高速公路路面设计及排水设计计算书

高速公路路面设设计及排水水设计计算算书第三章排水设设设计计算算说明明书3.1气候与地地地质条件件介绍绍项目工程区属属属亚热带湿湿润润季风气气候区区，整体气气温温变化幅幅度小小，年均均温13-114℃，1月均温3.0--66.3℃，7月均温19.88--22..0℃。极端最高高气气温为32.8℃，最低气气温温为-12℃。多年平平均均降水量量达到到1350毫米/年。蒸发发量量最大的的月份份为2～5月份，HYPERLINK"/view/659490.htm"无霜霜期期230--3300天。HYPERLINK"/view/2146161.htm"冬暖夏夏凉凉，气候宜人人。地地形起伏伏较大大，HYPERLINK"/view/4274930.htm"局部地地区区气候差异异明明显。全全市总总水量约142..118亿立方米米，其其中HYPERLINK"/view/2739980.htm"地表水水体体平均年流流量64亿立方米米。项项目工程程区地地处HYPERLINK"/view/124025.htm"长江水水系系和珠江水水系系的分水水岭地地区。长长江水水系以HYPERLINK"/view/66819.htm"乌江江上游三岔岔河为干干流，展展布于市市境北北部；珠珠江水水系以北北HYPERLINK"/view/1435965.htm"盘江江为干流，由由由西向东东横贯贯市境中中部；；南盘江江HYPERLINK"/view/298864.htm"支流流分布于市市境境南部边边缘。受受岩溶地地貌影影响，地地表河河网与地地下河河网均有有发育育，互有有衔接接，且反反复出出现。境境内10公里以上上河河流43条，多呈呈现现河谷深深切，河河床狭，水水流流急，落落差大大，HYPERLINK"/view/1105728.htm"水利资资源源丰富。工工程程区年降降水量量具明显显的季季候性特特征，5～10月为雨季季，多多暴雨，降降水水量占全全年总总量的三三分之之二，暴暴雨常常造成洪洪水灾灾害，并并诱使使崩塌、滑滑坡坡等地质质灾害害发生。项目工程区区所所属境内岩岩岩溶地貌貌类型型齐全，发发育育典型。山山峦峦众多，延延绵绵起伏；；沟壑壑纵横，深深履履险峻。地地势势西北高高，东东南低。地地面面最高点点为HYPERLINK"/view/858990.htm"乌乌蒙山脉脉的韭韭菜坪，HYPERLINK"/view/36833.htm"海海拔拔在29000..3米，人称“贵州屋脊”；最低点点在在六枝特特区毛毛口乡北北盘江江河谷，海海拔拔586米。境内内HYPERLINK"/view/2945495.htm"平均均海拔在14000--19000米之间。沿沿沿线地质质情况况为覆盖盖层以以种植土土、亚亚砂土和和亚粘粘土为主主，含含少量的的碎石石质土，覆覆盖盖层厚2m左右，稻稻田田中种植植土厚厚0.6m左右。下下伏伏基岩为为硅化化板岩。3.2边沟设设设计验算算在K10+98883.39966至K11+020之间间的的左侧挖方段段为为挖方最最大汇汇水面积积段，本本次设计计以沥沥青混凝凝土路路面为例例。硅硅化板岩岩路堑堑（坡度度为1：0.5,坡面流长长度度为7.55m），路基基宽宽度21.5m,取单侧路路面面和路肩肩横向向排水宽宽度为为12m,路拱横坡坡为2%在纵断面面方方面，此此处属属于竖曲曲线上上，采用用平均均纵坡i=（15188..14-15166..70）/36.66004=0.033%,边沟坡脚脚和和路肩边边缘间间设置矩形形形边沟。计计计算简图图如图图4.2--11.计算汇水面积和和和径流系系数：：由图一计算汇水水水区域在在路堑堑一侧（由由平平台沟到到边坡坡平台）的的面面积A1=7.5××336.66044=274..553m2。由于坡坡面面上采用拱拱式式护面墙墙防护护，则由由《公公路排水水设计计规范》得得坡坡面径流流系数数取C1=0.788。汇水区区域在边边沟平平台上的的面积积A2=1×36.66004=36.66004m2,取坡面径径流流系数(浆植草护面)C2=0.533，汇水区区域在路路面一一侧(公路路中中线线到边沟沟）的的面积为A3=36.66004×12=439..2248m2,由表查得得沥沥青路面面径流流系数为C3=0.995。由此，总总总的汇水水面积积为F=2744..53+36.66004+439..2248=750..3382m2，汇水区区的的径流系系数为为C=。图STYLEREF2\s4.2SEQ图\*ARABIC\s21边边沟计算示示示意图计算汇流历时：：：由克毕公式计算算算坡面汇汇流历历时，其中：L——坡坡坡面流长长度；；iii——坡面流流坡坡度；mmm——地表粗粗糙糙系数；；由表查得拱式护护护面墙防护护路路堑边坡坡的粗粗度系数m=0.4，且路堑堑坡坡度为1：0.5,得路堑坡坡面面汇流历历时。由表查得边沟平平平台（植草草护面）的的粗度系系数m=0.4,横向坡度度为为4%，则查表得沥青混凝凝凝土路面面粗糙糙系数为m=0.00113，横坡4%，坡面流流长长度为12m，所以历历时时时间为为。因此取坡面汇流流流历时t=3.81166min(取最大值)。设边沟底宽为000.6m，高0.65m，以浆砌砌片片石砌筑筑，沟沟壁粗糙糙系数数n=0..0025。设计水水深深为0.5m。求得过水断面段段段面积为A=，水力力半半径为R=m。按曼宁公式,得得得沟内平平均流流速为：：，因此沟内汇流流流历时为。由上可得汇流历历历时为。计算降雨强度：：：据设计手册，高高高速公路路路界界内坡面面排水水设计降降雨重重现期为为155年。求设设计计重现期期和降降雨历时时内的的降雨强强度（mmm/minn）,由于公路路在贵州六六盘水境内内，据《公公路排水设设计手册》，可可取公式。计算设计径流量量量：可按降雨强度由由由推理公公式确确定：，式中Q---设设计计径流量；；；C---径流系系系数；F---汇水面面面积（Km）;所以。检验径流：设定边沟沟沟的截面面形式式为矩形，底宽0.6m,过水断面面为为底宽0.6m，水深0.5m，断面积积为0.3m2,则泄水能能力Qc=0.3×2.3=0.699m/s。因为设计计计径流量Q=0..03345m/s<泄水能力Qc=0.699m/s，所以假假定定的边沟沟尺寸寸符合要要求。冲淤检验：边沟的平平平均流速速应使使水流在在设计计流量条条件下下不产生生冲刷刷和淤泥泥。为为此，应应保证证设计流流速在在最大和和最小小允许流流速范范围内。对于浆砌砌砌片石边边沟，最最大允许许速度度为3.0mm//s，由于水水深深不大于0.5m，则修正正系系数为0.855,故修正最最大大允许流流速为为2.555mm/s,而最小允允许许速度为0.4mm//s。