毕业设计（论文）-松（原）白（城）公路舍力至庆丰段两阶段初步设计.doc

本科学生毕业设计 松 原 白 城 公路舍力至 庆丰段两阶段初步设计 全套图纸加扣 3012250582 院部名称 土木与建筑工程学院 专业班级 道路桥梁与渡河工程 11 4 班 学生姓名 指导教师 职 称 教 授 黑黑 龙龙 江江 工工 程程 学学 院院 二 一五年六月 The Graduation Design for Bachelor s Degree She Li to Qing Feng section of the Song Bai highway two stages preliminary designs Candidate Specialty Civil Engineering Class 11 4 Supervisor Heilongjiang Institute of Technology 2015 06 HarBin 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪论 1 1 1 选题的目的及意义 1 1 2 设计任务及设计依据 1 1 3 本公路的功能及建设的意义 2 1 4 路线概况 2 1 5 道路等级确定及采用的主要技术指标 3 第 2 章 路线 5 2 1 路线方案的说明和比较 5 2 1 1 定线的原则和方法 5 2 1 2 定线具体过程 5 2 1 3 路线方案的比选 6 2 2 路线平面设计 6 2 2 1 确定各平曲线半径及缓和曲线长度 6 2 2 2 设计确定平曲线的原则 7 2 2 3 线形设计方法 8 2 2 4 坐标计算 12 2 2 5 弯道视距的检查 13 2 2 6 绘图 13 2 2 7 路线布设中遇到的主要问题及处理措施 14 2 3 路线纵断面设计 14 2 3 1 设计原则和方法 14 2 3 2 纵断面设计中遇到的主要问题及解决方法 17 第 3 章 路基 18 3 1 路基设计方案 18 3 1 1 路基横断面布置及加宽超高设计 18 3 1 2 路基设计 21 3 1 3 路基横断面面积与路基土石方数量计算方法 21 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 1 4 路基路面排水设施及排水系统设计 22 3 1 5 路基防护工程 22 3 1 6 横断面的绘出 22 3 2 本章小结 23 第 4 章 路面 24 4 1 沥青路面的设计原则 24 4 2 沥青路面的设计内容 24 4 3 路面设计基本资料 24 4 4 沥青路面设计 25 4 4 1 标准轴载及设计交通量 25 4 4 2 结构层与组合设计 26 4 4 3 路基回弹模量的确定及垫层设计 27 4 4 4 基层材料参数的确定 28 4 4 5 面层材料参数确定 28 4 5 结构厚度计算 28 4 5 1 设计中沥青路面结构设计指标 28 4 5 2 路面结构的厚度计算 29 4 6 沥青混凝土配合比设计 专项设计 32 4 7 本章小结 37 第 5 章 桥梁涵洞 38 5 1 概述 38 5 2 涵洞设计 38 5 2 1 涵洞位置确定 38 5 2 2 涵洞洞口类型选择 38 5 2 3 涵洞计算 38 5 3 正交涵洞长度的计算 39 5 4 本章小结 40 第 6 章 路线交叉 41 6 1 全线采用路线交叉说明 41 6 2 平面交叉设计 41 6 2 1 交叉口设计类型 41 6 2 2 交叉口设计技术指标 41 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 2 3 平面交叉计算 41 6 3 本章小结 43 第 7 章 环境保护 44 7 1 环保的概述 44 7 2 道路两侧绿化 44 7 3 边坡绿化 44 7 4 本章小结 44 第 8 章 设计概算 45 8 1 概述 45 8 2 概算编制依据 45 8 2 1 概算编制的主要依据 45 8 2 2 路线工程概算项目主要包括的内容 45 8 3 概算的计算 46 8 3 1 建筑安装工程费组成 46 8 3 2 直接费的组成 47 8 3 3 其他直接费组成 47 8 3 4 现场经费组成 47 8 3 5 间接费组成 47 8 3 6 建筑安装工程费公式 47 8 3 本章小结 46 结论 47 参考文献 48 致谢 50 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 本设计根据给定的资料 通过对原始数据的分析 根据该路段的性质 地形 地 质 水文等自然条件的特点 依据 公路工程技术标准 JTGB01 2014 公路路 线设计规范 JTJ011 2006 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 等交通部 颁发的有关技术标准 完成了路线平 纵 横设计及各要素的计算 进行了路基 路 面 涵洞 平面交叉及防护工程设计 编制了施工方案 设计详细资料包括 纸上定 线 山岭区 8 616 公里 K10 000 K18 616 1 绘制路线平面图 4 9 公里 路线纵 断面设计 4 9 公里 横断面和路基土石方的计算及路基防护设计为 2 公里 沥青混凝 土路面设计 沥青混合料配合比设计 完成涵洞设计 4 道 路线平面交叉一项 桩号 K17 339 6 编制施工方案 由此 完成了松 原 白 城 公路舍力至庆丰段段两 阶段初步设计 关键词关键词 路线 路基 路面 平面交叉 涵洞 设计概算 黑龙江工程学院本科生毕业设计 II ABSTRACT The design is