洞口至新寧高速公路路基路面綜合設(shè)計(jì)

1、第一章 線形設(shè)計(jì)1.1 平曲線的計(jì)算道路平面線形設(shè)計(jì)，是根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛的軌跡要求，合理地確定各線形的幾何參數(shù)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，避免采用長(zhǎng)直線，并注意使線形與地形、地物、環(huán)境和景觀等協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)中注意直線的長(zhǎng)度符合規(guī)范要求，對(duì)于同反向曲線間的直線要滿足直線最小長(zhǎng)度要求。規(guī)范規(guī)定當(dāng)設(shè)計(jì)速度60km時(shí)，同向直線最小長(zhǎng)度以不小于設(shè)計(jì)速度的六倍為宜。對(duì)于反向曲線間的直線不應(yīng)小于設(shè)計(jì)速度的兩倍為宜。對(duì)于圓曲線半徑的選擇應(yīng)遵循如下原則：在地形條件許可的情況，應(yīng)力求是半徑盡可能接近不社超高最小半徑；選取半徑時(shí)，最大半徑植一般不應(yīng)超過(guò)10000m。本設(shè)計(jì)已給出平面設(shè)計(jì)，故不進(jìn)行平面要素計(jì)

2、算，本段共有jd1和jd2兩個(gè)交點(diǎn)。1.2 豎曲線設(shè)計(jì)與計(jì)算1.2.1 縱斷面設(shè)計(jì)依據(jù)路線縱斷面設(shè)計(jì)主要是指縱坡設(shè)計(jì)和豎曲線設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)速度為100km/h，最大縱坡為4%，受地形條件或特殊情況限制時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，最大縱坡可增加1%；公路的最小坡長(zhǎng)為250m。設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，坡度為3%時(shí)的最大坡長(zhǎng)為1000m，坡度為4%的最大縱坡長(zhǎng)為800m，坡度為5%時(shí)的最大縱坡長(zhǎng)為600m。設(shè)計(jì)速度為100km/h 時(shí)，最大合成坡段為10%。不同形狀的豎曲線，在相同的速度時(shí)所規(guī)定的豎曲線的半徑是不同的，在100km/h的速度下，凹曲線的最小半徑的一般值為4500m，極限值為3000m。1.

3、2.2 豎曲線要素的計(jì)算變坡點(diǎn)1：k62+670，高程：321.557m, 豎曲線半徑r=10000m，i=-0.97%, i=0.84%；計(jì)算得：w=ii=1.81%0 ,為凹形曲線，曲線長(zhǎng)l=rw=100001.81%=181.331m,切線長(zhǎng)t=l1/2=90.666m,外距e=t/(2r1)= 0.411m,變坡點(diǎn)2： k63+140，高程：325.509m, 豎曲線半徑r=12000m，i=0.84%, i=-0.66%；計(jì)算得：w=ii=-1.5%0 ,為凸形曲線，曲線長(zhǎng)l=rw=12000（-1.5）%=179.965m,切線長(zhǎng)t=l1/2=89.983m,外距e=t/(2r1)

4、=0.337m,1.2.3 豎曲線起終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程計(jì)算豎曲線1：起點(diǎn)樁號(hào)= k62 + 670-t = k62+579.335終點(diǎn)樁號(hào)= k13 + 230 + t = k62 + 760.665變坡點(diǎn)對(duì)應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程= 321.577+ e = 321.577+ 0.411= 321.988m豎曲線起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 豎曲線終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程豎曲線2：起點(diǎn)樁號(hào)= k63+ 140-t = k63+050.018終點(diǎn)樁號(hào)= k13 + 230 + t = k63+229.982變坡點(diǎn)對(duì)應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程= 325.509-e = 325.509-0.337= 325.172m豎曲線起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 豎曲線終點(diǎn)設(shè)計(jì)高

5、程 第二章 邊坡穩(wěn)定性分析2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)任務(wù)段總長(zhǎng)1500米，其中填方路堤的k62+600橫斷面中最高填方高度為14.01米。所以路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算采用此斷面為驗(yàn)算對(duì)象。假如此邊坡穩(wěn)定，則其他截面也滿足。路堤填土主要為粘性土，土的粘聚力c=25kpa，摩擦角=20o，容重為19kn/m3，荷載為公路-i級(jí)，汽車荷載為550kn。此斷面頂寬為26米，采用折線性邊坡，一級(jí)邊坡坡度采用1：1.5，二級(jí)邊坡坡度采用1：1.75，其橫斷面如下圖所示。2.2 高路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算（簡(jiǎn)化畢肖普驗(yàn)算）2.2.1 車輛荷載換算將車輛荷載換算成土柱高（當(dāng)量高度）。設(shè)兩輛以最小間距d=0.5m與它并排。按以

