毕业设计（论文）-南充G318高坪长乐至嘉陵里坝新建一级公路施工图设计.doc

目录一级公路目 录毕业设计(论文)任务书 开题报告或文献综述 指导教师审查意见 评阅教师评语 答辩会议记录 中文摘要 外文摘要 1 前言12 线路设计22.1交通量资料22.2 选线原则22.3方案比选22.4 平面设计43 纵断面设计103.1 纵断面设计要求103.2 纵坡设计103.3 坡长的要求113.4 竖曲线设计123.5 平纵组合设计144 横断面设计164.1横断面设计方法164.2 横断面组成164.3 交通量情况174.4 横断面要素的确定174.5 横断面其他组成的设计要求174.6 路基设计194.8土石方工程量计算245 路面设计275.1 路面设计原则275.2 路面类型的选定27毕业设计小结47参考文献48致谢49前言1 前言毕业设计是对我们大学所学专业知识的回顾和提升，做好设计能为我们以后的学习和工作打下坚实的基础。公路交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用。本次设计中，运用了鸿业市政道路、AutoCAD2008等软件。查阅了相关资料后，做了以下工作：1明确设计任务的依据和概况。包括设计标准以及原则，沿线筑路材料等。2确定公路等级和技术标准。3平面设计，包括平面线形设计、纵断面设计、横断面设计。平面线形设计首先拟定路线方案根据孙家驷主编的道路勘测设计（人民交通出版社），根据选线的一般要求，综合考虑沿线地形、地物、地质、水文条件等影响因素，按照选线的步骤选定一条切实，可行的方案。纵断面线形设计是根据已经确定的路中线的位置，结合所经地面的起伏情况，在地面上确定各中桩点的具体位置和桩号，并用内插法计算各点面的地面高程。4路基设计。运用土力学（中国建筑工业出版社）、基础工程（中国建筑工业出版）、邓学均主编的路基路面设计（人民交通出版社）的各项规定对挡土墙进行设计。5路面设计。路面结构设计是根据公路沥青路面设计规范、路基路面工程（人民交通出版社）的要求，完成各项指标的设计。本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验的不足等方面的原因，在设计过程中难免有不尽合理和完善之处，尽请指正。2 线路设计一级公路2.1交通量资料据调查，预测该公路2017年的交通量与车辆组成如下：表2.1 交通量车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/（辆/日）参考换算系数备注跃进NJ13016.239.31双轮组5902单后轴货车解放CA10B19.460.91双轮组8201.5单后轴货车三菱FV413JDL54.0100.02双轮组2m4403双后轴货车黄河NJ15049.0101.61双轮组6003单后轴货车上海SH14226.655.11双轮组3501单后轴货车五十铃EXR181L60.00100.03双轮组4m2503拖挂车2.2 选线原则2.3方案比选2.3.1 方案比选的一般原则和要求方案的选定要从国家和当地的战略全局出发，服从国民经济发展的要求，讲求社会、企业和环境的综合效益。方案比选要把国家和整体利益放在首位，因此应根据不同设计阶段，深入实际做好调查研究，充分收集资料，广泛征求有关方面的意见，听取各级领导部门的指示和建议，坚持实事求是的原则和严肃认真的态度，有系统有计第 33 页 共 37 页路面设计划地进行全面比选，不遗漏有价值的方案。2.3.2 方案比选意见推荐方案的优缺点：1.方案一优点:(1)路基基本为新建，不存在新旧路基结合处理问题； (2)线形较缓和。 (3)基本不要建桥，比较经济； (4)土方填挖相差不算太大。缺点: 平曲线占路线总长较短。2.方案二优点:(1)旧路利用率高，工程量小，占地少； (2)拆迁建筑物面积少，工程造价低；缺点:(1)穿越山头较多且较陡，挖方量会较大； （2）竖向坡度变化比较快，不利于行车安全。综合比较，方案一更理想经济。2.4 平面设计3 纵断面设计3.1 纵断面设计要求4 横断面设计4.1横断面设计方法道路横断面是道路中线上各点的法向切面,其包括行车道、人行道、中央分隔带、路肩、护坡、边沟、路界石等。道路横断面设计应根据交通量、地形、地质、行车速度等进行设计。4.1.1道路建筑界限及用地道路建筑界限是指为保证车辆、行人安全、对道路和桥面上以及隧道中规定的高度和宽度范围类不允许有任何障碍物的空间界限，又称建筑净空。建筑界限由净高和净宽两部分组成。