560 K164+300646124.069 517757.897 K164+800645792.912 518129.419 K164+320646108.552 517770.516 K164+820645782.378 518146.420 K164+340646093.206 517783.340 K164+840645772.073 518163.561 K164+360646078.031 517796.369 K164+860645761.996 518180.837 K164+380646063.032 517809.598 K164+880645752.151 518198.245 K164+400646048.210 517823.026 K164+900645742.539 518215.784 K164+420646033.569 517836.651 K164+920645733.162 518233.449 K164+440646019.111 517850.469 K164+940645724.021 518251.238 K164+460646004.838 517864.479 K164+960645715.117 518269.147 K164+480645990.754 517878.679 K164+972.3561.2 豎曲線的計算縱坡設計要求：設計速度為100km/h時，最大縱坡為4%。最小縱坡應不小于0.3%（一般情況下以采取不小于0.5%為宜）。設計速度為100km/h時，縱坡坡長一般最小值350m，坡長最小值為250m。表 1 2 豎曲線的縱坡要求設計速度縱坡坡度最大坡長100km/h3%1000m4%800m5%600m表 1 3 豎曲線半徑要求設計速度線形半徑一般值半徑極限值曲線最小長度100km/h凸形10000m6500m85m凹形4500m3000m85m1.2.1豎曲線要素的計算已知：第1變坡點：K164+170，高程：214.870m, 豎曲線半徑R =17000m，i =3.826%, i =0.370%,為凸形曲線；第2變坡點：K165+170，高程：218.572m,豎曲線半徑R =12000m，i =0.370%, i =2.902%,為凹形曲線；計算得：豎曲線一：,為凸形曲線，曲線長 ；切線長 ；外距 。豎曲線二：同理求得：曲線長切線長L =303.84；T =151.92m,外距E = 0.962m。1.2.2豎曲線要點樁號及高程的計算豎曲線一：起點樁號= K164+170T =K163+876.232；終點樁號= K164+170T =K164+463.768；變坡點對應樁號設計高程=214.870E =212.332；豎曲線一起點設計高程=214.870T i =203.630m；豎曲線一終點設計高程=214.870T i =213.783m。豎曲線二：起點樁號=K165+170T =K165+094.052；終點樁號=K165+170+T =K165+245.948；變坡點二對應樁號設計高程=218.572+E =219.053m；豎曲線二起點設計高程=218.572+T i =218.853m。第2章 路堤邊坡穩(wěn)定性分析樁號K165+060處的路堤高13.79米，頂寬26米，為本路段的最大填方路段，且填土為膨脹土,有必要進行邊坡穩(wěn)定性驗算。本次穩(wěn)定性驗算分為三個部分：（1）計算參數(shù)的的選用；（2）確定最危險滑動面；（3）路堤穩(wěn)定性驗算。2.1 計算參數(shù)的選用：對本段路堤所填的包邊土為砂粘土(取值見路基設計手冊)，潮濕程度為半干硬狀態(tài)，土的容重 ,粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 .路堤土為中等膨脹土,土的容重 ,粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 重。2.2 危險滑動面的確定：2.2.1路堤計算模型如圖2.2-1：圖 2.2 1 路堤設計計算模型荷載當量高度計算：根據(jù)公路路基設計規(guī)范，按以下公式換算土柱高度為 =0.765m。公式中：N為車輛數(shù)4Q為550KNB為橫向分布車輛最外輪中心之間的寬度加輪胎著地寬度，B=Nb+(N-1)m+,其中b為每一車輛的輪距,1.8米。m為左右兩車輛相鄰車輪之間的距離,1.3米。 為輪胎著地寬度,0.6米.故B=11.7米。L為縱向分布長度，L=12.8m為填土的容重19.2kN/m3由此可得H=14.235+0.765=15m。2.2.2最危險滑弧圓心位置的確定：采用4.5法：如圖2.2-2，首先確定圓心O與半徑OA，一般情況下，圓心的位置是在圓心輔助線EF的延長線上移動，E點和F點的位置可用以下的4.5H法確定。 由A點作垂直線，取深度為H確定G點，由G點作水平線，取距離為4.5H確定E點，F(xiàn)點位置由角度1與2的邊線相交而定，其中由邊坡角為31查路基設計手冊取1=26，2=35交點為F，圓心在輔助線上向左上方移動，計算K值最小時的圓心即為最危險滑動面的圓心，滑動面通過坡角A，作出的圓弧線如圖2.2-2所式。