某段二級公路工程設計 第1章設計概況 41.1課題研究的目的 4 4 4 4 52.1公路等級的確定 52.1.1公路等級分級 52.1.2交通量的確定 52.1.3公路等級的確定 5 62.2.1技術標準匯總 6第3章方案比選 83.1方案評價內容 83.3方案比選內容 83.3.1路線方案擬定與比選 83.3.2方案綜合評價 9第4章路線平面設計 10 4.1.1方位角及轉角計算 4.1.2平曲線幾何元素計算 4.1.3主點樁號計算 4.1.4逐樁坐標表 第5章路線縱斷面設計 19 5.1.1豎曲線幾何要素 5.1.2豎曲線計算內容 5.1.3豎曲線上任意點高程計算 第6章橫斷面設計 28 286.1.1橫斷面的組成 28 286.1.3邊坡設計 286.2彎道的加寬設計 6.3超高值的計算 29 296.3.3確定超高過渡方式 6.3.3計算超高過渡段長度 6.4.1路基土石方數量計算 36.4.2路基土石方調配 6.4.3土石方數量計算過程 427.1一般路基設計 427.1.1路堤 7.1.3填挖結合路基 427.3路基排水設計 437.3.1邊溝設計 437.3.3排水溝設計 43 487.4.1路堤邊坡防護 7.4.2路塹邊坡防護 49 497.5.設計資料及分析 497.5.2圓弧條分法 7.5.3結果分析 569.1路面結構設計依據 9.2水泥混凝土路面結構設計 9.2.1交通量分析 9.2.2路面結構方案設計 9.2.3初擬路面結構 9.2.4材料參數的確定 9.2.5荷載疲勞應力計算 9.2.6溫度疲勞應力分析 9.2.7結構極限狀態(tài)校核 7.1瀝青路面設計指標與標準 7.2交通分析 7.2.1交通量計算 7.2.2交通參數分析 7.3當量設計軸載計算 7.3.1當量設計軸載換算系數 7.3.2當量設計軸載累計作用次數 7.4路面結構方案設計 7.4.1初擬路面結構方案 707.4.2材料參數 707.5路面結構驗算 727.5.1無機結合料穩(wěn)定層疲勞開裂驗算 727.5.2瀝青混合料層永久變形量驗算 757.5.3瀝青混合料標準車轍試驗動穩(wěn)定度驗算 777.5.4路面彎沉值驗算 787.5.5低溫開裂指數及防凍驗算 797.6設計結論 9.2.9方案比選 第1章設計概況本次設計目的為培養(yǎng)學生綜合設計的能力，了解和熟悉道路設計程序，為今后從事公路設計工作奠定了良好的基礎。1.2設計內容1.2.4完成施工圖設計階段應完成的各種圖表及設計說明書。1.3設計資料1.3.1工程概況經查閱資料，本項目屬于安徽省南陽市境內，隸屬于Ⅱ5自然區(qū)，為魯豫輕(2)技術標準：道路等級：二級公路交通量：擬定初始年交通組成及數量如下表所示小客車(桑塔納2000):3750輛/日(年平均，下同)解放CA50:750輛/日黃河JN150:560輛/日(自擬)預計年平均交通量增長率為4%第2章公路等級的確定及技術標準的論證二級公路、三級公路和四級公路。10m,雙向兩車道)3、交通量計算：由表2-1的交通量資料和表2-2的車輛折算系數，對初始年交通量整理如下：車型交通量小客車(桑塔納2000)1中客車(AL6600)1大客車(DD680)東風EQ140所以，本設計路段初始年平均日交通量ADT(輛/日)計算如下：ADT=3750+1500+2220+1125+975+1400=10970(輛/日)1、計算設計交通量AADT遠景設計平均日交通量根據歷年交通觀測資料按照年平均增長率計算確定。計算公式如下：式中：AADT—設計交通量(年平均日交通量),輛/日；ADT—起始年平均日交通量，輛/日；n—遠景設計年限。本設計路段為二級公路，設計使用年限為15年，擬定交通量預計年增長率r=4%。則遠景設計年(15年后)年平均日交通量AADT(輛/日)計算如下：AADT=ADT×(1+y)"-1=10970×(1+4%)1?-1=1899715000(輛/日)<AADT2、確定道路等級依據《公路工程技術標準JTGB01-2014》可知，通過交通量計算，交通量滿足一級公路的交通量要求，單根據任務書要求本次設計為五星至王莊段二級公路設計，根據《公路工程技術標準》(JTJO01-15)綜合考慮，本次道路設計道路等級為二級公路，設計速度為V=60Km/h,路基寬度為10m,雙向兩車道。其中，單車道寬度為3.75米。土路肩寬度使用0.75米，硬路肩寬度決定使用1.50米，2.2技術標準論證2.2.1技術標準匯總計算行車速度縱坡不小于(%)行車道寬度(m)最大縱坡(%)62最小縱坡(%)中間帶中央分隔帶寬無縱坡坡度3456路緣帶帶寬度無豎曲線凸形豎曲線半徑極限最小值3000一般最小值4500土路肩寬度一般值凹形豎極限最小值2000曲線半徑一般最小值3000視距(m)圓曲線極限最小半徑(m)同向曲線間最小直線長一般最小半徑(m)不設的最小半徑路基寬度(m)一般值最大半徑不應大于(m)最小長度(m)最小坡長(m)8第3章方案比選3.1方案評價內容(1)本項目方案綜合評價考慮的主要因素大致包含以下幾個方面：①工程技術指標。②對沿線地形、地質、水文、氣象、地震等自然條件的影響。