路桥道路工程课程毕业设计

路桥道路工程课程毕业设计

XX大学学生毕业设计路桥道路工程课程毕业设计一、路线设计1.确定道路的等级1.1已知条件：交通量：经调查预测，本路建成初期每昼夜双向混合交通组成如下：汽车型号（辆/日）解放CA10B175解放CA390284东风EQ140369黄河JN150373黄河JN253363长征XD980166日野ZM440211日野KB222128太拖拉13859轴重小于25kN的车辆2906预计年平均交通量增长率（%）6.4%通量换算采用小客车为标准车型确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定：如下表:(1)畜力车人力车自行车等非机动车在设计交通量换算中按路侧干扰因素计.(2)一二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计三四级公路上行驶的拖拉机每辆折算为4辆小客车(3)公路通行能力分析所要求的车辆折算系数应针对路段交叉口等形式按不同的地形条件和交通需求采用相应的折算系数第60页共60页nXX大学学生毕业设计1.2交通量换算，各种车型的换算系数如下汽车型号换算系数解放CA10B1.5解放CA3901.5东风EQ1401.5黄河JN1502.0黄河JN2532.0长征XD9803.0日野ZM4403.0日野KB2222.0太拖拉1382.03轴重小于25kN的车辆1.0预计年平均交通量增长率（%）6.4假设预测年限为20年，则1.3确定公路等级公路远景设计年限为20年，则远景设计年限交通量N:，由远景设计年限交通，查《公路工程技术标准》，拟定该公路为4车道一级公路，设计车速为80km/h。查《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）：设计为一级公路：一级服务水平。1.3.1确定技术标准以《公路工程技术标准》为依据，技术标准汇总如下：项目规范规定要求本段采用指标地形山岭公路等级一级设计速度（km/h）80车道数（条）4行车道宽度（m）4×3.754×3.75第60页共60页nXX大学学生毕业设计中央带宽（m）一般值32极限值2硬路肩宽（m）一般值2.52.5极限值1.5土路肩宽（m）一般值0.750.75极限值0.75圆曲线最小半径（m）一般值400400极限值250不设超高2500缓和曲线最小长度（m）7070最小直线长度（m）同向曲线6v480反向曲线2v160最大纵坡（%）55合成纵坡（%）5.55.5最小坡长（m）200200凸形竖曲线最小半径（m）一般值45004500极限值3000凹形竖曲线最小半径（m）一般值30003000极限值2000竖曲线最小长度（m）7070注：Ⅰ：各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和，当设有中间带、加（减）速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。Ⅱ：确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路肩宽度等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。2．选线2.1．平原微丘地区公路路线特点：(1)平原,地形平坦,无明显起伏,地面自然坡度一般在3º以内；(2)微丘,指地形起伏不大的丘陵,地面自然坡度一般在20º以内,相对高差在100以内；(3)河湾顺适,地形开阔且具有连续的宽缓台地的河谷地形,河床坡度大部分在5º以下,沿河设线一般不受限制；第60页共60页nXX大学学生毕业设计（4）平原微丘地区地面高度变化较小，有时有较大起伏和倾斜,同时间有水塘、河叉、沟渠等.同时这样的地区往往是农作物和经济作物生产的密集区.因此,在该地区选线在追求高技术标准的同时除了考虑地形,水文,工程数量,还应该考虑路线对当地农业生产的人名群众正常生产生活的影响.使选定线路发挥最大的在哦能和效益,实现可持续发展。2.2．选线基本原则及依据选线应在符合国家建设发展的前提下，结合各种条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的.选线过程必须认真观贯彻国家规定的方针政策，综合考虑自然条件,社会条件，自身技术要求,妥善处理各方面关系.其基本原则如下:(1)．道路设计阶段,应对路线方案做深入细致的研究,多方论证和比选,选定最优方案。(2)．路线设计应在保证行车安全,舒适,迅速的亲提线,做到工程量小,造价小,营运效益好,有利施工养护,在工程量增加不大的情况下,应采用较高的技术指标.合理处理技术和经济的关系.(3)．充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从性车的安全畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。(4)．充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展。(5).应注意同农田基本建设结合,尽量少占不占用农田和经济林园.(6).重视环境保护,协调周围景观.保护文物古迹.2.3.纸上定线及线路比选方案A和方案B对比差异主要在一下几个方面：(1)．占用农田及填方挖方方面：虽然方案A占用农田比方案B多，但是方案B挖方量和填方量明显比方案A大得多，从成本资源来和施工难易度考虑，方案A比方案B要好。