《路基路面工程》课程设计

1、摘 要本设计为湖南省长沙某地2010年拟新建的一条双向六车道高速公路,设计速度为120km/h.起止桩号为K0+000-K11+200，计划2015年末建成通车。分为路基设计和路面设计两部分。路基设计中主要以一般路堤形式进行设计,路堤平均高度4.5m.路基土为黏性土，平均地下水位于1.0M处，主要进行了路基横断面设计、道路横断面排水设计、路基稳定性验算和施工设计.其中,路基稳定性验算取8m高一般路堤进行设计。路面设计主要包括水泥混凝土路面设计和柔性路面设计，水泥混凝土为刚性路面,主要包括轴载换算、路面结构组合设计、混凝土路面结构层设计、接缝设计、各结构层材料组合设计、各结构层的施工设计.并对水

2、泥混凝土路面面层的配合比以及工程量和材料用量进行了设计。柔性路面为沥青路面，本设计是以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标进行设计的，其主要包括轴载换算确定交通等级、路面结构组合方案设计、路面结构层厚度设计、各层材料组成设计、各结构的施工设计、工程量设计以及沥青路面建筑设计。关键词： 路基、水泥路面、柔性路面、结构组合、设计验算、排水施工目 录摘 要1关键词1目 录21 路基设计11.1路基设计的一般要求11.2路基横断面设计21.2.1 确定路基横断面形式21.2.2 确定自然区划和路基干湿类型21.2.3 拟定路基断面尺寸31.3 道路横断面排水设计41.3.1 初步设计41.3.2 路拱设

3、计51.3.3 边沟设计51.3.4截水沟设计51.3.5排水沟设计61.3.6 其他排水设施101.4 路基稳定性验算101.4.1 设计参数101.4.2 稳定性验算111.5 施工设计161.5.1 路基施工的一般规定161.5.2 填方路基的施工161.5.3 边沟的施工172 水泥混凝土路面设计182.1行车荷载182.1.1车辆的类型和轴型182.1.2轴载换算192.1.3交通分析212.2路面结构组合设计232.2.1垫层设计232.2.2基层设计232.2.3面层设计252.2.4路肩设计252.2.5路面排水设计252.3路面结构层设计262.3.1初拟路面结构262.3.

4、2路面材料参数的确定272.3.3 基层顶面回弹模量282.3.4荷载疲劳应力302.3.5温度疲劳应力322.4接缝设计352.4.1纵向接缝352.4.2横向接缝362.5各结构层材料组合设计372.5.1基本要求372.5.2垫层材料382.5.3基层382.5.4 面层材料382.6各结构层的施工技术要求及质量控制标准412.6.1施工技术412.6.2施工要求412.7工程量及材料用量计算432.8 水泥混凝土路面建筑设计443柔性路面设计443.1进行轴载换算确定交通等级443.1.1交通量转化443.1.2确定交通等级483.2 拟定路面结构组合方案493.3 路面材料参数确定4

5、93.3.1确定土的回弹模量493.3.2确定材料回弹模量493.4 路面结构层厚度的确定及强度验算503.4.1初拟路面各结构层厚度503.4.2计算稳定砂砾结构层厚度503.4.3验算结构层底面拉应力533.5 验算防冻层厚度573.6 各结构层材料组成设计573.7 各结构层的施工技术要求及质量控制标准613.7.1石灰稳定粒料施工技术要求623.7.2 二灰稳定类基层的施工技术要求623.7.3 沥青混凝土面层的施工技术要求653.7.4质量控制标准693.8 工程量及材料组成设计723.9 沥青路面建筑设计733.9.1 类型733.9.2 施工方法73主要参考文献741 路基设计路

6、基设计，通常包括路基基身，排水、防护与加固等方面。路基基身设计，主要涉及填料选择、压实标准、路基边坡及地基要求等问题。一般路基是指在一般地质与水文等条件下的路基。其横断面可直接参照现行规范的有关规定或者标准图，结合当地实际情况进行设计。对边坡高度和基底横坡超过规定以及工程地质条件特殊的路基，需要进行个别论证和稳定性验算。既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。 本路基设计主要依据公路路基