6、下公式換算土柱高度為： (1)公式中： l縱向分布長(zhǎng)度（等于汽車后軸輪胎的總距），l=12.8mb橫向分布車輛輪胎最外緣間總距。b=nb+（n-1）m+d其中：n為車輛數(shù)，為2；d為車身之間的凈距，為0.6m；b可以近似取車身寬，為1.8m。則：b故 h0=nq/bl=2550/（1912.85.5）=0.82的取值為19kn/m32.2.2 按4.5h法確定滑動(dòng)圓心輔助線. 邊坡計(jì)算高度h=h0+h1，=0.82+14.01=14.83，由坡腳向下作垂線，取深度為h 確定g點(diǎn)，有自g點(diǎn)向左引水平線，在水平線上截取4.5h =66.735m得e點(diǎn)。f點(diǎn)由角度1和2的邊線相交確定，其中1以ab平

7、均邊坡為準(zhǔn)，由表4-1查得：1=26o，2=35o。連接點(diǎn)e ，f得直線ef，即為滑動(dòng)圓心輔助線。 圖2.02.2.3 土坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算按規(guī)范公式： (2) 2.2.3.1 第一滑動(dòng)面確定第一個(gè)可能的滑動(dòng)面，在輔助線上作圓o1，得半徑r=28.84m,按填土橫斷面的形狀，把整個(gè)路堤分為9個(gè)土條，從可能滑坡面坡腳向坡頂分條， cad繪圖配合數(shù)據(jù)處理計(jì)算，將結(jié)果列入表2-1，檢算其穩(wěn)定性： 表2-1 邊坡驗(yàn)算計(jì)算表其中：c=25kpa =20 =19kn/m3 土條編號(hào)ai ()（m）土條面積si （m2）土條重（kn） (kn)w (kn)k=1.622155.56.54 10.15 192

8、.85 158.93 70.18 92.66 0.75 216.74 2445.03 27.00 513.00 356.36 186.68 90.52 0.88 316.73 334.54.53 32.86 624.34 353.63 227.19 93.33 0.95 336.97 4264.03 32.07 609.33 267.11 221.73 90.48 1.00 313.11 5184.03 28.70 545.30 168.51 198.43 95.74 1.02 288.30 610.53.52 24.49 465.31 84.80 169.32 86.61 1.02 249.

9、90 73.53.52 20.38 387.22 23.64 140.91 87.92 1.01 226.15 8-3.53.52 12.09 229.71 -14.02 83.59 87.92 0.98 174.22 9-10.53.52 4.26 80.94 -14.75 29.45 86.61 0.94 123.16 合計(jì)1384.20 2245.27穩(wěn)定系數(shù) 圖2.1 用畢曉普條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定2.2.3.2 第二滑動(dòng)面確定第二個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述方法在輔助線上作圓o2，得半徑r=29.43m。按填土橫斷面的形狀，把整個(gè)路堤分為10個(gè)土條，從坡腳向坡頂分條，檢算其穩(wěn)定性，結(jié)果見表2-

10、2表2-2 邊坡驗(yàn)算計(jì)算表其中：c=25 kpa =20 =19 kn/m3 土條編號(hào)ai ()（m）土條面積si （m2）土條重（kn） (kn)w (kn) （其中k=1.601）155.55.65 7.51 142.69 117.59 51.92 80.00 0.75 175.04 245.54.62 20.09 381.71 272.25 138.90 81.00 0.86 254.81 3374.11 25.72 488.68 294.09 177.83 82.04 0.94 277.81 429.53.60 26.01 494.19 243.35 179.83 78.23 0.98

11、 262.72 522.53.60 24.24 460.56 176.25 167.60 83.04 1.01 247.95 615.53.60 20.96 398.24 106.43 144.92 86.62 1.02 226.03 793.08 19.28 366.32 57.31 133.30 76.10 1.02 204.64 833.08 14.80 281.20 14.72 102.33 76.94 1.01 177.40 9-2.52.57 7.79 148.01 -6.46 53.86 64.14 0.99 119.30 10-7.52.57 2.72 51.68 -6.75