对于平均流速VVV=2.33m/s在最大与与最最小范围围内，故故满足冲冲淤检检验。综上所述，边沟沟沟尺寸符符合要要求。拦水带设计验算算算：本次设计以沥青青青路面设设计为为例，单单侧路路面和路路肩横横向排水水的宽宽度为12m,出水口的的间间距初拟拟为50m，以K10+983..3396～K11+00220段为设设计计段，纵纵坡坡坡度为0..003%,路拱横坡坡度度为4%。计算图图见见图4.33--1：图STYLEREF2\s4.3SEQ图\*ARABIC\s21拦拦水带设计计计示意图图设计径流量计算算算设计重现期按公路重要程度度度（高速速公路路），对对路面面和路肩肩表面面排水取取设计计重现期期为5年。汇水面积和径流流流系数设出水口间距距距为50米，则两两个个出水口口之间间的汇水水面积积为F=500××12×10-66=600×1100-6km2,对于沥青青混混凝土路路面取取径流系系数C=0..995。汇流历时由克毕公式计算算算坡面汇汇流历历时t1，由表查查得得地表粗粗度系系数m1=0.00113,路面横坡坡为is=4%,坡面流长长度LS=12m,可计算得得到到坡面汇汇流历历时=1..2877min由沟底（即路线线线）纵坡ig=0.033%,则由齐哈哈近近似估算算：==0.1544mm/s,所以沟内内汇汇流历时时为：：ts=50/((660×0..1544)==5.41111min由此，可得到汇汇汇流历时时为t=t1+t2=6.69988min降雨强度贵州六盘水的降降降雨强度度公式式为：3..170mm/miinn,由此得到设计径径径流量为为：=16.67×××0.995××3.17700×600×1100-6=0..0030m3/s确定路缘带内的的的水深与与水面面宽度硬路肩宽为3mmm,外侧边缘缘设设沥青路路缘带带，近路路缘带带60cm宽度范围围内内路肩横横坡采采用5%，由以上上求求得设计计径流流量Q=0..003m3/s。折线型型底底边的过过水断断面图见见图44.3--2。查表得，光滑沥沥沥青表面面的粗粗糙系数数为n=0..0013,,对于浅三角形沟沟沟的水力力计算算采用修修正的的曼宁公公式来来计算泄泄水能能力，由QC=，带入Q=0..003m3/s，ih=0.004,i=00..00033,来反算ha=0.10044m。则离路缘带6000cm处的水深hb=ha-Bwia=0.10044-0.66××0.004=0.008m。水深为0.0888、横坡为0.04的过水断断面面的泄水水量按按修正的的曼宁宁公式来来计算算。=0.0021111m3/s图STYLEREF2\s4.3SEQ图\*ARABIC\s22路缘带内60cccm宽度范围围内内的泄水水量为为:0.028m333/s。路缘带内60cccm宽度范围围外外的泄水水量为为:=0.002888m3/s。总泄水量Qa+++Qb=0.003308m3/s>>QQ=0..033m3/s改水深ha=000.06m,按上述方方法法知：hb=ha-BBwwia=0.006-0.66××0.004=0.00366mm3/s，Qa=0.02288-0.00016=0..00264m3/sm3/s总泄水量Qa+++Qb==0..00264+00..00211=0.00285m3/s,接近于设设计计流量Q=0..003m3/s，因而，拦拦拦水带边边沟水水深为6cm,沟内水面面宽宽度到达达离硬硬路肩边边缘0.6++00.02/0.003=1.277m。确定拦水带尺寸寸寸水力计算主要关关关心边沟沟排泄泄设计流流量时时的水深深和水水面宽度度，前前者影响响到路路缘带或或缘石石的高度度，后后者用于于检验验沟内水水面是是否超过过设计计规定的的限值值（硬路路肩内内侧边缘缘）。根根据拦水水带边边沟水深深为66cm，以及水水面面宽度为1.27m(硬路肩宽宽度度为3m),选择拦水水带带的形式式为水水泥混凝土土拦拦水带，拦拦水水带堤高12cm,正面边坡1：1,背面边坡坡直直立。具具体尺尺寸见下图。本节设设计计的公式式均来来自于公公路排排水设计计手册册。拦水带尺尺寸寸图（单单位：：cm）4水泥混凝土土路路面设计4.1交通量计计计算立德高速K1000+0000~~K122+2250段，在在自然区区划上上属于区。拟拟建一条条高速速公路，双双向向四车道道，交交通量年年平均均增长率率为88.5%%，路路基土为为低液液限粘土土。表4-1计算设设设计年限通通过过的标准准轴载载作用次次数车型车轴车轴车轮型EQEQ（KN）小客车前轴1-111.527002.5265666E-112后轴1-12327001.6558EEE-077中客车SH130前轴1-116.58002.4145333E-110后轴1-2238004.9060999E-008大客车CA50前轴1-128.75001.0594555E-006后轴1-268.25001.09526667小货车BJ130前轴1-113.5517002.1952222E-111后轴1-227.217001.5259999E-006中货车CA50前轴1-128.76001.2713444E-006后轴1-268.26001.314322203888中货车EQ140前轴1-123.78508.4215666E-008后轴1-269.28502.350266628556大货车JN150前轴1-1498500.009388876335后轴1-2101.68501095.76667099特大车日野KB222前轴1-150.26000.009755591221后轴1-2104.36001095.76667099拖挂车五十铃前轴1-160750.0.211115833244后轴3-21007575合计2352.3666054442轴4轮略去不不计；；方向分分配系数数0..5，车道道分分配系数数为00.8。故故有有：=ADTT×（×）=2352×000.5××0..8=99411（次）4.2交通参数数数分析1、累计标准轴轴轴次设计使用年限为为为30年，车车轮轮轮迹横横向分分布系数数为ηη=0.2200。（《公公路路水泥混混凝土土路面设设计规规范》中中表A.2..4查得）使用年限内的累累累计标准准轴次次：=〔-1〕×3365×==853266682≦20000××（次）使用年限内标准准准轴载作作用次次数（100,,22000），属于于重重交通等等级。4.3方案设计计计方案一：面层:水泥混混凝土板板，厚厚0.288mm基层：5%水泥泥泥稳定碎碎石，厚0.18m底基层：6%%%级配碎石，厚0.166mm初拟路面结构由表333.0..1，相相应于安安全等等级一级级的变变异水平平等级级为低等等。