③施工條件及養(yǎng)護管理方面的影響。④對自然植被、環(huán)境的影響，對水土保持的影響。(2)技術與經濟指標的比選包含：①路線長度及其延長系數；②全線轉角數、變坡點個數；③最小平曲線和豎曲線半徑；④最大縱坡、較大和最大坡度的中段累計長度；⑤土石方工程數量。⑦擋土墻、護坡等防護工程數量。3.3方案比選內容3.3.1路線方案擬定與比選9。疆。疆公路對所經過地區(qū)的經濟起重要作用，同時(1)從路線平面指標上看，平曲線比例小，平面交點個數少，所以方案一(2)從規(guī)模及施工難度上看，選擇路線短、橋梁規(guī)模小、高程起伏較小的(3)從工程經濟上看，選擇橋梁規(guī)模小、侵占房屋少的方案，所以方案一第4章路線平面設計4.1平曲線計算(1)利用CAD的標注功能查詢起點、各交點及終點的坐標，坐標如下：交點號①起點QD與JD1之間：Dx=3312323.3-3311970.8Dy=40365052.3-40364772.9=2交點間距：S=√Dx2+DY2=√(352.5)2+(279.399)2因為Dx>0,Dy>0,故方位角A1=38.401°=38°24'03.6"Dx=3313210.5-3312323.3=8Dy=40366417.8-40365052.3=交點間距：s=√DX2+DY2=√(887.2)2+(1365.5)2=162因為Dx>0,Dy>0,故方位角A2=56.987°=56°59'13.2"Dx=3313102.1-3313210.5=-1Dy=40365203.7-40366417.8=-12交點間距：s=√DX2+DY2=√(-108.4)2+(-1214.1)2=1218.93m因為Dx<0,Dy<0,故方位角A3=180°+84.898°=264.898°=264°53'Dx=3313820.226-3313102.1=7Dy=40365238.405-40365203.7=交點間距：s=√DX2+DY2=√(718.126)2+(34.705)2=718.96m因為Dx>0,Dy>0,故方位角A4=2.767°=2°46'01.2"⑤計算轉角值：a?=A3-A2=264°53′52.8"-56°59'13.2"=207°54'39.6"(右)α?=A4-A3=2°46'01.2"-264°53'52.8"=-262°07'51.6"(左)交點號交點樁號直線長度及方向段長(m)交點間距(m)方位角123456784.1.2平曲線幾何元素計算(1)計算圖示圖4.1平曲線幾何元素圖(2)計算公式J=2T-L(3)計算各要素①JD1交點樁號為K0+449.801,設計速度為60km/h,圓曲線半徑為800m,緩和曲線長度為70m,轉角為18°35'09.6"(Y),平曲線幾何要素計算如下：圖4.2平曲線1示意圖切線增值：緩和曲線角：m平曲線長：圓曲線長：Ly=L-2Ls=329.509-2×70=189.509mmJ=2T-L=2×165.944-329.509經檢驗無誤。經其計算結果詳見4.3平曲線幾何要素計算表。交點4.1.3主點樁號計算(1)計算公式(2)各主點樁號計算①JD1交點樁號為K0+449.801,已知該圓曲線平曲線幾何要素，主點樁號計算如下ZH=JD1-T=(K0+449.801)-165.944=K0+2HY=ZH+Ls=(K0+283.856)+70=K0+YH=HY+Ly=(K0+353.856)+189.509=K0+54HZ=YH+Ls=(K0+543.366)+70=K0+QZ=HZ-L/2=(K0+613.366)+329.509/JD1=QZ+J/2=(K0+448.611)+2.379/2=K0②JD2交點樁號為K2+075.830,已知該圓曲線平曲線幾何要素，主點樁號計算如下ZH=JD2-T=(K2+075.830)-728.232=K1+3HY=ZH+Ls=(K1+347.524)+180=K1+YH=HY+Ly=(K1+527.524)+218.169=K1+7HZ=YH+Ls=(K1+745.693)+180=K1QZ=HZ-L/2=(K1+925.693)+578.169/JD2=QZ+J/2=(K1+636.609)+878.296/2=K③JD3交點樁號為K2+416.317,已知該圓曲線平曲線幾何要素，主點樁號ZH=JD3-T=(K2+416.317)-230.747=K2+1HY=ZH+Ls=(K2+185.566)+110=K2YH=HY+Ly=(K2+295.566)+146.22=K2+4HZ=YH+Ls=(K2+441.786)+110=K2QZ=HZ-L/2=(K2+551.786)+366.22/JD3=QZ+J/2=(K2+368.676)+95.275/2=K經檢驗，各交點樁號無誤，其計算結果詳見表4.4平曲線樁號計算表。曲線中點點或圓曲線起點點或圓曲線終點12345674.1.4逐樁坐標表本路面設計的逐樁坐標表如下表4.5所示：樁號樁號第5章路線縱斷面設計5.1豎曲線計算縱斷面設計時所用圖式如下圖所示。