207国道张家口阳原段道路设计

道路勘测设计第一节设计概述一、设计题目：207国道张家口阳原段道路设计二、设计要点（一）工程概况：本工程为207国道张家口阳原段道路设计，为分向、分车道按需要控制出入的汽车专用公路。（二）工程地点：张家口阳原（三）设计资料：1.沿线土质含水量大，周围湿地、水田较多，另外有几处鱼塘和水池，土质为粉质中液限粘土，淤泥质粘土，时有软塑——流动状态，沿线地形变化较大。该地段属于季节性冻区，冻深1.0——1.5m。2.根据路网最新规划，预计日使用初期2008年，双车道交通量为3300辆/日，车辆增长率8%，具体情况如下：（1）解放CA—10B300辆/日（2）黄河JN—150310辆/日（3）东风EQ—140660辆/日（4）交通SHI141100辆/日（5）太拖拉138100辆/日（6）日野KB—222260辆/日（7）吉儿130150辆/日（8）依土兹TD50120辆/日（9）解放CA—15200辆/日（10）小轿车1100辆/日三、工程设计依据：中华人民共和国行业标准JTJ《公路路线设计规范》JTJ011-94《公路路基设计规范》JTJ013-95《公路排水设计规范》JTJ018-97《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89《公路水泥混凝土路面设计规范》JTJ012-94《公路加筋土工程施工技术设计规范》JTJ035-91《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96四、设计技术标准⒈公路等级：一级公路。⒉设计年限：20年。3．计算行车速度参照人民交通出版社出版的《道路勘测设计》第一章，第三节：地形特征划分，平原微丘地形，平原地形指一般平原，山间盆地，高原等地形平坦，无明显起伏，地面自然坡度一般在3º以内，微丘地形指起伏不大的丘陵，地面自然坡度在20º以下，相对高差在100m以下，设线一般不受地形的限制，对于河湾顺适，地形开阔而且有连续的宽缓合地的河谷地形，河床坡度大部分在5º以下，地面自然坡度在20º以下，沿河舌线一般不受限制，路线纵坡平缓或略有起伏，也属于平原丘地形。山岭重丘地形：山岭地形指山脊，陡峻山坡，悬崖，峭壁，峡谷，深沟等地形变化复杂。地面自然坡度一般在20º以上，路线平，纵面大部分受地形限制，高原地带的深侵蚀沟，以及有明显分水线的延绵较长的高地。地面自然坡度多在20º以上，路线平纵面大部分受地形限制。由上述可知，平原，微丘地形和山岭重丘地形的划分以地面坡度20º（36.4%）为界。经过本设计路线沿线等高线的纸上测算，知地面坡度大部分<36.4%，仅有局部地区坡度达40%左右，所以公路沿线地形以平原、微丘地形为主，局部为重丘地形，据规范<<公路路线设计规范>>JTJ011-94,表2.1.2可知,行车速度为80km/h.五.路线设计总则(摘自<<公路路线设计规范>>JTJ011-94)1.0.3.路线设计应在公路建设项目工程可行性研究报告所选定的路线走向与主要控制点的基础上,先作出总体设计,再结合主要技术指标的运用,进行路线方案对工程造价,自然环境,社会效益等有较大影响时,应做同等深度的多方案技术经济比较.1.0.4路线设计应根据公路的等级及其在公路网中的作用,合理利用地形,正确运用标准.注意与铁路,航运，空运，管道运输等的配合,协作,并结合地形,地质,水文,筑路材料等自然条件,通过综合分析,认真进行方案研究,合理选用主要技术指标.1.0.5路线设计对公路的平,纵,横三个方面应进行综合设计,做到平面顺适,纵坡均衡,横面合理.高速公路,一级公路应特别注重线形设计,使之在视觉上能诱导视线,保持线形的连续性,在生理和心理上有安全感和舒适感.同时,还应同沿线环境相协调.1.0.6路线与桥梁,隧道,立体交叉,沿线设施等构造物应组成有一定风格的建筑物群,并利用绿化或工程设施改善它们同沿线地形的配合,消除因修建公路而造成的对自然景观的破坏.高速公路,一级公路应借助公路透视或三维模型检查线形设计同沿线景观的配合与协调,其他各级公路有条件时,也可利用公路透视图检验线形设计.1.0.7采用分期修建方案时，必须作出总体设计方案，并根据近，远期交通量以及资金筹措情况作出分期修建设计。分期修建的设计应使前期工程在后期仍能充分利用，并为后期工程的修建留有余地和创造有利条件。第二节平面线形设计说明根据近远期规划，建设规模和性质，现场勘测，确定路的基本走向和主要控制点。道路选线是一个涉及面广，影响因素多，设计性强的一项工作。它是由面到片，由片到线，由粗略到细致的过程，选线应注意的以下几点：1.道路选线应根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域，国民经济发展情况与远景规划。2.深入调查当地地形、气候、地质水文等情况。3.力求路线短捷及保证行车安全。4.选线要贯彻工程经济与运营经济结合的原则。5.充分利用地形，搞好路线平、纵、横三面结合。6.大中桥位应在服从路线总方向的原则下，对路桥进行综合考虑。7.道路应尽量减少交叉次数，合理选用交叉类型，以达到行车安全畅通的目的。8.道路设计应实行远近结合，分期修建，分段定级的原则，以取得投资及用地最佳。9.要考虑施工条件对选定路线的影响。本课程设计根据地形图上路线的起始点，定出了两个中间控制点（即三条导向线）JD1，JD2。公路平面线形由直线，平曲线组合而成，平曲线又分为远曲线和回旋线两种。因此，直线，圆曲线，缓和曲线是平面线形的主要组成要素。二．路线平面设计1.设计原则（1）平面线形必须与地形、，地物、景观等相协调，同时应该注意线形的连续与均衡性，并同纵面线形相配合。（2）直线路段应根据地形等因素合理选用，一般直线路段的最大长度应控制在20V，同向曲线间的直线段长度不得小于6V，反向曲线间的直线长度不得大于2V。（单位：m,v为设计车速，以km/h计）（3）圆曲线作为一般规则，设计时应尽量采用大半径在受限制的情况下，也宜首先选用一般最小半径，避免极限半径，对于高速公路平原微丘地形《公路路线设计规范》JTJ011-94表7.3.2规定，一般最小半径1000m，极限最小半径650m，但圆曲线最小半径不宜超过1000m。（4）当平曲线半径小于不设缓和曲线最小半径时，应设置缓和曲线。《公路路线设计规范》JTJ011-94表7.3.4规定，高速公路平原微丘地形缓和曲线最小长度100m，当圆曲线部分按规定设置超高时，缓和曲线长度还应超高过渡段长度。（5）视距有：停车视距，会车视距，超车视距。《公路路线设计规范》JTJ011-94表7.9.1规定，高速公路平原微丘地形行车视距210m。三．平曲线要素设计根据规范，对JD1，JD2外的半径测算，然后根据圆曲线，缓和曲线的要素进行设计计算。本路段为高速公路时速80km/h，且地面起伏不大，故为平原微丘地形，《标准》规定，除四级路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。（一）本路段在JD1处的桩号为K1+180,转角为23º，在此处设平曲线，取R=500m。由以上数据，初定圆曲线长缓和曲线长L高速公路平原微丘地形计算行车速度80km/h。则：由离心加速度变化率得：L=0.036=0.036=36.864m由司机反应时间得：L==80/1.2=66.67m由视觉条件得：L=R/9=500/9=55.56m为保证行车顺畅，这里取缓和曲线长100m。圆曲线内移植P===0.833m总切线长Tq===49.983mT=(R+P)+q=(500+0.833)+49.983=151.879m曲线总长度Lβo=28.6497=28.6479×100/500=5.73oL=(α-2βo)R+2Ls=(23-2×5.73o)×500+2×100=303.713m满足《公路路线设计规范》jtj011-94中表7.8.1高速公路平原微丘平曲线最小长度100米的要求。