高速公路设计

1、学号：南湖学院毕业设计题目：湘潭某地区严家瓦屋傅家洲高速（ 80km/h ）公路设计作者届别系别建筑与化学工程系专业土木工程指导老师职称完成时间1摘要本设计为从湘潭某地区严家瓦屋傅家洲高速（80km/h）常规设计，全长3535.101m，详细的叙述了设计方案的选取与设计具体步骤。主要可为两部分，路线设计部分与结构设计部分。路线设计，根据地形图（ 1:2000 ）选择正确的路线方案，进行平面设计，纵断面设计，横断面设计。 设计中对地形地貌有具体的描述， 综合多方面因素选取优秀方案进行路线的设计。结构设计，根据路线设计内容及设计要求， 进行沥青路面设计， 混凝土路面设计，挡土墙设计，排水沟设计，边

2、坡稳定性设计等。设计中综合道路所在地区气候、地质等条件确定各种所需要素设计。最后可从道路平面及纵断面设计图、 土石方调配表综合看出设计各方面都比较令人满意。关键词： 平曲线；竖曲线；沥青路面；混凝土路面；路基IAbstractThis design is from a region long Yanjiawawu to Fujiazhou a (80km / h) conventional design, length of 3535.101m, detailed description of the design selection and design of the concrete st

3、eps.Mainly for two parts, road design and structural design of some parts.Route design, according to topographic maps (1:2000) to determine alternative routes, the graphic design, longitudinal design, cross-sectional design. The design of a specific description of topography, integrated a number of

4、factors selected line of excellent design program.Structural design, road design based on the content and design requirements, the design of asphalt pavement, concrete pavement design, retaining wall design, drainage design,slope stability design. Comprehensive road design where the regional climate

5、, geological conditions to determine all the necessary elements of design.Finally, longitudinal section from the road surface and design, earthwork allocation table design all aspects of comprehensive comparison shows satisfactory.Key words: flat curve; vertical curve; asphalt pavement; concrete pav

6、ement; FoundationII毕业设计目录第一章绪论21.1 引言21.2 公路的发展及其重要性2第二章平曲线设计32.1 路线方案的选择32.2 设计过程概述32.3 具体数据计算3第三章竖曲线设计73.1 设计过程概述73.2 变坡点 的计算73.3 变坡点 II的计算8第四章横断面设计114.1 路基横断面布置114.2 土石方的调配12第五章路面设计135.1 沥青设计资料135.2 轴载分析135.3 各技术指标确定145.4 确定石灰土层厚度175.5水泥路面可靠度设计标准及变异系数范围、可靠度系数的选用215.6 标准轴载作用次数的换算215.7 土基回弹模量的确定235

7、.8结构组合设计235.9 方案比选25第六章结构物设计276.1设计参数276.2 计算步骤276.4 涵洞概况326.5 技术标准及技术规范326.6 设计指标336.7 主要材料33第七章路基排水设计347.1 路基路面排水系统34第八章路基边坡稳定性验算378.1 边坡稳定性及防护工程378.2 取土、弃土设计方案、环保及节约用地措施39主要参考文献40致谢411毕业设计第一章绪论1.1 引言现今社会高速公路得到广泛的应用。高速公路在同一时间比普通公路的车辆更多，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题；高速公路能够减少用地量，提供更多的休闲地面。 德国人文地理学家 F. 拉采尔有

8、过“交通是城市形成的力”的著名论断区域科学的创使人。 ”交通运输在社会经济活动中具有双重功能。一方面，交通运输必须为区域经济发展服务，美国经济学家胡佛研究经济活动区位时非常重视运费的影响。胡佛在韦伯工业区位论的基础上，认为交通运输条件的变化，往往改变工业布局。决定着运输联系的形成与演变及地域特征，这是其从属功能；另一方面，交通运输对地区经济结构、规模和空间布局具有反馈作用，使交通优势转化为生产优势，这是其引导功能。1.2 公路的发展及其重要性公路被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是发展现代交通业的必经之路。其建设情况反映着一个国家和地区的交通发达程度、乃至经济发展的整体水平。课题在机理研究的逻辑