12、18.81 63.66 0.96 85.74 合計(jì)1268.792031.43穩(wěn)定系數(shù) 圖2.2 用畢曉普條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定2.2.3.3 第三滑動(dòng)面確定第三個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述方法在輔助線上作圓o3，得半徑r=30.09m,。按填土橫斷面的形狀，把整個(gè)路堤分為10個(gè)土條，從坡頂向坡腳分條，檢算其穩(wěn)定性，結(jié)果見表2-3表2-3 邊坡驗(yàn)算計(jì)算表其中：c=25 kpa =20 =19 kn/m3 土條編號(hào)ai ()（m）土條面積si （m2）土條重（kn） (kn)w (kn)（ 其中k=1.566）157.54.73 5.35 101.65 85.73 36.99 63.49 0.73 137

13、.02 2494.20 14.69 279.11 210.65 101.57 68.91 0.83 205.04 340.54.73 23.90 454.10 294.91 165.25 89.85 0.91 279.92 4324.20 24.71 469.49 248.79 170.85 89.07 0.97 267.63 524.53.68 22.97 436.43 180.98 158.81 83.63 1.01 240.92 617.53.68 19.20 364.80 109.70 132.75 87.65 1.02 215.32 710.53.68 18.10 343.90 62

14、.67 125.14 90.36 1.03 210.13 83.53.68 12.57 238.83 14.58 86.91 91.73 1.01 176.47 9-22.10 4.54 86.26 -3.01 31.39 52.48 0.99 84.61 10-62.10 1.57 29.83 -3.12 10.86 52.23 0.97 65.02 合計(jì)1201.891882.06穩(wěn)定系數(shù)圖2.3 用畢曉普條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定2.2.3.4 第四滑動(dòng)面確定第四個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述方法在輔助線上作圓o4，得半徑r=30.81m,。按填土橫斷面的形狀，把整個(gè)路堤分為10個(gè)土條，從坡腳向坡頂分，

15、檢算其穩(wěn)定性，結(jié)果見表2-4 表2-4 邊坡驗(yàn)算計(jì)算表其中：c=10 kpa =35 =18 kn/m3 土條編號(hào)ai ()（m）土條面積si （m2）土條重（kn） (kn)w (kn)（其中k=1.612）155.53.76 3.67 69.73 57.47 25.37 53.30 0.75 104.56 2493.23 10.29 195.51 147.55 71.15 52.92 0.83 150.12 3424.30 18.44 350.36 234.44 127.49 79.92 0.89 231.96 434.53.76 19.86 377.34 213.73 137.31 77

16、.55 0.95 225.70 527.53.76 19.22 365.18 168.62 132.89 83.47 0.99 218.27 6213.23 17.10 324.90 116.43 118.23 75.30 1.01 190.77 7153.23 16.14 306.66 79.37 111.59 77.91 1.02 185.00 893.23 12.27 233.13 36.47 84.83 79.66 1.02 160.80 933.23 8.69 165.11 8.64 60.08 80.55 1.01 139.18 10-33.23 2.94 55.86 -2.92

17、20.33 80.55 0.99 102.22 合計(jì)1059.801708.56穩(wěn)定系數(shù)圖2.4 用畢曉普條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定2.2.3.5 第五滑動(dòng)面確定第五個(gè)可能的滑動(dòng)面，按上述方法在輔助線上作圓o5，得半徑r=31.58m,。按填土橫斷面的形狀，把整個(gè)路堤分10個(gè)土條，從坡腳向坡頂分，檢算其穩(wěn)定性，結(jié)果見表2-5表2-5 邊坡驗(yàn)算計(jì)算表其中：c=10 kpa =35 =18 kn/m3 土條編號(hào)ai ()（m）土條面積si （m2）土條重（kn） (kn)w (kn)（其中k=1.668）1543.31 2.42 45.98 37.20 16.73 48.59 0.76 85.47 248

18、.52.76 6.81 129.39 96.91 47.08 45.65 0.83 112.27 3424.41 16.46 312.74 209.26 113.80 81.92 0.89 220.13 434.53.86 18.69 355.11 201.14 129.22 79.49 0.95 220.23 527.53.86 17.96 341.24 157.57 124.18 85.55 0.99 212.33 6213.31 17.10 324.90 116.43 118.23 77.18 1.01 193.14 7153.31 15.86 301.34 77.99 109.66 7

