畢業(yè)設計---路基路面綜合設計

1、<p>　　廣南高速公路K3+600-K4+600</p><p><b>　　路基路面綜合設計</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計任務書</b></p><p>　　發(fā)題日期：2009年 1 月 13 日 完成日期：2009年 6 月 20 日</p>&l

2、t;p>　　題 目 廣南高速公路K3+600～K4+600路基路面綜合設計 </p><p>　　1、本論文的目的、意義 畢業(yè)設計是大學本科學習的最后一個重要環(huán)節(jié)。做好畢業(yè)設計可使大學所學基礎理論和專業(yè)技術知識得到一個系統(tǒng)的梳理，并將其鞏固、延伸和拓展。通過高速公路路基路面綜合畢業(yè)設計，可以提高分析問題和將理論應用于工程實際解決問題的能力；培養(yǎng)嚴謹、求實的科學作

3、風；培養(yǎng)團隊工作的能力。同時可以掌握公路路基路面設計的一些基本原理；對公路設計中所涉及的問題（如軟土地基的處理、邊坡穩(wěn)定分析、擋土墻的設計和驗算等）有一個初步的認識；掌握瀝青路面和水泥路面的厚度設計方法；學會用馬歇爾試驗方法確定瀝青混合料的最佳瀝青用量；通過閱讀外文資料，了解目前瀝青路面設計的發(fā)展概況，提高自己的英文閱讀和翻譯能力。為即將進入交通土建施工和設計單位的學生能更好的適應新工作打下基礎，為進一步進入高校深造的同學做好準備。

4、 </p><p>　　2、學生應完成的任務 資料查閱，根據(jù)任務書提供的初始資料進行交通分析，進行瀝青路面和水泥混凝土路面設計，對這兩類路面分別設計三種不同的路面結(jié)構(gòu)，并計算路面厚度。根據(jù)集料的篩分結(jié)果和瀝青混合料的馬歇爾試驗結(jié)果進行礦料級配設計和最佳瀝青用量的設計。對于瀝青路面和水泥混凝土路面，要進行從基層到面層的施工工藝設計，并提出施工

5、質(zhì)量控制措施。對軟土地基，采用一種軟土地基的處理方法進行處治設計。對路基邊坡，進行穩(wěn)定驗算，并加設擋土墻加固路堤。對路基邊坡還要進行坡面防護設計。參加畢業(yè)實習，提交實習報告，作一定量的文獻翻譯。利用Autocad繪圖，并用Word進行文檔整理。 </p><p>　　3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 17 周）</p

6、><p>　　第一部分 路面設計 （1周）</p><p>　　第二部分 材料設計 （2.5周）</p><p>　　第三部分 路基橫斷面設計 （

7、2周）</p><p>　　第四部分 擋土墻設計 （2.5周）</p><p>　　第五部分 軟土地基處治設計 （2周）</p><p>　　第六部分 畢業(yè)實習

8、 （1.5周）</p><p>　　第七部分 文獻翻譯 （1.5周）</p><p>　　第八部分 計算機繪圖 （2周）</p><p>　　第九部分 文檔整理

9、 （1周）</p><p>　　評閱及答辯 （1周）</p><p>　　備 注 設計必須遵循現(xiàn)行的道路設計標準、規(guī)范、規(guī)程和技術指南，禁止采用已經(jīng)廢止的。

10、 </p><p>　　指導教師： 2009年 月 日</p><p>　　審 批 人： 2009年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計是廣南高速公路K3+600～K4+600段路基路面

11、綜合設計，該高速公路段設計行車速度80km/h,雙向四車道，路基寬度寬24.5m。預計交通量年平均增長率13%，路基填土平均高度8m，填料為粘質(zhì)土，在高填方路段分布有淤泥質(zhì)軟土。</p><p>　　本設計主要包括路面設計、材料設計、擋土墻設計和軟基處治設計四個部分。</p><p>　　首先對該段道路進行路面設計，設計包括瀝青路面設計和水泥混凝土路面設計。其中瀝青路面設計有三種結(jié)構(gòu)組合，

12、分別是柔性基層瀝青路面、半剛性基層瀝青路面、組合式基層瀝青路面。水泥混凝土路面也有3種結(jié)構(gòu)組合，分別是普通混凝土路面、復合式混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面。分別對各種路面進行性能技術經(jīng)濟比較，各推薦一種路面。</p><p>　　其次根據(jù)路面設計中用到的材料進行材料設計，以及簡單的施工說明。這部分設計包括瀝青混合料設計、路面水泥混凝土設計、基層墊層材料設計。其中瀝青混合料設計包含礦料級配設計和最佳瀝青含量設計，對

13、路面水泥混凝土和基層墊層材料進行配合比設計。</p><p>　　接下來根據(jù)路基平面圖和縱斷面圖進行路基橫斷面設計，設計包括排水設計和路堤路塹邊坡設計，計算出路基土石方表。針對高填方路基進行擋土墻設計，本路段擋土墻采用加筋擋土擋墻，對于擋墻施工有簡單說明。</p><p>　　最后對填方路基下的軟土路基進行處理。由于該軟土力學性質(zhì)極差土層較厚，換填不經(jīng)濟，單純排水加固難以滿足要求，采用CF

14、G樁處理軟弱路基。該部分設計包括CFG樁承載力計算、總沉降計算，以及施工說明。</p><p>　　本設計中路面設計、軟土路基設計均有方案比選，本文闡明了本設計的方法依據(jù)和設計步驟，可作為其它路段設計參考。</p><p>　　關鍵詞：瀝青混凝土路面；水泥混凝土路面；最佳瀝青含量；加筋擋土墻； CFG樁</p><p><b>　　Abstract<