在道路横断面设计中，道路标志、护栏、照明灯柱、电杆、行道树以及跨线桥的桥台、桥墩等的任何部分不得侵入建筑界限之内。公路建筑界限划定原则：1.建筑界限的上缘边界线；2.一般路拱路段，其上缘边界线与路面超高横坡垂直；3.设置超高的路段，上缘边界线与超高横坡平行。公路用地，指为修建、养护公路及其沿线设施而依据国家规定所征用的地幅。它既要根据公路建设的需要，保证必须的用地，又要考虑农业生产及照顾群众利益，尽可能节省用地。对新建公路，用地范围指路堤两侧排水沟外缘以外路堑坡顶截水沟外缘以外不小于1m的土地为公路用地范围。在有条件地段，一级、高速路不小于3m，二级路不小于2m。改建公路保持原有用地范围不变情况下参照新建路规定。沿线房屋、料场、苗圃、防护林及防沙、防雪特殊地质地段应根据需要确定用地范围。4.2 横断面组成公路横断面的组成应根据公路等级、设计速度、地形、气候、地质等条件来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。一级公路的横断面分为整体式和分离式两种。横断面组成主要包括：行车道、中间带（分离式没有）、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟等）等。根据需要，可能要布置紧急停车带、变速车道、爬坡车道，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。4.3 交通量情况根据设计任务书所给出的交通表，可以算出每日总交通量为6630辆，由于给出的年均增长率为8%，所以可以得出20年后交通量为：（辆/日）根据参考值处于1500030000辆之间，所以设置四车道。4.4 横断面要素的确定横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考公路工程技术标准中各级公路路基横断面来确定，同时结合当地交通规划和有关要求进行适当的调整。1.行车道宽度行车道宽度直接影响道路的通行能力、行车速度、行车安全、工程造价等。行车道宽度必须有能满足错车、超车或并列行驶及车辆与路肩间所必需的余宽。路面宽度主要决定于车道数和每一车道的宽度。根据公路工程技术标准规定，当设计车速为80km/h时，车道宽度取3.75m。2.中间带宽度公路工程技术标准规定，设计车速为80km/h时，要设中间带宽度定为1.5m。3.路肩宽度路肩由右侧路缘带(高速公路及一级公路设)、硬路肩、土路肩三部分组成。路肩可增加路幅余宽度，供临时停车、错车或堆放养路材料；为填方地段通车后的路基提供宽度损失，有利于诱导驾驶员视线，为护栏等设置提供场地及为公路养护避车提供空间。4.5 横断面其他组成的设计要求4.5.1 路拱形式及横坡度双车道和较宽的非分离式路面以及直线段上分离式路面上的雨水由路拱横坡排向路基之外。路拱的形式有直线形、抛物线形或者直线与弧线的组合形，但一般采用直线形。路拱坡度一般采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜；对于分离式路基且降雨量不大也可采用单向路拱横坡，但在积雪冰冻地区，应设置双向路拱。高速公路、一级公路位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜采用高值；位于严重强度降雨地区时，路拱坡度可是当增大。路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件采用。如沥青混凝土路面路拱横坡度宜取1.0%2.0%。4.5.2 路肩横坡度1.直线段的硬路肩横坡直线段硬路肩应设置向外倾斜的横坡，横坡度一般与行车道横坡相同；路线纵坡平缓，且设置拦水带时，其坡度值宜采用3%4%。2.圆曲线段的硬路肩横坡对于全铺式硬路肩，曲线内外侧坡度的方向及横坡度应与相邻行车道相同。对于加减速车道地段的硬路肩，当加减速车道的走向需要设置与车道超高方向相反的横坡度时，应控制超高过渡段的反向横坡度的差值不大于8%。3.平坡段或直线到曲线的过渡段的硬路肩横坡平坡段或直线段到曲线过渡段，采用与邻近车道相同的横坡道进行过渡，并控制硬路肩过渡的渐变率在1/3001/150之间。4.土路肩的横坡对于高等级公路，直线路段或位于曲线较低，所以本路段设计中路拱横坡度、硬路肩横坡度取2%，土路肩横坡度取3%,满足设计要求。4.6 路基设计4.6.1 路基设计的一般要求公路路基设计是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受着由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。