19、9.86 1.02 185.36 893.31 11.70 222.30 34.78 80.89 81.66 1.02 159.08 933.31 6.52 123.88 6.48 45.08 82.56 1.01 126.37 10-1.51.65 1.02 19.38 -0.51 7.05 41.32 0.99 48.67 合計(jì)937.251563.06穩(wěn)定系數(shù)圖2.5 用畢曉普條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定2.2.4 總結(jié)通過(guò)取5個(gè)圓心分別求得k值，并繪制k值曲線，解得kmin及相應(yīng)的圓心o0。如下圖所示：圖2.6 確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心位置計(jì)算得最小穩(wěn)定系數(shù)k=1.563，滿足k1.3要求，故該邊坡

20、滿足穩(wěn)定性要求。第三章 擋土墻設(shè)計(jì)與驗(yàn)算說(shuō)明書3.1 設(shè)計(jì)資料3.1.1 墻身構(gòu)造本設(shè)計(jì)任務(wù)段中k62+220k62+260的橫斷面左側(cè)地面線較陡，為了收縮邊坡，減少占地，減少填方量，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，現(xiàn)取其最不利截面進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，擬在本段設(shè)一段俯斜式路肩擋土墻，其尺寸如圖，圖3.1 擋土墻橫斷面圖（單位：m）擬采用漿砌片石俯斜式路肩擋土墻，墻高h(yuǎn)=8.33米，頂寬2米，底寬4.17米，墻背俯斜,坡度為1:0.2,(=1118)，基底傾斜，坡度為15,（0=1118）墻面垂直。 3.1.2 車輛荷載根據(jù)( jtg d30-2004)，車輛荷載為計(jì)算的方便,可簡(jiǎn)化換算為路基填土的均布土層,并采用

21、全斷面布載。 換算土層厚: 其中: 為墻后填土容重 = 3.1.3 土壤地質(zhì)情況填土為粘性土，內(nèi)摩擦角=35，墻背與填土間的摩擦角=/2=17.5,容重為=19。容許承載力為400kpa,基底摩擦系數(shù)=0.5。3.1.4墻身材料采用7.5號(hào)砂漿,25號(hào)片石,砌體容重為k=23kn/m3;根據(jù)規(guī)范:砌體容許壓應(yīng)力為600kpa,容許剪應(yīng)力為100kpa,容許拉應(yīng)力為60kpa。3.2 墻背土壓力計(jì)算對(duì)于墻趾前土體的被動(dòng)土壓力，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜活動(dòng)的作用，以偏于安全，一般均不計(jì)被動(dòng)土壓力,只計(jì)算主動(dòng)土壓力。本設(shè)計(jì)任務(wù)段的路肩擋土墻。3.2.1 破裂面計(jì)算假設(shè)破裂

22、面交于荷載中部,則:=+=35+17.5+1118=6348=(0+8.33+20.6)(0+8.33)/2=39.69=0+(0+0.75)0.6-8.33(8.33+20+20.6)0.2/2=-7.49=-tg6348+=0.494則破裂角：=2617墻頂破裂面至墻踵：=(8.33+0)tg2617=4.113m荷載內(nèi)緣至墻踵：=-8.330.2+0+0.75=-0.917m荷載外緣至墻踵：=-8.330.2+0+0.75+24.5=23.583m-0.9174.113 滿足要求3.4.2 穩(wěn)定計(jì)算因2h/b=4.0010 為矮墻,所以=1 滿足要求3.5結(jié)論綜上分析計(jì)算，所設(shè)計(jì)擋土墻的

23、抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力及合力偏心距、截面應(yīng)力等安全系數(shù)的驗(yàn)算，均滿足要求。第四章 排水設(shè)計(jì)4.1 氣候與地質(zhì)條件介紹路線走廊帶位于新寧縣境內(nèi)，屬亞熱帶大陸性潮濕氣候，冬冷夏熱，四季分明，雨量充沛。多年年平均降水量為1326.14mm，多集中在4-6月份，占全年降水量的44.7%左右，多年年平均蒸發(fā)量在1100.9mm。多年年平均氣溫為17，無(wú)霜期年平均291天。對(duì)擬建公路工程施工和道路運(yùn)營(yíng)安全有影響的天氣有干旱、暴雨洪澇、冰雹、雷擊、寒潮和低溫冷害等。大風(fēng)、冰雹、雷雨、寒潮和低溫冷害均屬于氣象災(zāi)害，受空氣對(duì)流、季節(jié)氣候變化等原因引起。路線軟土主要黏土、碎石類土等為主，下伏基巖主要為