15、/b></p><p>　　This design is the Pavement and Subgrade Design of Guang-Nan Expressway from K3+600 to K4+600. The design of highway traffic speeds above 80km / h, two-way four-lane, the width of the roadbed

16、 is 24.5m. Traffic volume is expected to average annual growth rate of 13%, the subgrade filling is clay, the filling’s average height is 8m, in the high fill sections of distribution of soft clay mud. </p><p&

17、gt;　　This design includes four main parts of pavement design, materials design, retaining wall design and the design of soft ground treatment. </p><p>　　First of all, the section of the road for pavement des

18、ign, it is includes the design of asphalt pavement and cement concrete pavement design. Asphalt pavement design in which there are three structures, respectively named the flexible asphalt pavement, semi-rigid asphalt pa

19、vement, asphalt pavement combined. Cement concrete pavement also have three kinds of structures, respectively named ordinary concrete pavement, concrete pavement com- posite, continuously reinforced concrete pavement. Th

20、en the</p><p>　　Followed by the road design in accordance with the materials used in the design, as well as simple of the construction shows, this part of the design including the asphalt mixture design, the

21、 design of cement concrete pavement, grass-roots design of cushion material. Asphalt mixture design which includes the design of mineral aggregate gradation and asphalt content of the best design, the other two parts of

22、the mix design. </p><p>　　Then according to the roadbed plan and vertical section roadbed to design the roadbed maps ross-sectional design, it is including drainage design and embankment slope design and cal

23、culate the earth embankment table. For the high fill subgrade to design of the retaining walls, in this section of retaining walls used by reinforced earth retaining wall, for the retaining wall construction it has a sim

24、ple description. </p><p>　　Finally, processing the soft soil subgrade which under the roadbed fill. Because of the very poor mechanical properties of soft soil layers are thick, not-for-fill in the economy,

25、simply can not meet the requirements of strengthening the drainage, so use the CFG pile to deal with weak subgrade. This part of the design includes some of CFG pile, with the total settlement calculations, and method st

26、atements. The alternative schemes</p><p>　　Both of the road design and the design of soft soil roadbed have the alternative schemes in this design, this article sets out the basis of the design method and de

27、sign steps can be used as reference for other sections of the design.</p><p>　　key words：Asphalt Concrete Pavement；Cement Concrete Pavement； Optimum asphalt content；Reinforced retaining wall；CFG pile</p&g

28、t;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外高速公路的發(fā)展概況1</p><p>　　1.1.1 高速公路的概念1</p><p>　　1.1.2 高速公路的產(chǎn)生和發(fā)展1</p&g

29、t;<p>　　1.1.3 我國高速公路的發(fā)展與規(guī)劃2</p><p>　　1.2 廣南高速現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 本設計的基本思路與方法3</p><p>　　第2章 路面設計4</p><p>　　2.1 設計資料4</p><p>　　2.2 瀝青路面設計4</p>

30、;<p>　　2.2.1 路面設計年限4</p><p>　　2.2.2 軸載換算4</p><p>　　2.2.3 預估路基回彈模量7</p><p>　　2.2.4 材料選用7</p><p>　　2.2.5 初擬路面結(jié)構(gòu)組合8</p><p>　　2.2.6 計算設計彎沉9</p&

31、gt;<p>　　2.2.7 路面材料設計參數(shù)10</p><p>　　2.2.8 路面結(jié)構(gòu)層厚度計算11</p><p>　　2.2.9 驗算防凍厚度和選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)組合13</p><p>　　2.3 水泥路面設計14</p><p>　　2.3.1 交通分析14</p><p>　　2.3.

32、2 普通混凝土路面設計17</p><p>　　2.3.3 復合式混凝土路面23</p><p>　　2.3.4 連續(xù)配筋混凝土路面設計27</p><p>　　2.3.5 混凝土路面方案比選31</p><p>　　第3章 材料設計33</p><p>　　3.1 瀝青混合料設計33</p>

33、<p>　　3.1.1 礦料級配設計33</p><p>　　3.1.2 確定最佳瀝青用量41</p><p>　　3.1.3 設計混合料路用性能檢驗50</p><p>　　3.1.4 目標配合比設計成果匯總50</p><p>　　3.2 路面水泥混凝土設計50</p><p>　　3.2.1

34、 路面混凝土的原材料技術要求50</p><p>　　3.2.2 混凝土配合比設計51</p><p>　　3.2.3 水泥混凝土路面的施工與檢驗55</p><p>　　3.3 基層、墊層材料設計57</p><p>　　3.3.1 石灰土的配合比設計步驟58</p><p>　　3.3.2 石灰土配合比設

35、計58</p><p>　　3.3.3 石灰土的施工61</p><p>　　第4章 路基橫斷面設計65</p><p>　　4.1 直線曲線及轉(zhuǎn)角表65</p><p>　　4.2 高速公路斷面尺寸擬定65</p><p>　　4.3 路基路面排水設計65</p><p>　　4.