一般路基通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方高度深度不大的路基。通常认为一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。本路段中地质条件良好，不需进行特殊路基处理，所以本设计中未予考虑。4.6.2 路基的类型与构造由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩石填筑而成的路基。由于本次设计的道路等级为一级公路，其路基类型一般均为路堤，因此，接下来主要以路堤的形式说明。 按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0m1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5m18m的范围内的路堤为一般路堤。图4.2 一般路堤形式4.6.3 路基填土与压实1.填料选择填方路基所选填料应能保证填方路基稳定、耐久、具有一定的承载能力、沉降量满足要求。由于填方工程量大，一般应尽可能移挖作填，需要借土时应利用工程所在地的土或固体废弃物，以降低成本。所需填料来源于沿线两侧集中取土坑和远运取土坑。填料宜选用级配较好的粗粒土，对用于高速公路和一级公路的填方路基，填料的最小强度和最大粒径应满足公路路基设计规范规定，填料最大粒径应小于150mm。砾类土、砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。2.压实土的特性及压实标准路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。影响压实度的主要因素有：(1)土质：土的性质不同，其干密度和含水量就不同。对粘性较大的土，含水量值较高而干密度值较低，而粘性差一点的土则相反。所以粘性差的砂类土的压实性就比粘质土好。因此，要尽量选用土颗粒中粗粒含量 越多的土，压实性能就越好。(2)土的含水量：存在一最佳含水量，在此含水量条件下，采用一定的压实功能可以达到最大密实度，获得最经济的压实效果。最佳含水量是一相对值，随压实功能的大小和土的类型而变化。所施加的压实功能越大，压实土的细粒含量越少，最佳含水量越小，而最大密实度越高。因此，路基土在最佳含水量状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。路基土的强度是通过压实形成的，路基压实应充分考虑路基填土的工程性质、气候条件等制定合理的压实工艺。本路段均为填方路基，因此设计中路基土压实标准按重型击实试验方法确定。表4.1 路基压实度（重型）填挖类型路面底面以下深度(cm)压实度(%)高速公路、一级公路其它等级公路填方路基上路床0309593下路床30809593上路堤801509390下路堤150以下9090零填及路堑路床03095934.6.4 一般路基的设计路基设计时对填方路段均考虑平均清除0.15m厚的地表耕植土，并清除路基范围内的树根和草皮。1.当路基填土高度h1.73m时，应下挖至路床下30cm后对基底进行翻松掺水泥4%碾压，压实度85%，其上分层回填4%石灰+2%水泥土，其压实度应分别90%、94%，80cm路床整体掺石灰4%+水泥2%处理，其压实度应96%。2.当路基填土高度1.73mh1.93m时，将原地面清耕翻松掺4%水泥处理后，路基中部填筑4%石灰+2%水泥土，路床80cm整体掺石灰4%+水泥2%处理，路基各部分压实度应不小于规范要求。3.当路基填土高度h1.93m时，在原地面清耕后，能填前压实的路段直接将原地面压实，其压实度85%，不能填前压实的路段将原地面翻松20cm掺4%水泥压实，路基中部填土可根据施工季节、进度要求，以及所取土质决定是否掺灰处理，设计按中部填方的50%掺4%石灰+2%水泥考虑，具体可由现场监理决定是否掺灰处理并计量确认，路床80cm整体掺石灰4%+水泥2%处理，路基各部分压实度应不小于规范要求。4.对老路破除部分按照填土高度h1.73m进行处理。5.路基过塘段，在排水清淤后，回填60cm60%水泥土，其上回填4%石灰+2%水泥土至原地面，路基过塘段采用浆砌片石满铺防护。4.6.5路基的边坡与防护1.边坡路基边坡坡度应根据当地的土质类型、岩石构造和风化程度、水文条件、填筑材料、边坡高度及施工方法等因素分段确定。