9、依据基础上提出系列较为科学的方案，可以为公路的规划布局和沿线产业的分布格局提供参考，以便更好为地发挥公路运输快捷和安全的优势、促进公路周边产业发展从而调整公路沿线区域产业结构， 促进生产力的发展，最终推动的国民经济迅猛发展。2毕业设计第二章平曲线设计2.1 路线方案的选择根据拼好的五张图纸，考虑到第二张图纸上山峦比较多，第三张图居民区比较多，适当的选择路线起点的位置，尽量走山坡边缘，少占农田，居民区，然后正确的选择第一个交点。选择其他交点时，其须注意路线的转角至少大于 7，尽量保持在 7 60左右。交点不能设立在山顶上，通过方案的选择比拟，我所设计的路线组合形式为S 型基本曲线。2.2 设计过

10、程概述根据地形图，仔细研究地貌，合理规避山区，合理的占用农田以及房屋的拆迁，适当选取四个交点，根据坐标格与平面线型上每段直线的两个交点推算坐标后得出各段直线的方程，遂求出各交点坐标，定出起始点，推算各里程桩号。设计中取 2%，3%的超高横坡度，则圆曲线半径选择范围规定在（8302500）m 的范围内取。具体计算及数据如下：2.3 具体数据计算2.3.1 交点坐标的计算在每条直线上选2 点，如表 2-1 ：表号： 2-1直线坐标表直线坐标 1坐标 21（ 68600.000，528200.000 ） （ 69000.000， 52838.200 ）2（ 69600.000，528440.800

11、） （ 69800.000，528451.200 ）3（ 70000.000，528474.200 ） （ 70200.000，528631.000 ）4（ 70800.000，528649.600 ） （ 71200.000，528631.000 ）5（ 71800.000，528628.800 ） （ 72000.000，528699.200 ）已知交点前直线上两点的坐标为( x1 , y1) 和 ( x2 , y2 ) ，后直线上两点坐标为(x3, y3 ) 和( x4 , y4 ) ，则交点坐标 ( x, y) 由下式计算：y2y1，y4y3k1x1k2x3x2x43毕业设计xk1x1

12、k2 x3y1y3k1k2yy1k1 ( xx1 )由上可得各交点的坐标：JD1 ( 69073.362,528413.196)JD2 ( 69937.362,528458.406)JD3 ( 70750.684,528664.285)JD4 ( 71700.455,528593.744)起点 BP（68600.000,528200.000 ）终点 EP（72055.168,528718.617 ）2.3.2 交点间距及偏角的计算设起点坐标为 QDX0,Y0，第 i 个交点坐标为 JDiX i , Yi, i 1,2,3,4, 则坐标增量 DX Xi Xi 1 , DY YiYi 1交点间距D

13、(DX )22DY象限角arctan DYDX转角iAi Ai11.BP 与 JD1 之间坐标增量DX=69073.362-68600.000=473.362DY=528413.196-528200.000=213.196交点间距S=DX 2DY 2= 473.3622213.1962=519.157mBP方位角 :=arctan( DY )=24.246 DX2.JD 1 与 JD2 之间坐标增量DX=69937.467-69073.302=864.165，DY=528458.406-528413.196=45.21交点间距S=DX 2DY 2= 864.165245.212 =865.34

14、6mJD1 方位角 :=arctan(DY )=2.995 DX同理，JD2 方位角 =14.207 ，JD3 方位角 =-4.248 ，JD4 方位角 =19.394。由上可得： JD1 的偏角1=2.995 -24.246 =-21.251 （左偏）JD2的偏角2=11.212（右偏）JD3的偏角3=-18.455 （左偏）JD4 的偏角4=23.642（右偏）4毕业设计平曲线的计算1.JD 1 的计算JD 1 的半径 R=1300m，转角 =21.251 ，交点里程桩号 =K0+519.157缓和曲线的长度计算 :（1）按离心加速度的变化率计算：由标准表查， V=80Km/h，则Ls,m

15、in=0.036V 3/R=0.036 803/700=26.331m（2）按驾驶员的操作及反应时间算：Ls,min=V/1.2=80/1.2=66.667m（3）按超高渐变率算由标准表，查 B=23.75=7.5m由规范表，ib=0.03;ih=0.02;由规范表，查 P=1/150，则Ls,min=B(ib+ih)1.5/P=7.5 0.05 1.5 1/150=84.375m（4）按视觉条件计算：Ls,min=R/9=1300/9=144.444m综上所诉，取 Ls,min=144.444m，取 5 的整数倍 Ls,min=145.2）主点曲线要素的计算：p=Ls2/24RLs4/238

