毕业设计计算书正文(第1-44页).doc

1.总体设计本设计为丘陵区一级公路设计，丘陵区基本特征如下：自然特征：地面起伏不大的丘陵，地面自然坡度在20以下，相对高差在100m以下，河湾顺适、地形开阔且有连续的宽缓台地的河谷地形，河床坡度大部在5以下，地面自然坡度在20以下，农业较发达，土地种植种类繁多，旱地经济林为主，居民点及建筑群时有出现。路线特征：路线以平曲线和竖曲线为主体构成空间线性；局部方案少，可能的路线走向少；路线平，纵，横三方面关系密切，相互影响约束较大；线性指标一般高，但指标变化幅度大。1.1选线原则（1） 在多方案论证比较的基础上选最优方案（2） 路线设计与路线布设应该在保证行车安全、舒适、快速的前提下，使工程数量最小、造价最低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应该尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。（3） 选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。（4） 选线时应对工程式地质和水文地质进行深入勘测，查清基对道路工程的影响程度。（5） 选线应重视环境保护，注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。1.2方案的比选方案比选考虑的主要因素：a) 路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务和性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。b) 路线在铁路、公路、水运、航空等综合交通运输系统中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利建设的配合及用地情况。c) 沿线自然条件的影响。d) 设计道路主要技术标准和施工条件的影响。e) 其他如与旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。比选具体指标见表1.1。表1.1 方案比选表评价指标单位方案一方案二路线长度m2182.1602223.765其中：新建m2182.1601041.280改建m01182.485转角总和210424.9254636.4转角平均度数210424.9125318.2平曲线个数个12最小半径m800700竖曲线个数个22最小半径m50003000纵断面最大纵坡个数个11坡度4.8%2.6%坡长m8601200最小纵坡个数个11坡度0.7%1.1%坡长m510233.77构造物桥涵数量个52土石方工程数量填m3323516128435挖m3367447155145总m3690963283580最大填挖方高度填m15.437.82挖m19.338.75克服高差m7030沿线连接城镇个02从表1.1中对各项指标的评价可以看出，方案二的技术经济指标要略优于方案一。本设计路段起点为黄沙坪，终点为柘溪，地处益阳市境内，路线上方有小山，下方是大面积的农田，沿线无不良工程地质，其他地区无法绕越，故可供选线的地区比较单一，方案一与方案二部分线形经过地区相同，走向基本相似，故可比性极小，方案一的路线比方案二的路线长度短41.61米，方案一线位较高，布设在农田上方，靠近坡脚选线且占耕地较少，容易保持路基稳定；方案二经过两个村镇，占用了部分农田和林地，鉴于能带动沿线经济发展，方便沿线居民是修路的主要目的，所以综合考虑以上因素，选用方案二。2.路线设计2.1平面设计技术指标的确定2.1.1直线、直线的适用条件(1) 路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底；(2) 市镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；(3) 长大桥梁、隧道等构造物路段；(4) 路线交叉点及其附近；(5) 双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超 车路段。、直线的最大长度直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。、直线的最小长度规范规定了丘陵区一级公路同向曲线间的直线最小长度为6V，即480米。反向曲线间的直线最小长度为2V，即160米。2.1.2圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定其半径值。、圆曲线的最小半径(1) 极限最小半径 极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。(2) 一般最小半径一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一方面考虑了汽车在曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；另一方面考虑了地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。(3) 不设超高最小半径当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。查规范可知,一级公路圆曲线最小半径如表2.1所示: 表2.1 圆曲线半径 (m)技术指标丘陵区一级公路一般最小半径 400极限最小半径 250不设超高最小半径路拱2500路拱3350、圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。、平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线一般最小长度为400m，一般取最小值的3倍。平曲线的极限最小长度：140m、关于小偏角的曲线长规范规定：转角等于或小于7时，应设置较长的平曲线，平曲线长度一般值是1000/m。2.1.3缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：(1) 离心加速度变化率不过大;(2) 控制超高附加纵坡不过陡;(3) 控制行驶时间不过短;(4) 符合视觉要求;因此，规范规定：丘陵区一级公路缓和曲线最小长度为70m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。2.1.4行车视距行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。规范规定，一级公路设计视距应满足停车视距的要求，对向行驶的双车道公路要有一定比例的路段保证超车视距。对于丘陵区一级公路，停车视距St取110 m，超车视距Sc一般值取550m，最小值取350m。