⑤E=(R+P)sec-R=(500+0.833)sec-500=11.093m由《公路路线设计规范》JTJ011-949.2.5.1规定初步设计平面线形要素的组合类型为基本型从线形的协调性看，宜将回旋线，圆曲线，回旋线的长度比设计成1∶1∶1，故取Ls=100m,基本符合规范要求。式中，T—切线长，L—曲线长，E—外距，R—圆曲线半径，α—转角有缓和曲线的圆曲线的全部桩位ZH——直线与缓和曲线的交点HY——缓和曲线和圆曲线的交点QZ——圆曲线中点YH——圆曲线和缓和曲线的交点HZ——缓和曲线和圆曲线的交点JD1点的桩号为K1+180mJD1K1+180超距D=2T-L=2×152-304=0mK1+180+0=K1+180m由QE表得出JD1桩号K1+180m与原来JD1的桩号符合，故计算无误。（二）本路段在JD2处的桩号为K2+658,转角为42º，在此处设平曲线，取R=500m。由以上数据，初定圆曲线长①缓和曲线长L高速公路平原微丘地形计算行车速度80km/h。则：由离心加速度变化率得：L=0.036=0.036=36.864m由司机反应时间得：L==80/1.2=66.67m由视觉条件得：L=R/9=55.56m为保证行车顺畅，这里取缓和曲线长180m。②内移植P===2.696m切线长Tq===89.9mT=(R+P)+q=(500+2.696)+89.9=283m④长度Lβo=28.6497=28.6479×180/500=10.32oL=(α-2βo)R+2Ls=(42-2×10.32o)×500+2×180=546m满足《公路路线设计规范》jtj011-94中表7.8.1高速公路平原微丘平曲线最小长度100米的要求。⑤E=(R+P)sec-R=(500+2.696)sec-500=38.46m由《公路路线设计规范》JTJ011-949.2.5.1规定初步设计平面线形要素的组合类型为基本型从线形的协调性看，宜将回旋线，圆曲线，回旋线的长度比设计成1∶1∶1，故取Ls=180m,基本符合规范要求。式中，T—切线长，L—曲线长，E—外距，R—圆曲线半径，α—转角有缓和曲线的圆曲线的全部桩位ZH——直线与缓和曲线的交点HY——缓和曲线和圆曲线的交点QZ——圆曲线中点YH——圆曲线和缓和曲线的交点HZ——缓和曲线和圆曲线的交点JD2点的桩号为K2+658mJD2K2+658超距D=2T-L=2×283-546=10mK2+648+20/2=K2+658m由QE表得出JD1桩号K2+942m与原来JD2的桩号符合，根据《公路路线设计规范》JTJ011—94表7.8.1规定：各级公路平曲线最小长度要求，高速公路平原微丘地形为200m，本设计中L=546m，符合规范要求。3．超高加宽设计根据《公路路线设计规范》JTJ011—94第7.6.1之规定：两段平曲线半径R=500m，R=500m均大于250，故不需设置加宽。根据《公路路线设计规范》JTJ011—94表7.4.1规定：不设置超高的圆曲线最小半径，高速公路平原微丘地形为5500m，均大于本设计的两个圆曲线半径，所以需设置超高。根据《公路路线设计规范》JTJ011—94的规定：采用绕中间带中线旋转超高方式，按表7.5.4超高渐变率取P=1/225，超高缓和段位于缓和曲线内与圆曲线相接部分。第三节纵断面设计一.说明通过道路中线的竖线剖面，称为纵断面，它是道路设计的重要设计因素之一，它主要反映路线起伏纵坡与原地面的切割情况，把道路的纵面与平面图结合起来，就能够完整的表达道路的空间位置和立体线形。在路中线的原地面标高，在任一横断面上设计标高与地面标高之差称为该处的施工高度，施工高度的大小即决定了路堤的高度或路堑的深度。二.纵断面设计1.设计原则（1）新建高速公路的路基设计标高采用中央分隔带的外侧边缘标高，在没有超高加宽的地段，其设计标高为设超高加宽前该处的缘标高。（2）纵断面地形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺，圆滑的线形，避免短距离内起伏频繁。相邻纵坡的代数差小时，应尽量采用大的曲线半径。（3）高速公路平原微丘地形，最大纵坡为3%，当受地形条件或其它特殊情况限制时，经技术论证合理。最大纵坡可增加1%，各级公路的长路堑路段，以及其它横向排水不畅的路段应采用不小于0.3%的纵坡，当必须设计平坡或小于0.3%的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。（4）高速公路平原微丘地形，其最小坡长300m,最大坡长限值根据纵坡坡度的不同有不同的要求，2%时为1500m，3%时为800m；4%时为600m。（5）变坡点处应设置竖曲线，形式为二次抛物线，因为在应用范围内和圆形几乎没有差别，所以竖曲线半径均为圆曲线半径表示。（6）高速公路平原微丘地形，凸形竖曲线半径一般最小值17000m,极限最小值11000m；凹形竖曲线半径一般最小值6000m,极限最小值4000m，竖曲线最小长度100m。（7）同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线间，如直线坡段不长，应合并成单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。（8）考虑平纵结合，平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，最大合成坡度不宜大于8%，最小不宜小于0.5%。（9）纵断面设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水等要求综合考虑。2．纵坡设计方法（1）按照平面线形要求布设平面线形，识别所有主要控制因素，并分成强制性和酌定性两类。（2）选定纵断面基准线。（3）绘制纵断面图，相应于纵断面基准线位置标出自然地面高程。（4）设计纵坡线，考虑包括涵洞在内的纵面控制因素，并尽量考虑平面线形的协调。（5）如有要求，计算土石方工程量。（6）调整纵面线形，做到：①符合所有强制性控制因素的要求。②尽可能满足酌定性控制因素的要求。③其他控制指标也得到满足，尤其要注意交叉口及进出口的设置，以满足最小视距和临界横坡方面的要求。④土石方量最小。3.纵坡拉坡本设计综合考虑各种因素，最终确定了四条纵坡，三个变坡点。⒋竖曲线要素计算竖曲线要素确定：转角ω=|i1-i2|曲线长L=R*ω切线长T=L/2外距E=T2/2R曲线上任一点到切线位置的纵距y=x2/R.其中i1i2—相邻纵坡坡度，上坡为正，下坡为负。x—竖曲线起点至所求桩号之间的距离y—竖曲线各点的纵距，凸型竖曲线为负值，凹型竖曲线为正值。凸型竖曲线设计标高=未设竖曲线时设计标高-y凹型竖曲线设计标高=未设竖曲线时设计标高+y1)变坡点1在K0+942处，设一凹形竖曲线,标高1062m。其中i1=2%i2=1.1%，R=15000Mω=∣i2-i1∣=∣0.011-（-0.02）∣=0.009按照《公路路线设计规范》JTJ011-94中，表8.6.1及表9.3.4规定，取竖曲线半径R1=15000m>4500m.