36、3.1 排水的目的與意義65</p><p>　　4.3.2 路基路面排水設計的一般原則66</p><p>　　4.3.3 路基排水設備的構(gòu)造與布置66</p><p>　　4.4 路基超高設計70</p><p>　　4.5 路基邊坡坡度73</p><p>　　4.5.1 路堤邊坡73</p&g

37、t;<p>　　4.5.2 路塹邊坡73</p><p>　　4.6 坡面防護74</p><p>　　4.6.1 路堤坡面防護74</p><p>　　4.6.2 路塹坡面防護74</p><p>　　4.7 路基的施工及檢測75</p><p>　　4.7.1 施工前的準備工作75<

38、;/p><p>　　4.7.2 路堤施工75</p><p>　　4.7.3 挖方路基施工77</p><p>　　第5章 擋土墻設計79</p><p>　　5.1 擋土墻設計資料79</p><p>　　5.2 擋土墻尺寸參數(shù)的擬定79</p><p>　　5.3 加筋擋土墻設計79

39、</p><p>　　5.3.1 計算等代土層厚度79</p><p>　　5.3.2 土壓力計算79</p><p>　　5.3.3 拉筋拉應力81</p><p>　　5.3.4 拉筋斷面計算82</p><p>　　5.3.5 拉筋長度計算83</p><p>　　5.3.6 拉

40、筋摩擦力計算83</p><p>　　5.3.7 加筋擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性檢算84</p><p>　　5.4 加筋擋土墻外部穩(wěn)定性驗算86</p><p>　　5.4.1 基底底面地基應力驗算86</p><p>　　5.4.2 基底抗滑移穩(wěn)定驗算88</p><p>　　5.4.3 抗傾覆穩(wěn)定性驗算88&l

41、t;/p><p>　　5.4.4 整體滑動穩(wěn)定性驗算89</p><p>　　5.5 加筋擋土墻墻面板設計90</p><p>　　5.6 加筋擋土墻施工92</p><p>　　5.6.1 基礎的施工92</p><p>　　5.6.2 面板的預制92</p><p>　　5.6.3 面

42、板的安砌92</p><p>　　5.6.4 拉筋帶的鋪設93</p><p>　　5.6.5 填料攤鋪93</p><p>　　5.6.6 注意事項94</p><p>　　第6章 軟土路基處理96</p><p>　　6.1 設計資料96</p><p>　　6.2 填土極限高度

43、計算96</p><p>　　6.3 軟土路堤穩(wěn)定性分析97</p><p>　　6.3.1 土體滑動穩(wěn)定性檢算97</p><p>　　6.3.2 驗算單獨采用砂井等排水固結(jié)加固措施的可能性97</p><p>　　6.4軟土路基處理方案擬定98</p><p>　　6.5 CFG樁加固機理99</

44、p><p>　　6.6 CFG樁的設計計算100</p><p>　　6.6.1 設計參數(shù)100</p><p>　　6.6.2 復合地基承載力設計101</p><p>　　6.6.3 復合地基沉降計算103</p><p>　　6.7 CFG樁配合比設計105</p><p>　　6.

45、8 CFG樁的施工107</p><p>　　6.8.1 施工機械選擇107</p><p>　　6.8.2 CFG樁施工質(zhì)量控制107</p><p>　　6.8.3 施工程序控制108</p><p>　　6.8.4 施工注意事項109</p><p>　　6.8.5 施工監(jiān)測重點109</p&g

46、t;<p>　　6.9 質(zhì)量檢驗110</p><p><b>　　結(jié)論111</b></p><p><b>　　致謝112</b></p><p><b>　　參考文獻113</b></p><p><b>　　附錄1114</b&g

47、t;</p><p><b>　　附錄2121</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外高速公路的發(fā)展概況</p><p>　　1.1.1 高速公路的概念</p><p>　　高速公路是汽車運輸發(fā)展的產(chǎn)物，它既是技術標準提

48、高后的公路，又與普通公路有某些質(zhì)的區(qū)別，一般認為：它是中央設置有一定寬度的分隔帶，兩側(cè)各配備兩條或兩條以上的車道，分別供大量上下行汽車高速、連續(xù)、安全、舒適地運行，并全部設置立體交叉和控制出入的公路(《中國大百科全書》土木工程)。我國的《公路工程技術標準》(JTG B01—2003)將高速公路定義為：專供汽車分向、分車道行駛并全部控制出入的干線公路?！豆饭こ堂~術語》(JTJ 002—87)則將高速公路定義為：具有四個或四個以上車道，

49、并設有中央分隔帶，全部立體交叉并具有完善的交通安全設施與管理設施、服務設施，全部控制出入，專供汽車高速行駛的公路。</p><p>　　1.1.2 高速公路的產(chǎn)生和發(fā)展</p><p>　　高速公路是社會經(jīng)濟發(fā)展的必然產(chǎn)物，它是伴隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展和整個社會的政治、經(jīng)濟、軍事的發(fā)展而發(fā)展的。</p><p>　　高速公路與20世紀30年代開始起步，最早修建高速公

50、路的國家是德國和意大利，到目前為止，全世界60多個國家和地區(qū)興建了高速公路，總里程達20多萬公里。在世界高速公路的發(fā)展史上，德國、美國及日本的高速公路發(fā)展有其明顯的特點。</p><p><b>　　1.德國</b></p><p>　　德國的高速公路起步最早，其所獲得的設計、施工經(jīng)驗對世界各國修建高速公路具有重要作用。</p><p><

51、;b>　　2.美國</b></p><p>　　美國是世界上高速公路發(fā)展最迅速、路網(wǎng)最發(fā)達、設施最完善的國家之一。其高速公路網(wǎng)的建成，提高了運輸效率，擴大了資源和商品的流通，促進了社會的發(fā)展和科學技術的進步，并在很大程度上影響了美國人的生活方式。美國高速公路發(fā)展特點是有計劃、有步驟，而且速度快。</p><p><b>　　3.日本</b></