根根据高速速公路路、重交交通等等级和低低等级级变异水水平等等级，查查表44-1和表表4-3，初初拟拟普通混混凝土土面层厚厚度为为=0.2288m。基层选选用用水泥稳定定碎碎石（水泥泥用用量5%），厚厚=0..18m，底基层层为为=0.116m的级配碎碎石石（颗粒粒含量量6%）。单单向向路幅宽宽度为为24m（行车道道）+2×22..5m（硬路肩肩）,普通混凝凝土土板的平平面尺尺寸为3..775m，长长5.0mm。纵缝为为设设拉杆平平缝，横横缝设计计为传传力杆的的假缝缝。材料参数的确定定定混凝土的设计弯弯弯拉强度度与弯弯拉弹性性模量量按表3.00..8，取普普通通混凝土土面层层的弯拉拉强度度标准值值=55.0MMPaa,相应弯拉拉弹弹性模量量标准准值为=3311GPa泊松比0.15。土基的回弹模量量量参照《公公路路水泥混混凝土土路面设设计规规范》附附录表表E.0..1、表F.0..1路基回弹弹模模量取=7700MPa，查表E.0..11-2,取地下水水位1.0m时湿度调调节节系数0.80。由此，路路路床顶综综合回回弹模量量取为为700.88==56MMPaa为查附录E.0..2水泥稳定定碎碎石基层层回弹弹模量=113300MMPaa。泊松比0.35级配碎石石底底基层回回弹模模量=22200MPa。泊松比比为0.35，砾石粗粗集集料混凝凝土的的线膨胀胀系数数=11/℃。按式（B.2...4-1）~式（B.2..44-4）计算板板底底地基综综合回回弹模量量如下下：===220MMPPa===0.166mm=0.26lnnn()+00..86==0..26××lnn（0.16）+0.8866=0..3884===94.77MMPa板底地基综合回回回弹模量量取为90MPPaa混凝土面层板的的的弯曲刚刚度、半半刚性基基层板板的弯曲曲刚度度、路面结结构构总相对对刚度度半径为：：===58MNN..m===0.666MMN.m=1.21=111.211=11.055m（3）荷载应力力按式（B.4...1-1）,标准荷载载和和极限荷荷载在在临界荷荷位处处产生的的荷载载应力为为：===1.434MMMPa===111.511MPPa按式（B.2...1），计算算面面层荷载载疲劳劳应力。按按式式（B.2..6）计算面面层层最大荷荷载应应力。==0.87222.484411.1551..4344=33.566MPPa==0.87111.1511..51==1..51MMPaa其中：应力折减减减系数=00..87（B.2..1条）；综综合合系数=11..15（表B.2..1）；疲劳劳应应力系数数===2.44884。温度应力由表3.0..100，最大温温度度梯度取88℃/m。按B.3..3和B.5..2计算综合合温温度翘曲曲应力力和内应应力的的温度应应力系系数。===33900MMPa/mmm===0.11188m=_=_=0...1011t===1.5559=1-=1-===0.66199=1.77=111.777=00.2663按式（B.3...2）计算面面层层最大温温度应应力：===1.100MMPa温度疲劳应力系系系数，按式式（B.3..4）计算：：===0.24411按式（B.3...1）计算温温度度疲劳应应力：：==0.241111.100==0.22655MPPa结构极限状态校校校核查表3.0..4，一一级安全全等级，低低变变异水平平条件件下，可可靠度度系数取1.24。按式（3.0..44-1）和式（3.0..44-2）校核路路面面结构极极限状状态是否否满足足要求：：1.24（3...56++0..265）=4.77443≦=5.00MMPa=1.24×（1.511++1.1）=3.2244MPa≦=5.00MMPa拟定的由计算厚厚厚度0.288m的普通混混凝凝土面层层和厚厚度0.188m的水泥稳稳定定粒料基基层组组成的路路面结结构满足足要求求，可以以承受受设计基基准期期内荷载载应力力和温度度应力力的综合合疲劳劳作用，以以及及最重轴轴载在在最大温温度梯梯度时的的一次次作用。取取混混凝土面面层设设计厚度度为0.288m。方案二：面层:水泥混混凝土板板，厚厚0.277mm基层：5%水泥泥泥稳定碎碎石，厚0.15m底基层：4%%%水泥稳定定碎石，厚0.166mm（一）初拟路面面面结构由表3.00..1，相应应于于安全等等级一一级的变变异水水平等级级为低低等。根根据高高速公路路、重重交通等等级和和低等级级变异异水平等等级，查查表4-11和表4-33，初拟拟普通混混凝土土面层厚厚度为为=0.2277m。基层选选用用水泥稳定定碎碎石（水泥泥用用量5%），厚厚=0..15m，底基层层为为=0.116m的水泥稳稳定定碎石（水水泥泥用量4%）。单向向路路幅宽度度为23.755m（行车道道）+2×22..5m（硬路肩肩）,普通混凝凝土土板的平平面尺尺寸为3..775m，长长5.0mm。纵缝为为设设拉杆平平缝，横横缝设计计为传传力杆的的假缝缝。（二）材料参数数数的确定定1、混凝土的设设设计弯拉强强度度与弯拉拉弹性性模量按表3.00..8，取普普通通混凝土土面层层的弯拉拉强度度标准值值=55.0MMPaa,相应弯拉拉弹弹性模量量标准准值为=3311GPa泊松比0.15。2、土基的回回弹弹模量参照《公公路路水泥混混凝土土路面设设计规规范》附附录表表E.0..1、表F.0..1路基回弹弹模模量取=7700MPa，查表E.0..11-2,取地下水水位1.0m时湿度调调节节系数0.80。由此，路路路床顶综综合回回弹模量量取为为700.88==56MMPaa为查附录E.0..2水泥稳定定碎碎石基层层回弹弹模量=113300MMPaa。泊松比0.35，水泥稳稳定定碎石底底基层层回弹模模量==13000MMPa。泊松比比为0.35，砾石粗粗集集料混凝凝土的的线膨胀胀系数数=11/℃。按式（B.2...4-1）~式（B.2..44-4）计算板板底底地基综综合回回弹模量量如下下：===13000MMPa===0.166mm=0.26lnnn()+00..86==0..26××lnn（0.16）+0.8866=0..3884===187..33MPa板底地基综合回回回弹模量量取为185MMPPa混凝土面层板的的的弯曲刚刚度、半半刚性基基层板板的弯曲曲刚度度、路面结结构构总相对对刚度度半径为：：===52MNN..m===0.422MMN.m=1.21=111.211=00.800m（3）荷载应力力按式（B.4...1-1）,标准荷载载和和极限荷荷载在在临界荷荷位处处产生的的荷载载应力为为：===1.29MPPPa===111.344MPPa按式（B.2...1），计算算面面层荷载载疲劳劳应力。