圖 2.2 2滑動圓心的確定：在EF的延長線上取個點分別畫出個滑動面，如圖2.2-3, 對4個滑動面在不考慮水作用影響下，且不考慮土基與路堤填土的差異時采用條分法求安全系數(shù)K值，然后取最小的K值所對應的滑動面為最危險滑動面。2.2.3計算過程如下將土體劃分為若干塊，用CAD工具量取各個條快的面積Fi；用CAD工具量取個土條重心垂線與滑動動圓弧交點的法向方向與重心垂線的夾角i（有正負之分，法向量在垂線左側為負，右側為正）；用CAD工具量取圓弧弧段所對應的圓心角，在計算弧長L值。圖 2.2 3由計算公式可得以上四種情況的K值分別為：如圖2.2-4所示：圖 2.2 4由上圖可知最小K值的危險滑動面圓心位于 處，所以，最危險滑動面的圓心位于過 點且與EF線相垂直的線上。故，以點向兩邊取圓心點，計算并得到最小K值。圖 2.2 5則由公式來計算穩(wěn)定系數(shù)K值。其中f為土的內(nèi)摩擦系數(shù),Ni為個土條重量(包括外部荷載所產(chǎn)生的豎向力)的法向分量,其值為Wicosi,Ti為個土條重量的切向分量,其值為Wisini。最終計算得 K5=1.34 K6=1.33 K7=1.34圖 2.2 6最危險滑動面的確定：由以上分析可知滑動面6為最危險滑動面，同時采用簡化畢紹普法來驗算滑動面6，算得的K=1.33（計算見下表）,說明采用條分法是偏安全的，而簡化畢紹普法是與實際比較接近的。故最小穩(wěn)定系數(shù)K=1.331.25，邊坡屬于穩(wěn)定。表 2 1 土坡計算表mt土條編號iLiWiWisiniWitanicilicosi1.331.331-7.93.0361.757-8.4881616.5477460.02487350.9628191279.529592-33.005155.011-8.1126541.5350760.0176350.98808564102.777231.83.002229.1797.19868661.4083360.01037391.00583475120.714447.33.817370.06447.0220499.1583575.72122171.01749358171.8729512.83.078402.8289.24417107.935360.03019431.01978375164.707617.83.152417.02127.4811111.740260.02223691.01371647169.43837233.26439.692171.8014117.815160.01691640.99922372177.9702828.43.41456.013216.8908122.188359.99203270.97547047186.76159343.62450.825252.0981120.798260.02232030.94169568192.015910403.922366.331235.47398.158160.08852610.89554401176.70451147.14.975214.154156.87757.3823967.73172650.82830303151.04871252.71.88516.47413.104634.41419522.84576270.7662489135.575851300.591729.116第3章 擋土墻設計與驗算說明書擋土墻是支撐路基填土或山坡土體，以防其變形失穩(wěn)的構造物。為了收縮邊坡內(nèi)占用土地，設置路堤擋土墻，同時也避免與其它建筑干擾或者多占農(nóng)田。設計驗算擋土墻時需要計算其所受土壓力，一般為主動土壓力。在計算土壓力時一般有兩種方法：等效內(nèi)摩擦角法與力多邊形法（數(shù)解法），以下采用等效內(nèi)摩擦角法來計算主動土壓力的大小。以本設計段中K165+060樁號的橫斷面為例，如下圖所示，填方高度達13.79米，中線左側跨度達48.75米，占用了大量的魚塘面積，設置擋土墻后，將會大幅度收縮坡腳。為增強路基的穩(wěn)定性，又收縮邊坡，擬在本段設置重力式路堤擋土墻。原填方圖如下圖： 計算流程見圖3.1-1，本次設計是在選定最佳尺寸后進行的設計。3.1 墻身構造擬采用漿砌片石式路堤擋土墻，墻高H=5米，墻頂填土高度a=11米；頂寬2米，底寬3.88米，采用俯斜式重力擋墻，=20，基底斜角；墻身分段長度為12米。設計荷載為公路級。采用7.5號砂漿,25號片石,砌體容重 =23kN/m 。墻身構造見圖3。圖 3.1 13.2 計算參數(shù)選用（1）采用等效內(nèi)摩擦角法來求主動土壓力，考慮到墻高與填土的性質(zhì)，取填土的綜合內(nèi)摩擦角 =32(取值范圍為3035)，則墻背摩擦角 =16，填土的容重 =19.2KN/m 。（2）對于地基土，則土基的粘聚力 =30Kpa，內(nèi)摩擦角 =19，則土的內(nèi)摩擦系數(shù) =0.344。根據(jù)土力學課本由土的孔隙比和液限指數(shù)查表得土的地基容許承載力 =380Kpa，基底與基底土間的摩擦系數(shù) =0.4。