52、p><p>　　日本是一個島國，國土狹小，但日本的汽車工業(yè)十分發(fā)達，目前擁有機動車7082萬輛，僅次于美國。日本是世界上公路密度最高的國家，密度約為3km/km2。日本高速公路建設起步晚，于戰(zhàn)后開始建設，但其高速公路系統(tǒng)也是十分發(fā)達。</p><p>　　各國高速公路發(fā)展還具有以下特征：</p><p>　　第一是城市高速公路發(fā)展異常迅速。</p><

53、;p>　　在一些發(fā)達國家，由于城市人口集中，工商業(yè)十分發(fā)達，城市內(nèi)汽車增長比郊外快得多。因此高速公路的產(chǎn)生大多數(shù)是從城市的外環(huán)路和輻射路以及城市內(nèi)交通量大的路段開始，最后逐漸形成高速公路為骨干的城市道路網(wǎng)。</p><p>　　第二是高速公路向全球化方向發(fā)展，形成國際高速公路網(wǎng)。</p><p>　　隨著全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展，公路運輸市場不再是一個國家、一個地區(qū)市場，而且是一個全球性

54、的市場。相鄰國之間合作修建高速公路促進了國際高速公路網(wǎng)的形成，成為調(diào)整公路發(fā)展的重大趨勢。為了更好的發(fā)揮高速公路效益，加強國際間的公路運輸聯(lián)系，一些發(fā)達國家把主要高速公路連接起來，構(gòu)成國際高速公路網(wǎng)。</p><p>　　第三是高速公路建設向信息化、智能化方向發(fā)展。</p><p>　　雖然高速公路極大地提高了通行能力，但修建道路的空間是有限的。如何最大限度地提高路網(wǎng)的通行能力，智能交通系

55、統(tǒng)（ITS）是一個比較理想的方向。同時高速公路不僅具有運輸人和物的固有交通功能，還能輸送電力等能源及各種信息，加之道路所派生出來的美化環(huán)境、提供出游、抗災避難及作為其它建筑物的基礎等空間功能，使高速公路真正成為多功能公路。</p><p>　　1.1.3 我國高速公路的發(fā)展與規(guī)劃</p><p>　　近十年來，伴隨著國家綜合國力的全面提升，我國陸路、航空、水路交通建設經(jīng)歷了歷史性的跨越式發(fā)

56、展。在我國高速公路建設取得歷史性跨越，邁上新的臺階的關鍵時候，需要我們研究的一個重大課題是，在審視國內(nèi)外高速公路發(fā)展歷程和實踐經(jīng)驗的基礎上，深入分析我國高速公路對經(jīng)濟和社會發(fā)展以及交通運輸遠景需求的適應性，全面認識我國高速公路的功能和價值，從而更準確地把握我國高速公路未來發(fā)展的方向。從1988年我國大陸第一條高速公路正式通車到現(xiàn)在，我國的高速公路建設取得了舉世矚目的成就，全國高速公路通車里程超過2．5萬公里，位居世界第二位。除西藏外，各

57、省、自治區(qū)和直轄市都已擁有高速公路，有10個省份的高速公路里程超過1000公里。遼寧省和山東省已實現(xiàn)了省會到地市全部由高速公路連接，長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的高速公路網(wǎng)絡也正在形成。在山東、遼寧、廣東、江蘇等地，省會到地市當天可以往返，這在過去難以想象。北京提出“迎奧運1小時交通”的構(gòu)想，重慶提出建設“8小時重慶”，浙江的“4小時公路交通圈”，都正在逐步變成現(xiàn)實。</p><p>　　國家高速

58、公路網(wǎng)規(guī)劃采用放射線與縱橫網(wǎng)格相結(jié)合的布局方案，形成由中心城市向外放射以及橫連東西，縱貫南北的大通道，由7條首都放射線、9條南北縱向線和18條東西橫向線組成，簡稱“7918網(wǎng)”，總規(guī)模約8.5萬公里，地區(qū)環(huán)線、聯(lián)絡線等其它線路1.7萬公里?！?lt;/p><p>　　1.2 廣南高速現(xiàn)狀　</p><p>　　廣南（廣元至南充）高速公路是國家高速公路“7918網(wǎng)”中第8縱蘭州—?？诰€的重要組成

59、路段，總長240.96公里（包括新建188.46公里，已建和在建的4段高速公路52.5公里），其中廣元境內(nèi)126公里，南充境內(nèi)115公里，總投資約101億元。2008 年11 月12日，廣南高速公路可行性研究報告經(jīng)國家發(fā)展和改革委員會批復同意建設（發(fā)改基礎[2008]2917號）。2009年初開工建設，建設工期3年，2012年正式通車。廣南高速公路是川東北地區(qū)南北向重要交通通道，對帶動沿線經(jīng)濟發(fā)展有著深遠影響。同時，也將極大地促進西北內(nèi)

60、陸地區(qū)同南部沿海省份的溝通交流。該高速公路建成后，從廣元開車到南充只需要2個多小時，比現(xiàn)在節(jié)省一半以上的時間。項目投資129.89億元，平均每km造價6369.30萬元。</p><p>　　全線均處于亞熱帶濕潤氣候區(qū)，氣候溫暖，年平均氣溫15～16.2℃。極端最高溫 37℃，極端最低溫-5℃，降雨充沛，年降雨量952.5～1860.4mm，年平均相對濕度85%，年均風速1.2m/s。</p>&l