按按式式（B.2..6）计算面面层层最大荷荷载应应力。==0.87222.484411.1551..29==3..21MMPaa==0.87111.1511..34==1..34MMPaa其中：应力折减减减系数=00..87（B.2..1条）；综综合合系数=11..15（表B.2..1）；疲劳劳应应力系数数===2.44884。（4）温度应力力由表3.0..100，最大温温度度梯度取88℃/m。按B.3..3和B.5..2计算综合合温温度翘曲曲应力力和内应应力的的温度应应力系系数。===40299MMPa/mmm===0.10011m=_=_=0...0622t===2.0008=1-=1-===0.990=1.77=111.777=00.466按式（B.3...2）计算面面层层最大温温度应应力：===1.866MMPa温度疲劳应力系系系数，按式式（B.3..4）计算：：===0.466按式（B.3...1）计算温温度度疲劳应应力：：==0.46111.86==00.866MPPa（5）结构极限限状状态校核查表3.0..4，一一级安全全等级，低低变变异水平平条件件下，可可靠度度系数取1.24。按式（3.0..44-1）和式（3.0..44-2）校核路路面面结构极极限状状态是否否满足足要求：：1.24（3...21++0..86）=5.0044MPa≈5MPa≦=5.00MMPa=1.24×（1.344++1.886）=3.9977MPa≦=5.00MMPa拟定的由计算厚厚厚度0.277m的普通混混凝凝土面层层和厚厚度0.155m的水泥稳稳定定粒料基基层组组成的路路面结结构满足足要求求，可以以承受受设计基基准期期内荷载载应力力和温度度应力力的综合合疲劳劳作用，以以及及最重轴轴载在在最大温温度梯梯度时的的一次次作用。取取混混凝土面面层设设计厚度度为0.277m。方案三：面层:水泥混混凝土板板，厚厚0.288mm基层：5%水泥泥泥稳定碎碎石，厚0.16m底基层：天然然然砂砾，厚厚0.222mm（一）初拟路面面面结构由表3...0.11，相相应于安安全等等级一级级的变变异水平平等级级为低等等。根根据高速速公路路、重交交通等等级和低低等级级变异水水平等等级，查查表44-1和表表4-3，初初拟拟普通混混凝土土面层厚厚度为为=0.2288m。基层选选用用水泥稳定定碎碎石（水泥泥用用量5%），厚厚=0..16m，底基层层为为=0.222m的天然砾砾石石。单向向路幅幅宽度为23.755m（行车道道）+2×22..5m（硬路肩肩）,普通混凝凝土土板的平平面尺尺寸为3..775m，长长5.0mm。纵缝为为设设拉杆平平缝，横横缝设计计为传传力杆的的假缝缝。（二）材料参数数数的确定定1、混凝土的设设设计弯拉强强度度与弯拉拉弹性性模量按表3.0.888，取普通通混混凝土面面层的的弯拉强强度标标准值=55..0MPPa,,相应弯拉拉弹弹性模量量标准准值为=3311GPa泊松比0.15。2、土基的回回弹弹模量参照《公路水泥泥泥混凝土土路面面设计规规范》附附录表E.0..1、表F.0..1路基回弹弹模模量取=7700MPa，查表E.0..11-2,取地下水水位1.0m时湿度调调节节系数0.80。由此，路路路床顶综综合回回弹模量量取为为700.88==56MMPaa为查附录E.0..2水泥稳定定碎碎石基层层回弹弹模量=113300MMPaa。泊松比0.35，天然砾砾石石底基层层回弹弹模量=11550MPPa。泊松比比为0.35，砾石粗粗集集料混凝凝土的的线膨胀胀系数数=11/℃。按式（B.2...4-1）~式（B.2..44-4）计算板板底底地基综综合回回弹模量量如下下：===150MMPPa===0.222mm=0.26lnnn()+00..86==0..26××lnn（0.22）+0.8866=0..4666===88.66MMPa板底地基综合回回回弹模量量取为85MPPaa混凝土面层板的的的弯曲刚刚度、半半刚性基基层板板的弯曲曲刚度度、路面结结构构总相对对刚度度半径为：：===58MNN..m===0.511MMN.m=1.21=111.211=11.077m（3）荷载应力力按式（B.4...1-1）,标准荷载载和和极限荷荷载在在临界荷荷位处处产生的的荷载载应力为为：===1.45MPPPa===111.511MPPa按式（B.2...1），计算算面面层荷载载疲劳劳应力。按按式式（B.2..6）计算面面层层最大荷荷载应应力。==0.87222.484411.1551..45==3..60MMPaa==0.87111.1511..51==1..63MMPaa其中：应力折减减减系数=00..87（B.2..1条）；综综合合系数=11..15（表B.2..1）；疲劳劳应应力系数数===2.44884。（4）温度应力力由表3.0..100，最大温温度度梯度取88℃/m。按B.3..3和B.5..2计算综合合温温度翘曲曲应力力和内应应力的的温度应应力系系数。===37855MMPa/mmm===0.10088m=_=_=0...0888t===1.5556=1-=1-===0.559=1.77=111.777=00.244按式（B.3...2）计算面面层层最大温温度应应力：===1.011MMPa温度疲劳应力系系系数，按式式（B.3..4）计算：：===0.200按式（B.3...1）计算温温度度疲劳应应力：：==0.20111.01==00.2002MMPa（5）结构极限限状状态校核查表3.0..4，一一级安全全等级，低低变变异水平平条件件下，可可靠度度系数取1.24。按式（3.0..44-1）和式（3.0..44-2）校核路路面面结构极极限状状态是否否满足足要求：：1.24（3...6+00.2202）=4.7711MPa≦=5.00MMPa=1.24×（1.633++1.001）=3.2277MPa≦=5.00MMPa拟定的由计算厚厚厚度0.288m的普通混混凝凝土面层层和厚厚度0.166m的水泥稳稳定定粒料基基层组组成的路路面结结构满足足要求求，可以以承受受设计基基准期期内荷载载应力力和温度度应力力的综合合疲劳劳作用，以以及及最重轴轴载在在最大温温度梯梯度时的的一次次作用。取取混混凝土面面层设设计厚度度为0.288m。5沥青路面结结构构层厚度计计计算5.1设计资料料料立德高速K1000+0000~~K122+2250段，在在自然区区划上上属于区。