w一坡差，%;R一豎曲線半徑，m;5.1.2豎曲線計算內容(1)豎曲線邊坡點1,對應樁號為K0+140,對應標高Ho為167.82m,前坡度il=-0.7%,后坡度i2=-4.8%,豎曲線半徑R=3000m。圖4.2豎曲線1示意圖坡度差：w=i2-il=-4.8%--0.7%=-4.1%,為凸形。豎曲線中點設計高程=Ho-E=(167.82)-0.63=167.19豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(KO+140)-61.5=KO+079豎曲線起點高程=167.82-61.5×(-0.7%)=168.2505m豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K0+140)-61.5=KO+202豎曲線起點高程=167.82-61.5×(-4.8%)=164.868m(2)豎曲線邊坡點2,對應樁號為K0+450,對應標高Ho為152.94m,前坡外矢距：豎曲線中點設計高程=Ho+E=(152.94)+0.817=153.757豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(KO+450)-99=KO+351豎曲線起點高程=15豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(KO+450)-99=K0+549豎曲線起點高程=152.94-99×(-1.m(3)豎曲線邊坡點3,對應樁號為K0+830,對應標高Ho為147.24m,前坡度il=-1.5%,后坡度i2=3.6%,豎曲線半徑R=3000m。外矢距：豎曲線中點設計高程=Ho+E=(147.24)+0.975=148.215豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K0+830)-76.5=K0+754豎曲線起點高程=147.24-76.5×(-1.5%)=148.3875m豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K0+830)-76.5=K0+907豎曲線起點高程=147.24-76.5×(3.6%)=149.994m(4)豎曲線邊坡點4,對應樁號為K1+650,對應標高Ho為176.76m,前坡坡度差：w=i2-il=-3.7%-3.6%=-7.3%,豎曲線中點設計高程=Ho-E=(176.76)-3.331=173.429豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K1+650)-182.5=K1+468豎曲線起點高程=176.76-182.5×(3.6%)=170.19m豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K1+650)-182.5=K1+833豎曲線起點高程=176.76-182.5×(-3.7%)=170.008m5、豎曲線邊坡點5,對應樁號為K2+360,對應標高Ho為150.49m,前坡度il=-3.7%,后坡度i2=0.7%,豎曲線半徑R=4000m。豎曲線中點設計高程=Ho+E=(150.49)+0.968=151.458豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K2+360)-88=K2+272豎曲線起點高程=150.49-88×(-3.7m豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K2+360)-88=K2+448豎曲線起點高程=150.49-88×(0.7m變坡點半徑曲線長L標高(m)(1)計算任意點切線高程(2)計算設計高程(3)變坡點前直線任一點高程(4)變坡點后直線任一點高程(1)變坡點前直線段上，以KO+059為例，計算設計標高：設計標高H=Ho-i×L=167.82-(-0.7%)×(140-58.5)=168.3905變坡點后直線段上，以K0+222為例，計算設計標高：設計標高H=Ho+i×L=167.82+(-4.8%)×(221.5-140)=163.908填挖高度填挖000第6章橫斷面設計6.1道路橫斷面設計本設計路段為二級公路，車速定為60km/h,路基寬度10米，橫斷面組合形+0.5m土路肩=10m。根據規(guī)范規(guī)定，本二級公路行車道和硬路肩采用2.0%的路拱橫坡，土路肩為了能迅速排出路面上的降水，路拱坡度為3.0%。