61、t;p>　　1.3 本設計的基本思路與方法</p><p>　　本設計對廣元至南充高速公路K3+600～K4+600段首先進行路面設計，分瀝青路面設計和水泥混凝土路面。每種路面分別再進行不同的三種結(jié)構(gòu)設計，最后進行方案比選，各推薦一種路面結(jié)構(gòu)。瀝青路面和水泥混凝土路面設計之后，對所采用材料進行設計。針對瀝青混凝土，先進行礦料級配設計。然后對AC13采用馬歇爾試驗進行最佳瀝青含量設計；針對水泥混凝土進行配合比

62、設計。接下來進行路基橫斷面設計，設計包含排水溝、邊坡，以及坡面防護等，由于某些路段填方過高，需設計擋墻，采用加筋擋土墻進行設計。最后，由于高填方路段下有軟弱土層，造成路基穩(wěn)定性不符合要求，先驗算用砂井排水加固的可能性，若不滿足采用CFG樁處理軟弱地基，計算沉降，對CFG樁進行配合比設計以及施工說明。</p><p><b>　　第2章 路面設計</b></p><p>

63、;<b>　　2.1 設計資料</b></p><p>　　廣南高速公路設計行車速度80km/h,雙向四車道，路基寬度24.5m。預計竣工后第一年雙向年平均日交通量如表2-1所示。經(jīng)調(diào)查，預期交通量年平均增長率R為13%，路基為粘質(zhì)土，填料內(nèi)摩擦角為32°，粘聚力c為20kPa，在春季不利季節(jié)調(diào)查得知地下水位離地面1.5m，路基填土平均高度8m。全線均處于亞熱帶濕潤氣候區(qū)，氣候溫暖

64、，年平均氣溫15～16.2℃。極端最高溫37℃，極端最低溫-5℃，降雨充沛，年降雨量952.5～1860.4mm，年平均相對濕度85%，年均風速1.2m/s。</p><p>　　表2-1 第一年雙向年平均日交通量</p><p>　　2.2 瀝青路面設計</p><p>　　路面結(jié)構(gòu)設計的目的，是提供一種在預定使用期內(nèi)同所處環(huán)境相適應并能承受預期交通荷載作用的路面

65、結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2.1 路面設計年限</p><p>　　由《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）表 3.1.3，各級公路的瀝青路面設計年限，可知高速公路的設計年限為 15年。</p><p>　　2.2.2 軸載換算</p><p>　　我國路面設計以單軸雙輪組 100kN為標準軸載。</p>&

66、lt;p>　　1.當以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時，各級軸載應按公式（2-1） 換算成標準軸載 P 的當量軸次 N。</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　式中 N ——標準軸載的當量軸次（次/日）；</p><p>　　ni——各種被換算車輛的作用次數(shù)（次/日）；</p><

67、;p>　　P ——標準軸載（kN）；</p><p>　　Pi——各種被換算車型的軸載（kN）；</p><p>　　C1——輪組系數(shù)，雙輪組為 1，單輪組為 6.4，四輪組為 0.38；</p><p><b>　　C2——軸數(shù)系數(shù)。</b></p><p>　　當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，此時軸系數(shù)

68、為1；當軸間距小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按式（2-2）計算。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 m——軸數(shù)。</p><p>　　當以彎沉值和瀝青層層底拉應力為設計指標時，完成當量軸載換算表2-2。</p><p>　　表2-2 彎沉值和瀝青層層底拉應力為設計指標的軸載

69、當量換算表</p><p>　　計算累計當量軸次，由（2-3）計算。</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 ——設計年限內(nèi)一個車道沿單方向通過的累積標準當量軸次（次）；</p><p>　　——設計年限（年）；</p><p>　　——設計年限內(nèi)交通量平均

70、增長率（%）；</p><p>　　——路面營運第一年雙向日平均當量軸次（次/日）；</p><p>　　——與車道數(shù)有關的車輛橫向分布系數(shù)，簡稱車道系數(shù)，按《公路瀝青路</p><p>　　面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）表 3.1.6選用。</p><p>　　查得η=0.45，把設計年限t=15，年增長率r=13%，帶入式（2-

71、3）得：</p><p>　　查《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）表3.1.8可以判定廣南高速公路交通等級為重交通。</p><p>　　2.半剛性材料層的拉應力為設計指標時，各級軸載均由公式（2-4）換算成標準軸載P 的當量軸次。</p><p>　?。?-4） </p><p>　　式中 ——以半剛

72、性材料層的拉應力為設計指標時的標準軸載的當量軸次</p><p><b>　?。ù?d）；</b></p><p>　　——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)；</p><p>　　——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。</p><p>　　以拉應力為設計指標時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)由公式式（2

73、-5）計算。</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　當以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應力為設計指標時，當量軸載換算表2-3。</p><p>　　表2-3 以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉力為設計指標的當量軸次換算表</p><p>　　把η=0.45，t=15， r=13%，帶入式（2-3）得當量軸

74、次：</p><p>　　查《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）表3.1.8可以判定廣南高速公路交通等級為重交通。</p><p>　　2.2.3 預估路基回彈模量</p><p>　　路基的回彈模量是根據(jù)土類和自然區(qū)劃以及擬訂的路基土的平均稠度，并參考《公路瀝青路面設計規(guī)范》的附錄 F土基回彈摸量參考值。</p><p>　

75、　根據(jù)廣元南充所處地理位置查得該公路處于Ⅴ1區(qū)，氣候分區(qū)位于1-4-2。</p><p>　　路基土質(zhì)為粘質(zhì)土，在春季不利季節(jié)調(diào)查得知地下水位離地面1.5m，路基填土高度8m。則路床頂距離地下水位為：。在公路自然區(qū)劃Ⅴ1區(qū)中，粘質(zhì)土的路基臨界高度為：，，。可知：，可判斷該段路基處于干燥狀態(tài)。</p><p>　　路基土為粘質(zhì)土，根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG.D50-2006）表5.