拟拟建一条条高速速公路，双双向向四车道道，车车道系数数为ηη=0.5,拟采用沥沥青青路面结结构，设设计年限限为15年，交通通量量年平均均增长长率为8..55%，沿线线土土质为低低液限限粘土,沿线地质质情情况为覆覆盖层层以种植植土、亚亚砂土和和亚粘粘土为主主，含含少量的的碎石石质土，覆覆盖盖层厚2m左右，稻稻田田中种植植土厚厚0.6m左右。下下伏伏基岩为为硅化化板岩。公公路路沿线有有较丰丰富的砂砂砾材材料、砂砂，当当地沿线线无矿矿石料场场，矿矿石材料料需外外购，当当地有有水泥厂厂和电电厂，粉粉煤灰灰较丰富富，有有少量石石灰生生产，但但产量量不高。5.2轴载分析析析表5-1交通组组组成及交通通量量表（双双向）车型后轴型号交通量（辆/昼昼昼夜）小客车1-12700中客车SH133301-2800大客车CA50001-2500小货车BJ133301-21700中货车CA50001-2600中货车EQ144401-2850大货车JN155501-2850特大车日野KBBB22221-2600拖挂车五十铃3-275交通量年平均增增增长率（%）8.5我国沥青路面设设设计以双双轮组组单轴载100kkN为标准轴轴载载，表示示为BZZ--1100。按照《公公公路沥青青路面面设计规规范》（JTGDD50-22006）,标准轴载载的计算参参数按表5-2确定。表5-2标准准准轴载计算算参参数标准轴载名称BZZ-10000标准轴载名称BZZ-10000标准轴载P（KKKN）100单轮当量圆直径径径d（mm）21.30轮胎接地压强PPP（Mpa）0.70两轮中心距（cccm）1．5d﹙1﹚当以设计计弯沉沉值设计计指标及及沥青青基层层层底拉拉应力验验算时时，各级级轴载载的作用次次数数均换算成成标标准轴载载的当当量作用用次数数。式中：—以设设设计弯沉沉值和和沥青层层层底底拉应力力为指指标时的的标准准轴载的的当量量次数；；—被换算车型型的的各级轴载载载换算次次数（次/d）；—标准轴载（）；；；—各种被换算算车车型的轴载载载（）；CCC1—被换算车车型型的轴数数系数数；CCC2—被换算车车型型的轮组组系数数，单轮轮组为为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38；—被换算车型型的的轴载级别别别。当轴间距离大于于于3m时，按单单独独的一个个轴载载计算；；当轴轴间距离离小于于3m时，双轴轴或或多轴的的轴数数系数按按下面面公式计计算：：式中：m—轴数数数。表5-3轴载载载换算结果果车型（）（次/日）小客车前轴11.516.427001.41768884后轴2316.4270028.9107778中客车SH13330前轴16.516.48002.01987778后轴23118001.33846662大客车CA5000前轴28.716.450014.0260008后轴68.21150094.6089991小货车BJ13330前轴13.5516.417001.82206669后轴27.21117005.89961115中货车CA5000前轴28.716.460016.8312229后轴68.211600113.530007中货车EQ14440前轴23.716.485010.3694441后轴69.211850171.348886大货车JN15550前轴4916.4850244.31666后轴101.611850910.765555特大车日野KBBB2222前轴50.216.4600191.598886后轴104.311600720.589996拖挂车五十铃前轴6016.47552.0234445后轴3×1003175225∑2806.41117则按公式（3...1.7）其设计计年年限内一一个车车道上的的累计计量轴次次：式中—设设计计年限内一一一个车道道的累累计当量量轴次次数（次/车道）；；t—设计年年年限(年)，查表3.1..3知，t=15年；—营运第一年年双双向日平均均均当量轴轴次（次/d）；—设计年限内内的的交通量平平平均增长长率，由由材料知知，γγ=0.00885；—车道系数,,查查表3.11..6知η=0.55。则以设计弯沉值值值为指标及及沥沥青层层层底拉拉应力验验算时时：次。（2）当进行半半刚刚性基层层层层底拉应应力验验算时，各各级级轴载的的作用用次数，均均按按下式换换算成成标准轴轴载的的当量作作用次次数：式中----以以以半刚性性材料料层的拉拉应力力为设计计指标标时标准准轴载载的当量量轴次次（次/日）;----被换算算算车型的的轴数数系数，以以拉拉应力为为设计计指标时时，双双轴或多多轴的的轴数系系数按按式=1+2（m-1）计算；----被换算算算车型的的轮组组系数，单单轮轮组为188.5，双轮组组为1.0，四轮组组为0.099表5-4轴载载载换算结果果车型（）（次/日）小客车前轴11.5118.527000.00152228后轴23118.527000.39116663中客车SH13330前轴16.5118.58000.00813331后轴23118000.00626665大客车CA5000前轴28.7118.55000.42579991后轴68.21150023.4015557小货车BJ13330前轴13.55118.517000.00357774后轴27.21117000.05093333中货车CA5000前轴28.7118.56000.5109555后轴68.21160028.0818888中货车EQ14440前轴23.7118.58500.15652223后轴69.21185044.695999大货车JN15550前轴49118.585052.2587778后轴101.611850965.091117特大车日野KBBB2222前轴50.2118.560044.7664446后轴104.311600840.283333拖挂车五十铃前轴60118.57523.3046667后轴3×1005175375∑2398.38888则其设计年限内内内一个车车道上上的累计计量轴轴次为：次。5.3沥青路面面面结构设设计方方案5.3.1路路路面材料料选择择交通量情况：经经经计算得得设计计车道交交通量量累计标标准为为次（按设设计计弯沉计计），为为重交通，说说明明交通量量很大大。2.地质与土土土基情况况：立立德高速速公路路沿线地地处贵贵州省西南南部部，该路路段在在自然区区划上上属于区，沿沿线土质质为低低液限粘粘土，填填方路基基高11.8m，地下水位位距距路床0..99m，属中湿湿状状态，路路线大大致呈西西南走走向，六六盘水水境内岩溶溶地地貌类型型齐全全，发育育典型型。山峦峦众多多，延绵绵起伏伏；沟壑壑纵横横，深履履险峻峻。