填方邊坡坡率采用1:1.5;挖方路基高度在8m以下邊坡采用1:0.75坡率；6.2彎道的加寬設計本設計曲線中JD2半徑為150m,JD3半徑為150m,均小于250m,所以需已知JD1平曲線半徑為150m,加寬類型為三類加寬，查規(guī)范得到路面加寬值b=1m,加寬過渡段長度L即為緩和曲線Lc長度，故L=Lc=180,JD1平曲線K1+527.524-K1+745.693,路面加寬值計算如下：樁號K0+350處加寬值：bx=x*b/Lc=(350-347.6)×1/180=0.013樁號K0+360處加寬值：bx=x*b/Lc=(360-347.6)×1/180=0.069樁號K0+380處加寬值：bx=x*b/Lc=(380-347.6)×1/180=0.18樁號K0+400處加寬值：bx=x*b/Lc=(400-347.6)×1/180=0.291樁號K0+420處加寬值：bx=x*b/Lc=(420-347.6)×1/180=0.402樁號K0+440處加寬值：bx=x*b/Lc=(440-347.6)×1/180=0.513樁號K0+463.242處加寬值：bx=x*b/Lc=(463.242-347.6)×1/180=0.642樁號K0+601.234處加寬值：bx=x*b/Lc=(601.234-925.77)×1/180=1.803樁號K0+860處加寬值：bx=x*b/Lc=(860-925.77)×1/180=0.365樁號K0+880處加寬值：bx=x*b/Lc=(880-925.77)×1/180=0.254樁號K0+900處加寬值：bx=x*b/Lc=(900-925.77)×1/180=0.143樁號K0+920處加寬值：bx=x*b/Lc=(920-925.77)×1/180=0.0326.3超高值的計算(1)根據《公路工程技術標準》(JTGB01-2014)為60km/h時，一般地區(qū)的最大超高值為8%,最小超高為該道路所采用的路拱坡度之值2%。Ih-超高橫坡度μ-橫向力系數速度V采用運行速度，取設計車速的70%-90%,高速路取低值，低速路取高值(2)本次設計為二級公路，設計速度為60km/h,已知橫向力系數μ與圓曲(3)計算平面線中各交點的圓曲線超高值：交點1圓曲線半徑R1=800m,設計速度為60km/h,運行速度V取設計速度的90%,即V=54km/h作為本次設計運行速度，則交點1圓曲線超高值為：交點圓曲線半徑R(m)橫向力系數μ計算超高值i(%)修正值(%)266考慮到本次設計為新建項目，故選擇a)類超高過渡方式，即超高過度方式B-行車道寬度(m);Lc-超高過渡段長度(或緩和曲線長度)(m)h.-路肩外緣最大超高值(m);h"-路基內緣最大降低值(m);6.4土石方計算F=bh(1)土石方調配原則①半填半挖斷面，先考慮本路段內移挖作填進行平衡，然后再作縱向調配；③不同類型的土石方應根據需要分別調動，確保路基穩(wěn)定等的填料需要；④土方調配對于借土和棄土盡可能的和地方商量明確，妥善處理。⑤借土應該符合實際，并綜合考慮借土還田，整地造田等措施。(2)土石方調配方法①準備工作：根據橫斷面圖，統(tǒng)計各樁號填挖土石方截面面積，然后整理②橫向調配：根據橫斷面土石方面積，采用棱臺法計算相鄰樁號填挖土石③縱向調配：按照上述土石方調配原則，結合本項目調運距離和當地經濟、交通等情況，確定土石方調配起終點和調配距離，該過程用帶箭頭④調配平衡：通過橫向和縱向調運后，統(tǒng)計項目全線的土石方調運總量和填缺、挖余情況，若最終剩余填缺方量，則選擇設置現調配平衡，若最終剩余挖余方量，則選擇設置棄土場或者沿線就地廢棄實現廢方數量=挖余數量-縱向調出本樁數量借方數量=填缺數量-縱向調入本樁數量總運量=縱向調運量+廢方調運量+借方調運量填方=本樁利用+填缺挖方=本樁利用+挖余填缺=縱向調運+借方挖余=縱向調運+廢方總運量復核：挖方+借方=填方+棄方(1)K0+000(起點)與K0+020段土石方計算：該段本樁利用土石方量為230.84m3,填缺土石方量為77.62m3該段本樁利用土石方量為50.88m3,該段本樁利用土石方量為29.72m3,挖余土石方量為1.9m3該段本樁利用土石方量為0m3,挖余土石方量為189.59m3利用方數量(m3)備注本樁利用土土土499999330011110022883142288884427755665555第7章路基設計7.1一般路基設計按照填土高度，可分為矮路堤，高路堤和一般路堤。矮路堤填土高度在1-1.5m;高路堤填土高度大于18m(土質)或20m(石質);一般路堤填土高度介于兩者之間，當路堤屬于高路堤時，需要分臺階進行設置，并進行防護工路塹開挖后，在一定范圍內改變了原地層的自然平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定性主要取決于地質與水文條件以及邊坡的高度及陡度上。一般說的路塹，是指挖方深度小于30m(巖質)和高度小于20m(土質)條件下的路塹，超過上述界限則屬于挖方高邊坡，需要特殊處理。填挖結合路基兼有路堤和路塹兩者的特點，此種形式位于山坡的路基，通常取路中心的標高接近于原地面標高，目的是為了減少土石方數量，保持土石方數量的橫向填挖平衡。若處理得當，路基穩(wěn)定可靠，是比較經濟的路基橫斷7.2路基邊坡設計本次設計路塹邊坡采用1:1,路堤邊坡采用坡率1:1.5。邊坡設置示意圖如圖6.4~6.6所示：7.4路基防護工程(1)對于土質填方路堤邊坡高度0m<H≤4m時，填方路段路堤邊坡采用植草進行坡面防護。