故：竖曲线长度L1=R×ω=15000×0.009=135m切线长度T1=L1/2=135/2=67.5m外距E1=T1²/2R=67.5²/（2×15000）=0.15m竖曲线起点桩号：K0+942-67.5=K0+874.5竖曲线终点桩号：K0+942+67.5=K1+009.5求各桩点的设计标高：K0+874.5竖曲线起点处：切线标高1062-67.5*2%=1061.87m设计标高1061.87mK0+880处：切线处标高1061.87+(880-874.5)×2%=1061.98m纵距y=x²/2R=5.5²/(2×15000)=0.001m设计标高1061.98+0.001=1061.98mK0+920处：至起点的距离x=920-874.5=45.5m切线处标高1061.87+45.5×2.00%=1062.78m纵距y=x²/2R=45.5²/(2×15000)=0.069m设计标高；1062.78+0.069=1062.85mK0+942处切线标高1062m设计标高1062-0.15=1061.85mK0+960处：至终点的距离x=1009.5-960=49.5m切线处标高1062.74-49.5×1.1%=1062.20m纵距y=x²/2R=49.5²/(2×15000)=0.082m设计标高；1061.46-0.082=1062.12mK1+000处：至终点的距离x=1009.5-1000=9.5m切线处标高1062.74-9.5×1.1%=1062.64m纵距y=x²/2R=9.5²/(2×15000)=0.003m设计标高；1062.64-0.003=1062.64mK1+009.5处切线标高1062+67.5×1.1%=1062.74m设计标高1062.74m其他各点计算同上，最终得到竖曲线各点的设计标高。如下K0+874.5-K1+009.5：里程和桩号坡段高程(m)x标高改正y=x2/2R竖曲线设计高程备注K0+874.51061.87001061.87起点K0+8801061.985.50.0011061.98K0+9201062.7845.50.0691062.85K0+942106285.500.151061.85中点K0+9601062.20125.50.0821062.12K1+0001062.64165.50.0031062.64K1+009.51062.74001062.74终点2)变坡点2在K1+918处，标高1080m,设一凹形竖曲线。其中i1=1.1%i2=0.8%ω=∣i2-i1∣=∣0.011-0.008∣=0.003按照《公路路线设计规范》JTJ011-94中，表8.6.1及表9.3.4规定，取竖曲线半径R2=30000m。故：竖曲线长度L2=R×ω=30000×0.003=90m切线长度T3=L2/2=90/2=45m外距E2=T3²/2R=45²/（2×30000）=0.034m竖曲线起点桩号：K1+918-45=K1+873竖曲线终点桩号：K1+918+45=K1+963求各桩点的设计标高：K1+873竖曲线起点处：切线标高1080-45×1.1%=1079.51m设计标高1079.51mK1+918竖曲线中点处：切线处标高1080m设计标高；1080-0.034=1079.97mK1+963竖曲线终点处：切线处标高1080-45×(0.8%）=1079.64m设计标高；1072.4m其他各点计算同上。最终得到竖曲线各点的设计标高。如下表K0+780～K1+780：里程和桩号坡段高程(m)x标高改正y=x2/2R竖曲线设计高程备注K1+8731079.51001079.51起点K1+8801079.5970.00081079.59K1+9181080450.0341079.97中点K1+9201072.06470.03081072.03K1+9601079.98870.000151079.98K1+9631079.64001072.4终点3)变坡点3在K2+906处，标高1080m设一凸形竖曲线，其中i1=0.8%i2=2%ω=∣i2-i1∣=∣0.008-0.02）∣=0.012按照《公路路线设计规范》JTJ011-94中，表8.6.1及表9.3.4规定，取竖曲线半径R3=10000m故：竖曲线长度L3=R×ω=10000×0.012=120m切线长度T5=L3/2=120/2=60m外距E3=T5²/2R=60²/（2*10000）=0.018m竖曲线起点桩号：K2+906-60=K2+846竖曲线终点桩号：K2+906+60=K2+966求各个桩点的设计标高：K2+846竖曲线起点处：切线标高1080.48m设计标高1080.48mK2+906竖曲线中点处：切线处标高1080.018m设计标高；1080.018mK2+966竖曲线终点处：切线处标高1080+60×2%=1081.2m设计标高；1081.2m其他各点计算同上。最终得到竖曲线各点的设计标高。如下表K2+100-K2+300：里程和桩号坡段高程(m)x标高改正y=x2/2R竖曲线设计高程备注K2+8461080.48001080.48起点K2+8801080.21340.00171080.21K2+9061080.018600.0181080.018中点K2+9201080.08740.00231080.28K2+9601081.081140.00181081.08K2+9661081.2001081.2终点4.本设计中的三条竖曲线，其长度L1=135mL2=90mL3=120m按照《公路路线设计规范》JTJ011-94中表8.6.1要求，都大于竖曲线最小长度85m的限制，满足要求。第四节道路横断面设计道路的横断面，指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省，投资少，使道路发挥其最大的经济效益和社会效益。一.道路通行能力及车道数的确定：1．小时交通量各车辆交通量情况如前述设计资料，换算成小型车的交通量为：N0=2.0×(310+660+100+260+150)+1.5×(300+100+200+120)+1.0×1100=2960+1080+1100=5140（辆/日）Nd=N0（1+γ）n-1=5140(1+8%)20-1=22182.7(辆/日)式中：Nd—远景设计年平均日交通量（辆/日）N0—起始年平均日交通量（辆/日）γ—交通量的年递增率（%）n—远景设计年限Nh=Nd*K*D式中：Nh—主要方向高峰小时设计交通量（辆/小时）Nhˊ—高峰小时两方向的总交通量（辆/小时）D—方向系数，即高峰小时期间主要方向交通量与两个方向总交通量之比（Nh/Nhˊ），可用0.6。Nd—设计年限的年平均日交通量（辆/日）K—设计小时交通量系数（Nhˊ/Nd）,按如下近似计算；K=18*（1+A）X-0.08+△式中：A—地区气候修正系数；X—设计小时时位，取第30位小时交通量。Δ—设计年限的日交通量修正系数。Δ=0.2-0.002Nd=0.2-0.002×23650=-47.1K=18(1+0)×30-0.08+(-47.1)=13(%)所以Nh=22182.7*13%×0.6=1730（辆/小时）2.车道数确定Msvi=CB(V/C)i式中Msvi-----第i级服务水平最大交通量CB-----基本通行能力理想条件下车行道每小时双向合理的期望能力的通行的最大交通量CB=2000Pcu/h/Ln(V/C)i----第i级服务水平最大交通与基本通行能力的比值由《交通工程手册》表9-3，高速公路采用二级服务水平时(V/C)i=0.58所以Msvi=2000*0.58=1160Pcu/h/Ln单向N车道现有道路和交通条件下采用i级服务水平所能达到的实际通行能力为Cp=Msvi*N*fw*fHv*fp即N=Cp/(Msvi*fw*fHv*fp)式中Cp---在通常的道路和交通条件下i级服务水平单向N车道的实际通行能力（辆/小时）N---公路单向车道数fp---驾驶员条件对通行能力的影响系数fHv---大型车对通行能力的影响系数fHv=1/(1+PHV(EHV-1))式中PHV---大型车交通量占总交通量的百分比EHV---大型车换算成小客车的车辆换算系数PHV=（450+150+240+410+765+125+100+300+180）/4120*100%=66%fHv=1/（1+66%（2-1））=0.6N=1730/1160=1.5所以取N=2条双向四车道二公路路基标准横断面.1.横段面按规定JTJ011-94图6.1.1-1，取为标准横断面，如上图示.尺寸按表6.1.3取值，如上图标准所示.按规范JTJ011-94：路基宽度符合表6.1.2规定；行车道宽度符合表6.2.1规定；中间带宽度符合表6.3.1规定；按6.3.4条，中央分隔带形式：缘石形状为栏式，表面形状为凸行，表面处理采用铺面封闭。