（3）砌體容許壓應力為 =1300Kpa, 容許剪應力為 =140Kpa, 砌體的極限抗壓強度為fcu=2700Kpa,極限抗剪強度fuv=540Kpa 砌體的容重 =23KN/m3。（取值均來自于結構設計原理）3.3 車輛荷載換算據(jù)路基設計規(guī)范(JTG D30-2004)，將車輛荷載簡化換算為路基填土的均布土層,全斷面布載，由車輛荷載引起的附加土側壓力按等代均布土層厚度計算：依據(jù)規(guī)范當墻高H m時，q取20.0；當墻高H 10.0m時，q取10;墻高在2-10米之間時，附加荷載強度用直線內(nèi)插法計算。因此這里采用q=13.75kN/m3，所以h0=q/=0.716，為墻后填土容重19.2kN/m3。圖 3.3 1 幾何尺寸圖3.4 主動土壓力計算 由于該部分粘性土的粘聚力很大，在采用數(shù)解法來計算土壓力時得到粘性土的開裂深度實際情況偏差很大，則采用庫侖土壓主動土壓力的計算方法，在取等效內(nèi)摩擦角時，考慮到填土高度取土的等效內(nèi)摩擦角為32，首先假定破裂面交與荷載內(nèi)部，已知條件為：H=5m,a=11m,b=20.55m,h0=0.72,d=0.75m,墻背傾斜角 =20,土的內(nèi)摩擦角 =32， =16， = =68。根據(jù)路基設計手冊公式，則有：=139.52所以tan= =1.142,故=48.78,破裂面交于內(nèi)邊坡。所以Ex= =177.75kN/m，Ey= =129.15 kN/m，Zy= =1.67m, 。其中，Zy為墻踵與土壓力作用力的垂直距離，橫向距離Zx=3.21m。3.5 砌體的重量砌體的面積A=13.26m2,則重量G=Ak=304.98kN。重力到到墻趾間的橫向距離 =1.52m。3.6 設計驗算采用容許應力驗算法與極限狀態(tài)驗算法兩種方法分別驗算本次設計，在擋土墻基礎一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜作用，以偏于安全，一般不計被動土壓力,只計主動土壓力。本節(jié)驗算公式均見擋土墻設計手冊。3.6.1 容許應力驗算法（1） 穩(wěn)定性驗算：抗滑穩(wěn)定性驗算，計算圖見圖3.6-1為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應驗算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。其中 取1.4， 取0.4， 取10；所以 滿足要求。圖 3.6 1（2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算 （計算圖見圖3.6-2）為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，須驗算它抵抗墻身繞墻趾向外轉動傾覆的能力。 滿足要求。圖 3.6 23.6.2 基底合力及偏心距驗算為了保證擋土墻基底應力不超過地基承載力，應進行基底應力計算；同時為了避免擋土墻不均勻沉陷，應控制作用于擋土墻基底的合力偏心距e?；A地面的壓應力（1）軸心荷載作用時傾斜基底的寬度B(傾斜長度)=3.88m P基底平均壓應力（kpa） A基礎底面每延米的面積，即基礎寬度，B1.0（ ）； 每延米作用于基底的總豎向力設計值（KN）；（2）偏心荷載作用時作用于基底的合力偏心距e為式中：M作用于基底形心的彎矩，e=0.49 滿足要求。 =380Kpa，滿足要求。（3）地基承載力抗力值 當擋土墻的基礎寬度大于3m，或埋置深度大于0.5m時，除巖石地基外，地基承載應力抗力值按下式計算：所以 P1.2f 滿足要求式中：f地基承載應力抗力值； 地基承載應力標準值； 取0， 取1.03.6.3 墻身截面驗算(1) 強度計算式中： 設計軸向力（KN）； 重要性系數(shù)，取1.0； 荷載組合系數(shù)，取1.0； 、 恒載引起的軸向力（KN）和相應的分項系數(shù)； 主動土壓力引起的軸向力（KN）； 抗力分項系數(shù)； 材料極限抗壓強度（kpa）；A擋土墻構件的計算截面積（ ）；軸向力偏心影響系數(shù)。所以 滿足要求(2) 穩(wěn)定計算因為 又所以 滿足要求綜上所述，擋土墻穩(wěn)定，設計合格，滿足要求。第4章排水設計計算說明書4.1氣候與地質(zhì)條件介紹項目工程區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，太陽輻射較強，溫度較高，熱量豐富，雨量適中，氣候溫暖，大部分地區(qū)夏長冬短，霜期短，雨熱同季。歷年平均氣溫22，最熱為7月份，平均氣溫22.327.6，最冷為1月份，平均氣溫7.312.7。極端最高氣溫為42.2，最低氣溫為-0.4。多年平均降水量達到1091毫m/年。蒸發(fā)量最大的月份為48月份，地面蒸發(fā)量一般都在150250毫m/月，在這幾個月中降雨量一般都大于蒸發(fā)量，其余季節(jié)，降雨量都小于蒸發(fā)量。年平均日照時數(shù)1375小時。年平均無霜期為358天。