地势势西北北高，东东南低低；其中本本设设计段K110+0000~K12+500段路中中线线相对高高差较较大，公公路沿沿线主要要为荒荒山坡，地地形形地质条条件极极为复杂杂，地地质病害害较多多，有溶溶洞、滑滑坡、崩崩塌、采采空区、软软土土、断层层等。该设设计路段路路基处于中中湿状态，路路基土为低低液限黏质质土，土基基的回弹模模量为35MPPa。3.沿线气象象象情况：：由于于该路段段属亚亚热带湿湿润季季风HYPERLINK"/view/19879.htm"气候地区。整整体气温温变化化幅度小小，年年均温133--14℃，1月均温3.0--66.3℃，7月均温199..8-222..0℃。HYPERLINK"/view/659490.htm"无霜期23300-3000天。降雨雨量12000--15000毫毫米。HYPERLINK"/view/2146161.htm"冬暖暖夏夏凉，气候候宜宜人。多多年最最大道路路冻深深为平均均冻结结指数为为32℃，最大冻冻结结指数为为57℃，查表5.2..2可知该路路段段地区属属于非非冰冻地地区，所所以不需需要进进行防冻冻厚度度验算。路路段段所属地地区地地形起伏伏较大大，HYPERLINK"/view/4274930.htm"局部地地区区气候差异异明明显。六六盘水水市总水水量约约142..118亿立方方米米，其中中HYPERLINK"/view/2739980.htm"地表表水体平均均年年流量644亿立方米米。4.公路沿线线线主要筑筑路材材料情况况：公公路沿线线有较较丰富的的砂砾砾材料、砂砂，当当地沿线线无矿矿石料场场，矿矿石材料料需外外购，当当地有有水泥厂厂和电电厂，粉粉煤灰灰较丰富富，有有少量石石灰生生产，但但产量量不高。本本路路段水源源较为为丰富，施工工用用电可考考虑利利用沿线线农用用电网，加加装装变压器器，改改善及加加铺电电路解决决。5.3.2初拟拟拟路面结结构根据本地区的路路路用材料料，结结合已有有工程程经验与与典型型结构，拟拟定定了两个个结构构组合方方案。按按计算法法确定定方案一一、方方案二的的路面面厚度。根根据据结构层层的最最小施工工厚度度、材料料、水水文、交交通量量以及施施工机机具的功功能等等因素，基基于于以上考考虑因因素，本本段路路对于中中湿状状态提出两种半刚性基层层组组合方式式，初初步确定定路面面结构组组合和和各层厚厚度如如下：方案一:半刚性基层：444㎝沥青混凝凝土土（AC--113）+6㎝沥青混凝凝土土（AC--220）+9㎝沥青混凝凝土土（AC--225）+18㎝水水泥泥稳定碎碎石（6%%）+？㎝石灰灰粉煤灰砂砂砾土，以石灰粉粉煤灰砂砾砾土为设计计层。方案二:半刚性基层：444㎝沥青混凝凝土土（AC--113）+8㎝沥青混凝凝土土（AC--220）+10㎝沥青混凝凝土土（AC--225）+18㎝水泥稳稳定定碎石（6%）+30㎝水泥砂砂砾砾，方案二二按按验算法法验算算结构层层厚度度。5.3.3新建建建路面结结构厚厚度计算算11各层材料料的的抗压模模量和和劈裂强强度土基回回回弹模量量的确确定可根根据附附录E查得。各各结结构层材材料的的抗压模模量及及劈裂强强度已已参照规规范给给出的推推荐值值确定。见见表表5-5和表5-6。表5-5结构构构组合参数数（方方案一）层次材料名厚度(cm)抗压回弹模量强度劈裂（Mpa）拉应力计算用弯沉计算用①细粒式沥青混凝凝凝土4200014001.4②中粒式沥青混凝凝凝土6180012001.0③粗粒式沥青混凝凝凝土9120010000.8④水泥稳定碎石石5⑤石灰粉煤灰砂砾砾砾土待定360013000.7⑥土基—7070—表5-6结构组组组合参数（方方案二）层次材料名厚度(cm)抗压回弹模量强度劈裂（Mpa）拉应力计算用弯沉计算用①细粒式沥青混凝凝凝土4200014001.4②中粒式沥青混凝凝凝土8180012001.0③粗粒式沥青混凝凝凝土10120010000.8④水泥稳定碎5⑤水泥砂砾30360013000.555⑥土基—7070—22计算路表表设设计弯沉沉值高速公路，沥青青青混凝土土面层层=1.00=1.0（半刚性性基基层沥青青路面面）==22.1999㎜=2.22119㎝(半刚性基基层层沥青路路面)33各层材料料按按容许层层底拉拉应力沥青路面层、半半半刚性材材料基基层和底底基层层以拉应应力为为设计或或验算算指标时时，材材料的容容许拉拉应力按式式（8.0..66-1）计算（8.0.6---1）式中：—路面结构层层材材料的容许许许拉应力力（Mpa）；—沥青混凝土土或或半刚性材材材料的极极限劈劈裂强度度（Mpa）；—抗拉强度结结构构系数。对沥青混凝土的的的极限劈劈裂强强度，系系指15°C时的极限限劈劈裂强度度；对对水泥稳稳定类类材料系系指龄龄期为90d的极限劈劈裂裂强度；；对二二灰稳定定类、石石灰稳定定类材材料系指指龄期期为180d的极限劈劈裂裂强度；；对水水泥粉煤煤灰稳稳定类系系指龄龄期为120d的极限劈劈裂裂强度。对对对沥青混混凝土土面层的的抗拉拉强度结结构系系数，按按下式式计算：==3.227对对对无机结结合料料稳定集集料类类的抗拉拉强度度结构系系数，按按下式计计算：：=22..11对对对无机结结合料料稳定细细粒土土类的抗抗拉强强度结构构系数数，按下下式计计算：=2.7711表5-7结构构构层容许弯弯拉拉应力材料名称（Mpa）（Mpa）细粒式沥青混凝凝凝土1.43.270.43中粒式沥青混凝凝凝土1.03.270.31粗粒式沥青混凝凝凝土0.83.270.24水泥稳定碎石4石灰粉煤灰砂砾砾砾土0.72.710.244按设计弯弯沉沉值计算算路面面厚度1）计算综合修修修正系数==0.637772）计算理论弯弯弯沉系数==3.38﹙2﹚确定设计计层厚厚度采用三层体系表表表面弯沉沉系数数，由诺诺莫图图算设计计层厚厚度。h/δ=4/1110.665==0.33766E2/E1=120000/144000=0..8557；由三层体系表面面面弯沉系系数诺诺莫图查查得：：=5.8。h/δ=4/1110.665==0.33766=70//112000=00.0558；由三层体系弯沉沉沉系数诺诺莫图图查得K1=0.888。又因为K2=///(K1）=3.3388/（5.8××00.88）=0.66662，=70//112000=00.0558，，由上查查表表得：H/δ=4.5，H=1100.655×44.5==477.9ccm。由可知：=34.1+×××1.03因为H=477..9cm，可知=1133.4ccm，故取=1144cm。如图所示：_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=140000MPaahh=4ccmEE1=140000Mpah2=6cmEEE2=120000MPaah3=9cmEEE3=100000MPaaHH=？