finished based on the given record through the analysis to primitive data according to the road s segment and characteristics of term nature such as Topography geology hydrology and so on on the basis of the concern standards that the Ministry of communication issued for example highway engineering technique standard JTG B01 2014 Code for Fesign of Highway Asphalt Pavement JTJ D50 2006 Specifications of Cement Concrete Pavement Design for Highway JTG D40 2011 etc complete horizontal vertical cross design and compute route main factor carry on designs of the subgrade pavement culvert cross here fence engineering and work out budgetary Detailed data that designed comprise settle the line on the paper of 8 616km from K10 000 to K18 616 1 mountain range area draw the flat route chart of 4 9km proceed vertical route design of cross sections the calculation of square groud and fence design of subgrade for 4 9Km Design of bituminous concrete pavement Asphalt mixture ratio design 4culver in all a route cross in K17 339 6 work out engineering budgetary Therefore complete the design of Sheli to Qingfengof Huma highway Key word Route subgrade pavement highway grade crossing culvert primary cost estimate 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第1章 绪 论 1 1 选题的目的及意义 本次设计的路段是松 原 白 城 公路舍力至庆丰段两阶段初步设计 本项毕 业设计为将来从事道路工程的设计 施工 管理 等技术工作的毕业生对四年所学专 业知识的巩固 深化与综合应用 使理论与实践相结合以及解决工程实际问题的能力 得到锻炼进而全面提升自己的专业能力和素质为毕业后适应生产单位的实际工作需要 打牢专业基础 本公路的建设通车将成为贯通白城辖镇 区之间的主干公路对促进了沿线市 县 区的经济发展起着至关重要的作用 使其丰富的自然资源及工业产品得以充分开发和 利用并且在转运上拥有极大地提高 1 2 设计任务及设计依据 1 设计任务 依据给定的地形图进行纸上定线完成指定起终点位置的松 原 白 城 公路舍 力至庆丰段两阶段初步设计 1 路线设计 按给定的起终点完成纸上定线 并进行其中 4 9km 路线详细设 计 路线平面设计 4 9km 路线纵断面设计 4 9km 2 路基设计 路基横断面设计及土石方计算 2km 完成路基排水系统总体设计 3 路面设计 水泥混凝土路面设计或沥青混凝土路面设计 专项设计 路面混凝土或沥青混合料配合比设计 4 桥梁 涵洞设计 完成一处涵洞设计 圆管涵 5 路线交叉设计 完成一处路线平面交叉设计 6 环境保护与景观设计 7 筑路材料 8 施工方案 9 设计概算 10 设计说明书 2 设计依据 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 1 毕业设计任务书和指导书 2 所给地形图及交通量 3 交通运输部颁发的现行规范和标准 公路工程技术标准 JTG B01 2014 公路自然区划标准 JTJ 003 86 公路环境保护设计规范 JTG B04 2010 公路路线设计规范 JTG D20 2006 公路路基设计规范 JTG D30 2004 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 公路排水设计规范 JTGJ D33 2012 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 公路涵洞设计细则 JTG T D65 04 2007 公路工程预算定额 JTG T B06 02 2007 公路基本建设工程概预算编制办法 JTG B06 2007 公路工程机械台班费用定额 JTG T B06 03 2007 1 3 本公路的功能及建设的意义 松 原 白 城 公路是全省公路建设规划中的重要组成部分 本段公路的建设 与开通对白城及沿线各乡镇的经济文化等方面的发展具有极其重要的意义 1 完善松原 白城两地路网的需要 2 带动地区经济发展的需要 3 