7、设计规范(JTG D302004)、公路工程技术标准(JTJ B012003)、公路自然区划标准及土的工程分类(GBT_50145-2007) 公路排水设计规范（jTj018）和路基路面工程教材进行设计。1.1路基设计的一般要求路基应根据道路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心的设计，既要坚实稳定，又要经济合理。路基设计除选择合适的路基横断面形式外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物。选定路线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。路基设计应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。1.2路基横断面设计1.2.1 确定路基横断面形

8、式由设计任务书所给条件，路基横断面可采用路堤、路堑和半填半挖三种形式，以及公路曲线的超高、加宽时的路基横断面。本设计主要才用一般路堤形式，按照标准横断面形式进行设计。1.2.2 确定自然区划和路基干湿类型由公路自然区划标准可知：浙江大部分位于5江南丘陵过湿区，属于东南湿区。路基土质为粉质土。由公路自然区划标准得公路二级区划的特征和指标：表1.1 二级区划的特征和指标二级区名(包括副区)水热状态地表情况地貌类型地表切割深度（m）土质和岩性潮湿系数(K)年降水量(mm)雨型最高月K值最大月雨期长度最高月平均地温()5江南丘陵过湿区1.52.2514002000梅雨秋雨伏旱3.55.04.04.52

9、532.5湿润丘陵局部分部有山地一般200局部为200500粘性土由表1.1可知5江南丘陵过湿区的潮湿系数K值较高。由路基路面工程可得路基临界高度：表1.2 路基临界高度参考值该公路为高速公路双向六车道,要求标准较高,故取路基干湿类型为干燥,则由表1.2可得路基最小高度HH1=（1.71.9）。又由设计资料可知地下水于1.0M处，故路基的最小填土高度为0.9米。1.2.3 拟定路基断面尺寸由公路自然区划标准可知，湖南长沙属于IV5江南丘陵过湿区，地貌为湿润丘陵局部有山地，本公路为高速公路双向六车道，并考虑该地区经济较发达，取计算行车速度为120Km/h。（1） 路基宽度：由公路工程技术标准(J

10、TJ B012003)可归纳得：表1.3 路基宽度参数高速公路六车道120 Km/h行车道宽度(m)中央分隔带(m)左侧路缘带(m)硬路肩(m)土路肩(m)63.7530.753.000.75行车道宽度：63.75=22.5m 中央分隔带：3m 左侧路缘带：0.75m2=1.5m硬路肩宽度：3.00m2=6.0m 土路肩宽度：0.75m2=1.5m 右侧路缘带：0.502=1.0m。则，路基宽度：22.5+3+1.5+6.5+1.5=34.5m得路基横断面图如图1.1所示：图1.1 路基横断面简图（2） 路基高度：由公路路基设计规范(JTG D302004) 2.0.8，设有中央分隔带的高速公

11、路，路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘高程。公路自然区划标准规定，由于该公路位处江南丘陵过湿区，连续阴雨多，公路最不利季节为4-6月，公路以水毁为主，且公路等级要求高，设计需求路基干湿类型为干燥，由表1.2知，路基高度H1.9m，最低填土高度为0.9 m。设计资料中路基平均高度为4.8m。综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素，本设计取路基稳定纪验算高度h=8m。（3） 路基边坡坡率：路堤填土高度为8 m，路基填料为细粒土，由表1.4可得，取路基边坡坡率为11.5，则边坡 宽度b=1.5 h=12 m。表1.4 路堤边坡坡率填料类别边坡坡率上部高度（H8m）下部高度（H12m）细粒土

12、11.511.75粗粒土11.511.75巨粒土11.311.751.3 道路横断面排水设计1.3.1 初步设计本次设计路段地下水位为1m，经地质勘察无小范围内泉眼出露，地下水流汇集等现象。且该路段修建在5区，填土的平均高度为4.8m。土质为粘性土，地下水位为1m，则可知路面底至地下水位平均高度 H=1+4.8=5.8m，查公路自然区域标准可知：粘性土路基的临界高度H1和H2相应为1.71.9m和1.31.4m，故H2HH1，可知路基属于干燥类，路基下层处于中湿状态。故本次道路横断面排水设计以路表面排水为主，不作地下排水设计。1.3.2 路拱设计按规范要求，为了便于路面快速排水，在路基行车道和