(2)對于土質填方路堤邊坡高度4m<H≤8m時，填方路段路堤邊坡采用路堤拱形骨架進行坡面防護。7.4.2路塹邊坡防護挖方邊坡防護以經濟、實用、安全、方便施工為原則。邊坡在確保安全的前提下盡量采用植物防護，并盡量少采用實體護面墻、石砌擋土墻等防護形(1)對土質挖方路塹邊坡：當挖方高度為0m≤H<4m時，邊坡采用噴播植草進行坡面防護；當挖方高度為4m≤H<8m時，采用路塹拱形骨架防護。7.5邊坡穩(wěn)定性驗算本次設計在K1+580K1+700設置有一處橋梁，橋頭兩側填方深度較大，小樁號橋頭邊坡橋頭深度為9m,大樁號填方高度為8.5m,故對K1+580位置邊坡高度9m位置進行邊坡穩(wěn)定性驗算，保證道路和邊坡的穩(wěn)定性。7.5.設計資料及分析7.5.2圓弧條分法連接坡腳E與坡頂S,得邊線ES,計算得其坡比為1:1.23,根據坡比1:1.23查表3-11得取β?=25°,β2=35°,過SE和坡頂水平線分別作角β1、β2,兩角線的交點為I;過坡腳E作垂線EF=9+2=11m,過F點作水平線FM=4.5*11=49.5m,連接IM即得圓心輔助線。結果如圖所示7.5.2.2假設滑動曲線通過路基中線1、計算步驟(1)圓弧范圍內土條分10段，每段寬=(13.5+13)/2=2.65m。(2)計算曲線每一分段距圓心豎線之間的偏角αi,(3)將土條底部曲線近似看做直線，計算各分段面積，其中包括土柱部分面積。(4)取路堤1m長，計算各分段重力Gi=yAi,并計算其法向分量Ni=Gicosai,(5)計算曲線總弧長L。(6)計算穩(wěn)定系數K,通過土條10等分，取每段土條中位線深度作為土條深度Hi,并記下相關數據。度Hi(m)i123456789其中：土條寬度3.45m,滑動曲線長L=32.94m。最后算得邊坡穩(wěn)定系數K=(20.4×32.94+3884.60×tan23.2°)/1167.54=2.01用類似的方法對土條10等分，仍取每段土條中位線深度作為土條深度，結果如下：圖3滑動曲線通過距左邊緣路基1/4路基寬度處具體數據如下表所示：土條深度123456789其中：土條寬度2m,滑動曲線長L=23.64m。7.5.2.4假設滑動曲線通過距左邊緣路基3/8路基寬度處圖5滑動曲線通過距左邊緣路基3/8路基寬度處度Hi(m)i1234567897.5.2.5假設滑動曲線通過距左邊緣路基1/8路基寬度處土條深度i1234567897.5.3結果分析由以上結果可知，第二條曲線(通過距左邊緣路基1/4路基寬度處)解得Kmin=1.48,所以該曲線為極限滑動面，其穩(wěn)定系數滿足范圍(1.25-1.50)要求，因桑塔納2000前軸一一后軸— 根據《公路水泥混凝土設計規(guī)范》可知，通過調查分況，選取交通量方向分配系數一般取為0.5。根據的分配系數，依照表A.1.1進行選取。表9.2.2交通量車道分配系數單向車道數123車道分配系數N,=3930.795×0.5×1.0=1965.397土路面的設計年限為20年，車輪輪跡的橫向分布系數為7=0.35。根據《公路水泥混凝土設計規(guī)范》可知，在設計年限到表面層厚度為220~260mm。《公路水泥混凝土設計規(guī)范》中規(guī)定，水泥混凝土路面結構層的最度為0.6m,因此基層選用水泥穩(wěn)定砂礫厚度為hi=200mm;墊層選用水泥石灰(1)確定設計彎拉強度和彎拉彈性模量設計道路的路段中，交通量分析結果為重交通計規(guī)范》中規(guī)定，水泥混凝土的彎拉強度的標準值為f,=5.0MPa,相對應的彎拉彈性模量標準準為Ee=31GPa。(2)土基回彈模量E?=32.31MPa(3)基層和半剛性墊層的回彈模量基層選用水泥穩(wěn)定砂礫，回彈模量取E?=2532MPa;(4)基層頂面的當量回彈模量和計算回彈模量。根據土基的狀態(tài)擬定的基層、墊層結構類型以及厚度普通混凝土面層的相對剛度半徑為：9.2.5荷載疲勞應力計算在臨界荷位處，標準軸載所產生的荷載應力計算得：σ=0.077r?6h2=0.077×0.647?×0.252=0考慮縱縫為設拉桿平縫，故對于水泥穩(wěn)定砂礫基層，接縫傳荷能力折減系數取k,=0.89。在道路設計年限內，荷載應力的累計疲勞作用的疲勞應力系數，計算如k,=Ne=(8.302×10?)?057根據公路等級以及規(guī)范要求，路面疲勞損壞影響的綜合系數ke=1.2。在面層板臨界荷位設計軸載產生的荷載疲勞應力：σr=k,kfk.σps=0.89×2.48×1.2×0.9499.2.6溫度疲勞應力分析該設計路段處于在V?區(qū)，海拔較低，濕度大，根據《公路水泥混凝土設計規(guī)范》規(guī)定，該地區(qū)最大溫度梯度T=88℃/m。混凝土板長為5m,,普通混凝土板厚度為h=250mm,根據規(guī)范中溫度應力系數應力計算如下：其中：a為混凝土線膨脹系數。0.200.160.14心483圖9.2.3溫度應力系數B區(qū)，根據《公路水泥混凝土設計算溫度疲勞應力為：9.2.7結構極限狀態(tài)校核根據《公路水泥混凝土設計規(guī)范》表3.0.1規(guī)定，二級道路的安全等級為三級，相當于三級安全等級的中級的變異水平等級，目標可靠度為85%。