工程區(qū)年降水量具明顯的季候性特征，58月為雨季，多暴雨，降水量占全年總量的三分之二，暴雨常造成洪水災害，并誘使崩塌、滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生。同時該路段路線途徑寧明盆地邊緣，穿越第三系新統(tǒng)那那讀組粘土巖，泥質(zhì)粉砂巖及少部分砂巖，其中部分風化粘土巖具有膨脹性，為膨脹泥巖。第三系始新統(tǒng)那讀組粘土巖的風化殘破積物則普遍具有膨脹性，為膨脹土，其厚度一般在2到5米間。設計路段土層的基本分布情況為：表土層（1-2M），灰白粘土（2-4M以下），在往下是灰色粘巖。因此在這種地質(zhì)條件與氣候下有必要對排水溝渠進行水文和水力計算，考慮到水對膨脹土影響非常大，在挖方路段為了減少水對坡面的沖刷，在邊坡平臺上設置了平臺溝。4.2 邊溝設計驗算在K164+300至K164+460之間的左側挖方段為挖方最大匯水面積段，本次設計以瀝青混凝土路面為例。膨脹土路塹（坡度為1：1.5,坡面流長度為15.85m），路基寬度24.5m,取單側路面和路肩橫向排水寬度為12m,路拱橫坡為2%在縱斷面方面，此處屬于豎曲線上，采用平均縱坡i=（290.18-37.02）/240=1.05%,邊溝坡腳和路肩邊緣間設置梯形邊溝。計算簡圖如圖4.2-1.4.2.1 計算匯水面積和徑流系數(shù)：由圖一計算匯水區(qū)域在路塹一側（由平臺溝到邊坡平臺）的面積A1=15.85160=2536m2。由于坡面上采用植草防護，則由公路排水設計規(guī)范得坡面徑流系數(shù)取C1=0.5。匯水區(qū)域在邊溝平臺上的面積A2=2160=320m2,取坡面徑流系數(shù)(漿砌片石護面)C2=0.4，匯水區(qū)域在路面一側(公路路中線到邊溝）的面積為A3=16012=1920m2,由表查得瀝青路面徑流系數(shù)為C3=0.95。由此，總的匯水面積為F=2536+320+1920=4776m2，匯水區(qū)的徑流系數(shù)為C= 。圖 4.2 1 邊溝計算示意圖4.2.2 計算匯流歷時：由克畢公式 計算坡面匯流歷時，其中：L 為坡面流長度； i 為坡面流坡度； m 地表粗糙系數(shù)；由表查得草皮防護路塹邊坡的粗度系數(shù)m =0.4，且路塹坡度為1：1.5,得路塹坡面匯流歷時 。由表查得邊溝平臺（漿砌片石護面）的粗度系數(shù)m =0.02,橫向坡度為4%，則查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為m =0.013，橫坡3%，坡面流長度為12m，所以歷時時間為 。因此取坡面匯流歷時t =3.763min(取最大值)。設邊溝底寬為0.8m，高0.8m，兩邊坡度為1：0.5，以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數(shù)n=0.025。設計水深為0.5m。求得過水斷面段面積為A= ，水力半徑為R= m。按曼寧公式,得溝內(nèi)平均流速為：，因此溝內(nèi)匯流歷時為 。由上可得匯流歷時為 。4.2.3計算降雨強度：據(jù)設計手冊，高速公路路界內(nèi)坡面排水設計降雨重現(xiàn)期為15年。求設計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的降雨強度（mm/min）,由于公路在廣西南寧境內(nèi)，據(jù)公路排水設計手冊，可取公式 。4.2.4 計算設計徑流量：可按降雨強度由推理公式確定： ，式中Q-設計徑流量；C-徑流系數(shù)；F-匯水面積（Km ）;所以 。4.2.5檢驗徑流： 設定邊溝的截面形式為梯形，頂寬1.6m,底寬0.8m,兩斜邊坡率為1：0.5，過水斷面為底寬0.8m，水深0.5m，斷面積為0.6m2,則泄水能力Qc=0.52.084=1.042m /s。 因為設計徑流量Q=0.2199m /sQ=0.034m3/s改水深ha=0.06m,按上述方法知：hb=ha-Bwia=0.06-0.60.05=0.03m m3/s，Qa=0.034-0.0031=0.0299m3/s m3/s總泄水量Qa+Qb=0.0299+0.00457=0.0344m3/s,接近于設計流量Q=0.034m3/s，因而，攔水帶邊溝水深為6cm,溝內(nèi)水面寬度到達離硬路肩邊緣0.6+0.02/0.03=1.27m。4.3.3 確定攔水帶尺寸：水力計算主要關心邊溝排泄設計流量時的水深和水面寬度，前者影響到路緣帶或緣石的高度，后者用于檢驗溝內(nèi)水面是否超過設計規(guī)定的限值（硬路肩內(nèi)側邊緣）。根據(jù)攔水帶邊溝水深為6cm，以及水面寬度為1.27m(硬路肩寬度為3m),選擇攔水帶的形式為瀝青混凝土攔水帶，攔水帶堤高10cm,正面邊坡1：0.5,背面邊坡直立。具體尺寸見中間帶設計圖。本節(jié)設計的公式均來自于公路排水設計手冊。第5章 水泥混凝土路面設計5.1 交通量計算：根據(jù)我國的公路自然區(qū)劃標準（JTJ013-86），本項目屬于廣西省境內(nèi)，為東南濕熱 區(qū)?