13、硬路肩设置2%的路拱，土路肩设置4%的路拱,如图1.1所示。1.3.3 边沟设计(1) 土质沟渠大多采用梯形，其边沟坡度取1:1.01：1.5，考虑雨水冲刷的影响，本次边沟坡度取1:1.5。(2) 参照路基边沟规范规定，高速公路边沟的最小断面尺寸为：沟深及底宽均不应小于0.6m，且按最小断面尺寸设计的边沟足以排出其份内的水量，可以不进行水文水力计算。(3) 考虑本次设计路段处于5区（江南丘陵过湿区）雨量较多，以及各种边沟类型和使用条件。所以本次设计中，在一些低填方路段（高度小于边沟深度0.8m）或者挖方段设置边沟排水，沟底宽度设为0.8m。土质边沟容易生长杂草而淤塞，养护工作量较大，外容也难齐

14、整，因此，高速公路的土质边沟应全部进行防护。于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号，厚度取0.35m。详见图1.2所示：图1.2 边沟尺寸图（单位：m）1.3.4截水沟设计(1) 截水沟的设计包括天沟和路堤坡脚处的截水沟，按照规范要求，截水沟与路堑坡顶与路堤坡脚之间应有一定的距离（有边沟时应5m;无边沟时2m），深度及底宽不宜小于0.5m，结合当地地形和地质条件顺等高线合理布置，采用梯形断面，沟壁坡度取1：1.3，沟深及宽度均取0.7m。详图见1.3和1.4所示：(2) 截水沟沟底设置0.8%的纵坡，沟底和沟壁要夯击密实，不渗水，不滞水，沟底和沟壁不再进行加固。图1.3 有边沟

15、的截水沟（单位：m）图1.4 无边沟的截水沟（单位：m）1.3.5排水沟设计(1) 排水沟平面线形应力求顺直，需要转弯时亦尽量圆顺，做成弧形，其半径不小于1020m，沿路线布设，距填方路基坡脚不宜小于34m，为防止沟渠内因水流的流程太长和流量过大而造成冲刷或积水，其长度应有所限制，沟渠排水长度一般不宜超过500m。沟渠过长时，应结合地形条件，增设出水口或涵管，将水引走。(2) 排水沟水流进入其他沟渠或水道时，应使原水道不冲刷或淤积，一般应使排水沟与原水道两者成锐角相交，交角不大于450，有条件时可用半径R=10b（b为沟顶宽）的圆曲线向下游与其它水道相接。如图1.5所示：图1.5 边沟的位置（

16、3）排水沟水力计算：因为湖南长沙位于江南丘陵湿润区，降雨较多。故排水沟的排水负担较大，需进行排水沟的水力计算。由公路排水设计规范3.0.1 可知，路界各项排水设施所需排泄的设计流量按下式计算确定： （1-1）式中：Q：设计径流量（m3/s）;q：设计重现期各降雨历时的平均降雨强度（mm/min）;：径流系数;F:汇水面积（Km2）经计算可得： Q=1.00.632.0=1.26 又查表可得：=0.9（水泥路面） 0.95（沥青路面）因湿润地区高速公路一般每300m设计一排水沟,故可设汇水面积为：F=300250=75000mm2=0.075Km2代入得:Q=16.670.951.260.075

17、=1.50m3/s取设计纵坡=0.02，坡率=1，浆砌片石沟壁粗糙系数=0.025，假定沟底宽度=0.5m；由表3.7可得=0.83,取=0.6m；表1.5 水力最佳断面宽深比边坡率00.250.50.751.001.251.502.003.0021.561.241.000.830.700.610.470.323. 水流断面积： （1-2）由 得，=0.66m2；断面系数： (1-3)由 得，=2.82；湿周： (1-4)由 得，=2.19m；水力半径：(1-5)由 得，=0.33m；4. 指数：(3-5)由 得，=0.24；流速系数：(1-6)由 得，=32；水流断面流速：(1-7)由 得=

18、2.48m/s；断面流量：(1-8)由 得，=1.64 m3/s；5. 验算 沟底铺砌采用浆砌片石。则由表1.6可得最大容许设计流速为=3.0m/s；表1.6 容许流速表沟渠类型最大容许设计流速（m/s）沟渠类型最大容许设计流速（m/s）粗砂0.8草皮护面1.6黏土质砂1.0干砌片石2.0高限黏土1.2浆砌片石3.0石灰岩4.0混凝土4.0假设水中主要含土类为中细沙，取=0.5；最小容许流速： (1-9)由得=0.26 m/s；因为设计结果=2.48 m/s，介于与值之间，所以流速符合要求。又因为计算流量=1.64 m3/s，与 =1.50m3/s相差未超过10%，一般可认为符合设计要求。综上