2.1.5平面视距的保证汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，对平曲线内侧高路堑地段应进行视距的检查与计算，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木，单棵树木或灌木，对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时，则可予以保留。2.2 平曲线计算规范规定高速公路、一级公路、二级公路、三级公路平面线形应由直线、圆曲线、回旋线三种要素组成。平面线形必须与地形、景观、环境等相协调，同时注意线形的连续与均衡性，并同纵断面、横断面相互配合。 单个交点的平曲线如下图2.1所示： 图2.1 单个交点的平曲线图其曲线几何元素的计算公式如下： 曲线主点桩号计算： ZH(桩号)=JD(桩号)-T （2.11）HY(桩号)=ZH(桩号)+ls （2.12）YH(桩号)=HY(桩号)+Ly （2.13）HZ(桩号)=YH(桩号)+ls （2.14）QZ(桩号)=HZ(桩号)-L/2 （2.15）JD(桩号)=QZ(桩号)+J/2 （2.16）式中：T 总切线长 （m）；L 总曲线长（m）；LY 圆曲线长（m）；E 外距（m）；J 校正值（m）；R 主曲线半径（m）； 路线转角 （）；0 缓和曲线终点处（即HY、YH）的缓和曲线角 （）；p 设缓和曲线后，主圆曲线的内移值（m）；q 缓和曲线切线增长值（m）ls 缓和曲线长度（m）；本设计公路平曲线半径分别为半径：1000m、700m；缓和曲线长度分别为： 120m、70m，经验证，均满足要求。设计的线形大致如下图2.2所示：图2.2路线设计图交点间距计算公式为 （2.17）导线方位角计算公式为 （2.18）已知起点、终点和交点的坐标如下：JD0：(2867286,502054) JD1：(2867423, 502457) JD2：(2867556,503963) JD3：(2867521，504249) 则交点间距及方位角的计算如下（1）0-1段D0-1 =方位角 （2）1-2段D1-2 =方位角 （3）2-3段D2-3= 方位角 ( 6) 转角计算 （右） （右）该黄沙坪-柘溪一级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：2223.765m交点：2个交点桩号：K2+424.993、K3+935.565半径：1000m 、700m 缓和曲线长度：120m、70m2.4.2 曲线要素JD1：K2+424.993设=1000m，=120m ，= 则曲线要素计算如下： 主点里程桩号计算：JD1：K2+424.993ZH=JD-T= K2+424.993-180.661=K2+244.332HY=ZH+= K2+244.332+120=K2+364.32YH=HY+(L-2)= K2+364.332+(360.03-2120)= K2+484.365HZ=YH+= K2+484.365+120= K2+604.365QZ=HZ-L/2=K2+604.365-360.03/2=K2+424.348校核: JD=QZ+J/2=K2+424.348+1.292/2= K2+424.993交点校核无误。另外1个交点的计算结果见“直线、曲线及转角表”。2.2纵断面设计技术指标的确定2.2.1纵坡纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。、最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，规范对一级公路最大纵坡规定如下：丘陵区一级公路：最大纵坡为 5%。、最小纵坡各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。、最小坡长如果坡长过短,变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s-15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。规范规定丘陵区一级公路最小坡长 Smin=200m。、最大坡长汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。规范规定丘陵区一级公路最大坡长如下表2.2所示：表2.2 丘陵区一级公路的纵坡最大坡长度限制纵坡坡度(%)3456纵坡长度(m)11009007005002.2.2竖曲线为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。、竖曲线最小半径(1) 凹形竖曲线最小半径对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。规范规定有条件时一级公路凹形曲线最小半径为Rmin=8000m。(2) 凸形竖曲线最小半径确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。规范规定有条件时一级公路凸形曲线最小半径为Rmin=12000m。、一般最小半径和极限最小半径在条件许可的条件下，应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求，但上述的最小半径，在条件较差时，并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。标准规定在设计速度为80km/h时，凹形竖曲线半径的一般值为3000m；极限值为2000m；凸形竖曲线半径的一般值为4500米，极限值为3000米 ，竖曲线最小长度为70m。当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值，当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。本设计中需要的纵断面技术指标如下表2.3所示：表2.3 公路主要技术指标汇总公路分类一般公路公路等级一级公路地形丘陵计算行车速度（km/h）80行车道宽度（m）15.0路基宽度（m）24.5极限最小半径（m）250一般最小半径（m）400不设超高最小半径（m）2500停车视距（m）110超车视距（m）550最大纵坡（%）5合成坡度（%）10.5最小坡长（m）200缓和曲线最小长度（m）70凸形竖曲线一般最小半径（m）4500凸形竖曲线极限最小半径（m）3000凹形竖曲线一般最小半径（m）3000续上表凹形竖曲线极限最小半径（m）2000竖曲线最小长度（m）70最大直线长度（m）1200最小直线长度（m）同向曲线480反向曲线1602.4 竖曲线计算竖曲线基本要素计算公式： (2.17) L = (2.18) T = (2.19) E = (2.20)式中： 坡度差， L 曲线长， （m）T 切线长， （m）E 外距 （m）变坡点1： (1) 竖曲线要素计算：里程和桩号K2+750 i1=1.106% i2= 2.095% 取半径R=6000mw= i2i1=2.095%(1.106%)=3.201% (凹形) (2) 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K2+750)96.03=K2+653.97竖曲线起点高程=159.95-96.03（-1.106%）=161.01m竖曲线终点桩号=( K2+750) +96.03= K2+846.03竖曲线终点高程=159.95-96.032.095%=157.94m 其他变坡点的竖曲线要素计算结果见“纵坡、竖曲线表”3.