16、4R3=1452/(24 1300) 1454/(2384 13003)=0.6738mq= Ls/2 Ls3 /240R2=145/2 1453/(240 13002)=72.4925mTh=(R+p)tan( /2)+q=(1300+0.6738) tan(21.251/2)+72.4925=316.508mLh=R/180+ Ls=21.251 1300 /180+145=627.174mEh=(R+p)sec( /2) R=(1300+0.6738) sec(21.251 /2) 1300=23.365mJh=2ThLh=2316.508 627.174=5.843m3）主点里程桩号的

17、计算：ZH=JD Th=K0+519.157 316.508=K0+202.649HY=ZH+Ls= K0+202.649+145=K0+347.649YH=HY+(Lh2Ls)=K0+347.6496+（627.174 2 145）=K0+684.823HZ=YH+ Ls=K0+684.823+145=K0+829.823QZ=HZ Lh/2=K0+829.823 627.174/2=K0+516.236JD=QZ+Jh/2=K0+516.236+5.843/2=K0+519.157（计算无误）JD2，JD3，JD4 的主点及曲线要素表见表2-25毕业设计表号： 2-2平曲线要素一览表交点J

18、D1(K0+519.157)JD2(K1+378.601)JD3(K2+216.738)JD4(K3+165.261)R(m)130010001300100021.251 (左偏 )11.212 ( 右偏 )18.455（左偏）23.642 （右偏）Ls(m)145125145125p(m)0.67380.6510.67380.651q(m)72.492562.491972.492562.4919Th(m)316.508160.711283.792271.919Lh(m)627.174320.684563.721537.626Eh(m)23.3655.4617.72522.332Jh(m)5.

19、8430.7383.8626.212ZHK0+202.649K1+217.890K1+932.946K2+893.342HYK0+347.649K1+342.890K2+077.946K3+018.342QZK0+516.236K1+378.232K2+214.807K3+162.155YHK0+684.823K1+413.574K2+235.668K3+305.968HZK0+829.823K1+538.574K2+496.668K3+430.9686毕业设计第三章竖曲线设计3.1 设计过程概述选择合适的变坡点，由于设计路面比较平缓，选择合适的纵坡，适量控制土石方的填挖，最终选择了二个竖曲线

20、。二个竖曲线都设在平曲线上，设计时选取适当的半径来满足“平包竖”组合线形，随后计算竖曲线内各桩号的设计高程。具体计算如下：3.2 变坡点 的计算第一个变坡点桩号为K1+370，高程 =101.5m，半径 R=5500m， i 1=0.5839%，i2=-2.2472%竖曲线要素计算w=i 2 i1=-2.2472% 0.5839%=-2.8311%为凸形曲线长L=Rw=5500 2.8311%=155.711m切线长 T=L/2=155.711/2=77.855m外距E=T2/2R=77.8552/(2 5500)=0.551m起点桩号 =K1+370 77.855=K1+292.145起点高

21、程 =101.577.8550.5839%=101.05m终点桩号 =K1+370+77.855=K1+447.855终点高程 =101.577.8552.2472%=99.75m3.2.2 各桩设计高程计算：1. 桩号 K1+300横距X=K1+300 (K1+292.145)=7.855m，竖距Y=X 225500)=0.006m/2R=7.855 /(2则 K1+300 的切线高程 =101.5-（ 77.855 7.855)0.5893%=101.091m设计高程 =101.091-0.006=100.086m 其他桩号详见后表 3-17毕业设计3.3 变坡点 II 的计算第二个变坡点

22、桩号为 K3+150，高程 =61.5m，半径 R=12000m， i2=-2.2472%， i3=0.7271%竖曲线要素计算w=i 3 i2=0.7271%+2.2472%=2.97437% 为凹形曲线长L=Rw=120002.9743%=356.916m切线长 T=L/2=356.916/2=178.458m外距E=T2/2R=178.4582/(212000)=1.327m起点桩号 =K3+150 178.458=K2+971.542起点高程 =61.5+178.4582.2472%=65.51m终点桩号 =K3+150+178.458=K3+328.458终点高程 =61.5+178

23、.4580.7271%=62.80m各桩设计高程计算：1. 桩号 K3+000横距X=K3+000 (K2+971.542)=28.458m，竖距Y=X 2 /2R=28.4582/(21200)=0.034m,则 K3+000 的切线高程 =61.5+（178.45828.458） 2.2472%=64.871m设计高程 =64.871+0.034=64.905m 其他桩号详见后表 3-18毕业设计表号： 3-1各桩号设计切线高程及设计高程表桩号横距（ X）竖距（ Y）切线高程（ m）设计高程（ m）K1+3007.8550.006101.091101.086K1+342.89050.745