cmE2=120000MPaah4=18cmmEEE4=150000MPaah5=14cmmEEE5=130000MPaaEEE0=700MMPaEE0=70MMPPa55沥青混凝凝土土面层和和半刚刚性基层层、底底基层层层底拉拉应力验验算﹙1﹚细粒式沥沥青混混凝土面面层层底底拉应应力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=4ccmEE1=200000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=800.99cmE2=180000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=14cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MMPaEE0=70MMPPa==4cm；==80.9cccm=0.38，===0.9。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知，故故=0.443满足要求求。﹙2﹚中粒式沥沥青混混凝土面面层层底底拉应应力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=100.11cmEE1=180000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=1117..5cmmEE2=120000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=14cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==10.1cccm；==117.555cm=0.95，===0.7。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知==0,故=0.331满足要求求。﹙3﹚粗粒式沥沥青混混凝土面面层层底底拉应应力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=200.22cmEE1=120000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=344cmmEE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=14cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==20.2cccm；==32cm=1.90，===3。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知，故故=0.224满足要求求。﹙4﹚水泥稳定定碎石石层层底底拉应力力验算算____________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=333.33cmEE1=360000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=144cmmE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=14cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==33.3cccm，=144ccm由h/=33...3/100..65==3..13,=36000/36000=1.0,查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=0.0033h/=3.1333,E2/E1=3600//3600==1.00,/=70//336000=00.02查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=2.255H/=1.3111,h/=3.133,,/=70//336000=00.022,,E2/E1=36000/3600==1.0查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=1.6由公式m=P得得得m=0..77×0..033×2..255×1..6==0.008MMpa<<R==0.224MMpa满足要求求。﹙5﹚石灰粉煤煤灰砂砂砾土层层层底拉拉应力力验算______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=333.33cmE1=360000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=144cmmE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=14cmmEEE5=360000MPaaEEE0=355MPaaE0=35MMPPa==33.3cccm由=1.31，==0.022查三层连连续续体系中中层底底面拉应应力系系数诺莫莫图可可知=0..775；由=111.31，=1.0，查三层层连连续体系系中层层底面拉拉应力力系数诺诺莫图图可知=11..2由=111.31，==1.0，==3.113，查三层层连连续体系系中层层底面拉拉应力力系数诺诺莫图图可知=00..8。由公式==0...50MMPaa>=0..226MPPa，故不满满足足要求，需需增增加石灰粉粉煤煤灰砂砾砾土层层厚度到22cm。﹙1.1﹚细粒粒粒式沥青混混凝凝土面层层层底底拉应力力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=4ccmEE1=200000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=988.11cmE2=180000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=22cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==4cm；==98.1cccm=0.38，===0.9。