路基及防护工程设计3.1路基设计3.1.1路基设计原则 设计中充分考虑因地制宜、就近取材、便利施工、技术先进可行 、经济合理的原则。3.1.2路基横断面形式及组成按照填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和半填半挖三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；路堑是指全部在天然地面，需要进行挖掘的路基；半填半挖路基是指沿地面橫坡大，需要一侧开挖而另一侧填筑的路基。查规范可知，一级公路的路基横断面组成包括中间带、行车道、路肩。其中中间带为2+20.5=3.0m，行车道为223.75=15.0m，硬路肩宽度为22.5=5.0m路肩宽度为20.75=1.5m。路基总宽度为24.5m。如下图2.3所示. 图2.3 路基横断面组成图3.1.3路基设计步骤a) 选择路基断面形式，确定路基宽度和路基高度;b) 选择路基填料与压实标准；c) 确定边坡形状与坡度；d) 路基排水系统布置与排水结构设计；e) 坡面防护与加固设计；f) 附属设施设计。3.1.4路基计算 “平均断面法”路基土石方计算公式为： V=(F1+F2)L/2 （3.1）式中： V-体积，即土石方数量（m3）F1、F2-分别为相邻两断面的面积（m2） L-相邻断面之间的距离（m）根据公式计算可得，本设计段挖方总数量为155145.4 m3，填方总数量为128435.9 m3。详细计算结果见“路基土石方数量计算表”。3.1.5路基土石方调配a) 调配要求1) 土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。2) 纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。3) 土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。4) 借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。5) 不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。b) 调配方法 土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。表格调配法的方法步骤如下：、准备工作调配前先要对土石方计算惊醒复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。、 横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。、纵向调运确定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距。、计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺纵向调入本桩的数量废方数量=挖余纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量、复核(1) 横向调运复核 填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余(2) 纵向调运复核 填缺=纵向调运方+借方 挖余+纵向调运方+废方(3) 总调运量复核 挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。、 计算计价土石方 计价土石方=挖方数量+借方数量根据以上公式计算可知，本设计段挖余总数量为142688.1 m3，填缺总数量为115978.6 m3,废方数量为0。3.2路基防护工程设计3.2.1植物防护植物防护是一种经济有效的防护措施，特别是在气候潮湿、草皮易于生长的地区，但采用时必须注意保证其成活。对于岩质边坡，这种方法一般不适用。在不利于生长的边坡上，若要采用植物防护，则可在其上先铺一层厚约1020cm的粘性土，而后再铺草皮或撒播草籽。本设计段填方采用植草防护。尺寸及布置见“路基防护图”。3.2.2砌石护坡对于较陡的土质边坡（1：0.751:1）和易风化和破碎的岩石边坡，可采用砌石护坡，砌石有干砌和浆砌片石两种，前者适用于边坡坡度较缓或经常有地下水渗出坡面的情况。干砌片石厚度一般不小于0.20.3m。当干砌片石不适宜或效果不好时，采用浆砌片石。浆砌片石护坡的厚度，视边坡高度和陡度而异，一般为0.20.4m。为防止不均匀收缩和沉陷引起过的内应力，每隔1020m设一道伸缩缝，缝隙宽2cm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板。隔23m交错设置孔径0.1m的泄孔。对于土质边坡，为防止淤塞，护坡背后应设置反滤层，或仅在泄水孔后面0.5m0.5m的范围内设置。本设计段路堑挖深均采用浆砌片石防护。详见“路基防护图”。3.3平曲线超高和加宽设计3.3.1平曲线超高设计为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。黄柘一级公路设计中主要采用绕中央分隔带旋转的方法进行曲线的超高。先将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持在原水平状态。横断面上超高值的计算公式如下表3.1所示。表3.1 绕边线旋转超高值计算公式超高位置计 算 公 式x距离处行车道橫坡值备注外侧行车道右边缘(b1+B+b2)ixix=(iG+ih)x/lc-iG1、计算结果均为与设计高之高差2、设计高程为中央分隔带外边缘的高程3、加宽值按加宽计算公式计算；4、当x= 时，为圆曲线上的超高值行车道右边缘0内侧行车道右边缘0ix=(ih-iG)x/lc+iG行车道右边缘-(b1+B+bx+b2)1、超高规范规定：一级公路的最大超高值为8。2、超高缓和段超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下式进行计算： （3.2）式中：旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）； 超高坡度与路拱坡度代数差，（%）； 超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。