24、0.234101.342101.108K1+35057.8550.304101.383101.079K1+40047.8550.208100.826100.618K1+413.57434.2810.107100.521100.414K3+00028.4580.03464.87164.905K3+018.34246.800.09164.45964.550K3+05078.4580.25663.74764.004K3+100128.4580.68862.62462.484K3+200128.4580.68861.86461.551K3+25078.4580.25662.22762.484K3+30

25、028.4580.03462.59162.624K3+305.96822.490.02162.63462.6559毕业设计竖曲线要素一览表曲线号12变坡点桩号K1+370K3+150变坡点高程 (m)101.561.5i1 （%）0.5839%-2.2471%i2 （%）-2.2472%0.7271%竖曲线形状凸凹竖曲线半径（ m）550012000曲线长（ m）155.710356.916切线长（ m）77.855178.458外距（ m）0.5511.327起点桩号K1+292.145K2+971.542起点高程（ m）101.0565.51终点桩号K1+447.855K3+328.458

26、终点高程（ m）99.7562.8010毕业设计第四章横断面设计4.1 路基横断面布置本设计曲线超高为 2%-3%，曲线半径大于 250m，不设加宽。由横断面设计（查公路工程技术标准 （JTGB012003）部分可知，路基宽度为 24.5m，其中行车道宽度为 15.00m，中间带宽度为 3.00m，其中中央分隔带宽度为2.0m，左侧路缘带宽度为 0.52=1.0m，硬路肩宽度为2.52=5.0m，土路肩宽度为 0.752=1.5m。；路面横坡为 2%，硬路肩横坡为4%，土路肩横坡为 4%。路基横断面示意图如下：路基宽度（ 24.5 ）路肩（ 3.25 ） 行车道（ 7.50 ）中间带（ 3.0

27、0 ）行车道（ 7.50 ）路肩（ 3.25 ）硬路肩 2.50硬路肩 2.50土右车车左 中 左车车右土路侧道道侧 央 侧道道侧路肩路3.753.75路 分 路3.753.75路肩0.75缘缘 隔 缘缘0.75带带 带 带带0.50.5 2.000.50.5公路路基宽度示意图（单位：）11毕业设计4.2 土石方的调配具体土石方调配有附表土石方调配表。通过土石方表可知： 整个路线累计：填方： 428085m3挖方： 410575m3纵向调配： 382438.2 m3横向调配： 28136.8 m3借方： 17510 m312毕业设计第五章路面设计5.1 沥青设计资料湖南省湘潭某地区拟建一条四车

28、道的一级公路，在使用期内交通量的年平均增长率为 10%，根据设计资料，由设计规范公路沥青路面设计规范，该路段处于 5 区，为粉质土，稠度为1.10 ，预测该路竣工后第一年的交通组成如下表，进行路面结构设计。表号： 5-1预测交通组成表型号前轴载（ KN） 后轴载 (KN)后轴轮后轴距（ m） 交通量 /（次/ 日）后轴数组数三菱 T653B29.348.012-370黄河 JN16358.6114.012-370江淮 HF15045.1101.512-370湘江 HQP4023.173.2223m3705.2 轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。以设计弯沉值为指标及验算沥青层底

29、拉应力中的累计当量轴次。累计当量轴次：如表 5-2表号： 5-2轴载换算结果表（弯沉）车型i/c1cic1 c2ni( pi / p)4.35P /轴载2n三菱前轴29.316.437011.4T653B后轴481137015.2黄河前轴58.616.4370231.6JN16后轴114.011370654.2江淮前轴45.116.437074.1HF150后轴101.511370394.8湘江后轴73.221370190.5HQP40累计1571.8注：轴载小于 25KN轴载作用不计13毕业设计累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15 年，四车道的车道系数是0.

30、4-0.5 ，取 0.45 。(1) t1(1 0.1)151 365 1571.8 0.458202643次N e365N10.1验算半刚性基层层底拉力中的累计当量轴次轴载换算 如表 5-3表号： 5-3轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型Pi/ / 轴载ccnic1 c2ni( pi / p)8黄河前轴58.6118.53709.5JN163后轴114.0113701055.5江淮后轴101.511370416.8HF150湘江后轴73.23137061.0HQP40累计1542.8注：轴载小于50KN轴载作用不计累计当量轴次根据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15