24、石炭系的（炭質(zhì)）灰?guī)r，白堊系的粉砂巖等。因此在這種地質(zhì)條件與氣候下有必要對(duì)排水溝渠進(jìn)行水文和水力計(jì)算。 4.2 邊溝設(shè)計(jì)驗(yàn)算在k62+240至k62+500之間的挖方段為挖方最大匯水面積段，本次設(shè)計(jì)以瀝青混凝土路面為例。路塹坡度為1：0.5,坡面流長(zhǎng)度為10m，路基寬度26m,取單側(cè)路面和路肩橫向排水寬度為13m,路拱橫坡為2%在縱斷面方面，在縱斷面方面，此處縱坡i=0.66%，邊坡坡腳和路肩邊緣間設(shè)置梯形邊溝。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4-1。4.2.1 計(jì)算匯水面積和徑流系數(shù)：由圖一計(jì)算匯水區(qū)域在路塹一側(cè)（由平臺(tái)溝到邊坡平臺(tái)）的面積a1=0.510(200+260)=2300m2。由于坡面上采用植草防護(hù)

25、，則由公路排水設(shè)計(jì)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(tái)上的面積a2=2260=520m2,取坡面徑流系數(shù)(漿砌片石護(hù)面)c2=0.4，匯水區(qū)域在路面一側(cè)(公路路中線到邊溝）的面積為a3=26013=3380m2,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=2300+520+3380=6200m2，匯水區(qū)的徑流系數(shù)為c=。圖4-1 邊溝計(jì)算示意圖4.2.2 計(jì)算匯流歷時(shí)：由克畢公式計(jì)算坡面匯流歷時(shí)，其中：l為坡面流長(zhǎng)度； i為坡面流坡度； m地表粗糙系數(shù)；由表查得草皮防護(hù)路塹邊坡的粗度系數(shù)m=0.4，且路塹坡度為1：0.5,得路塹坡面匯流歷時(shí)min。由表查得

26、邊溝平臺(tái)（漿砌片石護(hù)面）的粗度系數(shù)m=0.02,橫向坡度為2%，則查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為m=0.013，橫坡2%，坡面流長(zhǎng)度為13m，所以歷時(shí)時(shí)間為。因此取坡面匯流歷時(shí)t=2.116min(取最大值)。設(shè)邊溝底寬為0.6m，高0.6m，兩邊坡度為1：1，以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數(shù)n=0.025。設(shè)計(jì)水深為0.4m。求得過(guò)水?dāng)嗝娑蚊娣e為=0.40m2水力半徑為r =(0.60.4+10.4=0.23按曼寧公式,得溝內(nèi)平均流速為：，因此溝內(nèi)匯流歷時(shí)為 。由上可得匯流歷時(shí)為 。4.2.3 計(jì)算降雨強(qiáng)度：據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計(jì)降雨重現(xiàn)期為15年。求設(shè)計(jì)重現(xiàn)期和降雨歷時(shí)內(nèi)的降雨

27、強(qiáng)度（mm/min）,由于公路在湖南境內(nèi)，據(jù)公路排水設(shè)計(jì)手冊(cè)，可取公式 。4.2.4 計(jì)算設(shè)計(jì)徑流量：可按降雨強(qiáng)度由推理公式確定：，式中q-設(shè)計(jì)徑流量；c-徑流系數(shù)；f-匯水面積（km）;所以。4.2.5 檢驗(yàn)徑流： 設(shè)定邊溝的截面形式為梯形，頂寬1.8m,底寬0.6m,兩斜邊坡率為1：1，過(guò)水?dāng)嗝鏋榈讓?.6m，水深0.4m，斷面積為0.4m2,則泄水能力qc=0.41.221=0.488m/s。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)徑流量q=0.150m/s泄水能力qc=0.488m/s，所以假定的邊溝尺寸符合要求。4.2.6 沖淤檢驗(yàn)： 邊溝的平均流速應(yīng)使水流在設(shè)計(jì)流量條件下不產(chǎn)生沖刷和淤泥。為此，應(yīng)保證設(shè)計(jì)流速在