路线横断面设计综述：1、 路拱坡度 2.0%2、 路肩坡度 3.0%3、 超高度超高度可由平曲线半径范围选取，由规范：平原微丘区：不设超高的最小半径为：2500m交点1的超高计算值如下表3.2所示。 表3.2 超高加宽表桩 号路 基 左 侧路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K2+00012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+05012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+10012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+15012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+20012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+244.33212.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+25012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+30012.250 8.000 0.000 -1.075 -3.000 K2+35012.250 8.000 0.000 2.050 -3.000 K2+364.33212.250 8.000 0.000 2.945 -3.000 K2+40012.250 8.000 0.000 3.000 -3.000 K2+424.34812.250 8.000 0.000 3.000 -3.000 K2+45012.250 8.000 0.000 3.000 -3.000 K2+484.36512.250 8.000 0.000 3.000 -3.000 K2+50012.250 8.000 0.000 2.051 -3.000 K2+55012.250 8.000 0.000 -1.074 -3.000 续上表K2+60012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+604.36512.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+65012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+70012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+75012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+80012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+85012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 续上表桩号 路 基 右 侧路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K2+00012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+05012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+10012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+15012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+20012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+244.33212.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+25012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+30012.250 8.000 0.000 -2.000 -2.000 K2+35012.250 8.000 0.000 -2.050 -2.050 K2+364.33212.250 8.000 0.000 -2.945 -2.945 K2+40012.250 8.000 0.000 -3.000 -3.000 K2+424.34812.250 8.000 0.000 -3.000 -3.000 K2+45012.250 8.000 0.000 -3.000 -3.000 K2+484.36512.250 8.000 0.000 -3.000 -3.000 K2+50012.250 8.000 0.000 -2.051 -2.051 K2+55012.250 8.000 0.000 -2.000 -2.000 续上表K2+60012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+604.36512.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+65012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+70012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+75012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+80012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 K2+85012.250 8.000 0.000 -2.000 -3.000 3.3.2 平曲线加宽设计 根据规范规定：当R250m，由于其加宽值甚小，可以不加宽。本设计段最小半径为700m，所以本设计段不加宽。4.路面结构设计4.1交通资料路段初始年交通量如下表4.1所示（辆/日，交通量年平均增长率4.5%）。表4.1 交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量三湘CK664020.537.51双轮组01600江淮HK691128.369.31双轮组01300武汉WH644B3168.51双轮组0500解放CA34022.156.61双轮组03000珠江CZ66028.565.51双轮组0600新建XJ64431.261.41双轮组01000黄河JN15049101.61双轮组0400红岩CQ30290621192双轮组3404.2 水泥混凝土路面结构设计4.2.1 轴载换算公路水泥混凝土路面设计双轮组单轴载100KN，其换算公式为： （4.1）式中 ：100KN的单轴双轮组标准轴载的作用次数； 单轴单轮、单轴双轮组、双轴双轮组或三轴双轮组轴型i级轴载的总重KN； 各类轴型i级轴载的作用次数； 轴型和轴载级位数； 轴轮型系数；单轴双轮组时，；单轴单轮时，按式计算；双轴双轮组时，按式计算；三轴双轮组时，按式计算。