再根據可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數Y,=1.08~1.13,取Y,=1.13。r,(om+o)=1.13×(2.514+0.546)=3.458<f,=綜上所述，滿足結構極限狀態(tài)要求，所選的普通《規(guī)范》規(guī)定瀝青路面結構的可靠度及其指標在公路等級不同時是不同公路等級一級公路一級公路二級公路四級公路目標可靠度(%)目標可靠指標由表5.1可知，本次道路設計等級為一級公路，目標可靠指標為1設計年限內當量設計軸載累計作用次數計算的瀝青混合料永久變形量小于表5.2基層類型土基層和底基層為無機結合料穩(wěn)定類的瀝青混合料基層其他基層一級公路、一級公路二級、三級對于季節(jié)性凍土地區(qū)的瀝青路面結構，瀝青路面低溫開裂指數宜小于表5.3公路等級低溫開裂指數CI,不大于3577.2交通分析根據提供的交通量及任務書要求分析可知，該設計道路初始年的交通組成如下表所示，路面使用年限內交通量年平均增長率為5%。初始年大型客車和貨車雙向年平均日交通量(AADTT)表7.1車輛信息表型號交通量(輛/日)車型小客車1解放CA153東風EQ14033長征CZ3614根據設計規(guī)范要求，本設計公路等級為雙向四車道的一級公路；新建瀝青路面設計年限為20年；方向系數取值為0.55;瀝青路面的車道系數按照水平三采用推薦值，則單向車道數為2的車道系數為0.6。詳細參數見下表。表7.2交通參數表公路等級設計年限(年)交通量(輛/日)交通增長率5(1)初始年設計車道大型客車和貨車年平均日交通量Q?AADTT=(2500+1850+1400+1300)=7050(輛)(2)設計年限內設計車道累計交通量Q按下式確定：式中：γ-設計年限內交通量年平均增長率；(輛)根據瀝青路面設計交通荷載分級規(guī)定，計算可知設計表5.5瀝青路面設計交通荷載分級設計交通荷載等級極重重輕設計使用年限內設計車道累計大型客車和貨車交通量(×106輛)(1)車輛類型分布系數(VCDFm)根據交通量分析車輛組成數據可知：整體式貨車占比為77%,半掛式貨車占比為0%。根據瀝青路面規(guī)范附表A.2.6-1,車輛類型分布系數按水平三確定為TTC5。根據瀝青路面規(guī)范附表A.2.6-2確定2類11類車輛類型分布系數如表5.7TTC4車輛類型分布系數(%)(VCDFm)3類5類9類注：表中整體式貨車為表中3類~6類車，半掛車為表中7類~10類(2)非滿載車與滿載車所占比例根據瀝青路面規(guī)范附表A.3.1-2以及相鄰公路的車輛滿載情況，得到本次道路設計各類車型非滿載與滿載比例，如下表所示：表5.7非滿載車(PERml)與滿載車(PERmh)所占比例(%)車輛類型3類5類7類10類11類非滿載車比例滿載車比例7.3當量設計軸載計算7.3.1當量設計軸載換算系數根據路面設計規(guī)范附表A.3.1-3,對應路面設計指標為瀝青層變勞開裂、無機結合料層疲勞開裂和路基頂面豎向壓應變的各車型對應的非滿載和滿載車當量設計軸載換算系數如下表所示。表5.72-11類車輛非滿載和滿載車當量設計軸載車量類型瀝青混合料層層底拉應變、勞開裂(層底應力)2類3類5類6類7類68類9類10類711類7.3.2當量設計軸載累計作用次數1、計算公式根據路面設計規(guī)范A.4進行當量設計累計作用次數的計算，確定初始年設計車道日平均當量軸次N?和設計車道上的當量設計軸載累計作用次數Ne,計算公式如下：通車后第一年設計車道日平均當量軸次N?計算公式如下：式中：AADTT—2軸6輪及以上車輛的雙向年平均日交通量(輛/日);DDF一方向系數；LDF一車道系數；m一車輛類型編號；VCDFm-m類車輛類型分布系數；EALFm-m類車輛的當量設計軸載換算系數。當量設計軸載累計作用次數，按式(5-3)確定各類車輛的當量設計軸載換算系數：EALFm=EALFm×PAFm+EALFm×PAFmh式中：EALFm-m類車輛中非滿載車的當量設計軸載換算系數；EALFm-m類車輛中滿載車的當量設計軸載換算系數；PAFm-m類車輛中非滿載車所占的百分比；PAFm—m類車輛中滿載車所占的百分比。根據通車第一年設計車道日平均當量軸次N1、設計使用年限等，設計車道上的當量設計軸載累計作用次數Ne計算公式如下：式中：N.一設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數(次);t一設計使用年限(年);y一設計使用年限內交通量年平均增長率；N?一通車第一年設計車道日平均當量軸次。2、當驗算瀝青混合料層疲勞開裂時：表5.102類~11類車所占比例車輛類型滿載車比例非滿載車比例(1)m類車輛當量軸載換算系數計算：EALF?=EALF??×PAF??+EALF?h×PAF?h=0.8×0.85+2.8×0.15=EALF?=EALF?×PAF?+EALF?×PAF?