76、1.4-1得</p><p>　　其平均稠度，則取。查《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）附錄F.0.3取土基回彈模量值 E = 47.2Mpa。設計路基處于干燥或中濕狀態(tài)，土基回彈模量值應大于30MPa。本公路交通等級為重交通，則土基回彈模量值取E=50Mpa。</p><p>　　2.2.4 材料選用</p><p>　　根據(jù)所建公路（廣元南充）

77、所處的地理位置查中國瀝青路面氣候分區(qū)圖和瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)指標，可以知道該區(qū)屬于1-4-2區(qū)，即夏熱冬冷濕潤區(qū)，最熱月平均最高氣溫大于30℃，年極端最低氣溫大于-9℃，年降雨量為500~1000㎜。</p><p>　　據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）表 4.2.1-1，可選用70</p><p>　　號瀝青。所選用的瀝青應符合表 4.2.1-1 中的相關規(guī)

78、定。</p><p>　　據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）表 4.8.2，確定瀝青混合</p><p>　　料用粗集料質(zhì)量技術要求。</p><p>　　據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）表 4.8.5，確定粗集料與</p><p>　　瀝青的粘附性、磨光值的技術要求。</p>

79、<p>　　據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）表 4.9.2，確定瀝青混合</p><p>　　料用細集料質(zhì)量技術要求。</p><p>　　據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）表 4.10.1，確定瀝青混合料</p><p>　　用礦粉的質(zhì)量技術要求。</p><p>　　2.2.5

80、初擬路面結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有工程經(jīng)驗與典型結(jié)構(gòu)，擬訂結(jié)構(gòu)組合方案。</p><p>　　該路段的冬季較溫暖，重載交通較多，其上面層可以選用粗型密級配瀝青混合</p><p>　　料(AC-C型)，擬定為AC-13C。該路段的夏季溫度較高，為了減小車轍病害對路面使用性能的影響，其中、下面層宜選用粗型密級配瀝青混合料(AC-C型)

81、，中面層選用中粒式瀝青混凝土AC-20C，下面層選用粗粒式瀝青混凝土 AC-25C。</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機具的功能等因素，初步確定三種路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如表2-4、2-5、2-6所示。</p><p>　　表2-4 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合</p><p><b>　　以二灰土為設計層。</

82、b></p><p>　　表2-5 柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　以密級配瀝青碎石為設計層。</p><p>　　表2-6 組合式基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　以密級配瀝青碎石為設計層。</p><p>　　2.2.6 計算設計彎沉</p><p>　　設計彎沉

83、值應根據(jù)公路等級、設計年限內(nèi)累計標準當量軸次、面層和基層類型按（2-6）式計算確定。</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　式中 ——設計彎沉值（0.01mm）；</p><p>　　——設計年限內(nèi)一個車道累計當量軸次（次/車道）；</p><p>　　——公路等級系數(shù)，高速公路、一級

84、公路為1.0，二級公路為1.1，三四</p><p><b>　　級公路為1.2；</b></p><p>　　——面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面（含上拌下貫式路面）、瀝青表面處治為1.1；</p><p>　　——路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基層瀝青路面</p>&

85、lt;p><b>　　為1.6。</b></p><p>　　半剛性基層瀝青路面設計彎沉：</p><p>　　柔性基層瀝青路面設計彎沉：</p><p>　　組合式基層瀝青路面設計彎沉：</p><p>　　2.2.7 路面材料設計參數(shù)</p><p>　　2.2.7.1 兩類計算參數(shù)&l

86、t;/p><p>　　瀝青路面設計需要兩類計算參數(shù)，即各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量和劈裂強度。以路表彎沉值為設計或驗算指標時，設計參數(shù)采用抗壓回彈模量，對于瀝青混凝土試驗溫度為 20℃。以瀝青層或半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應力為設計或驗算指標時，應在 15℃條件下測試瀝青混合料的抗壓回彈模量；半剛性材料應在規(guī)定齡期(水泥穩(wěn)定類材料齡期為 90d，二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料為 180d，水泥粉煤灰穩(wěn)定類為 120d)測定抗壓

87、回彈模量。</p><p>　　瀝青混凝土的劈裂強度選用溫度為15℃時測定結(jié)果。水泥穩(wěn)定類材料的劈裂強度選用齡期為90d時的測定結(jié)果；石灰或石灰—粉煤灰類材料則選用齡期為 180d 時的測定結(jié)果?？尚行匝芯侩A段，可參考《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG.D50－2006）表E.1、E.2 和 E.3 附錄中相關表格確定設計參數(shù)，計算參數(shù)見表2-7。</p><p><b>　　表2

88、-7 計算參數(shù)</b></p><p>　　2.2.7.2 計算抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)及確定容許彎拉應力</p><p>　　對瀝青混凝土層的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，由式（2-7）計算。</p><p><b>　　（2-7）</b></p><p>　　對無機結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，由式（2-8）計算。&l