按6.3.5条，中央分隔带开口，每2KM设置一处开口，开口端部形状为弹头形状。路肩宽度符合表6.4.1规定，右侧路缘带宽度取0.5m；硬路肩宽度为2.5m；土路肩宽度为0.75m；按6.4.5条，不设紧急停车带。2.路拱坡度。路拱坡度一般应采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜，按规范JTJ011-94表6.5.2，路拱坡度值取i=2.0%，本设计中，直线段路肩横坡方向大小同行车道，为向外倾斜-2%，在超高坡段，曲线外侧横坡向内倾斜，坡度值同行车道，按表6.4.6-2路肩横坡过渡的渐变率应小于1/175。3.公路建筑限界公路建筑限界是为了保证公路上各种车辆的正常运行与安全，在一定宽度及高度范围内不得有任何障碍物侵入的空间范围。在公路横断面设计中，公路标志、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公路建筑限界之内。公路建筑界限的边界线由下列原则确定：(1)建筑界限的上缘边界线般路拱路段，上缘边界线为水平线；设置超高的路段，上缘边界线与超高横坡平行。(2)建筑界限两侧的边界线一般路拱段，其两侧边界线与水平线垂直；超高路段，其两侧边界线与路面超高横坡垂直。4．边沟：边沟的断面形式主要取决于排水流量的大小，公路的性质，土壤情况及施工方法。边沟断面一般采用梯形，内侧边坡1：10---1：15，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。高速公路边沟的深度及底宽不应小于0.6M。边沟纵坡宜与路线纵坡一致，并不宜小于0.5%，特殊情况下容许采用0.3%5．边坡边坡坡度应按照规范要求取用，当路基边缘与路侧取土坑的高差较大时，为保证路堤的稳定，应设置护坡道，当路肩边缘与取土坑坑底高差小于或等于2M时，取土坑内侧坡顶可与路堤坡脚径相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2M，应设置宽1M的护坡道，当高差大于6M时，应设置宽2 M的护坡道。6、超高缓和段长度计算及布段三车道公路超高缓和段长度Lc=B△v/p式中：Lc---超高缓和段长度；B---旋转轴至行车道（设置路缘带时为路缘带）；外侧边缘的宽度B=（3.75×6+0.75*2+3.0）/2=13.5mi---超高坡度与路拱坡度代数差。P---超高渐变率，取为1/150所以：Lc=13.5*0.08/(1/150)=162m取Lc=162m桩号范围计算长度实际长度超高坡度圆曲线1两侧K1+028-K1+128K1+232-K1+3321623046%圆曲线2两侧K2+378-K2+498K2+780-K2+9801623046%第二章路基路面工程第一节总则1．公路路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分，路基与路面共同承受交通荷载的作用，应作为路面的支撑结构进行综合设计，它必须有足够的强度，稳定性和耐久性。2．路基设计应根据公路所在地区的自然因素与地质条件，设计完善的排水设施和防护工程，采取经济有效的病害防止措施。公路路基设计，一般宜移挖作填，当出现大量弃方或借方时，应配合农旧水利建设和自然环境等进行综合设计。3．季节性冰冻地区工程地质，水文地质不良地段，应采用水稳定性良好的填筑材料筑路堤或进行换填，对于高速公路、一级公路应结合防治冻害和翻浆的具体措施，进行路基、路面排水等综合设计。4．山岭、重丘区的路基设计，应根据与当地自然条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。在不良地质地段，不宜破坏天然植被和山体平衡在狭窄的河谷地段不宜侵占河床，可视具体情况设置其他结构物和防护工程。5．路基设计应充分考虑采用机械化施工方法，推广新技术、新工艺、新材料，不断总结经验，提高路基设计质量与技术水平。第二节路基设计1．路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质，水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。2．路基宽度确定：路基宽度应根据公路等级，技术标准，结合与当地地形、地质、填挖等情况选定。本设计根据交通量，考虑当地条件，采用地基宽度24.5M。3．路基高度确定：根据全国公路自然区划，本公路段属于Ⅱ区，该区路面结构应防止翻浆和冻胀。路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差。路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求。路基稳定性和工程经济等因素影响确定的，以路基的强度和稳定性要求出发，路基土上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。4．边坡坡度路堤边坡：根据《公路路基设计规范》JTJ013-95，表3.3.5知：粘性土填折线型边坡上部坡度1：1.5，下部坡度1：1.75，上部边缘高度为8m，下坡高度12m，直线型边坡坡度1：1.5。⑴对边坡高度超过规定要求的，宜进行路基稳定性验算，受水浸淹的路基填方边坡，在设计水位以下部分视填料情况采用1：1.75---1：2.0，在常水位以下部分可采用1：2---1：3。⑵.路堑边坡：土质挖方边坡坡度，根据《公路路基设计规范》JTJ013-95表3.5.1得，折线型边坡坡度上部1：1.75，下部坡度1：1.5，上部最大高度8M，直线型边坡坡度1：1.5。5．路基压实。路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度，土质路堑开挖至设计标高后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密度通常低于设计要求，必要时应挖开后再分层压实。根据《公路路基设计规范》JTJ013-95表3.3.2.1按重型压实标准，填方路基压实0---30cm>=95%，30---80cm>=95%，150cm以下>=90%，需填及路堑、路床0---30cm>=95%。6．路基横断面。⑴一般路基。低填浅挖段路基，采用散开式路堤横断面路堤高出护坡道0.6M，边坡1：1.5，挖方路段路堑，边坡坡度按岩石风化程度在挖方路堑边沟外设宽为1m的碎落台，填方路段路基边坡脚与边坡顶设宽1m的护坡道。路堤基底为耕地或土质松散时，应在填筑后进行压实，基底松散土层厚度大于30cm时，应翻挖再回填分层压实。基底土密实，地面横坡缓于1：5时，可直接在天然地面土填筑，地表有树根草皮或腐殖土应予以清除。水稻田、湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水，清淤、晾晒、换填、掺灰及其他土加固措施进行处理，当为软土地基时，应按特殊路基处理。路基土的掺灰剂量，可根据当地情况实验确定，一般粘质土采用石灰或粉煤灰处理。（2）特殊路基：水田、湿地等不良地段、清基，回填风化沙砾，天然沙砾等水稳定性好的材料，并按实际情况记入一部分沉陷量。风化沙砾路基，既以风化沙砾等松散性材料填筑的路基，应做好边坡防护，防止雨水冲刷。7.路基防护边坡防护，边坡防护采用框格防护，采用混凝土，浆砌片（块）石，卵（砾）石等做骨架，框格内宜采用植物防护或其他辅助防护措施。质或风化岩石边坡进行防护时，可采用预制混凝土砌块或栽砌卵石，干砌片石等做骨架，对较陡、深挖方边坡，采用现浇混凝土或浆砌片石做骨架，骨架宽度宜采用20---30cm，嵌入坡面深度应视边坡土质及当地气候条件确定，一般为15---20cm。土质及当地气候条件确定，一般为15---20cm。框格的大小应视边坡坡度、边坡土质确定，并考虑与景观的协调方形框格尺寸宜为（1m*1m）（3m*3m）.