服务功能改善的需要 1 4 路线概况 1 沿线自然情况 白城市属吉林省西北部地区 位于松嫩平原西南部 大兴安岭东麓褶皱地带 属 山前平原区 其地理位置在东经121 00 38 124 22 00 北纬 43 59 00 46 18 00 公路自然区划为 3区 地势较为平坦 水系发达 分布着丘陵和低山 平均海拔高 度在 300 500m 之间 低洼平坦地区 地表表层 0 10m 一般为低液限粘土 以下为 砂砾石松散沉积物 层厚 10 100m 不等 山岗高地 岩土地质资料为 0 0 3m 植 被 0 3 1 4m 风化砂砾 1 4m 2 5m 为强风化花岗岩 2 5 3 8m 为弱风化 3 8m 10 0m 微风化 10m 以下为基岩层 不良地质主要为冻胀翻浆 路线地层分布 较为简单 覆盖层为第四系冲洪积及堆积地层 基岩为花岗岩 砂岩及泥岩 沿线岩 土层主要为粘性土层及砂砾石 地下水位埋深较大 地下水对路基影响极小 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 拟建项目位于吉林省西北部 白城市与长岭县 全年无霜期为 157 天 年均降 水量 407 9 毫米 分布不均 秋冬雨雪少 春季降雨少 5 9 月降水量为 355 6 毫米 占全年降水量的 88 地下水埋深为 7 米 降水集中在夏季 雨热同期 春季干燥多 风 十年九春旱 夏季炎热多雨 雨热不均 秋季温和凉爽且短暂 冬季干冷 雨雪 较少 历年平均气温为 4 9 最大冻深 2 0m 路线所经地区为大兴安岭山脉东麓褶 皱地带 属温带大陆性季风气候 除盛夏短时间内受海洋季风影响外 全年绝大部分 时间降水系统来自西风带 大风日数多 年均 8 级以上大风 24 天 2 路线设计起终点及设计高程 起点桩号 K10 000 设计高程 325 466 m 终点桩号 K18 616 1 设计高程 395 162m 起点坐标 N 5205000 E 2229300 终点坐标 N 5209200 E 2233000 1 5 道路等级确定及采用的主要技术指标 远景设计年平均日交通量的计算 表 1 1 初始年交通量 交通量为 车型 交通量 辆 日 折算系数折算后交通量 辆 日 小客车168011680 中型车10701 51605 大型车3502 5875 辆 日416087516051680 0 N 辆 日10588 9 61 4160 1 115 1 0 n d rNN 式中 N0 起始年平均日交通量 Nd 远景设计年平均日交通量 r 年平均增长率 n 远景设计年限 根据 公路工程技术标准 JTG 2014 年平均日交通量在 5000 15000 辆之间属于 二级公路 根据拟建公路的功能 主要集散公路 及路网规划最终确定公路等级为双 车道二级公路 由于路线处山区 因此设计行车速度采用 60Km h 路基宽 10m 本段路路拱横坡为 1 5 硬路肩为 1 5 土路肩为 3 0 边坡坡度为 1 1 5 路面类型分为干燥和中湿两种 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 干燥路段路面结构层分为 上面层 中粒式沥青混凝土 5cm 下面层 粗粒式沥青混凝土 8cm 基层 水泥稳定碎石 25cm 底基层 石灰土底基层 34cm 表 1 2 技术指标选取表 序号指 标 名 称单 位 1公路里程Km8 650 2计算行车速度Km h60 3路基宽度m10 0 4行车道宽度m2 3 5 5硬路肩宽度 全幅 m2 0 75 6土路肩宽度 全幅 m2 0 75 7不设超高最小平曲线半径m1500 8最大纵坡 6 9最小坡长m150 10凸形竖曲线最小半径m1400 11凹形竖曲线最小半径m1000 12竖曲线最小长度m50 13设计洪水频率1 50 中湿路段路面结构层分为 上面层 中粒式沥青混凝土 5cm 下面层 粗粒式沥青混凝土 8cm 基层 水泥稳定碎石 25cm 底基层 石灰土底基层 34cm 垫层 天然砂砾 15cm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章 路 线 2 1 路线方案的说明和比较 2 1 1 定线的原则和方法 1 选择控制点 2 试坡 a 2cm 根据此平距采用圆规在地形图上对越岭线部分定点 3 平面试线 根据给定的起终点分析其直线距离和所需的展线长度选择合适的中间控制点 在 路线各种可能的走向初步拟定可行的路线方案 如果有可行的局部路线方案应进行比 较确定 然后进行纸上定线 1 在 1 10000 的中比例尺地形图上在起终点间研究路线的总体布局 找出中 间控制点 根据相邻控制点间的地形 地貌 地质 等分布情况选择地势平缓山坡顺 直的地带拟定路线各种可行方案 2 对于山岭重丘地形定线时 一般多以纵面线形为主安排路线 其次才是横 断面和平面 2 1 2 定线具体过程 1 试坡 定均坡线 在山岭重丘地带根据等高线间距和所选定的平均纵坡 二级公路 60Km h 一般选 5 5 5 按计算得等高线间平均长度 a a 等高距 平均纵坡 进行试 坡 用分规卡等高线 本设计中 a 取 2cm 将各点连成折线即均坡线 2 定导向线 分析这条均坡线对地形 地物等艰苦工程和不良地质的避让情况 如有不合理之 处应选择出避让或利用中间控制点调整平均纵坡重新试坡 经过调整后得出的折线称 为导向线 3 平面试线 穿直线 按照 照顾多数保证重点 的原则综合考虑平面线形设计的要求穿线交 点初定路线导线 初定出交点 敷设曲线 按照路中线计划通过部位选取且注明各 弯道的圆曲线的长度 平面试线中要考虑平 纵 横配合满足线形设计要求和 标准 的规定 要求综合分析地形 