19、可知：因为流量和流速均符合要求，本排水沟可采用底宽0.5m，而沟深，应为水深加安全高度=0.100.20m，本设计取=0.1m，所以沟深=+=0.6+0.1=0.7m.1.3.6 其他排水设施道路的排水设施主要包括路基排水和路面排水。常用的路基地面排水设施，除了已经进行设计的边沟和截水沟外，还包括排水沟、跌水与急流槽。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和构造形式均有所差异。各类地表水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上。当地下水影响路基路面的强度或边坡稳定时，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施。路面表面排水主要是迅速把降落在路面和路肩表面得降水排走，一面造成路面积水

20、而影响行车安全。主要包括中央分隔带排水、路面内部排水和边缘排水系统，以及排水基层的排水系统等。1.4 路基稳定性验算由路基路面工程可知，粘性土具有较大的粘结力，而内摩擦角较小，破坏滑动面可采用圆弧破裂面法，并且应当符合以下假定：（1）不考虑滑动体内应力不均匀分布和局部移动;(2)认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体滑动时整体下滑；(3)极限滑动面的位置需通过试算法加尺以确定。由于本设计标准横断面采用一般路堤形式，路堤平均填土高度为4.8m。对于路基的稳定性分析，采用一般路堤的最高值8m。由公路路基设计规范(JTG D302004)得路堤边坡坡度为定值。1.4.1 设计参数由于本路基属中湿，经

21、查可知，土的摩擦系数f和黏结力C为：表1.7 容许流速表土壤名称内摩擦角摩擦系数黏结力C（KPa ）干黏土13-170.23-0.315-10湿黏土13-170.23-0.215-20极湿黏土13-170.23-0.216-10故可取路堤粘聚力C=16KPa，内摩擦角=17路堤填土高h1=8m，路堤边坡坡率为m=11.5，（tan=0.31）。土的容重取=17KN/m3。车辆荷载为公路一级汽车荷载。由公路路基设计规范(JTG D302004)3.6.7，对路堤和地基的整体稳定性采用简化的Bishop法进行分析计算。1.4.2 稳定性验算（1） 车辆荷载的换算在进行路堤稳定性验算时，将车辆荷载按

22、最不利情况排列，并换算成相当的土层厚度。公路一级汽车荷载换算成土柱高：由路基路面工程有： (1-10)式中：N并列车辆数，双向六车道N=6；L 标准车辆轴载为13m；Q一辆重车的重力（标准车辆荷载为550KN）；路基填料的重度为17KN/m3；B荷载横向分布宽度，B=Nb+（N-1）m+=61.8+（6-1）1.3+0.6=17.9数值带入计算可得：h0=0.83m，取h0=1.0 m，偏于安全计算。（2） 路堤横断面4.5H法滑动面圆心位置的辅助线，确定不同圆心可得各计算好下图表：图1.8滑动面距道路边缘1/4H=2.25时其计算如下：表1.8分段Xi（cm）SINai=Xi/Rai COS

23、ai面积（cm2）GiNiTiL/cm1.00 1458.84 0.80 53.21 0.60 34367.82 .02 .90 .94 1898.80 2.00 1271.34 0.70 44.26 0.72 49321.30 .17 .81 .08 3.00 1121.34 0.62 37.99 0.79 54124.87 .77 .55 .60 4.00 971.34 0.53 32.22 0.85 55033.15 .52 .01 .90 5.00 821.34 0.45 26.80 0.89 52825.48 .23 .86 .93 6.00 671.34 0.37 21.62 0.