89、t;/p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　對無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，由式（2-9）計算。</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　將和分別代入（2-7）、（2-8）（2-9）得，</p><p>　　瀝青混

90、凝土層的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)： </p><p>　　無機結(jié)合料穩(wěn)定集料的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)：</p><p>　　無機結(jié)合料穩(wěn)定細粒土類的抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)：</p><p>　　容許彎拉應力按（2-10）計算，計算結(jié)果見表2-8。</p><p><b>　?。?-10）</b></p><

91、;p>　　式中 ——路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強度（Mpa）；</p><p>　　——路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應力，即該材料能承受設計年限次加載的疲勞彎拉應力（Mpa）。</p><p>　　表2-8 結(jié)構(gòu)層容許彎拉應力</p><p>　　2.2.8 路面結(jié)構(gòu)層厚度計算</p><p>　　采用東南大學交通學院的公路瀝青混凝土路面設計

92、系統(tǒng)分別對三種組合進行計算，</p><p>　　計算結(jié)果分別見表2-9，表2-10，表2-11。 </p><p>　　2-9 半剛性基層路面計算結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過計算底基層(二灰土)厚度h=20cm,采用分層壓實,滿足壓實最小厚度要求。</p><p>　　路面表面的計算彎沉為 ： </p><p&g

93、t;<b>　　彎沉滿足要求。</b></p><p>　　上面層、中面層和底面層底部的拉應力均小于相應材料的容許拉應力，基層和底基層底部的拉應力也都小于相應材料的容許拉應力。</p><p>　　所以，底基層（二灰土）厚度可取為 。</p><p>　　表2-10 柔性基層路面計算結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過計算基

94、層(密級配瀝青碎石)厚度h=20cm,采用分層壓實,滿足壓實厚度要求。</p><p>　　路面表面的計算彎沉為 ： </p><p><b>　　彎沉滿足要求。</b></p><p>　　上面層、中面層和底面層底部的拉應力均小于相應材料的容許拉應力。所以基層(密級配瀝青碎石)厚度可以取h=20cm。</p><p>

95、　　表2-11 組合式基層路面計算結(jié)果</p><p>　　經(jīng)過計算基層(密級配瀝青碎石)厚度h=10cm,滿足最小壓實厚度要求。</p><p>　　路面表面的計算彎沉為：</p><p><b>　　彎沉滿足要求。</b></p><p>　　上面層、中面層和底面層底部的拉應力均小于相應材料的容許拉應力。所以基層(密

96、級配瀝青碎石)厚度可以取h=10cm。</p><p>　　2.2.9 驗算防凍厚度和選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　查《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）附錄 F，該路段的大地標準凍深小于60，屬于非冰凍區(qū)，可以不進行防凍驗算。</p><p>　　三種方案瀝青層厚度均為18cm，此項可避開不作經(jīng)濟性的比較，方案一水泥穩(wěn)定碎石和二灰土厚度為5

97、6cm，方案二瀝青碎石和級配碎石厚度為49cm，方案三瀝青碎石和水泥穩(wěn)定碎石厚度為41cm。方案一瀝青用量最少，且基層材料取材容易，擁有較強的可選性。</p><p>　　半剛性瀝青路面用于高速公路的路面結(jié)構(gòu)具有其合理性，其優(yōu)點主要表現(xiàn)在：具有較高的強 度和承載能力。一般來說，半剛性基層材料具有較高的抗壓強度和抗壓彈性模量，并具有一定的抗彎拉強度，且它們都具有隨齡期而不斷增長的特性，因此半剛性瀝青路面通常具有較小

98、的彎沉和較強的荷載分布能力。由于半剛性基層的剛度大，使得其上的瀝青層彎拉應力值較小，從而提高了瀝青面層抵抗行車疲勞破壞的能力。另外在三種不同的路面組合中，半剛性結(jié)構(gòu)組合彎沉值最小，柔性路面的彎沉值比較大，考慮路面的長期使用，選擇該種結(jié)構(gòu)組合，即選用如表2-12所示的結(jié)構(gòu)組合。</p><p>　　表2-12 半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　2.3 水泥路面設計</p&

99、gt;<p>　　混凝土路面在經(jīng)受到車輪荷載重復作用的同時，還經(jīng)受大氣溫度周期性變 化的影響。因此，混凝土路面板的疲勞破壞不僅與車輛荷載荷載應力的重復作用有關，而且與溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應力重復作用有關。水泥路面應以在荷載和溫度梯度的綜合作用下所產(chǎn)生的疲勞斷裂斷裂作為設計的極限狀態(tài)，見式（2-11）。</p><p><b>　?。?-11）</b></p>

100、<p>　　式中 ——可靠度系數(shù)，依據(jù)所選目標可靠度及變異水平等級按《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002）表3 .0 3 確定；</p><p>　　——行車荷載疲勞應力（MPa）；</p><p>　　——溫度梯度疲勞應力（MPa）；</p><p>　　——水泥混凝土彎拉強度標準值（MPa）。</p><

101、;p>　　2.3.1 交通分析</p><p>　　1.混凝土路面設計基準期 路面設計基準期是計算路面結(jié)構(gòu)可靠度時，考慮各項基本度量與時間關系所取用的基準時間。</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002）表 3.0.1 得對應于高速公路的設計基準期為30年，安全等級為一級，目標可靠度為 95%，目標可靠指標為 1.64，變異水平等級是低，取相應的