地物等情况穿出直线并选定曲线半径 4 修正导向线 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 纵断面控制 在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线 可用分规直接在图 纸上量距确定地面标高 进行初步纵坡设计并根据纵坡设计情况修正平面线形 横断面校核 根据初步纵坡设计计算出路基填挖高度绘出工程困难地段的路基横 断面图 如地面横坡陡或工程地质不良地段等 根据路基横断面的情况重新调整平面 线形 5 定线 经过几次修正后最终确定出满足 标准 要求平纵线型 2 1 3 路线方案的比选 此段路地势比较陡根据 道路勘测设计 中的方法进行全线的选线并开始布线 此段路在设计时有两套方案路线走向参照 0 号大图纸 经论证比较定出推荐方案路线 方案比较选择主要考虑下列因素 1 路线长度 2 平 纵面线形指标的高低及 配合情况 3 占地面积 4 工程数量 5 沿线自然环境 6 工程总造价 等 方案的论证 方案一 所设计的线型设置 1 处 S 型曲线 7 个交点 各种曲线配合均得当没有出 现最小极限半径和一般最半径的情况 路线长度适中 占地少 对发展地区经济起着 至关作用 方案二 设计 1 处 S 型曲线 1 处回头曲线 11 个交点 路线填挖较大 图 2 1 综合上述特点及经济性考虑 选择方案一做为设计线路并进行全面细致的设计 2 2 路线平面设计 根据路线几何线形设计要求确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合 线 形应与地 地物相适应与道路所经地带的地形 地物 环境 景观相协调而且减少工 程数量节省投资 2 2 1 确定各平曲线半径及缓和曲线长度 公路工程技术标准 JTG B01 2014 规定 二级公路设计速度 60km h 当平曲线 半径小于等于 250m 时应设置加宽 当平曲线半径大于等于 1500m 时可以不设置缓和 曲线 超高的横坡度计算由行车速度 半径大小 结合路面类型 自然条件和车辆组 成等情况确定 二级公路设计速度 60km h 最大超高不应大于 6 同向曲线间为了 防止出现组合出现断臂曲线宜在两同向曲线间设置不小于 6V 的直线段反向曲线间为 了设置适当长度距离改变行车方向宜在两同向曲线间设置不小于 2V 的直线段 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 图 2 1 路线方案比选 2 2 2 设计确定平曲线的原则 1 在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径 R 10000m 2 一般情况下 宜采用极限最小半径的 4 8 倍或超高横坡度为 2 4 的圆曲 线半径 3 从线形设计要求方面考虑曲线长度按最小值 5 8 倍 4 当地形受限时曲线半径应该尽量大于或接近于一般最小半径 5 从视觉连续性角度 缓和曲线长度与平曲线半径间应有如下关系 9 s R LR 0505 0808 1111 2828 33332929 303031313232 1010 0909 0707 0606 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 6 为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位 1 1 1 当曲线半径较 大平曲线较长时 也可以为 1 2 1 7 尽量保证全线指标均衡 根据设计资料本次设计段路为二级路设计速度为 60 公里 小时设计年限 15 年 全线共设 6 条平曲线其中包含基本型和 S 形曲线两种曲线 2 2 3 线形设计方法 表 2 1 平曲线规范规定汇总表 序号名称取值说明 1平曲线一般最小半径300m 一般情况下应尽量使用大于一般最小半径的曲线 半径 规范规定原曲线最大半径不宜超过 10000m 只有在地形条件限制时采用 2平曲线极限半径135m 只有当地形条件特殊困难或受其它条件严格限制 时方可采用 3不设超高最小半径1500m路拱 2 4平曲线一般最小长度150m9s 行程计 5平曲线极限最小长度100m6s 行程计 6 同向曲线间最小直线 长度 6V 360m 按照实际工程经验在山区工程可以在一般困难地 区保证 4V 240m 在工程十分艰巨困难处可以采用 3V 180m 但在采用低值时应避免在直线上设置凹 形竖曲线 7 反向曲线间最小直线 长度为 2V 120m按照实际工程经验山区公路此指标比较容易满足 8缓和曲线最小长度50m3 秒行程 9最大超高6 越岭段纵坡较大将最大超高值由 8 减小至 6 可 以减小合成坡度保证车辆在雨天冰雪天气的行车安 全 10超高渐变率1 330边线线性超高 11会车视距150m两倍停车视距 1 为使线形连续协调宜将回旋线 圆曲线 回旋线的长度比设计成 1 1 1 当半 径较大平曲线较长时也可以将回旋线 圆曲线 回旋线的长度比设计成 1 2 1 等组合 形式 如图 2 2 例如 对于交点 3 JD3 K13 146 305 偏角为右 45 12 00 LS 130m R 360m 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 p m R LS 24 2 96 1 36024 1302 m93 64 360240 130 2 130 2402 2 3 2 3 R LL q ss 215 599m93 64 2 2 45 tan 96 1360 2 tan h qqRT 图 2 2 基本型 m000 414 180 