采用框格防护的边坡坡顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固，加固条带的宽度宜为40---50cm。（3）冲刷防护：冲刷防护一般分为直接防护、间接防护两类，直接防护包括植物、砌石、抛石、石笼、挡土墙等，间接防护主要包括丁坎和顺坎等导泻构造物以及改移河道、营造防护带等。8．路基路面排水设计常用的路基地面排水设备包括边沟.截水沟.排水沟.跌水与急流槽等，这些排水设备，分别设在路基的不同部位。各自的排水功能，布置要求或构造形式，均有所差异。路基地表排水设施的概率流量计算。对高速公路应采用15年的重观期内任意30mm的最大降水强度为15mm，各类地表排水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上。⑴边沟根据《公路路基设计规范》JTJ013—95第4.2.3条，边沟横断面采用梯形，内侧，外侧坡度均为1：1.5，坡面采用浆砌片石防护，边沟深度与宽度不应小于0.6m，取为0.6m。边沟纵坡与路线纵坡一致，并不易小于0.5%，特殊情况下，边沟纵坡可容许采用0.3%，当纵坡不满足要求时，应调整边坡纵坡。⑵截水沟为汇集并排除路基边坡上侧的地表径流，应设置截水沟，挖方路基的截水沟应设面采用梯形，土质边坡1：1.5；深度及底宽不宜小于0.5m,取为0.6m，沟底纵坡不应小于0.5%，松散土层中的截水沟，应采用浆砌片石或混凝土预制块防护，截水沟长度以200~500cm为宜。⑶排水沟将边沟，截水沟，取土坑，边坡和路基附近积水，排至桥涵或路基以外时，应用排水沟，横断面取用梯形，边坡采用1：1.5，深度与底宽不宜小于0.5m,沟底纵坡宜小于0.5%，特殊情况下可采用0.3%，长度不宜超过500m，与各种水沟的连接应顺畅；路堤边坡没急流槽地段，排水沟距路基坡脚距离不宜小于2m，边坡平台设排水沟时，平台应做成2%5%的内侧倾斜的排水坡度。⑷跌水与急流槽跌水和急流槽应采用浆砌片石或水泥混凝土、预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度0.2---0.4m，边墙顶面宽度：浆砌片石为0.2---0.4m，混凝土为0.1---0.3m，跌水的台阶高度可采用0.3---0.6m，台面坡度应为2%---3%，为防止基底滑动，急流槽底面每隔2.5---5m可设置凸嵌入基底中，高为0.3---0.5m，，急流槽的纵坡不宜陡于1：1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。（5）地下排水当路基范围内出露地下水或地下水位较高，影响路基、路面强度或边坡稳定时，应该设置暗沟、渗沟、检查惊等地下排水设施，采用地下排水设施的类型位置以及尺寸应根据工程地质或水文地质条件决定。为拦截含水层的地下水或降低地下水位，可设置管式渗沟。渗沟的埋置深度按地下水位的高程地下水位需要下降的深度以及含水层介质的渗透系数等因素考虑确定。排水管采用带槽孔的塑料管，管径按设计渗流量确定，但最小内径宜为15cm（渗沟长度不大于150m时）或20cm（渗沟长度大于150m时）。排水管周围回填透水性材料，其厚度为15cm，管两侧的回填料宽度不宜少于30cm。渗沟位于路基范围外时，透水性回填料顶部应覆盖15cm厚的不透水填料。透水性回填料可采用粒径5mm～40mm的碎石或砾石，但粒径小于2.36mm的细粒含量不得大于5%，并且在渗沟的迎水面沟壁处设置反滤织物以防含水层内的细粒有可能随渗流进入沟内而堵塞渗沟。管式渗沟（6）路面排水：高速公路、一级公路设路面排水设施，路面排水设施由路肩排水和中央分隔带排水设施组成，路面排水的设计，按暴雨强度采用当地任意30mm的最大径流厚度，高速公路路面排水重现期为3---5年。路肩排水设施：路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置栏水带，并通过急流槽将水排出路基，拦水带采用水泥混凝土预制块筑成。拦水带高出路肩12cm，顶宽8—10cm，急流槽的设置间距按路肩排水的容许流量计算确定，以20—50m为宜。水泥混凝土拦水带（尺寸单位：cm）中央分隔带排水：中央分隔带排水，应根据分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形状，分隔带表面处理形式等因素，选择不同的排水方式。本设计中央分隔带宽2.0m，表面采用铺面封闭，降落在分隔带上的表面水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同，在超高路段上，可在分隔带上侧边缘设置缘石或泄水口，泻水口间距宜为3—5m，必要时，可按《公路排水设计规范》JTJ018-97第8.2.4，9.2.5和8.2.6条中所述方法计算确定，分隔带的过水断面在无辅助面时不得缓于0.25%，有辅面时，不得缓于0.12%.第三节柔性路面设计：沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成，面层于由一至三层组成，表面层应根据要求设置抗滑耐磨，稳定的沥青结构层，基层，底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层，垫层是设置在底基层和土基之间的结构层，起排水，隔水、防冻、防污等作用。（一）标准轴载及轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。1．计弯矩值为标准，及沥青层底拉应力验算时，凡轴载大于2.5KN的各级轴载P1作用次数n，均应按下列公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。N=∑C1iC2ini(Pi/P)4.35式中：N---标准轴线的当量轴次（次/日）ni---被换算成车型的各级轴载作用次数（次/日）P---标准轴线（KN）Pi---被换算成车型的各级轴载（KN）C1i---轴数系数C2i---轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。当轴间距大于3m，应按单独的一个轴计算，此时轴数系数为m，当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算C1i=1+1.2(m-1)式中：m—轴数。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Pi的作用数ni,均应按公式换算成标准轴载的作用次数N′。N′=∑C1i′C2i′ni(Pi/P)8式中：C1i′---轴数系数C2i′---轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。当轴间距小于3M时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。C1i′=1+2(m-1)3.上述轴载换算公式，仅适用于单轴轴载小于130KN的各种车型的轴载换算。4．设计时应按以下公式换算设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne.Ne=[(1+γ)t-1]*365*N1*η/γ式中：Ne---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）γ---设计年限内交通量的平均年增长率（%）η---车道次数，根据《公路沥青路面设计规范》JTJ014-94，由3.0.4-1得四车道η=0.45。以上各式均出自《公路沥青路面设计规范》JTJ014-94。5.沥青路面设计（二）轴载分析：路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴线。