31、 年，四车道的车道系数是0.4 0.5 ，取 0.45 。(1) t1(1 0.1)151 365 1542.8 0.458051303次N e365N10.15.3 各技术指标确定土基回弹模量的确定1）此路为新建路面，路段多雨区，根据设计资料可知路基干湿状态为中湿状态。2）根据设计资料，由设计规范，该路段处于5 区，粉质土，稠度为1.10.3）查“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表得土基回弹模量为42MPa。14毕业设计结构组合与材料选取计算得设计年限内一个行车道上的累积标准轴次约为800 万次左右。根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青路面混凝土（16cm），基层采用水泥稳定碎石（ 2

32、5cm），底基层采用石灰土（厚度待定）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，路面结构层采用沥青混凝土（16cm），包括表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚 4cm），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）。各层材料的抗压模量与劈裂强度查规范公路沥青设计规范 （ JTG D50-2006），得各层材料抗压模量 （ 20）与劈裂强度表号： 5-4材料名称厚度 (cm)抗压模量 (MPa)劈裂强度细粒式沥青混凝土414001.4中粒式沥青混凝土512001.0粗粒式沥青混凝土710000.8水泥稳定碎石251500

33、0.5石灰土？5500.225土基-42-设计指标的确定计算设计弯沉值该公路为高速公路， 公路等级系数 AC 取 1.0 ，面层沥青混凝土， 面层系数 AS取 1.0 ，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层系数 AB 为 1.0l d600N e 0 .2 AC AS AB6008202643 0.21.01.01.024.85(0.01mm)计算各层材料的容许层底拉应力Rsp / K s （式中sp 采用极限劈裂强度 ， K s 抗拉强度结构系数）15毕业设计细粒式密集配沥青混凝土：K s0.09 AaNe0.22 / Ac0.09 1.080513030 .22/1.02.98Rsp

34、 / K s1.4 / 2.980.4705MPa中粒式密集配沥青混凝土：K s0.09 AaNe0.220.09 1.080513030 .22/1.02.98/ AcRsp / K s1.0 / 2.980.3361MPa粗粒式密集配沥青混凝土：K s0.09 Aa0.220.09 1.1 80513030.22 /1.03.27N e/ AcRsp / K s0.8 / 3.270.2444 MPa水泥稳定碎石：K s0.35 N e0.11 / Ac0.3580513030.11 /1.02.01Rsp / K s0.5 / 2.01 0.2485MPa石灰土：K s0.45N e0.

35、11/ AC0.4580513030.11 / 1.02.59Rsp / K s0.225 / 2.5790.0870MPa设计资料总结设计弯沉值为 24.85 （ 0.01mm），相关设计资料汇总表16毕业设计表号： 5-5 设计参数汇总表材料名称h/cm20抗压模量（ MPa）15抗压模量容许拉应劈裂强度（ MPa）力(MPa)(MPa）细粒式沥青混凝土4140018000.47051.4中粒式沥青混凝土5120016000.33611.0粗粒式沥青混凝土7100012000.24440.8水泥稳定碎石2515000.24850.5石灰土？5500.08700.225土基-42-5.4 确

36、定石灰土层厚度将六层路面结构换算为三层体系由于路面厚度计算是以弯沉值作为控制指标， 故按弯沉等效原理进行换算。表号： 5-6三层体系换算表路面结构层（ n=6 ）换算三层体系换算公式hE1h h1 E1细粒式沥青混凝土1中粒式沥青混凝土h2E2粗粒式沥青混凝土h3 E3hh1H E2n 1EKhhh4E4H2.4水泥碎石2kE2k 3石灰土h5E5土基E0E0令 ls=ld, 由于我国路面设计以双轮组单轴载 100KN为标准轴载，查规范得p=0.7MPa,10.65cm . 综合修正系数 F 值为17毕业设计l s0 .38E00.360.380 .361.6324.8542F 1.63p20

37、0010.650.54720000.7(3)理论弯沉系数cl d E124.8514004.2682000P F2000 0.7 10.650.547(4)求 H由 E212000.86， h40.284。查三层体系表面弯沉系数诺谟图，E1140010.65得 : a 6.7E0420.035，h40.284 。 查三层体系表面弯沉系数诺谟。又由E2120010.65图，得 : K11.23则 K 2C4.2680.52aK 16.71.23查三层体系表面弯沉系数诺谟图 :H5.2 ，则H10.655.255.38cmHhh2.4E3hE432 .42E24E2h5E52 .4(5)计算石灰层