Sh LRL m07 32 2 sec RpREh Jh 2Th Lh 2 215 599 414 000 17 198m 计算出各主点里程桩号 JD3 K13 146 305 Th 215 599 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 ZH K12 930 706 Ls 130 HY K13 060 706 Lh 2LS 154 000 YH K13 214 706 LS 130 HZ K13 344 706 Lh 2 207 QZ K13 137 706 J 2 8 599 JD K13 146 305 校正后的交点与原来的交点相符 2 S 形 两个反向圆曲线用回旋线连接的组合 例如 JD5 JD6 组成 S 型 图 2 3 S 型 JD5 桩号为 K15 260 467 偏角为左 37 28 34 坐标为 29710 8655 JD6 桩号为 K15 889 267 偏角为右 27 48 05 坐标为 30290 8945 JD5 的半径和缓和曲线长 R1 750 m 200m 1S L 1 设计曲线 2 的半径和缓和曲线长度 m22 2 75024 200 24 2 1 2 1 1 R Ls p 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 m94 99 750240 200 2 200 2402 2 3 2 1 3 11 1 R LsLs q 355 109m94 99 2 476 37 tan 22 2750 2 tan 1 1 111h qpRT 109 355 297103029 86558945 22 1 2 12 2 122 hh TxxyyT 293 35m 这时首先根据交点 6 处的地形 地物等自然条件的限制来确定 R2 同时 R2应满 足以下条件 1 135m min2 RR 2 3 1 1 2 1 R R 初拟 820 15m 2 R 2 2 2 2 24R Ls p 3 2 3 22 2 2402R LsLs q 将 代入 2 p 2 q 2h T 293 350m 2 2 222h 2 tan qpRT 解得179 830m 取整得180m 2 Ls 2 Ls 2 验算曲线 2 的缓和曲线长度 1 m298 387 111 S LRA m223 384 222 S LRA 3 时 做砌石防护 当沟底纵坡 7 时 改为跌水或急流槽 在一些地 线横向排水好的路堤也可不设边沟 纸上定线在地形图上示出排水沟渠的平面位置 涵洞与路正交纵坡度为 3 涵管直径为 1 50m 3 1 5 路基防护工程 1 路基防护的目的 路基的修建 改变了岩 土地质的自然状态 在不利的自然条件下 在车辆荷载 的长期作用下 路基可能会产生各种变形与破坏 保证路基的强度与稳定性 不仅与 路基位置 岩土组成等方面密切相关外 路基的防护与加固工程 也是不可缺少的主 要工程技术措施之一 随着公路等级的提高 交通量的急剧增长 防护工程对防止路 基病害 保证路基稳固 改善环境 美化路容 保证公路使用品质 提高经济效益更 具有重要的意义 特别是在强调公路应与自然环境 人文环境和谐统一的今天 更加 显得重要 在进行路基设计时 应综合考虑以人为本 坚持可持续科学发展观 以及 安全 环保 舒适 和谐的设计理念 2 路基防护的具体方法 一般路堤 矮路堤和挖方小于 3 米的路堑 采用种草防护 高路堤和挖方大于 3 米的路堑 采用六边形空心预制块防护 具体设计参照路基工程防护图 3 1 6 横断面的绘出 横断面设计一般比例为1 200 在横断面图上按路基设计表确定的填挖高度 根 据标准规定的路基宽度绘出其路基横断面设计图 并标出填挖高度计算出填方面积 挖方面积 分别标注于图上 3 2 本章小结 本章主要介绍了路基设计方案 通过确定路基高度 边坡 加宽 超高设计 路 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 基防护等内容 第4章 路 面 4 1 沥青路面的设计原则 沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 面结构沥青路面具有表面平整 无接缝 行车舒适 噪音低 养护施工方便等优点因 而得到了广泛的应用 20 世纪 50 年代以来沥青路面的数量迅猛增长成为我国高等级 公路的主要形式其设计原则如下 1 开展现场资料调查和收集工作做好交通荷载分析及预测按照全设计周期成本 的理念来进行路面的设计 2 调查掌握路基沿线的特点查明土质 路基的干湿类型在对不良地质路段处理 的基础上进行路基路面综合设计 3 遵循因地制宜 综合选材 节约资料的原则选择技术先进 经济合理 安全 可靠 方便施工的路面结构方案 4 结合当地条件积极 慎重地推广新技术 新结构 新材料 新工艺并认真铺 筑试验路段总结经验不断完善逐步推广 5 符合国家环境保护的有关规定保护相关人员的安全和健康重视材料的再生利 用与废弃料的处理 4 2 沥青路面的设计内容 沥青路面的设计包括交通量实测 确定公路等级 分析与预测材料选择 混合料配合 比设计设计参数的确定 路面结构组合设计与厚度计算 路面排水系统设计 并进行路面 结构方案的技术经济综合比较提出推荐方案 4 3 路面设计基本资料 本设计所选路线从 K10 000 K18 616 100 段路基状态分为干燥和中湿两种状态 路线处于 3区 经计算确定为二级公路 沿线为黏质性土 多年最大道路冻深为 2 0m 设计基准期为 12 年 设计速度为 60km h 根据所给的设计资料可知交通量年 平均增长率为 6 9 设计初年交通量 中型车 