24、93 47980.34 .77 .11 .04 7.00 521.34 0.29 16.63 0.96 40808.53 .98 .69 .00 8.00 371.34 0.20 11.76 0.98 31516.47 .96 .81 .56 9.00 221.34 0.12 6.98 0.99 20239.25 .28 .21 41804.37 10.00 71.34 0.04 2.24 1.00 7058.76 .86 .81 4699.25 .75 .67 K1.51 在上表中： (1-11) (1-12) (1-13)同理可得： 图1.9 滑动面距道路边缘3M时其计算如下：表1.9分段

25、Xi(cm)SINai=Xi/Rai COSai面积(cm2)GiNiTiL/cm1.00 1380.83 0.79 52.18 0.61 59594.60 .18 .94 .67 1984.33 2.00 1155.83 0.66 41.39 0.75 62038.75 .76 .47 .08 3.00 1005.83 0.58 35.13 0.82 64913.77 .01 .48 .85 4.00 855.83 0.49 29.31 0.87 64171.28 .73 .88 .68 5.00 705.83 0.40 23.81 0.91 60469.64 .89 .88 .61 6.0

26、0 555.83 0.32 18.54 0.95 54218.55 .40 .32 .16 7.00 405.83 0.23 13.42 0.97 45683.63 .72 .01 .61 8.00 255.83 0.15 8.42 0.99 35037.44 .40 .19 87170.87 9.00 105.83 0.06 3.47 1.00 22101.68 .59 .41 22746.87 10.00 44.17 0.03 1.45 1.00 7500.00 .00 .29 3221.63 .88 .03 K1.45 图1.10滑动面距道路边缘4M时其计算如下：表1.10分段Xi（cm

27、）SINai=Xi/Rai COSai面积（cm2）GiNiTiL/cm1.00 1392.72 0.83 56.45 0.55 30777.98 .65 .73 .82 2104.15 2.00 1192.72 0.71 45.54 0.70 82092.10 .63 .01 .66 3.00 1008.34 0.60 37.12 0.80 87908.90 .38 .00 .78 4.00 839.59 0.50 30.16 0.86 88026.03 .45 .03 .97 5.00 670.84 0.40 23.67 0.92 83586.94 .05 .35 .48 6.00 502

28、.09 0.30 17.49 0.95 75347.21 .51 .41 .11 7.00 333.34 0.20 11.51 0.98 63650.23 .95 .60 .73 8.00 164.59 0.10 5.65 1.00 47386.35 .93 .85 79344.85 9.00 -4.16 0.00 -0.14 1.00 31856.94 .00 .32 -1348.22 10.00 -172.91 -0.10 -5.94 0.99 11074.19 .24 .67 -19480.23 .97 .97 K1.41701图1.11滑动面距道路边缘5M时其计算如下：表1.11分段X

29、i(cm)SINai=Xi/Rai COSai面积（cm2）GiNiTiL/cm1.00 1343.77 0.83 56.39 0.55 48687.47 .94 .53 .80 2230.80 2.00 1093.77 0.68 42.68 0.74 .99 .76 .07 .08 3.00 884.39 0.55 33.24 0.84 .93 .89 .58 .63 4.00 715.64 0.44 26.33 0.90 .70 .94 .45 .62 5.00 546.89 0.34 19.81 0.94 95557.77 .07 .37 .22 6.00 378.14 0.23 13.

30、55 0.97 85150.25 .21 .07 .65 7.00 209.39 0.13 7.46 0.99 71470.07 .25 .94 .85 8.00 40.64 0.03 1.44 1.00 54711.25 .17 .07 23427.67 9.00 -128.11 -0.08 -4.55 1.00 34950.48 .13 .17 -47177.50 10.00 -296.86 -0.18 -10.60 0.98 12161.31 .26 .66 -38039.15 .90 .88 K1.43 经计算可知当距道路边缘4M时计算所得K值最小，即K=1.4171.35（简单毕肖普

31、法最小值）。所以路基稳定符合要求。1.5 施工设计1.5.1 路基施工的一般规定路基施工宜以挖作填，减少土地占用和环境污染。路基施工中各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况，做成2%4%的排水横坡。雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实。施工过程中，当路堑或边坡内发生地下水渗流时，应根据渗流水的位置及流量大小采取设置排水沟、集水井、渗沟等设施降低地下水位。排水沟的出口应通至桥涵进出口处。取土坑应有规则的形状，坑底应设置纵、横坡度和完整的排水系统。当设计未规定取土坑位置或规定的取土坑的贮土量不能满足要求须另寻土源上四，应按照下列规定办理：当地面横坡定