38、厚度E22.4 10002.4 150055.3857251200120022.78cm5502. 41200取 h5 30cm 。通过计算设计计算得到 :-细粒式沥青混凝土4cm-5 cm中粒式沥青混凝土-粗粒式沥青混凝土7cm-水泥稳定碎石25 cm-石灰土30 cm18毕业设计-土基弯沉值：l2 pK1K220.7 10.656.71.230.520.04545 cmE114005.4.2 弯拉应力的验算：iEkn1Ek上层底面弯拉应力公式 ：hhk， Hhk 0.9k1EiEi 1ki 1n2Ek中层底面弯拉应力公式 ：hhk4Enk121. 计算上层底面的弯拉应力细粒式沥青混凝土层底

39、：h13cm, E11400MPa5Ek10001500550Hhk0.9570.9250.930 0.955.36cm,k2E2120012001200E21200MPaE042MPah40.284, E212000.8570010.65E11400中粒式沥青混凝土层底：2Ek1400h1hk49.32cm, E11200MPaE25k112005Ek1500550Hhk725300.9E30.90.961.67cm, E2 1000MPak310001000E042MPah9.32E210000.8330010.650.875,1200E119毕业设计粗粒式沥青混凝土层底：2Ek14001

40、200h1hk45717.21cm, E11000MPaE210001000k15Ek550Hhk0.925300.934.840cm, E21500MPak3E31500E042MPah17.21E215001.5000010.651.616,1000E1水泥碎石层底：3Ek140012001000 25h1hk45739.052cm,k 1E3150015001500E11500MPaH30cm, E2550MPaE042MPah39.0523.667,E 25500.3670.2210.65E1 1500E0420.076m11.23E2550H302.817m20.7810.65P m

41、1m20.70.221.23 0.78 0.1477 MPa计算中层底面弯拉应力3Ek4 4 14004 12001000h1hk 457425k 1E315001500150039.986cm, E11500MPaH 30cm, E2550MPaE042MPah39.9863.7510.6520毕业设计H302.817,E0420.0760.2310.65E2550E2550n11.08, n20.5E10.3671500P n1n20.70.231.080.50.08694 MPa通过计算得到石灰土的厚度为30cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为24.85 （ 0.01mm），沥青面层的层

42、底均受压力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.1477MPa 0.2485MPa，石灰土层底最大拉应力为0.08694MPa 0.0870Mpa。以上设计结果满足要求。5.5 水泥路面可靠度设计标准及变异系数范围、可靠度系数的选用表号： 5-7公路技术等级一级公路安全等级高速设计基准期（ a）30目标可靠度（ %）95目标可靠指标1.64变异水平等级低可靠度系数1.215.6 标准轴载作用次数的换算计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数Ne轴载换算的计算公式为：n16piNsi 1i Ni 10021毕业设计式中的 i，当单轴 - 双轮组时，i1；当单轴 - 单轮时， i2.22 103 Pi0

43、.43 ；当双轴 - 双轮组时，i1.0710 5 Pi0.22 ；当三轴 - 双轮组时，i2.2410 8 Pi0.22 ；表号： 5-8轴载换算结果表车辆Pi（ KN）轴型单轴单前轴29.30轮三菱T653B单轴双后轴48.0轮单轴单前轴58.6轮黄河JN163单轴双后轴114轮单轴单前轴45.1轮江淮HF150单轴双后轴101.5轮单轴单前轴23.1轮湘江HQP40双轴双后轴73.20轮iNsi ni ( pi )16轴 - 轮型系数ni100（次/日）2.22103 pi 0.43370610 413702.910 32.22 103 pi 0.4337027.58813703010.

44、7822.22103 pi 0.433700.46781370469.52472.22 103 pi 0.4337001.07 10 5 Pi .0223700累计3508.3722毕业设计由表 18.3.2，高速公路的设计基准期为30 年，安全等级为一级。由表 18.3.4，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.18，方向分配系数为0. 5，车道分配系数为 1.0，取交通量年平均增长率为 10%N s (1) t1 3653508.37300.18 37915857Ne1 0.11 3650.1路面承受的交通等级：属于特重交通等级表号： 5-9普通混凝土设计弯拉强度 f cm / MPa5.