28、最大和最小允許流速范圍內(nèi)。 對(duì)于漿砌片石邊溝，最大允許速度為3.0m/s，由于水深不大于0.4m，則修正系數(shù)為0.85,故修正最大允許流速為2.55m/s,而最小允許速度為0.4m/s。對(duì)于平均流速v=1.221m/s在最大與最小范圍內(nèi)，故滿足沖淤檢驗(yàn)。綜上所述，邊溝尺寸符合要求。4.3 攔水帶設(shè)計(jì)驗(yàn)算：本次設(shè)計(jì)以瀝青路面設(shè)計(jì)為例，單側(cè)路面和路肩橫向排水的寬度為13m,出水口的間距初擬為50m，以k62+240-k62+500段為設(shè)計(jì)段，縱坡坡度為0.66%,路拱橫坡度為2%。計(jì)算圖見圖4-2：圖4-2 攔水帶設(shè)計(jì)示意圖4.3.1設(shè)計(jì)徑流量計(jì)算（1） 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期按公路重要程度（高速公路），對(duì)路

29、面和路肩表面排水取設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為5年。（2） 匯水面積和徑流系數(shù) 設(shè)出水口間距為50米，則兩個(gè)出水口之間的匯水面積為f=501310-6=65010-6km2,對(duì)于瀝青混凝土路面取徑流系數(shù)c=0.95。（3） 匯流歷時(shí)由克畢公式計(jì)算坡面匯流歷時(shí)t1，由表查得地表粗度系數(shù)m1=0.013,路面橫坡為is=2%,坡面流長(zhǎng)度ls=13m,可計(jì)算得到坡面匯流歷時(shí)由溝底（即路線）縱坡ig=0.66%,則由齊哈近似公式估算：= ,所以溝內(nèi)匯流歷時(shí)為：t2=50/(600.983)=0.848min由此，可得到匯流歷時(shí)為t=t1+t2=2.418min（4） 降雨強(qiáng)度湖南中部地區(qū)的降雨強(qiáng)度公式為：,由此得到設(shè)

30、計(jì)徑流量為：=16.670.952.812565010-6=0.0290m3/s4.3.2 確定路緣帶內(nèi)的水深與水面寬度硬路肩寬為3m,外側(cè)邊緣設(shè)瀝青路緣帶，近路緣帶60cm寬度范圍內(nèi)路肩橫坡采用3%，由以上求得設(shè)計(jì)徑流量q=0.0290m3/s。折線型底邊的過(guò)水?dāng)嗝鎴D見圖4-3。查表得，光滑瀝青表面的粗糙系數(shù)為n=0.013,對(duì)于淺三角形溝的水力計(jì)算采用修正的曼寧公式來(lái)計(jì)算泄水能力，由qc=，帶入q=0.0290m3/s，ih=0.03,i=0.0066,來(lái)反算ha=0.0515m。則離路緣帶60cm處的水深hb=ha-bwia=0.0515-0.60.03=0.0335m。水深為0.016

31、6、橫坡為0.05的過(guò)水?dāng)嗝娴男顾堪葱拚穆鼘幑絹?lái)計(jì)算。=0.00916m3/s圖3路緣帶內(nèi)60cm寬度范圍內(nèi)的泄水量為:路緣帶內(nèi)60cm寬度范圍外的泄水量為:=0.013m3/s?？傂顾縬a+qb=0.03284m3/s ,接近于設(shè)計(jì)流量q=0.0290m3/s，因而，攔水帶邊溝水深為5.15cm,溝內(nèi)水面寬度到達(dá)離硬路肩邊緣0.6+0.03/0.02=2.0m。4.3.3 確定攔水帶尺寸：水力計(jì)算主要關(guān)心邊溝排泄設(shè)計(jì)流量時(shí)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(yàn)溝內(nèi)水面是否超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的限值（硬路肩內(nèi)側(cè)邊緣）。根據(jù)攔水帶邊溝水深為5.15cm，以及水面寬度為2m(

32、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(shè)計(jì)圖。本節(jié)設(shè)計(jì)的公式均來(lái)自于公路排水設(shè)計(jì)手冊(cè)。第五章 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)根據(jù)我國(guó)的公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)（jtj013-86），本項(xiàng)目屬于湖南省境內(nèi)，為東南濕熱區(qū)?，F(xiàn)擬新建一條高速公路，雙向四車道；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，交通量年平均增長(zhǎng)率為4.5%，路基土為粘性土。5.1 交通量計(jì)算計(jì)算設(shè)計(jì)日通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)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1-113736.81316000.7810-8后軸1-225.6116000.5410-6中客車sh130前軸1-119