利用软件计算得：Ne=1891104 属重交通量等级4.2.2结构设计方案、拟定路面结构查规范可知，一级公路的安全等级为二级，变异水平为低中。根据一级公路、重交通等级和低级变异水平等级，参照规范初拟普通混凝土面层厚度为25cm，基层采用水泥稳碎石，厚20cm；底基层采用级配碎石，厚15cm。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。、路面材料参数确定查表的土基回弹模量，水泥稳碎石，级配碎石设计弯拉强度：，基层顶面当量回弹模量计算公式如下： （4.2） （4.3） （4.4） （4.5） （4.6） （4.7）式中：基层顶面的当量回弹模量，； 路床顶面的回弹模量， 基层和底基层或垫层的当量回弹模量， 基层和底基层或垫层的回弹模量， 基层和底基层或垫层的当量厚度， 基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度， 基层和底基层或垫层的厚度， a，b与有关的回归系数。利用软件计算得Et= 163 MPa普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算为： （4.8）、 计算荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为： （4.9）因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数 （v 与混合料性质有关的指数， ）根据公路等级，查表考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损失影响的综合系数荷载疲劳应力计算为： （4.10）、 温度疲劳应力查表区最大温度梯度取92(m)，板长5m , ,从而可查普通混凝土板厚，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为： （4.11）温度疲劳应力系数 （4-12）计算温度疲劳应力为 （4.13）查表得一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表可确定可靠度系数 所选普通混凝土面层厚度（25cm）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。最后得到水泥混凝土路面结构设计结果如下: - 普通混凝土面层 250 mm - 水泥稳定粒料 200 mm - 级配碎砾石 150 mm - 土基4.3 沥青混凝土路面结构设计4.3.1 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载，、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次，轴载换算采用如下的计算公式： （4.14）式中： N 标准轴载当量轴次，次/日 被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P标准轴载，KN 被换算车辆的各级轴载，KN K被换算车辆的类型数 轴载系数，m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数。 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。利用软件计算得：Ne=2853104 属重交通量等级 、验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 验算半刚性基底层底拉应力公式为： (4.15)式中：为轴数系数， 为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。利用软件计算可得：Ne=2279104 属重交通量等级4.3.2 结构组合与材料选取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2000万次左右，根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm）、基层采用石灰碎石（30cm）、底基层采用级配碎石（20cm）。 规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚3cm），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚7cm）。4.3.3各层材料的抗压模量与劈裂强度表4.2 各层材料抗压模量（20）与劈裂强度材料名称H（cm）20抗压模量劈裂强度细粒式沥青混凝土314001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土710000.8石灰碎石3015000.4级配碎石209004.3.4 土基回弹模量的确定 该路段处于3区，为粘质土，稠度为1.05，查相关表的土基回弹模量为35.0MPa。4.3.5 设计指标的确定 对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。、设计弯沉值（一级公路）该公路为一级公路，路面等级系数 ，面层是沥青混凝土路面取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数。设计弯沉值为： 、各层材料的容许层底拉应力 （4.16） 细粒式密级配沥青混凝土 中粒式密级配沥青混凝土 粗粒式密级配沥青混凝土 石灰碎石 、设计资料总结设计弯沉值为32.11（0.01mm）相关资料汇总如下表4.3所示。表4.3 设计资料汇总表材料名称H(cm)20抗压模量容许拉应力（）细粒式沥青混凝土314000.3743中粒式沥青混凝土512000.2673粗粒式沥青混凝土710000.1946石灰碎石3015000.1773级配碎石20300土基35 通过计算机计算可知，级配碎石的厚度为18.8cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为33.2cm，沥青面层均受压应力，石灰碎石的最大拉应力0.1468MPa0.1773MPa。上述设计结果满足设计要求。最后得到沥青混凝土路面结构设计结果如下： - 细粒式沥青混凝土 3 cm - 中粒式沥青混凝土 5 cm - 粗粒式沥青混凝土 7 cm - 石灰土稳定碎石 30 cm - 级配碎石 20 cm - 土基4.4 方案比选沥青路面与混凝土路面各具特色，结合前面两节所求得的各项技术数据，从路面的基