本项目有填方路基，根据以上边坡设计要求中说明，公路路基设计规范中规定，一般路堤当填筑材料种类为砾石土、粗砂、中砂，且填土高度小于8m时，路基边坡坡度的选用为1:m=1:1.5。选用路基边坡坡度1:m=1:1.5。2.护坡道护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，护坡越宽，对边坡稳定越有利。当路肩边缘与取土坑底部高差大于2m时，一般公路护坡道宽度为12m,高速公路、一级公路不小于3m，高差小于2m时，可视情况减窄，但最小宽度为1m。本路段设计等级为一级公路，为填挖方路基，因此，本设计中采用3m的护坡道。3.路基防护路基防护是确保道路安全使用，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳的主要工程措施之一，其重要性因道路技术等级的提高和交通量的急剧增长而日益突出。坡面防护的措施主要有种草、铺草皮、植树、抹面与捶面等。本设计中边坡坡度为1:m=1:1.5，缓于1:1的边坡防护，适合种草或铺草皮。因此，填土高度H3.0m,采用铺草皮防护；H3.0m时采用空心六角块护坡防护。4.6.6 路基排水设计一级公路5 路面设计5.1 路面设计原则1.路面设计应根据使用要求及气候、水文、地质等自然条件密切结合当地的实验，进行路基路面综合设计。2.路面设计在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术、经济比较，选择在技术上先进、经济合理、安全可靠、利于机械化施工的路面结构方案。3.结合当地的条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极采用，但要根据实际情况慎重采用。4.设计方案应注意环境保护与施工人员的安全。为了更好的保证高等级路面施工的质量，应首先考虑采用机械化施工，宜大规模的采用机械化施工，保证施工的质量。5.2 路面类型的选定路面面层类型的选用应符合公路工程技术标准的规定，如下表5.1。路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层材料已采用水稳定性好的粗粒料或各种稳定类粒料。表5.1 路面面层类型及适用范围面层类型适用范围沥青混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路水泥混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处治三级公路、四级公路砂石路面四级公路该路段为一级公路，根据上表所示，选用高等级路面，一般有柔性路面（如沥青混凝土）和刚性路面（如水泥混凝土）。下面对这两种类型进行实用比较：表5.2 面层类型比选项目沥青混凝土路面水泥混凝土路面机械化施工容易困难投资少多裂缝少多接缝无有晴天反光现象无有噪音稍小偏大温度稳定性差稍好耐久性好较高强度高较高稳定性高高透水性好稍差养护维修容易困难综合上表，本次设计路段选用沥青混凝土路面。沥青混凝土路面5.3设计参数和结构层组合设计5.3.1路面设计标准根据沥青混凝土路面设计技术规范，本次设计采用双轮组单轴轴载BZZ-100，标准轴载的计算参数按下表确定： 表5.3 标准轴载的计算参数标准轴载BZZ-100标准轴载BZZ-100标准轴载P（kN）100单轮传压面当量圆直d(cm)21.30轮胎接地压强p(MPa)0.70两轮中心距(cm)1.5d(1)轴载计算汽车路面设计参数见上表2.1。据调查，预测该公路2017年的交通量与车辆组成如下：表2.1 交通量车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/（辆/日）参考换算系数备注跃进NJ13016.239.31双轮组5902单后轴货车解放CA10B19.460.91双轮组8201.5单后轴货车三菱FV413JDL54.0100.02双轮组2m4403双后轴货车黄河NJ15049.0101.61双轮组6003单后轴货车上海SH14226.655.11双轮组3501单后轴货车五十铃EXR181L60.00100.03双轮组4m2503拖挂车以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25kN的各级轴载（包括车辆的前后轴）P1的作用次数n1，均按下式换算成标准轴载P的当量次数N (5.1)式中：标准轴载的当量轴次，次/日；被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；标准轴载，kN；被换算车辆的各级轴载，kN；轴载系数；当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴载系数为m；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，此时轴载系数按下式计算C1=1+1.2(m-1)，m是轴数；轮组系数，单轮组6.4，双轮组为1，四轮组为0.38；【】、；被换算车辆的类型数。