=0.4×0.9+4.1×0.1=0.77EALF?=EALF?×PAF?,+EALF?h×PAF?=0.7×0.65+4.2×0.35=1.9EALF?=EALF?×PAF??+EALF?×PAFs=0.6×0.75+6.3×0.25=2.0EALF?=EALF?×PAF?+EALF?×PAF?=1.3×0.55+7.9×0.45=4.27EALF?=EALF?×PAF,+EALF?×PAF=1.4×0.7+6×0.3=2.EALF?=EALFg,×PAFg,+EALF8×PAFgh=1.4×0.45+6.7×0.55=4.3EALF?=EALF?×PAF?,+EALF?h×PAF?=1.5×0.6+5.1×0.4=2.EALF??=EALF??×PAF1o+EALF1oh×PAF1o=2.4×0.55+7×0.45=4.47EALF?=EALF×PAF+EALF×PAF1=1.5×0.65+12.1×0.35=5.表5.11m類車輛當量軸載換算系數計算匯總表車輛類型5類(2)初始年設計車道日平均當量軸次：=7050×0.55×0.6×(9.9%×1.1+42.3%×0.77+14.8%×1.925+22.7%×4.27+2%×2.78+2.3%×4.315+3.2%×2.94+2.5%×4.47+0=7050×0.55×0.6×2.06=4792(次)設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數為：(次)3、當驗算無機結合料穩(wěn)定層疲勞開裂時：表5.122類~11類車所占比例無機結合料穩(wěn)定層層底拉應力車輛類型2類3類9類滿載車比例(1)m類車輛當量軸載換算系數計算：EALF?=EALF?×PAF??+EALF?×PAF?h=0.5×0.85+35.5×0.15=5.EALF?=EALF?×PAF3?+EALF?×PAF?=1.3×0.9+314.2×0.1=32.EALF?=EALF?×PAF?+EALF?×PAF?h=0.3×0.65+137.6×0.35=48.3EALF?=EALF?×PAF??+EALF?h×PAFsh=0.6×0.75+72.9×0.25=18.6EALF?=EALF?×PAFπ+EALF?×PAF?=7.8×0.7+553×0.3=171.36EALF?=EALF?,×PAF?+EALFgh×PAFsh=16.4×0.45+713.5×0.55=399.8EALF?=EALF?,×PAF?,+EALF?h×PAFg=0.7×0.6+204.3×0.4=82.EALF??=EALF1o×PAF1o+EALF1oh×PAF1o=37.8×0.55+426.8×0.45=212.EALF=EALF×PAF+EALF×PAF=2.5×0.65+985.4×0.35=346.515表5.13m類車輛當量軸載換算系數計算匯總表車輛類型3類4類6類8類10類11類(2)初始年設計車道日平均當量軸次：=7050×0.55×0.6×(9.9%×5.75+42.3%×32.59+14.8%×4818.675+22.7%×683.175+2%×171.=7050×0.55×0.6×197.86=460316(次)(3)設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數為：表5.102類~11類車所占比例車輛類型3類4類6類7類8類9類滿載車比例非滿載車比例(EALF?=EALF??×PAF??+EALF?×PAF??=0.6×0.85+2.9×0.15=0.EALF?=EALF?×PAF3?+EALF?h×PAF?=0.4×0.9+5.6×0.1=0.EALF?=EALF?,×PAF4?+EALF?h×PAF?n=0.9×0.65+8.8×0.35=3.6EALF?=EALF?×PAF??+EALF?h×PAFsh=0.7×0.75+12.4×0.25=3.625EALF?=EALF?,×PAF?+EALF?×PAF?=1.6×0.55+17.1×0.45=8.5EALF?=EALF?,×PAF,+EALF?×PAF?=1.9×0.7+11.7×0.3=4.EALF?=EALFg,×PAF?,+EALF8×PAFgh=1.8×0.45+12.5×0.55=7.6EALF?=EALF?,×PAF,+EALF?h×PAF?=2.8×0.6+12.5×0.4=6.EALF??=EALF1o×PAF1o+EALF1oh×PAF1o=3.7×0.55+13.3×0.45=8.EALF??=EALF×PAF+EALF×PAF=1.6×0.65+20.8×0.35=8.表5.11m類車輛當量軸載換算系數計算匯總表車輛類型2類3類5類7類9類=7050×0.55×0.6×(9.9%×1.1+42.3%×0.77+14.8%×1.925++22.7%×4.27+2%×2.78+2.3%×4.315+3.2%×2.94+2.5%×4.47+0.2=7050×0.55×0.6×2.06=4792(次)設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數為：4、當驗算路基頂面豎向應變時：表5.142類~11類車所占比例車輛類型2類3類4類6類7類(1)m類車輛當量軸載換算系數計算：EALF?