45、0钢纤维混凝土设计弯拉强度6.0f r /MPa5.7 土基回弹模量的确定此路为新建路面，路段多雨区，根据设计资料可知路基干湿状态为中湿状态。根据设计资料，由设计规范，该路段处于 5 区，粉质土，稠度为 1.10. 查“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表得土基回弹模量为42MPa。5.8 结构组合设计初拟路面结构由表，相应于安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路、特重交通等级和低级变异水平等级，查表，初拟普通混凝土面层厚度为270mm。基层选用碾压混泥土， 厚 170mm，水泥稳定粒料（水泥用量 5%），厚 160mm。垫层为 140mm 低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土的平面

46、尺寸为宽5m，长 5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。路肩及路面排水设计路肩采用混凝土面层， 其厚度与行车道面层相同， 集成宽度与路基宽度相同。行车道路面设置为双向横坡，坡度为 1%-2%，路肩辅面的横向坡度值宜比行车道路面的横坡值大 1%2%23毕业设计路面材料参数确定按表，取混凝土面层的弯拉强度 5.0 MPa ，相应于混凝土弯拉模量 31000 MPa。路基回弹模量取 42MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa。水泥稳定粒料弹性模量取1300MPa。碾压混凝土回弹模量取27000MPa。计算基层顶面当量回弹模量如下：h12 E1h22 E2h32E30.172

47、270000.162 1300 0.14 2 600Exh1 2h22h320.1720.1620.14211138.19MPah12 E1h2 2 E2h3 2 E3h1h2h321111D x124E1 h1E2H 2E3h30.17 2270000.16 213000.14 26000.170.160.14 2124111114.90MN ? m270000.1713000.166000.141112 D x3hx1214.900.252mE x() 311138.19E x0.4511138.190.45a6.2216.2211.515.4581.5142E00.550.55b11.4

48、4E x11.4411138.190.933E0421/ 311138.191 / 3EtahxbE0Ex5.4580.2520. 92842407.331MPaE042普通混凝土面层的相对刚度半径为：r0.537h3 Ec / Et0.5370.273 31000 / 407.3310.614m荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力为24毕业设计psr 0 .6h 20.0770.6140.60.2720.789MPa0.077因为纵缝为设拉杆平缝 , 接缝传荷能力的应力折减系数Kr=0.87. 考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力系数为K fN e n37915857 0. 057

49、2.704 MPa .根据公路等级 , 由表 18.3.10 ，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数为 K c 1.45。则荷载疲劳应力为prK r K f K cps0.872.7041.450.7892.690 MPa5.8.5 温度疲劳应力由表 18.3.11， 5 区最大温度梯度取 92/m，板长 5m，l / r5/ 0.482 10.37 ，由图 18.3.2 查得，普通混凝土板厚h=0.27m， Bx=0.63 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为c Ec hTg110 5310000.27920.632.426MPatmBx22温度疲劳应力系数f rc5.01 .

50、323atmb0.8412.4260.0580.546K tf r2.4265.0tm温度疲劳应力为trK ttm0.5462.4261.325MPa查表得，高速公路的安全等级一级的变异水平等级为低级。根据高速公路重交通等级和中级变异水平等级查规范得，目标可靠度为95%，确定可靠度系数为 rr1.21 。rrprtr1.212.6801.3254.858MPa f r5.0MPa所选普通混凝土面层厚度 （0.27m）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。所以普通混凝土路面的结构设计为：普通混凝土为 27cm，基层用基层选用碾压混泥土，厚 17cm，水泥稳定粒料（水泥用量 5%）

51、，厚 16cm，垫层为低剂量无机结合料稳定土，厚 14cm，普通混凝土板的平面尺寸为宽 5m，长 5m，纵缝为设拉杆平缝，为设传力的假缝。5.9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， 从路面的基本特性、对施工的要求及经济角度三方面，对柔性路面和刚性路面进行25毕业设计比较。路面的基本特性沥青路面使用沥青结合料， 因而增强了矿料间的粘结力， 提高了混合料的强度和稳定性，是路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简单、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。但

52、沥青路面透水性小，其稳定性和强度很大程度取决于土层和基层的特性，凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车等特点，但对水泥和水的需要量大，这对水泥供应不足和缺水地区带来较大困难。并且一般混凝土路面要建造许多接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响行车的舒适性，接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处破坏。混凝土路面开放交通较迟，一般混凝土路面完工后，要经过 28 天的潮湿养生，才能开放交通。另外混凝土路面损坏后，开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。对施工的要求沥青路面的施工技术比较容易， 铺面平整度较容易获得， 因此国内长久以来都习惯

53、以柔性路面为主，在经济欠发达的地方可采用水泥混凝土路面。综合上述各方面的因素，本设计中采用沥青混凝土路面。根据上述两种设计进行比较，选用沥青混凝土路面。26毕业设计第六章结构物设计6.1 设计参数考虑到高填方路段边坡的稳定性和占地面积，在 K0+800K1+000段设置路堤挡土墙，故设置重力式路堤墙。拟在桩号 K0+900 设计一段路堤挡土墙。（1）墙身构造：拟采用浆砌片石重力式路堤墙，由下图所示，墙高H=9 米，填土高度a=2.66m，填土坡度1:1.5（ =33 41） ,墙背俯斜，倾角 =18261:0.33），墙身分段长度 10m，初拟墙顶宽 b1 =0.98m，墙底宽 B=3.98m