交通量换算见表5.4。表2.1 交通量车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/（辆/日）参考换算系数备注跃进NJ13016.239.31双轮组5902单后轴货车解放CA10B19.460.91双轮组8201.5单后轴货车三菱FV413JDL54.0100.02双轮组2m4403双后轴货车黄河NJ15049.0101.61双轮组6003单后轴货车上海SH14226.655.11双轮组3501单后轴货车五十铃EXR181L60.00100.03双轮组4m2503拖挂车表5.4 轴载换算结果表（弯沉）车型轴载跃进NJ130前轴16.21.01.05900.2后轴39.31.01.059010.1解放CA10B前轴19.41.01.08200.7后轴60.91.01.082094.8三菱FV413JDL前轴54.01.01.044030.2后轴100.02.21.0440968.0黄河NJ150前轴49.01.01.060026.9后轴101.61.01.0600642.9上海SH142前轴26.61.01.03501.1后轴55.11.01.035026.2五十铃EXR181L前轴60.01.01.025027.1后轴100.031.0250750.0合计=2578.2注：由于小汽车轴载小于25 kN，所以在交通量换算表中未列出计算（轴载小于25 kN作用次数不计）(2)累计当量轴次计算根据公路沥青路面设计规范，一级公路沥青混凝土路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是0.40.5,取0.45。设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne (5.2)式中： 设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；t 设计年限（年）；N1 路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次/日；r设计年限内交通量的年平均增加率，%，应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；车道系数，应根据调查分析结果或参照公路沥青路面设计规范。表5.5 车道系数车道特征车道系数车道特征车道系数单车道1.0四车道0.40.5双车道有分割0.5六车道0.30.4无分割0.60.7八车道0.20.25所以（次）5.3.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50kN的各级轴载（包括车辆的前后轴）的作用次数，均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。 (5.3)式中：轴载次数；轮组系数，单轮组1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09。表2.1 交通量车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/（辆/日）参考换算系数备注跃进NJ13016.239.31双轮组5902单后轴货车解放CA10B19.460.91双轮组8201.5单后轴货车三菱FV413JDL54.0100.02双轮组2m4403双后轴货车黄河NJ15049.0101.61双轮组6003单后轴货车上海SH14226.655.11双轮组3501单后轴货车五十铃EXR181L60.00100.03双轮组4m2503拖挂车表5.6 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型轴载跃进NJ130前轴16.21.01.05900.0后轴39.31.01.05900.0解放CA10B前轴19.41.01.08200.0后轴60.91.01.082015.5三菱FV413JDL前轴54.01.01.04403.2后轴100.03.01.04401320.0黄河NJ150前轴49.01.01.06002.0后轴101.61.01.0600681.2上海SH142前轴26.61.01.03500.0后轴55.11.01.03503.0五十铃EXR181L前轴60.01.01.02504.2后轴100.05.01.02501250.0合计=3279.1注：轴载小于50KN的作用次数不计累计当量轴次参数取值同上，设计年限为15年，车道系数为0.45 故（次）年均增长率为8%，5.3.3 结构层组合设计1.