（1）以设计弯矩值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次①轴载换算轴载换算采用以下公式：N=∑C1iC2ini(Pi/P)4.35计算结果如下表：车型后轴数前轴重/后轴重（KN）C1iC2ini(次/日)C1iC2ini（Pi/P）（次/日）解放CA—10B119.40/60.851130034.57黄河JN—150149.00/101.6016.4/131089.1/332.16东风EQ—140123.70/69.2011660133.05交通SHI141125.55/55.1016.4/11001.69/7.48太拖拉138251.40/80.001/2.26.4/110035.39/83.34日野KB—222150.20/104.3016.4/126083.03/312.26吉尔130125.75/59.5016.4/11502.63/15.68衣士兹TD150142.20/80.0016.4/112018.01/45.46解放CA—15120.97/70.381120043.39小轿车1100N=∑C1iC2ini(Pi/P)4.351237.24注：轴载小于2.5KN的轴载不计。①计当量轴次根据《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97中表3.0.2得，高速公路沥青混凝土路面设计年限取15年，表3.0.4-1，四车道的车道系数η=0.45所以累计当量轴次Ne=[(1+γ)t-1]×365×N1×η/γ=[(1+8%)15-1]×365×1237.24×0.45/8%=5517763(2)验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次①轴载换算：验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：N′=N=∑C1iC2ini(Pi/P)8计算结果如下表：后轴数前轴重/后轴重（KN）C1iC2ini(次/日)C1iC2ini（Pi/P）（次/日）119.40/60.85113005.64149.00/101.6011310-/351.97123.70/69.2011660---/34.71125.55/55.1011100---/0.85251.40/80.001/318.5/11009.01/50.33150.20/104.30112601.05/364.12125.75/59.5011150---/2.36140.20/80.0011120---/20.13120.97/70.3811200---/12.04N=∑C1iC2ini(Pi/P)8852.21注：轴载小于50KN的轴载作用不计②累计当量轴次参数取值同上，设计年限15年，车道系数0.4Ne=[(1+γ)t-1]×365×N1×η/γ=[(1+8%)t-1]×365×852.21×0.45/8%=3800631(三)确定路基的回弹模量：该设计路段为中湿，Ⅱ4区，粉质土，Wc=1.0，查人民交通出版社《路基路面工程》中表14-9得土基回弹模量39Mpa。(四)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660万次左右，根据《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97，推荐结构并考虑实际情况，路面结构面层采用沥青混凝土16CM，基层采用水泥碎石，取20CM，底基层采用石灰土碎石厚度待定。规范规定，一级公路面层由二层至三层组成，查《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97表4.2.1，沥青混合料类型的选择（房孔筛）采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度4CM），中层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度5CM），下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚度7CM）。(五)各层材料的抗压模量与劈裂强度查规范JTJ014-97，附录D得到各层材料的抗压模量和劈裂强度，抗压模量取20℃的模量材料名称抗压模量（MPa)劈裂强度（MPa)细粒式密级配沥青混凝土14001.4中粒式密级配沥青混凝土12001.2粗粒式密级配沥青混凝土10000.8水泥碎石15000.5石灰土碎石9000.35（六）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，并进行结构底拉应力验算。（1）设计弯沉值。路面设计弯沉值根据规范JTJ014-97中7.0.2确定Ld=600Ne×Ac×As×Ab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当量轴次。Ac---公路等级系数，高速公路为1.0Ab---基层类型系数，对半刚性基层，当基层总厚度等于或大于20cm时，Ab=1.0。所以Ld=600Ne-0.2×Ac×As×Ab=600×5517763-0.2-×1.0×1.0×1.0=26.9(0.01mm)（七）各层材料的容许底层拉应力σR=σSP/Ks式中：σR---路面结构层材料的容许拉应力（MPa）σSP---沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度（MPa）Ks---抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层：Ks=0.09Aa×Ne/Ac式中：Aa沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1。对无机结合料稳定集料类：Ks=0.35×Ne/Ac对无机结合料稳定细粒土类：Ks=0.45×Ne/Ac细粒式密级配沥青混凝土：Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09*1.0*55177630.22/1.0=2.74σR=σSP/Ks=1.4/2.74=0.51MPa中粒式密级配沥青混凝土：Ks=0.09Aa*Ne0.22/Ac=0.09*1.0*55177630.22/1.0=2.74σR=σSP/Ks=1.2/2.74=0.438Mpa粗粒式密级配沥青混凝土：Ks=0.09Aa*Ne0.22/Ac=0.09*1.1*55177630.22/1.0=3.01σR=σSP/Ks=0.8/3.01=0.27Mpa水泥碎石：Ks=0.35*Ne′0.11/Ac=0.35*38006310.11/1.0=1.85σR=σSP/Ks=0.5/1.91=0.27Mpa石灰土碎石：Ks=0.35*Ne′0.11/Ac=0.35*38006310.11/1.0=1.85σR=σSP/Ks=0.35/1.91=0.189Mpa（八）设计资料总结设计弯沉值25.96，相关设计资料如下：材料名称h(cm)20º抗压模量（MPa)容许拉应力（MPa)细粒式密级配沥青混凝土414000.51中粒式密级配沥青混凝土512000.438粗粒式密级配沥青混凝土610000.266水泥碎石2015000.26石灰土碎石9000.18土基39（九）确定石灰土碎石层厚度当计算体系为弹性三层体系时，理论弯沉表达式为：L=2PδαL/E1式中：αL——理论弯沉系数实测弯沉值：Ls=2PδαLF/E1式中：F—弯沉综合系数修正系数。F=1.63（Ls/2000δ）0.38(E0/P)0.36式中：Ls—路面实测弯沉值。P*δ—标准车型的轮胎接地压强（Mpa）和当量圆半径。E0—土基回弹模量。