33、.7616.21513004.1210-6后軸1-259.2113000.296大客車ca50前軸1-128.7524.165005.5510-4后軸1-268.215001.10小貨車bj130前軸1-121.3595.86830003.2110-5后軸1-261.4130001.22中貨車ca50前軸1-128.7524.166006.6610-4后軸1-268.216001.31中貨車eq140前軸1-123.7569.1310005.6410-5后軸1-269.2110002.77大貨車jn150前軸1-149416.4564001.84后軸1-2101.61400515.66特大車日

34、野kb222前軸1-150.2412.14516001.70后軸1-2104.3116003138.12拖掛車 五十鈴前軸1-160381.72404.31后軸2-31008.1310-9400.3310-6合 計(jì)3670.64注：1-1表示單軸單輪組，1-2表示單軸雙輪組，2-3表示雙軸三輪組。小于40kn的單軸和小于80kn的雙軸略去不計(jì);則使用初期年平均日交通量 =3670.64。方向分配系數(shù)采用0.5，因?yàn)槭请p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(shè)計(jì)車道的年平均日貨車交通量（adtt）ns=3670.640.50.9=1651.788 5.2 交通

35、參數(shù)分析5.2.1 累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次計(jì)算：使用年限內(nèi)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次為5.2.2 交通等級(jí)劃分：由規(guī)范交通分級(jí)知，累計(jì)作用次數(shù)在106-2107之間，所以交通等級(jí)為重交通；水泥混凝土路面設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范中表a.2.2，對(duì)高速公路，為0.170.22)。5.3 路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)現(xiàn)在按設(shè)計(jì)要求，由表3.0.1得，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)。根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低級(jí)變異水平等級(jí)，查表4.4.6，面層厚度h取0.24-0.27m之間。根據(jù)路基的干燥類型，選擇干燥和中濕狀態(tài)，分別設(shè)計(jì)3種方案，并進(jìn)行方案比選。該計(jì)算書中所用公式及相關(guān)

36、參數(shù)均參考公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtgd402002)。5.3.1方案一：5.3.1.1路基為干燥狀態(tài)時(shí)：1、初擬路面結(jié)構(gòu)參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d402002)表3.0.1知，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平為低級(jí)。根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查表4.4.6，初擬c35水泥混凝土結(jié)構(gòu)的面層，厚度h=25cm。基層選用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石厚12cm。底基層選水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量4%）厚16cm。板平面尺寸為長(zhǎng)5m、寬3.75m的板?？v縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表5-2 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面層設(shè)計(jì)層3100

37、0多孔隙水泥穩(wěn)定碎石121500水泥穩(wěn)定碎石（4%）161400土基482、確定路面材料參數(shù)（1）混凝土的設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量因?yàn)樵O(shè)計(jì)為普通混凝土路面且交通等級(jí)為重型交通，由規(guī)范表3.0.6 查得：設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度f(wàn) cm = 5.0 mpa ，彎拉彈性模量e c = 31 gpa 。（2）土基的回彈模量查規(guī)范附錄f.1，判斷路基屬于干燥狀態(tài)，選用路基土基的回彈模量值：e = 45mpa o（3）底基層和基層的回彈模量基層選用多空隙水泥碎石，其回彈模量選用：e 1 =1500mpa底基層選水泥穩(wěn)定碎石（4%），其回彈模量選用：e 2 = 1400mpa（4）基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模

38、量根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、底基層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照規(guī)范按式（b.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（b.1.3-2）計(jì)算為：3、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算： 按式（b.1.3），標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為:因縱縫為設(shè)拉桿平縫,對(duì)于水泥穩(wěn)定粒料基層,接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)取?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。根據(jù)公路等級(jí)，由表b.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（b.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為:4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0 .8，因?yàn)楹鲜|南濕熱區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值86

39、，可選取最大溫度梯度=86（/m）。取板長(zhǎng)，,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(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)按式（b.2.3）計(jì)算為:，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項(xiàng)目在湖南，為5區(qū)，分別取0.841，0.058，1.323。再由式（b2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為:由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)，取為1.33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(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度