路面结构层组合由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 1107次左右。根据面层使用要求并结合公路沥青路面设计规范中附录A，又因本设计路段附近地区的材料供应及 远景涉及交通量，可以拟定路面结构层的组合，并进行两个方案的比较。方案一：选用三层沥青混合料组成，各层混合料的组合设计根据层厚和层位，再结合当地的气温和降雨，交通量及交通组成等因素，进行选择具体如下：上面层：3cm细粒式沥青混凝土AC-20中面层：5cm中粒式沥青混凝土AC-20下面层：7cm粗粒式沥青混凝土AC-30封 层：乳化沥青封层（不计厚度）基 层：25cm水泥稳定碎石CGA底基层：? 二灰土LFS方案二：上面层：5cm中粒式沥青混凝土AC-20下面层：10cm粗粒式沥青混凝土AC-30封 层：乳化沥青封层（不计厚度）基 层：25cm水泥稳定碎石CGA底基层：? 石灰土LS （ 5.3.4 方案确定1.结构层厚度方案一H1=65cm,方案二H2=67cm,即H1H2,方案一优于方案二。2.弯拉应力验算方案一和方案二都满足要求。综上比较，选取方案一的路面结构层组合设计。 ）2.各层材料的抗压模量与劈裂强度查表-沥青混合料设计参数参考值，表-基层材料设计参数，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度，见下表5.7。表5.7 设计参数材料名称h(cm)抗压模量E1(MPa)劈裂强度15(MPa)2015方案一细粒式沥青混凝土3140020001.4中粒式沥青混凝土5120018001.0粗粒式沥青混凝土7100014000.8水泥稳定碎石2514000.6二灰土？7000.25土基38.5材料名称h(cm)抗压模量E1(MPa)劈裂强度15(MPa)2015方案二中粒式沥青混凝土5120018001.0粗粒式沥青混凝土10100014000.8水泥稳定碎石2514000.6石灰土？5000.23土基38.53.土基回弹模量的确定 由已知条件，地下水埋深为12.5m，最小填土高度为1.343m，所以H=1+1.3=2.3m。查表-路基临界高度参考值得，因此路基属中湿类型。土质为低高液限粘性土，查表-土基干湿状态的稠度建议值，粘质土，取,查表-二级自然区划各土组土基回弹模量参考值，取E0=38.5MPa。4.路面设计弯沉值的确定路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是路面厚计算的主要依据。路面设计弯沉值应根据公路的等级，根据公路沥青路面设计规范知在设计年限内标准当量轴次，面层和基层类型按下式计算确定 （5.4）式中：Ld路面设计弯沉值，0.01mm；Ne设计年限内一个车道上累计次数；Ac公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；As面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；Ab基层类型系数，对半刚性基层，底基总厚度等于或大于20cm时，Ab=1.0；若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石，沥青贯入碎石，沥青碎石的半刚性基础结构事Ab可取1.0；柔性基层、底基层Ab=1.6，当柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时Ab可取1.6。故 =600 （1.46107）-0.21.01.01.0=22.1（1/100mm）5.容许拉应力我国沥青路面设计除了以路面设计弯沉为设计控制外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。