以上各公式均出自人民交通出版社《路基路面工程》第十四章，查表14—5得标准轴载轮胎接地强度0.7Mpa，单轮压面双当量圆直d=21.30cm.计算路面厚度时取Ls=ld=26.9(0.01mm)则F=1.63（Ls/2000δ）(E0/P)=1.63（26.9/2000δ）0.38(39/0.7)0.36=0.549α×L=Ls×E1/(2000PδF)=26.9×1400/2000×0.7×10.65×0.549=4.601为使石灰土碎石石层厚度合理，需先求等效三层体系的中层体系的中层厚H。Eα/E1=1200/1400=0.857H/δ=4/10.65=0.376查《路基路面工程》图14-14得α=6.4Eα/E1=39/1200=0.033H/δ=4/10.65=0.376查《路基路面工程》图14-14得K1=1.35因为αl=αK1K2则K2=αl/α×K1=4.601/6.4×1.35=0.533查《路基路面工程》图14-14得H/δ=4.7所以H=4.7×10.65=50.055cmH=h2+Hs===13.6cm考虑弯拉应力验算及防冻厚度，取hs=25cm（八）弯拉应力验算根据《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97中，第7.0.3条：一级公路应进行弯拉应力验算。采用三层体系计算多层路面的结构层底部拉应力，将多层路面按照拉应力相等的原则换算为含有上层，中层和下层，半空间体的弹性三层体系。a.细粒式沥青混凝土面层结构等效换算为：h=h1=4cmH====50.355则h/δ=4/10.65=0.376Eα/E1=1200/1400=0.857Eα/E1=38/1200=0.032H/δ=50.355/10.65=4.728查图14-18得，〈0，则弯拉应力为负，即受弯压应力，所以安全。b.中粒式沥青混凝土结构等效换算为：h===8.24cmH====50.391cm则h/δ=8.24/10.65=0.774Eα/E1=1000/1200=0.833Eα/E1=38/1200=0.032H/δ=50.391/10.65=4.732查图14-18得〈0，承受压应力，所以安全。c.粗粒式沥青混凝土h===16.03cmH===34.172cm则h/δ=16.03/10.65=1.502Eα/E1=1500/1000=1.5E0/E1=38/1500=0.025H/δ=34.172/10.65=3.2086查表14-18得〈0，承受压应力，所以安全。d.计算水泥碎石层上层底弯拉应力。h===32.695cmH=hs=25cm则H/=32.695/10.65=3.07Eα/E1=900/1500=0.6E0/E1=38/900=0.042H/δ=25/10.65=2.347查表14-18得：σ=0.1Mpam1=1.4m2=0.95所以σ=P×σ×m1×m2=0.7×0.1×1.4×0.95=0.0931MPa<σR满足要求e.计算中层石灰土碎石的层底弯拉应力h===30.219cmH=hs=25cm则h/δ=30.219/10.65=2.837Eα/E1=900/1500=0.6E0/E2=38/900=0.042H/δ=25/10.65=2.347,查图14-19得：σ=0.37n1=1.14n2=0.55σ=P×σ×n1×n2=0.7×0.37×1.14×0.55=0.1624MPa<σR满足要求f.柔性路面路拱设计路拱采用修正的三次抛物线形式，采用下式计算。Y=h1×x/B+4h1×x³/B³式中：B---路面总宽度h1---路拱高度x---距路中心线的横向距离i---道路的平均坡度(i=1.5%)计算路面上各点高度及坡度如下：B′=B/8=2450/8=306.25cmh1=B×i/2=2450×1.5%/2=18.375cmh2=h1-[h1×B/(B×8)+4h1/B³×(B/8)³]=21.24cmh3=h1-[h1×B/(B×4)+4h1/B³×(B/4)³]=16.84cmh4=h1-[h1×3B/(B×8)+4h1/B³×(3B/8)³]=10.14cmi1=(h1-h2)/B′=(24.5-21.24)/306.25=1.06%i2=(h2-h3)/B′=(21.24-16.84)/306.25=1.44%i3=(h3-h4)/B′=(16.84-10.14)/306.25=2.19%i4=h4/B′=10.14/306.25=3.31%刚性路面设计一设计原则水泥混凝土路面设计应根据公路交通量及公路的使用任务，性质，并结合当地气候，水文，地质，材料，实践经验及施工和养护条件等通过技术经济比较，做出符合使用要求并与环境条件相适应的经济合理的路面设计。二水泥混凝土路面设计⒈设计参数的确定与换算⑴标准轴载与荷载轴数的换算根据《公路水泥混凝土路面设计规范》JTJ012—94底3.0.1条：水泥混凝土路面设计以重100KN的单轴荷载作为标准轴载，各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算为标准轴载Ps的作用次数Ns。Ns=∑αiNi(Pi/100)16式中：Pi——各级轴载单轴重或双轴总重（KN）αi——轴数系数。单轴时αi=1，双轴时αi=1.46*10*PiNi——各级轴载的作用次数（n/d）注：小于和等于4KN（单轴）和80KN（双轴）的轴载可略去不记。车型后轴数前轴重/后轴重（KN）C1ini(次/日）Ns解放CA—10B119.40/60.8513000.106黄河JN—150149.00/101.6013100.0034/399.6327东风EQ—140123.70/69.2016601.8249交通SHI141125.55/55.101100—/0.0072太拖拉138251.40/80.001/2.16*101000.0024/0.52日野KB—222150.20/104.3012600.0042/509.94吉尔130125.75/59.5011500.037衣士兹TD150142.20/80.0011200.0001/3.378解放CA—15120.97/70.3812000.7248Ns=∑αiNi(Pi/100)16916.1806⑵根据《公路水泥混凝土路面设计规范》JTJ012-94表3.0.2可知：200〈Ns〈300；属重型交通，根据表3.0.3-1知设计使用年限30年，根据表5.1.3知：初估板厚23～25cm⑶设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数Ne按下式计算：Ne=Ns[（1+γ）t-1]×365×η/γ式中Ns-使用初期设计车道标准轴线作用次数（w/d）γ-交通量年平均增长率（%）t-设计使用年限η-车轮轮迹横向分布系数，按规范表3.0.3-2取用，一级公路η=0.17～0.22取0.20则Ne=916.1806[（1+8%）30-1]×365×0.20/8%=7576516次⑷水泥混凝土的设计强度和设计刚度根据规范JTJ012-94第3.0.5条：得到混凝土的设计强度以龄期28d的弯拉强度为标准，查表3.0.5得到重型交通，混凝土设计弯拉强度fcm=5.0Mpa，弯拉弹性模量Ec=30*103Mpa⑸基础弹性模量该地区属于ⅡA区，粉质中液限粘土，中湿状态，取土基回弹模量E0=39Mpa根据规范JTJ012-94中表4.3.2基层顶面当量回弹模量EK≥100Mpa，新建公路的混凝土面基层的最小厚度一般为15cm，取基层厚度h=30cm，采用水泥砂砾。根据规范JTJ012-94附录c得E1=450MPa，E1/E0=450/39=11.54，h1=30cm，查《路基路面工程》图16-11得Et/E0=3.6，则Et=3.6*39=140.4MPa﹥100MPa，满足要求，取Et=140.0Mpa.