32、于1：10时，路侧取土坑应设在路基上侧，在桥头两侧不宜设取土坑，特殊情况下，可在下游一侧设置，但应留有宽度不小于4.0m的护坡道。取土坑的边坡，内侧宜为1：1.5，外侧宜小于1：1，沿河地段的坑底纵坡可减少至0.1%，沿线取土坑的坑底纵坡不宜小于0.2%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位，取土坑的坑底横坡可做成向路线外侧倾斜的单向坡，坡厚为2%3%，当取土坑坑底宽度大于6m时，可做成向中间倾斜的双向横坡，并在中间设置底宽0.4m的纵向排水沟，当坑底纵坡大于0.5%时，可以不设排水沟。当沿河弃土时，不得阻塞河流，挤压挤孔和造成河岸冲刷。1.5.2 填方路基的施工 土方路基应分层填筑压实，用透水性

33、不良的土填筑路堤时，应控制其含水量在最佳压实含水量大2%之内。 土方路基，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实，采用机械压实时，分层的最大摊铺层厚，按土质类别，压实机具功能碾压遍数等，经过经验确定，但最大摊铺厚度，不宜超过50cm，填筑至路床底面，最后一层的最小压实厚度，不应小于8cm。 路堤填土宽度每侧应宽于填层设计厚度，压实厚度不得小于设计宽度，最后削坡。 填筑路堤宜采用水平分层填筑法施工。 原地面纵坡大于2%的地段，可采用纵向分层法施工，沿纵坡分层，逐层填压密实。 若填方分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑则先填地段应按1：1坡度分层留台阶。若两个地段同时填，则应分层相互交叠、

34、衔接，其搭接长度不得小于2m。 河滩路堤填土，应连同护坡道在内，一并分层填筑，可能受水浸淹部分的填料，应选用水稳性比较好的土料，河槽加宽，加深工程应在修筑路堤前完成，调治构造物应提前修建。 两侧取土，提高在3m以内的路堤可用推土机从两侧分层推填，并配合平地机分层填平，土的含水量不够多时，用洒水车并用压路机分层碾压。 填方集中地区路基的施工A取土场运距在1km范围内时，可用铲运机运送，辅以推土机开道，翻松硬土，取整取土段，清除障碍等。B取土场运距超过1m范围时，可用松土机翻松，用挖掘机或装载机配合自卸车运输，用平地机平整填土，配合洒水车压路机碾压。1.5.3 边沟的施工边沟应分段设置出水口，梯形

35、边沟没段长度不宜超过300m，三角形边沟不宜超过200m。平曲线处边沟施工时，沟底纵坡应与曲线前后沟底纵坡平顺衔接，不允许曲线内侧有积水或外溢现象发生，曲线外侧边沟应适当加深，其增加值等于超高值。土质边沟当沟底纵坡大雨3%的应采用加固措施2 水泥混凝土路面设计水泥混凝土路面板为刚性路面，具有较高的力学强度，在车轮荷载作用下变形较小。所以，混凝土板通常工作在弹性阶段。本水泥混凝土路面设计主要依据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002)。在荷载图示方面采用静力作用均布面荷载，在地基模型方面，采用温克勒地基模型。在路面板形态方面，釆用半空间弹性地基有限大矩形板理论。2.1行车荷载2.1.

36、1车辆的类型和轴型由交通调查和预测得知，本路建成初期每昼夜双向混合交通量组成如下：表2.1交通参数根据交通调查结果，查阅相关资料可得2.2表如下：表2.2 车辆轴重参数参考表车型序号车型名称前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距交通量01桑塔纳2000290902江淮AL660017.0026.5012042603黄海DD68049.0091.5012051404北京BJ13013.5527.2012023405东风EQ14023.7069.2012055706黄河JN16358.60114.0012090407东风SP925050.70113.30324299交通年平均值增长率（

37、%）9.52.1.2轴载换算由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002)得标准轴载的有关计算参数见表2.3：表2.3 标准轴载计算参数标 准 轴 载BZZ100轴载P（KN）100轮胎接地压强p（MPa）0.70单轮传压面当量直径d（cm）21.30两轮中心距（cm）1.5d水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，换算为标准轴载的作用次数。由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002) 有 (2-1) (2-2)或 (2-3)或 (2-4)式中：Ns100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi单轴-单轮、单轴-双轮组、