1070 辆 日 中型车中各种车型所占 比例为 解放 CA 50 35 35 1070 374 辆 日 东风 EQ140 34 34 1070 364 辆 日 解放 CA390 31 31 1070 332 辆 日 大型车 350 辆 日 大型车中各种车型所占比例为 黄河 JN150 34 34 350 119 辆 日 太 脱拉 138 30 30 350 105 辆 日 黄河 JN162 36 36 350 126 辆 日 根 据规范查得我国常用汽车路面参数列下表 4 1 所示 表 4 1 近期交通组成及交通量 序 号 车型 前轴重 KN 后轴重 KN 后轴数后轴轮组数 后轴距 m 交通量 1解放CA5028 7068 201双轮组0374 2东风EQ14023 7069 201双轮组0364 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 3解放CA39035 0070 151双轮组0332 4黄河JN15049 00101 601双轮组0119 5太脱拉13851 4080 002双轮组2105 6黄河JN16259 50115 001双轮组0126 4 4 沥青路面设计 4 4 1 标准轴载及设计交通量 1 标准轴载及计算参数 表 4 2 标准轴载计算参数 标准轴载名称BZZ 100标准轴载名称BZZ 100 标准轴载 P KN 100轮胎接地压力 p MPa 0 70 两轮中心距 cm 1 5d单轮传压面当量圆直径 d cm 21 3 2 轴载换算 4 35 12 ii NCCnP P 式中 N 标准轴载的当量轴次 ni 被换算车型的各级轴载作用次数 次 日 P 标准轴载 Pi 换算车型的各级轴载 C1 轴数系数 C1 1 1 2 m 1 m 是轴数 当轴间距大于 3 米时 按单独的 一个轴载计算 当轴间距小于 3 米时 应考虑轴数系数 C2 轮组系数 单轮组为 6 4 双轮组为 1 四轮组为 0 38 当以半刚性基层层底拉应力为设计指标时凡是轴载大于 50KN 的各级轴载 包括 车辆底前 后轴 P1的作用次数 n1均应按下式换算成标准轴载 P 的当量作用次数 N 0 8 21121 PPnCCN 式中 1 C 轴数系数当轴间距大于 3 米时 按单独的一个轴载计算 则 C1 1m 当 轴间距小于 3m 时 按双轴或多轴计算 C1 1 2 m 1 m 轴数 2 C 轮组系数 单轮组为 18 5 双轮组为 1 四轮组为 0 09 3 设计年限的确定 本设计路段为二级公路 根据 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2006 以下简 称 规范 设计年限为 12 年 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 4 设计年限内交通增长率为 6 9 5 车道系数按 规范 要求为 0 6 0 7 本设计中采用 0 7 6 设计年限内一个车道的累计当量轴次计算 1 1 365 t e NN 式中 Ne 设计年限内一个车道的累计当量轴次 t 设计年限 N 设计竣工后第一年双向日平均当量轴次 设计年限内的交通量平均增长率 车道系数 计算结果详见表 4 3 经计算本设计的交通等级按 规范 要求为中等级交通 4 4 2 结构层与组合设计 1 结构层的设计 1 结构层的功能 面层可为单层 双层或三层 双层结构分为上面层 下面层 三层结构分 为上面层 中面层 下面层 上面层应具有平整密实 抗滑耐磨 抗裂耐久的特性 中 下面层应具有高温抗车辙 抗剪切 基本不透水的性能 下面层应具有耐疲劳开 裂的性能 基层是主要的承重层应具有稳定 耐久 较高的承载能力可为单层或双层 无论是沥青混合料 刚性基层均要求具有相对较高的物理力学性能指标 底基层设置在基层之下与面层 基层一起承受车轮荷载反复作用的次承重 层 垫层是设置在底基层与土基之间的结构层具有排水 隔水 防冻等作用 2 面层材料及最小厚度的确定 热拌沥青混凝土可用于各级路面的面层本设计的面层为双层式材料选择如下表所 示 表 4 3 轴载换算及累计轴载 车 型 前轴重 KN 后轴重 KN 后轴数后轴轮组数 后轴距 m 日交通量 量 d 解放 CA50 28 7068 201双0374 东风 EQ140 23 7069 201双0364 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 解放 CA390 35 0070 151双0332 黄河 JN150 49 00101 601双0119 太脱拉 138 51 4080 002双2105 黄河 JN162 59 50115 001双0126 换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标 累计交通轴次38803113112427 表 4 4 面层材料表 结构层类型沥青混合料类型施工最小厚度 cm 适宜厚度 cm 上面层中粒式沥青混凝土AC 164 04 0 6 0 下面层粗粒式沥青混凝土AC 256 06 0 10 0 3 基层材料及最小厚度确定 本设计基层采用水泥稳定碎石材料底基层采用石灰土最小厚度见下表 4 5 表 4 5 基层材料表 结构层类型混合料类型施工最小厚度 cm 适宜厚度 cm 基层水泥稳定碎石20 020 30 底基层石灰土20 020 30 2 结构组合设计的原则 应根据公路所在区域的水文地质 气候特点 公路等级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 4 4 3 路基回弹模量的确定及垫层设计 1 