，F(xiàn)擬新建一條高速公路，雙向四車道，建設期為兩年，平均增長率為5%；設計基準期為30年，交通量年平均增長率為8.9%，路基土為粘性土。計算設計日通過的標準軸載作用次數(shù)車 型車 軸軸輪型軸載系數(shù)交通量小客車前軸1-113736.81327001.32后軸1-125.6550.56727005.06中客車SH130前軸1-116673.8788009.94后軸1-22318004.91大客車CA50前軸1-128.7524.1605305.89后軸1-268.215301.16小貨車BJ130前軸1-113.55723.8017001.59后軸1-227.2117001.53中貨車CA50前軸1-128.7524.1606106.77后軸1-268.216101.34中貨車EQ140前軸1-123.7569.1308504.79后軸1-269.218502.35大貨車JN150前軸1-149.0416.4568503.91后軸1-2101.618501095.77特大車日野KB222前軸1-150.2412.1456004.02后軸1-2104.316001176.79拖掛車五十鈴前軸1-160.0381.723687.32后軸3-2100.08.13685.53合 計2292.667注：1-1表示單軸單輪組，1-2表示單軸雙輪組，3-2表示三軸雙輪組。 小于40KN的單軸和小于80KN的雙軸略去不計；則使用初期年平均日交通量=2292.667(1+5%)2=2527.665。方向分配系數(shù)采用0.5，因為是雙向4車道，即單向2車道，所以車道分配系數(shù)取0.9（0.8-1.0）。故有：設計車道的年平均日貨車交通量（ADTT）Ns=2527.6650.50.9=1137.4495.2 交通參數(shù)分析5.2.1 累計標準軸次計算：使用年限內(nèi)的累計標準軸次為5.2.2 交通等級劃分：由規(guī)范交通分級知，累計作用次數(shù)在106-2107之間，所以交通等級為重交通；水泥混凝土路面設計使用年限30年，車輪輪跡橫向分布系數(shù)=0.20。(由水泥混凝土路面設計規(guī)范中表A.2.2，對高速公路，為0.170.22)。5.3 路面結構方案設計現(xiàn)在按設計要求，由表3.0.1得，相應于安全等級一級的變異水平等級為低級。根據(jù)高速公路重交通等級和低級變異水平等級，查表4.4.6，面層厚度h取0.24-0.27m之間。根據(jù)路基干濕類型，設計多種方案，并進行方案比選如下：路基為中濕狀態(tài)時：方案一：參考公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)1、初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為 ；基層選用瀝青穩(wěn)定碎石（瀝青用量一般為2.5%-3.5%），厚 ；設置的水泥穩(wěn)定碎石墊層。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m，長4.5m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量：本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 Mpa，相應的彎拉彈性模量標準值為 Gpa。（2）土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：（3）基層和半剛性墊層的回彈模量：基層選用瀝青穩(wěn)定碎石，回彈模量取： Mpa(600-800)墊層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。?Mpa(1300-1700)（4）基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量：根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結構類型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)中，按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為：3、荷載疲勞應力計算：按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力計算為因縱縫為設拉桿平縫，對于瀝青穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)可稍大，取 ?？紤]設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)。根據(jù)公路等級，由表B.1.2，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù) 。