38、双轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（KN）；轴型和轴载级位数；各类轴型级轴载的作用次数；轴-轮型系数，单轴-双轮组时，=1；单轴-单轮时，按（2-2）计算；双轴-双轮组时，按（2-3）计算；三轴-双轮组时，按（2-4）计算。对于标准轴载作用次数的统计，去掉影响较小的轴载小于40KN的交通量。并由式2.12.3计算结果列表如下：表2.4 轴载换算计算表轴载级位Pi(KN)每日通过次数（次/d）BZZ-100轴次（次/d）49.0051411.1044100.0191.5051410.124.0869.2055710.1.5158.6090410.0.17114.0090418.7356.

39、0750.7029911.9060100.013113.302996.2110.9589.36合计=8071.24则可知本路建成初期每昼夜双向混合交通量换算成标准轴载的作用次数为8071.24次/d。由于本公路运2015年末建成通车，故那时的每昼夜双向混合交通量换算成标准轴载的作用次数为：2.1.3交通分析公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002)可得高速公路的设计基准期为30年，具体数值见表2.4：表2.5 可靠度设计指标公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路 安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（）95908580目标可靠指标1.641.2

40、81.040.84变异水平等级低低中中中高则设计基准期内路面所承受的标准轴载累计作用次数为Ni，则有： (2-5)其中，t =30，N1=12706.058，=9.5% 。则有 ：=.9（次）由于路面设计依据的交通量是设计车道上的交通量，所以，应对道路交通量乘以方向不均匀系数及车道不均匀系数。调查分析双向交通的分布情况，选取交通量方向分配系数，一般情况可采用 O5。依据设计公路的车道数，参照表2.6确定交通量车道分配系数表2.6交通量车道分配系数单向车道数1234车道分配系数1.0O81.0O6O.80.50.75注：交通量大时，取低值；交通量小时，取高值。本设计为六车道高速公路，取方向不均匀

41、系数取0.5，车道不均匀系数取0.2。则有设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数Ns为：Ns=Ni0.50.7=.90.50.7=.3（次） (2-6)车道横断面上各点所受的轴载作用次数，仅为通过该车道断面的轴载作用次数的一部分。水泥混凝土路面的临界疲劳荷位为纵缝边缘中部，该处的轮迹横向分布系数，按实际测定结果参照表2.7所示。表2.7 车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速、一级公路、收费站0.17 0.22二级及以下公路行车道宽大于7m0.23 0.39行车道宽小于或等于7m0.54 0.62本公路为高速公路双向六车道，取=0.2 。则，设计基准期内面层临界荷位出得标准轴载累

42、积作用次数Ne为：Ne=Ns=.30.2 =4.85910 （次） (2-7)水泥混凝土路面所承受的交通轴载作用，按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计作用次数分为4级，分级范围如表2.8所示。表2.8 交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne（104）2000100200031003由表2.8可知，本道路交通属于特重交通。 2.2路面结构组合设计组成水泥混凝土路面的结构层包括：垫层、基层和面层等，各结构层的功能和作用各不相同。2.2.1垫层设计本公路路基土质较差、水温状况不良，需要在路基和基层之间设置垫层，以改善路基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、刚度及温度性

43、。由于修筑垫层的材料，强度要求不一定要求很高，但水稳性和隔温性能要好，本设计考虑到公路所在地区降雨量较大，地下水位较高，主要采用排水垫层。排水垫层所采用的材料是砂砾，砂砾垫层应采用洁净的中、粗砂及砾石，含泥量不大于5%，并将其中的植物、杂质清除干净，也可以采用天然级配的砂砾料，其最大粒径不大于50mm。应注意防止粗细粒料分离现象。由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002) 4.2.2，垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150mm。本设计取垫层厚度为160mm。2.2.2基层设计（1） 类型(JTGD402002)432条，推荐在特重交通条件下，水泥混凝土路面适宜的基层为贫混凝土、