102、可靠度系數(shù)為 1.3。</p><p>　　2.軸載換算 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設計是以 100kN單軸-雙輪組荷載為標準軸載。不同軸-輪型和軸載的作用次數(shù)按式（2-12）換算成標準軸載的作用次數(shù)見表2-13，其中軸輪系數(shù)按（2-13）式、（2-14）式、（2-15）式、（2-16）式確定。</p><p><b>　?。?-12）</b></p><

103、p>　　單軸-雙輪組： （2-13）</p><p>　　單軸-單輪組： （2-14）</p><p>　　雙軸-雙輪組： （2-15）</p><p>　　三軸-雙

104、輪組： （2-16） </p><p>　　式中 ——100kN的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數(shù)；</p><p>　　——單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i 級軸載的總重（kN）；</p><p>　　——軸型和軸載級位數(shù)；</p&

105、gt;<p>　　——各類軸型i級軸載的作用次數(shù)；</p><p><b>　　——軸-輪型系數(shù)。</b></p><p>　　表2-13 軸重換算結(jié)果</p><p>　　通行車輛在公路橫斷面上的分布是不均勻的，根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律，車道數(shù)不同，</p><p>　　分布概率也不一樣，為安全考慮，將分布概率集中的

106、車道作為設計車道。因此，</p><p>　　上述計算所得到的雙向年平均日貨車交通量換算標準軸次，還應乘以方向系數(shù)</p><p>　　0.5和車道分布系數(shù)。</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002） 表 A.1.1 得到單向車道為 2 時所對應的車道分配系數(shù)為 0.8～1.0，設計中取 0.9。設計車道使用初期標準軸載日作用

107、次數(shù)由公式（2-17）計算。</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　式中 ——設計車道設計基準期初期標準軸載日作用次數(shù)（次/日）；</p><p>　　——方向系數(shù)，一般為0.5；</p><p>　　——交通量車道分布系數(shù)。</p><p>　　則設計車道設

108、計基準期初期標準軸載日作用次數(shù)：</p><p>　　設計基準期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處所承受的標準軸載累計作用次數(shù)由公式（2-18）計算。</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　式中 ——是指臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，查《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002）表A.2.2 知高

109、速公路為0.17～0.22，取0.2。</p><p>　　——交通量年平均增長率。</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)到式（2-18）得標準軸載累計當量作用次數(shù)：</p><p>　　據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》JTG.D40-2002 表3.0.5，可知廣南高速公路交通等級屬于特重交通。</p><p>　　2.3.2 普通混凝土路面設計&

110、lt;/p><p>　　2.3.2.1 結(jié)構(gòu)組合</p><p>　　1.各層類型選擇及適宜厚度</p><p><b>　　(1) 各層類型</b></p><p>　　根據(jù)所建公路（廣元南充）所處的地理位置查中國瀝青路面氣候分區(qū)圖和瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)指標，可以知道該區(qū)屬于1-4-2區(qū)，即夏熱冬冷濕潤區(qū)，最熱月平均最

111、高氣溫大于30℃，年極端最低氣溫大于-9℃，年降雨量為500～1000㎜。</p><p>　　據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002）4.3.3和4.3.8可知，應設排水基層。排水基層可選用多孔隙的開級配水泥穩(wěn)定碎石、瀝青穩(wěn)定碎石或碎石，其孔隙率約為20%。據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（JTG D40-2002）第4.3.8條：排水基層下應設置由水泥穩(wěn)定粒料或者密級配粒料組成的不透水底基

112、層，厚度一般為200mm。底基層頂面宜鋪設封層或防水土工織物。</p><p>　　(2)各層適宜厚度 </p><p>　　基層：由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40-2002 )表4.3.5得多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層為100～140mm,水泥穩(wěn)定粒料底基層的適宜厚度范圍是150～250mm。</p><p>　　面層：由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)

113、范》(JTG D40-2002)表4.4.6對應于交通等級為特重、公路等級為高速、變異水平等級為低的面層厚度應大于等于260mm。</p><p><b>　　2. 初擬路面結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　（1）路面結(jié)構(gòu)擬定</b></p><p>　　據(jù)《公路工程技術標準》（JTG B01-2003）可知，設計

114、行車速度為80km/h的高速公路，其行車道寬可設為3.75m，其右側(cè)的硬路肩寬度為3.0m，中間帶寬度為3.5m。橫縫為設傳力桿的假縫，其間距為4.0m?？v縫為設拉桿平縫，其間距為3.75m。普通混凝土面層板的平面尺寸長為4.0m，寬為3.75m。面板的長寬比為1.07，小于1.30；面板的面積為15m2，小于25m2。硬路肩水泥混凝土面層的厚度與行車道面層等厚，其基層與行車道基層相同，其結(jié)構(gòu)層厚度如表2-14所示。</p>

115、<p>　　表2-14 普通混凝土路面初擬結(jié)構(gòu)厚度</p><p>　?。?）路面材料參數(shù)確定</p><p>　　根據(jù)廣元南充所處地理位置查得該公路處于Ⅴ1區(qū)，氣候分區(qū)位于1-4-2。</p><p>　　路基土質(zhì)為粘質(zhì)土，在春季不利季節(jié)調(diào)查得知地下水位離地面1.5m，路基填土高度8m。則路床頂距離地下水位為：。在公路自然區(qū)劃Ⅴ1區(qū)中，粘質(zhì)土的路基臨