=EALF??×PAF??+EALF?×PAF??=0.6×0.85+2.9×0.15=0.EALF?=EALF?×PAF3?+EALF?h×PAF?=0.4×0.9+5.6×0.1=0.EALF?=EALF?,×PAF4?+EALF?h×PAF?n=0.9×0.65+8.8×0.35=3.6EALF?=EALF?×PAF??+EALF?h×PAFsh=0.7×0.75+12.4×0.25=3.6EALF?=EALF?,×PAF?+EALF?×PAF?=1.6×0.55+17.1×0.45=8.5EALF?=EALF?,×PAF,+EALF?×PAF?=1.9×0.7+11.7×0.3=4.EALF?=EALFg,×PAF?,+EALF8×PAFgh=1.8×0.45+12.5×0.55=7.6EALF?=EALF?,×PAF,+EALF?h×PAF?=2.8×0.6+12.5×0.4=6.EALF??=EALF1o×PAF1o+EALF1oh×PAF1o=3.7×0.55+13.3×0.45=8.EALF??=EALF×PAF+EALF×PAF=1.6×0.65+20.8×0.35=8.表5.15m類車輛當量軸載換算系數計算匯總表車輛類型4類5類6類7類8類9類3(2)初始年設計車道日平均當量軸次：=7050×0.55×0.6×(9.9%×0.945+42.3%×0.92+14.8%×3.665+=7050×0.55×0.6×3.68=8552(次)2、驗算無機結合料穩(wěn)定層疲勞開裂時：Ne?=5.3、驗算瀝青混合料層永久變形量時：Ne=5.784×10?;4、驗算路基頂面豎向壓應變時：N?=1.032×10?;7.4路面結構方案設計根據前面計算確定的交通荷載等級，結合項目路基條表5.16路面材料及厚度結構層號料類型彈性泊松比厚度總厚度1土2面層中粒式瀝青混凝土3土4基層水泥穩(wěn)定碎石-水泥穩(wěn)定碎石-(1)路基頂面回彈模量①路基動態(tài)回彈模量值MR②路基回彈模量濕度調整系數Ks項日設計路段所在地為寧夏回族自治區(qū)，自然區(qū)劃屬于VI3區(qū)，根據《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30-2015)附錄C和附錄D可知，對應濕度指標TMI度調整系數取0.60,根據路基規(guī)范表D.0.2干燥狀態(tài)含細粒土礫(GF)路基回半厚度考慮，計算的中濕類路基回彈模量濕度調整系數為Ks=0.5×0.60+0.5×③干濕凍融循環(huán)條件下的路基土模量折減系數Kη融循環(huán)條件下的路基土模量折減系數Kη取值為0.85。E?=K,K,MR則考慮濕度調整系數和干濕凍融循環(huán)作用折減系數模量為Eo=70.1MPa。(2)各結構層瀝青材料參數瀝青混合料動態(tài)壓縮模量按《公路工程瀝青(JTGE20-2011)T0738試驗方法確定，試驗溫度為20℃,試驗加載頻率為選用；采用馬歇爾試驗試件密度、確定的理結構層材料名稱動態(tài)壓縮模量(MPa)泊松比瀝青飽和度VFA(%)備注上面層中粒式瀝青混凝土中面層下面層注：瀝青種類上面層、中面層和下面層選用90號道路石油瀝青。(3)基層、底基層材料參數基層、底基層分別采用水泥穩(wěn)定碎石、級配碎用，考慮彈性模量室內外試驗檢測結果差異料穩(wěn)定類材料彈性模量乘以結構層模量調整系數0.5,級配碎石和未篩分碎石回彈模量乘以濕度調整系數2.0;材料泊松比參照路面設計規(guī)范表5.6.1選用，具動態(tài)模量(Mpa)彎拉強度(Mpa)泊松比備注水泥穩(wěn)定碎石(5%)基層水泥穩(wěn)定碎石(4%)7.5路面結構驗算根據路面設計規(guī)范表6.2.1規(guī)定，本路面結構組合需要機結合料穩(wěn)定層層底拉應力和瀝青混合料層永久變形量。配瀝青混凝土無需計算其當量厚度與模量。設計瀝0.95,由于本次道路位于寧夏回族自治區(qū)，離銀川距離較近，查規(guī)范可知本次穩(wěn)定層層底拉應力，按式(4.6)計算：式中：N2一無機結合料穩(wěn)定層的疲勞開裂壽命(軸次);k一基準路面結構溫度調整系數，按所在地查表取值；Ah、AE、Bh、BE一與路面、基層厚度和模量有關的函數，按式(5-10)~式(5-15)確定；應按式(5-16)和式(5-17)分別換算成當量瀝青面層和當量基層。式中：h,"、E"一當量層厚度(min)和模量(MPa),下標i=a為kc一現場綜合修正系數，按式(5-18)計算；數取Ka=1;溫度調整系數根據氣溫條件相近地區(qū)的系數值取用，選取寧夏回族自治區(qū)的溫度調整系數k=1.37;疲勞試驗回歸參數a、b分別取13.24、12.52;由本次設計參數，可知基層為兩種不同材料組成的，因此需要計算基層的A,=0.7