路基回弹模量的确定 1 路基干湿类型确定 通过平均稠度和临界高度查 规范 可得此段路为干 燥 中湿两种地段沿线为黏质土干燥时的平均稠度为 1 1 中湿时的平均稠度为 1 0 2 土基回弹模量的确定 根据平均稠度查 规范 3平均稠度为 1 0 时的 回弹模量为 32 0MPa 在平均稠度为 1 10 时的回弹模量为 34 5MPa 2 垫层与抗冻层设计 垫层不参与结构层的计算 垫层起到改善土基的湿度和温度状况以保证面层和基 层的强度 刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响同时还能起到扩散 应力及阻止路基土挤入基层的作用 其材料宜选用天然砂砾厚度在 10cm 15cm 根据路基干湿类型 路基土质通过 规范 可以查到最小防冻层厚度在 50 60cm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 之间现取 55cm 4 4 4 基层材料参数的确定 表 4 6 基层材料参数表 材料名称配合比 抗压模量 E MPa 弯沉计算用 抗压模量 E MPa 拉应力用 劈裂强度 MPa 水泥稳定碎石6 1300 17003000 42000 4 0 6 石灰土10 90400 7001200 18000 2 0 25 4 4 5 面层材料参数确定 表 4 7 面层材料参数表 抗压模量 E MPa 材料名称 20 15 15 劈裂强度 MPa AC 161000 14001600 20000 8 1 2 AC 25800 12001000 14000 6 1 0 4 5 结构厚度计算 沥青路面结构表面弯沉与层底拉应力计算图示 4 5 1 设计中沥青路面结构设计指标 1 路表弯沉及沥青层层底拉应力指标 2 半刚性基层层底拉应力指标 图 4 3 路面荷载及计算点图示 4 5 2 路面结构的厚度计算 1 计算设计弯沉值 路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标是路面设计计算的主要依据 路 面设计弯沉值根据公路等级 设计年限内累计当量标准轴次 面层和基层类型按下式 确定 ld 600 Ne 0 2 Ac As Ab 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 式中 ld 设计弯沉值 Ne 设计年限内的累计当连标准轴载作用次数 Ac 公路等级系数二级公路为 1 1 As 面层类型系数沥青混凝土面层为 1 0 Ab 基层类型系数半刚性基层为 1 0 ld 600 Ne 0 2 Ac As Ab 600 3880311 0 2 1 1 1 0 1 0 31 8 0 01mm 2 计算层底拉应力 在计算层底拉应力时结构层底面计算点的拉应力应小于等于该层材料的容许拉应 力即 m r 容许拉应力按下式计算 s sp r K 式中 r 路面结构层的容许拉应力 sp 沥青混凝土和半刚性基层的劈裂强度 MPa 对沥青混凝土是指 15 时的劈裂强度对石灰稳定类材料为龄期为 180 天的劈裂强度 KS 抗拉强度结构系数 对沥青混凝土面层 KS 0 09 Ne10 22 Ac 对无机结合料稳定集料类 KS 0 35Ne20 11 Ac 对无机结合料稳定土类 KS 0 45Ne20 11 Ac 式中 Aa 沥青混凝土继配类型系数细 中粒式沥青混凝土为 1 0 粗粒式沥青混 凝土为 1 1 Ac 公路等级系数 二级公路 1 1 对沥青混凝土面层 KS 0 09 Ne0 22 Ac 0 09 3880311 0 22 1 1 0 0029 中粒式沥青混凝土MPa sp s 1 333 3 K0 003 R 粗粒式沥青混凝土 MPa sp s 0 8 266 67 K0 003 R 对无机结合料稳定集料类 KS 0 35Ne0 11 Ac 0 35 8165215 0 11 1 1 0 06 水泥稳定碎石 MPa sp s 0 6 10 K0 06 R 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 对无机结合料稳定土类 KS 0 45Ne0 11 Ac 0 45 8165215 0 11 1 1 0 077 MPa sp s 0 25 3 246 K0 077 R 3 路面结构各层厚度计算 计算的方法有计算法和试算法本设计采用计算法 应用计算程序 1 初拟路面结构 本设计采用沥青混凝土路面采用干燥 中湿两种状态进行计算 上面层 AC 16 下面层 AC 25 基层水泥稳定碎石 底基层石灰土垫层天然砂砾 2 路面结构层厚度计算 本设计利用沥青路面结构厚度计算程序计算出满足 设计弯沉要求的设计层厚度和计算弯沉及各层层底最大拉应力结果如下表 4 8 4 9 所 示 表 4 8 干燥状态下路面结构计算参数表 序号结构层材料名称 20 抗压模量 MPa 15 抗压模量 MPa 劈裂强度 MPa 厚 度 cm 1AC 16 沥青混凝土120018001 04 2AC 25 沥青混凝土97813200 87 3水泥稳定碎石150015000 620 4石灰土5505500 2522 5土基40 3 验算路面防冻厚度 路面中湿状态下的最小防冻厚度 500mm 验算结果表明路面总厚度满足防冻要求 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改 最后得到路面结 构设计结果如下 干燥状态 细粒式沥青混凝土 40 mm 中粒式沥青混凝土 70 mm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 