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知，故故=0.443满足要求求。﹙2.1﹚中粒粒粒式沥青混混凝凝土面层层层底底拉应力力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=100.11cmEE1=180000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=1444..6cmmEE2=120000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=22cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=700MMPa==10.1cccm；==144.666cm=0.95，===0.7。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知==0,故=0.331满足要求求。﹙3.1﹚粗粒粒粒式沥青混混凝凝土面层层层底底拉应力力验算算_______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=200.22cmEE1=120000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=400cmmEE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=22cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==20.2cccm；==40cm=1.90，===3。查三层连续体系系系上层底底面拉拉应力系系数诺诺莫图，知知，故故=0.224满足要求求。﹙4.1﹚水泥泥泥稳定碎石石层层层底拉拉应力力验算____________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=333.33cmEE1=360000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=222cmmE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=22cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==33.3cccm，=222ccm由h/=33...3/100..65==3..13,=36000/36000=1.0,查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=0.0033h/=3.1333,=36000/36000=1.0,/=70//336000=00.02查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=2.255H/=2.0777,h/=3.133,,/=70//113000=00.022,,E2/E1=3600//3600==1.0查三层连连续续体系上上层底底面拉应应力系系数诺莫莫图得得=1.5由公式m=P得得得m=0..77×0..033×2..255×1..5==0.007MMpa<<R==0.224MMpa满足要求求。﹙5.1﹚石灰灰灰粉煤灰砂砂砾砾土层层底底拉拉应力验验算______________________________________________________________h1=4cmEEE1=200000MPaahh=333.33cmE1=360000Mpah2=6cmEEE2=180000MPaah3=9cmEEE3=120000MPaaHH=222cmmE2=360000MPaah4=18cmmEEE4=360000MPaah5=22cmmEEE5=360000MPaaEEE0=700MPaaE0=70MMPPa==33.3cccm由=2.07，==0.022查三层连连续续体系中中层底底面拉应应力系系数诺莫莫图可可知=0..445；由=222.07，=1.0，查三层层连连续体系系中层层底面拉拉应力力系数诺诺莫图图可知=11..19由=222.07，=1.0，==3.113，查三层层连连续体系系中层层底面拉拉应力力系数诺诺莫图图可知=00..55。由公式==0...21MMPaa<=0..226MPPa，故满足足要要求5.3.4方案案案二11各层材料料按按容许层层底拉拉应力沥青路面层、半半半刚性材材料基基层和底底基层层以拉应应力为为设计或或验算算指标时时，材材料的容容许拉拉应力按式式（8.0..66-1）计算（8.0.6---1）式中：—路面结构层层材材料的容许许许拉应力力（Mpa）；—沥青混凝土土或或半刚性材材材料的极极限劈劈裂强度度（Mpa）；—抗拉强度结结构构系数。对沥青混凝土的的的极限劈劈裂强强度，系系指15°C时的极限限劈劈裂强度度；对对水泥稳稳定类类材料系系指龄龄期为90d的极限劈劈裂裂强度；；对二二灰稳定定类、石石灰稳定定类材材料系指指龄期期为180d的极限劈劈裂裂强度；；对水水泥粉煤煤灰稳稳定类系系指龄龄期为120d的极限劈劈裂裂强度。对沥沥沥青混凝凝土面面层的抗抗拉强强度结构构系数数，按下下式计计算：==3.227对对对无机结结合料料稳定集集料类类的抗拉拉强度度结构系系数，按按下式计计算：：=22..11对对对无机结结合料料稳定细细粒土土类的抗抗拉强强度结构构系数数，按下下式计计算：=2.7711表5-8结构层层层容许弯拉拉应应力材料名称（Mpa）（Mpa）细粒沥青混凝土土土1.43.270.43中粒沥青混凝土土土1.03.270.31粗粒沥青混凝土土土0.83.270.24水泥稳定碎石4水泥砂砾0.52.7.222验算路表设设计计弯沉值值高速公路，沥青青青混凝土土面层层=1.00=1.0（半刚性性基基层沥青青路面面）设计弯沉值：====22..119㎜=2.22119㎝(半刚性基基层层沥青路路面)_____________________________________________________________h1=4cmEEE1=140000MPaahh=4ccmEE1=140000Mpah2=8cmEEE2=120000MPaah3=10cmmE3=100000MPaaHH=688.00cmE2=120000MPaah4=18cm