基层顶面当量回弹模量的修正公式为Etc=n×Ec其中n-模量的修正系数，计算温度应力时n=0.35，计算荷载应力时，n=1.718×10-3（h×Ea/Et）0.8式中h-混凝土面板厚度（cm）Et-基层顶面的当量回弹模量（MPa）Ec---混凝土弯拉弹性模量（MPa）取板厚h=24cm，则计算荷载应力时，n=1.718×10-3×（24×30×103/140）0.8=1.60所以Etc=1.6×140=224.0MPa（计算荷载应力）计算温度应力时，Etc=0.35×140=49MPa⑹水泥混凝土板的计算根据规范JTJ012-94中第5.1.2条，采用纵缝边缘中部作为应力计算的临界荷位：σp=Kr×Kf×fc×σps式中σp--标准轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力σps--标准轴载Ps在临界荷位处产生的未考虑接缝传荷能力的荷载应力（MPa），可按估算板厚hi和混凝土弹性模量与基层顶面回弹模量的比值Ec/Ekc，由规范中图5.1.4确定Ec/Etc=30×103/224=133.93，板厚h=24cm，则得σps=1.44MPaKr--虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝或缩缝时，Kr可取0.87～0.92（刚性和刚性基层取低值，柔性取高值），取Kr=0.87Kf--考虑设计使用年限内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数可按下式确定Kf=Ne0.0516=75765160.0516=2.26KC-考虑超载和动载等因素对路面疲劳损坏的综合影响系数，由规范JTJ012-94中表5.1.4得Kc=1.35以σp=0.87×2.26×1.35×1.44=3.82MPa②温度梯度作用在板边缘中点处产生的温度应力σt按下式计算σt=Kt×σtm式中σtm-最大温度梯度时混凝土板的温度应力，按下式确定σtm=αc×Ec×h×Tg×Kx/ααc-混凝土的线膨胀系数（1/°C）通常可取为1×105/°CEc-混凝土弯拉弹性模量（MPa）h-混凝土面板厚度（cm）Tg-所在地混凝土面板的最大温度（°C/cm），按规范表3.0.6取Tg=0.85°C/cmKx-考虑温度沿板厚非线形分布的温度应力系数，按板长L与板相对刚度半径r的比值L/r和板厚h由规范图5.1.5确定.r=0.537×h×（E0/Etc）1/3=0.537×24×（30×1000/49）1/3=109.44根据规范JTJ012-94第5.1.1条，取板宽B=3.75m，板长L=5m，则L/r=500/109.44=4.57，h=24cm，由图5.1.5查得Kr=0.64则:αtm=αc×Ec×h×Tg×Kr/2=1×10-5×30×103×24×0.85×0.64/2=1.96MPaKt-考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按所在地区公路自然区域和最大温度应力与混凝土设计弯拉强度的比值σtm/fcm，由规范表5.1.5确定。σtm/fcm=1.96/5.0=0.392查表得Kt=0.566.σt=0.566×1.96=1.11MPaσp+σt=3.82+1.11=4.93MPa所以95%fcm=4.75MPa＜σp+σt＜103%fcm=5.15MPa满足规范JTJ012-94中第5.1.6确定，所以板厚为24cm.⑺接缝设计纵向缩缝①根据规范JTJ012-94第5.2.11，一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，它采用假缝，并设置拉杆，其构造如下图所示：纵向缩缝示意图拉杆直径为20mm，长70cm，间距为1m②纵向施工缝一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝，采用平缝，设拉杆，直径20mm，长70cm，间距1m纵向施工缝示意图横向缩缝横向缩缝采用假缝，其构造如下图所示，在特定交通公路上，横向缩缝宜加设传力杆，其他各级交通公路上，在邻近胀缝或路面自由端部的3条缩缝内，均宜加设传力杆，传力杆长40cm，每隔50cm设一根。横向缩缝示意图横向胀缝在邻近桥梁或其他固定构筑处，与柔性路面相接处，板厚改变处隧道口，小半径平曲线和凹形竖曲线纵坡变换处，均应设置胀缝，在邻近构造物处的胀缝，应根据施工温度至少设置二条，上述设置以外的胀缝宜尽量不设或少设，其间距可根据施工温度混凝土集料的膨胀性并结合当地经验确定，胀缝采用滑动传力杆，长50cmΦ22cm的光圆钢筋，每隔50cm设一根，杆的半段固定在混凝土内，另半段涂的沥青，套上长10cm的小套子，筒底与杆端之间留出约3cm的空隙并用木屑与弹性材料填充，固一条胀缝上的传力杆，设有套筒的活动端在两边交错布置（如图）横向胀缝示意图横向施工缝横向施工缝位置宜设在胀缝或缩缝处，设在胀缝处的施工缝，其构造与横向胀缝处相同，设在缩缝处的施工缝采用平缝加传力杆型，其构造如下图所示。横向施工缝示意图交叉口接缝交叉口混凝土面板的接缝布置应与交通流量相适应，并属于排水，整齐美观，相邻近的接缝应该对齐，当出现错缝时，应对与接缝相对应的板边加设防裂钢筋。板角不宜小于90°；当出现锐角时，应按《公路水泥混凝土路面设计规范》JTJ012-94第6.0.3条的规定进行补强，板边接缝边长不宜小于1mm，接缝布置示意图如下交叉口接缝设计示意图2-1交叉口接缝设计示意图2-2拉杆拉杆采用螺纹钢筋，设在板厚中央，并对应拉杆中部10cm范围内进行防锈处理。传力杆传力杆采用光面钢筋，其长度一般再加5cm，应涂以沥青或者加塑料套，如图所示传力杆示意图接缝材料接缝材料按使用性能分为接缝板和填缝料两种，接缝板可采用松木板、纤维板、泡抹橡胶板、泡抹树脂板等。其技术要求见JTJ012-94表5.3.2。填缝料应采用与混凝土面板缝壁粘结力强，回弹好，适应混凝土面板收缩，不溶于水和不渗水，高温时不溢出，低温时不脆裂和耐久性好的材料。⑦特殊部分混凝土路面的处理混凝土面板纵、横向自由边边缘下的基础，当有可能产生较大的塑性变形时，宜在边缘加设补强钢筋，角隅处加设发针形钢筋式钢筋网。⑧边板补强混凝土面板边缘部分的补强，一般选用2根直径16cm的螺纹钢筋，布置在板的下部，距板底一般为板厚的1/4，并不应小于5cm，间距为10cm，钢筋两端应向上弯起，钢筋保护层不应小于5cm，如图所示边板补强示意图2-1边板补强示意图2-2角隅加强角隅部分的补强可选用2根直径为14mm的螺纹钢筋布置在板的上部，距离板顶不应小于5cm，距离板边一般为10cm，板角小于90°时，也可采用双层钢筋网补强，钢筋可选用直径6mm，布置在板的上、下部，距离板顶和板底以5～10cm为宜，钢筋保护层最小厚度不应小于5cm。如下图所示：角隅加强示意图3-1角隅加强示意图3-2角隅加强示意图3-3混凝土路面与沥青路面的相接根据《公路水泥混凝土路面设计规范》JTJ012-94第6.0.4条，在沥青路面面层下埋设混凝土板，其长度为3m，与混凝土路面相接的一端的厚度与混凝土面板相同，另一端不小于15cm，埋设的混凝土板与混凝土面板相接处的拉杆，采用螺纹钢筋，直径一般为25 mm长70cm，间距为40cm。如下图所示：混凝土路面与沥青路面的相接示意图水泥混凝土路面路拱设计根据工程情况和当地条件，本设计采用直线式路拱，行车道坡度1.5%。城市道路平面交叉口设计道路与道路在同一平面上的相交的地方称为平面交叉口。它是道路系统中的重要组成部分，是道路交通的咽喉，据国内外资料显示，如交叉口设计合理，不仅能合理的组织交通，对于提高交叉口的车速和通行能力，减少延误和交通事故，保证行车畅通，都具有重要的意义。城市道路平面交叉口设计⒈平面交叉的形式应根据各相交公路的交通量。计算行车速度，交通组成及其在公路网中的作用，用地条件和投资等因素确定。⒉平面交叉应优先保证主要公路或交通量大的一方的畅通。⒊各相交公路应保证相应的计算行车速度所对应的最小视距。