按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為4、溫度疲勞應力分析：查表3.0 .8，因為廣西省東南濕熱 區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87，可選取最大溫度梯度 =87（/m）。取板長 ，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚 ， 。按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為：， 混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應力系數(shù) 按式（B.2.3）計算為，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在廣西，為 區(qū)，分別取0.841，0.058，1.323。再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為。再據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù) ，取為1.25按式（3.0.3）綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度 可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。方案二：參考公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)1、初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為 ；考慮到本路線為季風性濕潤氣候，年平均降雨量達1091mm，為濕潤多雨地區(qū)，因此設置多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定碎石排水基層(水泥劑量9.511，孔隙率20%)，厚度 (0.10-0.14)；從而在排水基層下設置水泥穩(wěn)定碎石組成的不透水底基層，厚度（據(jù)規(guī)范：一般取0.2m）。普通混凝土板的平面尺寸寬3.75m，長4.5m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量：本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 Mpa，相應的彎拉彈性模量標準值為 Gpa。（2）土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：（3）基層和半剛性墊層的回彈模量：排水基層選多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。?Mpa（1300-1700）不透水底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。?Mpa（1300-1700）（4）基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結構類型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)，按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為：3、荷載疲勞應力計算：按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力計算為因縱縫為設拉桿平縫，對于多孔隙開級配水泥穩(wěn)定碎石排水基層，有一定剛性，所以接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)可取?？紤]設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù) 。根據(jù)公路等級，由表B.1.2，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為4、溫度疲勞應力分析：查表3.0 .8，因為廣西省東南濕熱 區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87，可選取最大溫度梯度 =87（/m）。取板長 ，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚 ， 。按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為：， 混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應力系數(shù) 按式（B.2.3）計算為，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在廣西省，為 區(qū)，分別取0.841，0.058，1.323。