54、。（2）车辆荷载 :计算荷载，汽车 -20 级；验算荷载，挂车 -100。23，计算内摩擦角 =35，填料与墙背的摩擦（3）填料：砂土湿密度 =18 kN/m角。（4）地基情况：中密砾石土，容许承载力=500kPa，基底摩擦系数f=0.5。（5）墙身材料： 5 号水泥砂浆砌片石，砌体毛体积密度a=22 kN/m 3 ，容许压应力 a =1250kPa，容许切应力 =175 kPa。6.2 计算步骤车辆荷载换算1）计算荷载求破裂面棱体宽度L0 。假设破裂面交于荷载内， =+=35+18 26+17 30=70 56，27毕业设计求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽L 0 ：把 a2.66m ，ba2

55、.664.0mtan。tan 33 410.5m ，由于不计车辆荷载，所以 h0 0 ， H=9m, =1826带入下式中得ab2h0 (bd ) H (H 2a2h0 ) tan2.6649(92 2.66 ) tan 18。26A(H a)( H a 2h0 )（922.66）=0.238tantancottantanAtan 70 56cot 35tan 70 56tan 70 560.2380.494arctan0.49426 18L 0Ha tanH tanb92.660.49490.334.04.76m 求 纵向分布长度 B一辆重车的扩散长度为：B 5.6 H 2a tan 305

56、.6 9 2 2.66 0.58 13.87 m大于挡土墙分段长度10m,取计算长度 B=13.87m,纵向布置一辆重车 , 总重力为300kN。计算等代均布土层厚度车轮中心距离路基边缘为0.5m， L0 =4.76m；重车在破裂棱体内能布置一辆车G=300kN。G3000.252mh04.76BL 013.8718验算荷载挂车 -100, h0 =0.80,布置在路基全宽 .主动土压力的计算设计荷载ab2h0 bdH H2a2h0tanAHa Ha 2h02.664.020.2524.00.59 9 2 2.66 2 0.252 tan 18 2692.6692.6620.2520.223t

57、antancottantanA28毕业设计tan 70 56cot35tan70 56tan 70 560.2230.504arctan 0.50426 45L0H a tanH tanb 9 2.660.5049 0.334.0 4.88m荷载外缘至路基内侧边缘距离为 5.5+0.5=6m, 大于破裂棱体宽度 L0, 破裂面仍交于荷载内 , 与原假定相符 , 所以公式选用正确。Kcostantancos 26 45 35sintan 26 45 tan18 26 0.400sin 26 45 70 56h1ba tan4.0 2.660.504tantan0.5043.176m0.33h2d

58、0.50.597mtantan0.504 0.33h3 Hh1 h293.1760.597 5.227 mK112a 1h12h0 h3122.66 13.17620.252 5.2271.519H2HH 292 992E0.5H2KK10.518920.4001.519442.95kNE xE cos442.95cos 18 26 17 30360.69kNEYE sin442.95sin 18 26 17 30257.12 kN土压力作用点：Ha H h12h0 h3 3h32HZ x33H 2K192.6693.176 20.2525.22735.2272933921.5193.236m

59、Z yBZ x tan3.98 3.236 0.332.901m验算荷载ab2h0 bH Ha2h0tanAHa Ha2h02.6642 0.84992.6620.8 tan 18 2692.6692.6620.1990.8tantancottantanA29毕业设计tan 70 56cot 35tan 70 56tan 70 560.1990.519arctan 0.51927 26破裂棱体宽度L 0Ha tanH tanb92.660.519 90.334 5.05 m , 破裂面交于和在内。Kcostantancos 27 26 350.5190.330.399sinsin 27 267

60、0 56h1ba tan42.660.5193.072mtantan0.5190.33h20mh3Hh1h293.07205.928mK 112a1h12h0h3122.663.07220.85.928H2HH 29199221.607E 0.5H2KK10.5 18 920.3991.607467.18kNE xE cos467.18cos 18 2617 30380.41kNEYE sin467.18sin 18 2617 30271.18 kN土压力作用点：Ha H h122HZ xh0 h3 3h333H 2K192.6693.702 20.85.92835.9285293.327m3