要求结构层层底的最大容许拉应力不大于结构层材料的容许拉应力，在路面设计中通常表示为容许拉应力按下列公式计算： (5.5)式中：路面结构层材料的容许拉应力； 沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度，Mpa。对沥青混凝土系15时的劈裂强度，Mpa；对二灰稳定类的材料为龄期180d的劈裂强度，Mpa； 抗拉强度结构系数。对沥青混凝土面层： (5.6)式中：沥青混凝土类型系数，细、中粒沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1；对无机结合料稳定类材料： (5.7)对有机结合料稳定类材料： (5.8)6.路面厚度计算实际路表弯沉值按下式计算： (5.9) (5.10)式中：路面实测弯沉值(0.01mm)； 标准车型的轮胎接地压强(MPa),取0.70MPa； 单轮传压面当量圆半径(cm),取10.65cm； 弯沉综合修正系数；理论弯沉系数。按弯沉设计指标要求计算方案一中二灰土层、方案二中石灰土层的厚度，则7.多层路面的等效换算(1)弯沉等效换算法h1,E1H2,E2Hn-1,En-1En h1,E1H,E2En 图5.1 多层体系弯沉等效换算图示采用三层体系为计算体系，得到中层厚度的换算公式： (5.11)(2)弯拉应力等效换算法h1 E1h2 E2hn-2 En-2hn-1 En-1En采用三层体系计算多层路面的结构层底拉应力时，用以下公式换算： h En-2H=hn-1 En-1En图5.2 多层体系计算中层弯拉应力换算示意图计算上层底面弯拉应力的换算方法 (5.12) (5.13)计算中层底面弯拉应力 (5.14)因此根据以上公式对方案一和方案二的路面结构组合设计计算如下:一、方案一1.对本设计中各层容许拉应力计算细粒式沥青混凝土面层容许弯拉应力： (MPa)中粒式沥青混凝土面层容许弯拉应力： (MPa)粗粒式沥青混凝土面层容许弯拉应力： (MPa)水泥稳定碎石基层容许弯拉应力：(MPa)二灰土层容许弯拉应力：(MPa)2.路面厚度计算二灰土层厚度计算：三层体系转换图如下：h1 = 3cmE1= 1400Mpah2= 5cmE2= 1200Mpah3= 7cmE3= 1000Mpah4= 25cmE4= 1400Mpah5= ?E5= 700Mpa土基E0= 38.5Mpa h1 =3 cmE1= 1400MpaH=? cmE2= 1200Mpa土基E0= 38.5Mpa 图5.3 路面结构当量换算图已知，查路基路面得，又，所以因此，得, (cm)，再根据公式，得出=24.55(cm),取整为25(cm)。3.路面结构层组成设计(1)水泥稳定碎石基层组成设计集料组成路面基层是路面结构的承重部分，主要承受车轮荷载的竖向力，并把面层传来的应力扩散到路基，因而它应有足够的强度和稳定性，同时应具有良好的扩散应力的性能和足够的水稳定性能，保证路面的质量、强度，基层施工是关键的环节。水泥稳定碎石作为高等级公路的基层，其优良的性能是国内外公认的。水泥采用普通325#或425#水泥即可满足要求，但终凝时间一般要大于6小时。碎石的压碎值35%，其最大粒径37.5mm。 配合比材料的配合比采用水泥：碎石=6：94强度指标基层压实度不小于98%，7天抗压强度4.5Mpa。(2)二灰土底基层组成设计集料组成石灰：根据公路沥青路面设计规范规定石灰质量应符合GB1594规定的III级以上消石灰或生石灰的技术指标。粉煤灰：根据公路沥青路面设计规范规定粉煤灰中的S iO2, 、Al23 和Fe2O3 总量应大于70%，烧失量不宜大于20%，比面积大于2500cm2/g。碎石：压碎值35%，最大粒径37.5mm。土：宜采用塑性指数1220的粘性土。配合比根据公路沥青路面设计规范附录D2表推荐使用石灰、粉煤灰和土的推荐配合比为10：30：60。4.验算各层弯拉应力(1)验算沥青混凝土上面层弯拉应力 三层体系转换图如下：h1 = 3cmE1= 2000Mpah2= 5cmE2= 1800Mpah3= 7cmE3= 1400Mpah4= 25cmE4= 1400Mpah5= 25cmE5= 700 Mpa土基E0= 38.5Mpah1 =3 cmE1= 2000MpaH= ? cmE2= 1800Mpa土基E0= 38.5Mpa 图5.4 路面结构当量换算图，；查诺模图得， ,即沥青混凝土上面层不受弯拉，所以沥青上面层的抗弯拉强度均满足设计要求。(2)验算沥青混凝土中面层弯拉应力三层体系转换图如下：h1 = 3cmE1=2000Mpah2= 5cmE2=1800Mpah3= 7cmE3=1400Mpah4= 25cmE4=1400Mpah5= 25cmE5=700 Mpa土基E0=38.5Mpah = ？