再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為。再據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù) ，取為1.25按式（3.0.3）綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度 可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。方案三：參考公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)1、初擬路面結構：初擬普通混凝土面層，厚度為 ；考慮到本路線為季風性濕潤氣候，年平均降雨量達1091mm，為濕潤多雨地區(qū)，因此設置多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石排水基層（瀝青標號選用AH-50，瀝青用量為3%），厚度 (0.08-0.10)；從而在排水基層下設置水泥穩(wěn)定碎石組成的不透水底基層，厚度（據(jù)規(guī)范：一般取0.2m）。普通混凝土板的平面尺寸寬3.75m，長4.5m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。2、材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設計彎拉強度與彎拉彈性模量：本設計為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強度的標準值 Mpa，相應的彎拉彈性模量標準值為 Gpa。（2）土基的回彈模量：路基屬于中濕狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：（3）基層和半剛性墊層的回彈模量：排水基層選多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石，回彈模量?。?Mpa（600-800）不透水底基層選用水泥穩(wěn)定碎石，回彈模量?。?Mpa（1300-1700）（4）基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結構類型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JTG D402002)，按式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：普通混凝土面層的相對剛度半徑按（B.1.3-2）計算為：3、荷載疲勞應力計算：按式（B.1.3），標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力計算為因縱縫為設拉桿平縫，對于多孔隙瀝青穩(wěn)定穩(wěn)定碎石基層，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)可稍大，取?？紤]設計基準期內(nèi)荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù) 。根據(jù)公路等級，由表B.1.2，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（B.1.2），荷載疲勞應力計算為4、溫度疲勞應力分析：查表3.0 .8，因為廣西省東南濕熱 區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值87，可選取最大溫度梯度 =87（/m）。取板長 ，由圖B.2.2可查普通混凝土板厚 ， 。按式（B.2.2），最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力計算為：， 混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應力系數(shù) 按式（B.2.3）計算為，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在廣西省，為 區(qū)，分別取0.841，0.058，1.323。再由式（B2.1）計算溫度疲勞應力為由表3.0.1，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級，目標可靠度為。再據(jù)查得的目標可靠度和變異水平等級，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù) ，取為1.25按式（3.0.3）綜上所述，所選的普通混凝土面層厚度 可以承受設計基準期內(nèi)荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。路基為干燥狀態(tài)時：方案一：參考公路水泥混凝土路面設計規(guī)范(JT