水泥稳定碎石 200mm 石灰土 220 mm 新建路基 中湿状态 中粒式沥青混凝土 40 mm 粗粒式沥青混凝土 70 mm 水泥稳定碎石 200mm 石灰土 220mm 天然砂砾 150mm 新建路基 表 4 9 中湿状态下的路面结构计算参数表 序号结构层材料名称 20 抗压模量 MPa 15 抗压模量 MPa 劈裂强度 MPa 厚 度 cm 1AC 16 沥青混凝土120018001 04 2AC 25 沥青混凝土97813200 87 3水泥稳定碎石150015000 619 4石灰土5505500 2520 5天然砂砾15015015 6土基34 5 4 6 沥青混凝土配合比设计 专项设计 1 材料选择和原材料试验 1 道路等级 表 4 10 道路等级表 设计年限交通量道路等级路面类型 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 10375二级热拌沥青混凝土 2 材料选择及试验 沥青 根据气候分区本工程地处半干区的 2 1 区 冬严寒区 按规范选择沥青标号为 A 级 110 号 其主要技术指标如表 4 11 所示 表 4 11 沥青质量检测结果 项目单位技术要求 110 号 实验结果 针入度 25 oC 100g 5s 0 1mm100 120112 延度 15oC cm 100 100 软化点 TR B oC 4345 密度g cm3实测1 046 质量损失 0 80 4 TFOT 后 针入度比 5268 结果显示工程选用沥青上述指标均符合相关技术要求满足需求可以用于工程项目 矿料 A 粗集料 采用某采石场的石灰石材料规格分别为 10 20mm 0 5m 各种材料筛分结果如表 4 12 所示 各种粗集料的质量规格如表 4 13 所示 表 4 12 各种粗集料筛分结果 材料通过下列筛 mm 百分率 筛孔尺寸191613 29 54 752 361 180 60 30 150 075 10 20mm1009775182 3 规范要求95 100 0 150 5 0 5mm 1009685553518104 规范要求 10090 10060 90 40 7520 557 402 200 10 B 细集料 采用某地河砂 砂的质量标准如表 4 14 所示 砂的细度模数为 2 87 属于中砂 3 0 2 3 为中砂 砂的筛分结果见表 4 15 表 4 13 各种粗集料的质量规格 碎石规格 mm 指标单位规范要求 二级公路 10 200 5 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 压碎值 3011 5 洛杉矶磨耗值 3514 3 表观密度g cm32 452 8542 767 针片状颗粒含量 208 1 含泥量 1接近 0 软石含量 5未发现 坚固性 石质良好 经判断可以不做 表 4 14 砂的质量标准 项目单位二级公路实验结果 表观相对密度不小于 2 452 74 坚固性 0 3mm 部分 不大于 3 7 含泥量 小于 0 075mm 的含量 不大于 5 表 4 15 砂的筛分结果 通过下列筛孔的百分率 材料 9 54 752 361 180 60 30 150 075 分计筛余03 116 520 118 719 315 26 5 累计筛余03 119 639 758 477 792 999 4 通过百分率1009682 766 344 219 86 10 28 规范要求10090 10075 9050 9030 608 300 100 5 计算砂的细度模数Mx 75 4 75 4 15 0 3 06 018 136 2 100 5 A AAAAAA 1 3100 1 35 9 92 7 77 4 58 7 39 6 19 2 82 C 矿粉 矿粉的质量标准见下页表 4 16 所示矿粉的筛分结果见下页表 4 17 所示 表 4 16 石灰石矿粉的质量规格 指标单位规范要求实测结果 岩石品种及产地 石灰石石粉 表观密度g cm3 2 452 75 亲水系数 1 1 0 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 含水率 1 0 31 表 4 17 矿粉筛分结果 筛孔单位规范要求通过百分率 0 6 100100 0 3 98 6 0 15 90 10092 4 0 075 70 10086 2 沥青混合料配合比设计 目标配合比设计 本设计道路等级为二级公路 沥青路面路面上面层厚度 40mm 因此选用沥青混 合料类型为 AC 16 型密级配沥青混凝土 根据选定的矿质集料进行矿质混合料组成 设计 本设计采用图解法 绘制级配曲线如图 4 1 各集料用量比例 图 4 1 级配合成曲线 矿料级配计算 设计采用图解法进行所得各种材料的配合比为 碎石 石屑 砂 矿粉 48 29 14 9 合成级配见表 4 18 所示 表 4 18 矿质混合料规范要求及合成级配计算结果 材料组成 191613 29 54 752 361 180 60 30 150 075 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 通过百分率 碎石 100 1009775182 3000000 石屑 100 1001001001009685553518104 砂 100 1001001001009682 766 344 219 86 10 28 原材 料级 配 矿粉 100 10010010010010010010010098 692 486 碎石 48 4846 56368 641 104000000 石屑 29 2929292927 8424 6515