cmE1= 1800MpaH= ？cmE2= 1400Mpa土基E0= 38.5Mpa 图5.5 路面结构当量换算图H=，查诺模图得， ,即沥青混凝土中面层不受弯拉，所以沥青中面层的抗弯拉强度均满足设计要求。h1 =3cmE1=2000Mpah2=5cmE2=1800Mpah3=7cmE3=1400Mpah4=25cmE4=1400Mpah5=25cmE5=700Mpa土基E0=38.5Mpah= ？cmE1= 1400MpaH= ？cmE2= 1400Mpa土基E0= 38.5Mpa 图5.6 路面结构当量换算图(3)验算沥青混凝土下面层弯拉应力，查诺模图得 即沥青混凝土下面层不受弯拉，所以沥青混凝土下面层的抗弯拉强度均满足设计要求。(4)验算水泥稳定碎石基层弯拉应力三层体系转换图如下：h1 =3cmE1=2000 Mpah2=5cmE2=1800 Mpah3=7cmE3=1400 Mpah4=25cmE4=1400 Mpah5=25cmE5=700 Mpa土基E0=38.5 Mpah = ？cmE1=1400MpaH=25cmE2=700 Mpa土基E0=38.5Mpa 图5.7 路面结构当量换算图，查诺模图得， ,， 所以抗弯拉强度满足设计要求。(5)验算二灰土层弯拉应力三层体系转换图如下：h1 = 3cmE1=2000 Mpah2= 5cmE2=1800 Mpah3= 7cmE3=1400 Mpah4= 25cmE4=1400 Mpah5= 25cmE5=700 Mpa土基E0=38.5 Mpah = ？cmE1=1400 MpaH=25cmE2=700 Mpa土基E0=38.5 Mpa 图5.8 路面结构当量换算图，查诺模图得，,，故二灰土层底抗弯拉强度满足设计要求。(6)土基及路面结构层回弹弯沉值三层体系转换图如下：h1 = 3cmE1=1400 Mpah2= 5cmE2=1200 Mpah3= 7cmE3=1000 Mpah4= 25cmE4=1400 Mpah5= 25cmE5=700 Mpa土基E0=38.5 Mpah = 3 cmE1=1400 MpaH= ？cmE2=1200 Mpa土基E0=38.5 Mpa 图5.9 路面结构当量换算图，查诺模图得=1.29，=0.48,，又=0.51，则，所以 (1/100 mm)。(7)土基回弹模量由于本设计采用的土基回弹模量计算值是针对不利季节的，而施工中的弯沉值检验是在非不利季节进行的，因此需将土基回弹模量计算值（Eo）按公式调整到相当于非不利季节的值。式中： 季节影响系数，不同地区取值范围1.21.4,各地可根据经验确定。土基顶面的回弹弯沉计算值公式：式中：土基回弹模量，单位为Mpa； 土基顶面的回弹弯沉值，单位为1/100mm。综合考虑 =1.3 则=1.338.5=50.05 Mpa-0.938=237.038(1/100mm)二、方案二1.对本设计中各层容许拉应力计算中粒式沥青混凝土面层容许弯拉应力： (MPa)粗粒式沥青混凝土面层容许弯拉应力： (MPa)水泥稳定碎石基底容许弯拉应力：(MPa)石灰土层容许弯拉应力： (MPa)2.石灰土层的厚度计算 三层体系转换图如下：h1 =5 cmE1= 1200MpaH=? cmE2= 1000Mpa土基E0= 38.5Mpah1=5cmE1= 1200Mpah2=10cmE2= 1000Mpah3=25cmE3= 1400Mpah4=?cmE4= 500 Mpa土基E0= 38.5Mpa图5.10 路面结构当量换算图已知：查诺模图得，又，所以因此，得=5.5, (cm)，根据公式，得出=26.44(cm),取整为27(cm)。3.路面结构层组成设计(1)石灰土底基层组成设计集料组成石灰：根据公路沥青路面设计规范规定石灰质量应符合GB1594规定的III级以上消石灰或生石灰的技术指标。土：宜采用塑性指数17的粘性土,其7天无侧限抗压强度应不小于0.5MPa。一级公路中石灰稳定类作为底基层，其集料压碎值应35%。配合比根据公路沥青路面设计规范附录表D2表推荐使用石灰土的推荐配合比或规格要求为8%12%。4.验算各层弯拉应力(1)验算沥青混凝土上面层弯拉应力 三层体系转换图如下：h1=5cmE1= 1800Mpah2=10cmE2= 1400Mpah3=25cmE3= 1400Mpah4=27cmE4= 500 Mpa土基E0= 38.5Mpa图5.11 路面结构当量换算图H=，查诺模图得， ,即沥青混凝土上面层不受弯拉