44、碾压混凝土或沥青混凝土基层；在重交通条件下，水泥混凝土路面适宜的基层为水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层。按照规范的建议，在特重交通条件下，水泥混凝土路面适宜的基层为贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层。但我省目前在特重交通条件下，却采用了规范在重交通条件下推荐的基层类型，即在特重交通条件下，水泥混凝土路面采用水泥稳定粒料基层。显然是在抗水冲刷方面弱了。 既然知道在特重交通条件下，水泥混凝土路面采用水泥稳定粒料基层在抗水冲刷方面弱了，那么有没有补救的办法呢? 基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。多年来的应用实践表明：在刚度方面，在特重交通条件下采用水泥稳定粒料作为水泥混凝土路面基层，较少有反映

45、由于刚度不足造成水泥混凝土路面损坏的，而反映最多的是水损坏。因此要考虑补强，应主要从抗水冲刷方面去补强。不放弃半刚性基层而要提高其抗水冲刷能力，比较切合实际的想法是复合，即在半刚性基层上加铺一层抗水冲刷能力较强的结构层。从规范推荐的材料来看，抗水冲刷能力较强的有碾压混凝土、贫混凝土和沥青混凝土三类。从加铺的功能来看，加铺的厚度应较薄，厚则失去了加铺与复合的意义。碾压混凝土和贫混凝土两种因加铺时必须保证一定的厚度(10cm)而显得不经济，沥青混凝土比较合适，其厚度可小至05cm，它不但可以防冲刷而且是良好的防水层，防止了水的下渗，保证其下的抗水冲刷能力较弱的基层不受水的侵蚀。德国、日本水泥混凝土

46、路面常见这种结构，作为混凝土板与基层间的过渡层，其目的是为了提高和改善基层的耐久性，密级配沥青混凝土的厚度通常为4cm。两种材料复合后，优势互补，相得益彰，既继承了传统的半刚性基层结构，又弥补了其抗水冲刷不足的缺陷，且在造价方面提高不大，较为经济。（2） 宽度由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002) 4.3.4知。基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300mm（采用小型机具施工时）或500mm（轨模式摊铺机施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）。路肩采用混凝土面层，其厚度与行车道面层相同时，基层宽度宜与路基同宽。级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽。本设计采用与路基同宽度的基层。

47、（3） 厚度公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD402002)435 各类基层厚度和适宜范围见表2.9表2.9 各类基层厚度的适宜范围基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150250沥青混凝土基层4060沥青稳定碎石基层80100级配粒料基层150200多孔隙水泥稳定碎石排水基层100140沥青稳定碎石排水基层80100基于以上考虑，本公路基层采用厚度为200mm水泥稳定粒料基层+厚度为60mm沥青混凝土加铺层弥补其抗水冲刷不足的缺陷2.2.3面层设计水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层采用设接缝的普通混凝

48、土。具体设计参数见下节，水泥混凝土路面设计。2.2.4路肩设计路肩的作用是为路面提供侧向支承，并承受一定的荷载。本设计路肩铺面采用水泥混凝土面层。高速公路硬路肩水泥混凝土面层的厚度采用与行车道面层等厚，基层与行车道基层相同。2.2.5路面排水设计（1）高速公路因平纵横三方面均要求较高，所以路基填挖较大。一般需设置拦水带，防止雨水集中冲刷填方坡面，造成坡面拉沟，甚至冲毁路基。拦水带采用形式如图2.1所示。 图2.1 拦水带示意图（2）中央分隔带排水的作用主要是排除中央分隔带范围内的表面渗入水，本设计采用凸形表面有铺面封闭的中央分隔带，如图2.2所示。图2.2 中央分隔带排水（3）行车道路面应设置

49、双向或单向横坡，坡度为2。路肩铺面的横向坡度值比行车道路面的横坡值大1，为3。（4）行车道路面结构设置了排水垫层，在排水垫层外侧边缘设置纵向集水沟，并间隔50100m设置横向排水管。排水垫层的纵向边缘集水沟设在路床边缘。集水沟的纵坡与路线纵坡相同。（5）集水沟的宽度通常采用300mm。集水沟的深度为保证集水管管顶低于排水层底面，并有足够厚度和回填料使集水管不被施工机械压裂。采用200mm。2.3路面结构层设计2.3.1初拟路面结构由表2.4知，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变异水平等级，查表2.9初拟普通混凝土面层厚度为0.275m，垫层为160mm天然沙砾。基层采用厚度为200mm水泥稳定粒料基层+厚度为60mm沥青混凝土加铺层弥补其抗水冲刷不足的缺陷，水泥混凝土上面层板的平面