40、應(yīng)力的綜合疲勞作用。表5-3 最終路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面層2531000多孔隙水泥穩(wěn)定碎石121500水泥穩(wěn)定碎石（4%）161400土基485.3.2.2 路基為中濕狀態(tài)時(shí)：1、初擬路面結(jié)構(gòu)：初擬普通混凝土面層，厚度為；路線走廊帶位于新寧縣境內(nèi)，屬亞熱帶大陸性潮濕氣候，冬冷夏熱，四季分明，雨量充沛。多年年平均降水量為1326.14mm，多集中在4-6月份，占全年降水量的44.7%左右，多年年平均蒸發(fā)量在1100.9mm。因此設(shè)置基層選用多孔隙水泥穩(wěn)定碎石厚12cm，底基層選水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量4%）厚16cm，墊層選用未篩分碎石20cm。普通混凝土

41、板的平面尺寸寬3.75m，長(zhǎng)5m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表5-4 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面層設(shè)計(jì)層31000多孔隙水泥穩(wěn)定碎石121500水泥穩(wěn)定碎石（4%）161400未篩分碎石20200土基402、材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量： 本設(shè)計(jì)為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)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：基層選用多空隙水泥碎石，回彈模量?。簃pa 底基層選水泥穩(wěn)定碎石，回

42、彈模量?。簃pa 墊層選未篩分碎石，回彈模量取：mpa （4）基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d402002)，按式（b.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（b.1.3-2）計(jì)算為：3、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算： 按式（b.1.3），標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為：因縱縫為設(shè)拉桿平縫，所以接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)可取?？紤]設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。根據(jù)公路等級(jí)，由表b.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（b.1.2），荷

43、載疲勞應(yīng)力計(jì)算為4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0 .8，因?yàn)楹鲜|南濕熱區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值86，可選取最大溫度梯度=86（/m）。取板長(zhǎng)，。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(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為：，混凝土線膨脹系數(shù)。溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)按式（b.2.3）計(jì)算為：，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項(xiàng)目在湖南省，為5區(qū)，分別取0.841，0.058，1.323。再由式（b2.1）計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為：由表3.0.1，高速公路的安全等級(jí)為一級(jí)，相應(yīng)于一級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為低級(jí)，目標(biāo)可靠度為。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表

44、3.0.3，確定可靠度系數(shù)，取為1.33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(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。表5-5 最終路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面層2531000多孔隙水泥穩(wěn)定碎石121500水泥穩(wěn)定碎石（4%）161400未篩分碎石20200土基405.3.2 方案二：5.3.2.1 路基為干燥狀態(tài)時(shí)：1、初擬路面結(jié)構(gòu)：參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d402002)表3.0.1知，相應(yīng)于安全等級(jí)一級(jí)的變異水平為低級(jí)。根據(jù)高速公路重交通等級(jí)和低變異水平等級(jí)，查路基路面工程表16-17，初擬c35水泥混凝土結(jié)

45、構(gòu)的面層，厚度h=25cm?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石（6%）厚14cm。底基層選水泥穩(wěn)定碎石（4%）16cm。板平面尺寸為長(zhǎng)5m、寬3.75m的板?？v縫為設(shè)拉桿平縫；橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。表5-6 初擬路面結(jié)構(gòu)表結(jié)構(gòu)層材料厚度（cm）模量（mpa）c35水泥混凝土面層設(shè)計(jì)層31000水泥穩(wěn)定碎石（6%）141500水泥穩(wěn)定碎石（4%）161400土基482、材料參數(shù)的確定：（1）混凝土路面設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量： 本設(shè)計(jì)為普通混凝土路面為重型交通，查規(guī)范得：彎拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值 mpa，相應(yīng)的彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為gpa。（2）土基的回彈模量：路基屬于干燥狀態(tài)，可選用路基土基的回彈模量值：（3）基層

46、和半剛性墊層的回彈模量： 基層選用水泥穩(wěn)定碎石（6%），其回彈模量選用：e 1 =1500mpa底基層選用水泥穩(wěn)定碎石（4%），其回彈模量選用：e 2 =1400mp（4）基層頂面的當(dāng)量回彈模量和計(jì)算回彈模量：據(jù)土基狀態(tài)擬定基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d402002)，按式（b.1.5）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按（b.1.3-2）計(jì)算為：3、荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算： 按式（b.1.3），標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為：因縱縫為設(shè)拉桿平縫，取。考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。根據(jù)公路等級(jí)，由表b.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。按式（b.1.2），荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為：4、溫度疲勞應(yīng)力分析：查表3.0 .8，因?yàn)楹鲜|南濕熱區(qū)，海拔較低濕度大，所以在86-92之間取低值86，可選取最大溫度梯度=86（/m）。取板長(zhǎng)，。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(shí)混凝土板的溫度翹曲