(2)．行车舒适度方面：方案A地势比方案B平缓，所设计的道路的能够给驾驶员带来舒适之感。(3)．推荐方案A线路路线技术标准较高，避免了与河流的斜交，且平纵组合较好。经过以上比较分析,设计推荐采用方案A。3.平面线形设计3.1平纵线形的协调为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵两面结合作为主体线形来分析研究。(1).平曲线与竖曲线的配合应该在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性。第60页共60页nXX大学学生毕业设计(2).平纵曲线的技术指标大小应该均衡。(3).选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全。(4).注意路线与周围环境的配合。3.2线形与环境的协调（1）.定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性沥青混凝土路面以减少噪音。（2）.路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。（3）.注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。（4）.对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。（5）.对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路想协调，增加美感。3.3设计的线形示意图设计线性大致走向如下图,，从A点到B点：第60页共60页nXX大学学生毕业设计有图计算可得个点坐标如下：A：（520733.6159,920555.2190）JD1（C）：（520093.9434,919742.5580）B：（516581.2020,918850.3708）JD2（D）：（517611.4767,919533.1452）AC段路线长及方位角计算：920857.8540,520926.7237方位角：由于＜0，＜0属于第三象限，所以方位角CD段路线长及方位角计算：第60页共60页nXX大学学生毕业设计方位角：由于＜0，＜0属于第三象限，所以方位角DB段路线长及方位角计算：方位角：由于＜0，＜0属于第三象限，所以方位角转角计算：3.4平面线型设计计算：根据《JTGD20—2006公路路线设计规范》对圆曲线有如下规定：①　各级公路不论转角大小均应该设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应该与设计速度相适应。②　圆曲线最小半径按设计时速规定如下表③　圆曲线最大半径不超过10000m。根据《JTGD20—2006公路路线设计规范》对缓和曲线最小长度有如下规定：各级公路缓和曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度（m）一般值13012010080504025100857060403020第60页共60页nXX大学学生毕业设计最小值第60页共60页nXX大学学生毕业设计对称式计算图示如：JD1（C）处：设计成对称形曲线转角取半径R1=600m＞一般值400m缓和曲线Ls=Ls1=Ls2=170m＞一般值100m曲线几何元素计算如下：内移值：切线增长值：缓和曲线角：由于故满足设置基本型曲线几何条件。切线长：平曲线长：外距：切曲线：D=2T-L=2×346.517-661.619=31.415m桩号校核：QD（A）K0+000m++1034.214mJD1k1+34.214m第60页共60页nXX大学学生毕业设计-T-346.517mZHK0+687.697m+L/2+330.810mQZK1+18.507m+D/2+15.708mJD1K1+34.215m校核无误。JD2（D）处：设计成对称形曲线转角取半径R2=800m＞一般值400m缓和曲线Ls=Ls1=Ls2=150m＞一般值100m曲线几何元素计算如下：内移值：切线增长值：缓和曲线角：由于故满足设置基本型曲线几何条件。切线长：平曲线长：外距：切曲线：D=2T-L=2×279.939-550.524=9.354m桩号校核：JD1K1+34.215m++2460.198mJD2k3+494.413m-T-279.939mZHK3+214.474m+L/2+275.626mQZK3+489.736m+D/2+4.677m第60页共60页nXX大学学生毕业设计JD2K3+494.413m校核无误。3.5平曲线计算结果总汇见表S2-5<直线，曲线及转角表>4.纵断面设计4.1概要1．纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。2．该路地处平原微丘区，农业土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，反向竖曲线之间直线长度不足3秒行程的则加大竖曲线半径，使竖曲线首尾相接。此外，所选用的半径还满足行车视距的要求。4.2相关技术指标根据根据《JTGD20—2006公路路线设计规范》对纵坡，坡长及竖曲线半径有如下规定：公路最小坡长规定：第60页共60页nXX大学学生毕业设计4.3竖曲线设计在本设计中，根据地形、环境，并考虑合适的平纵组合的情况下，共设计了两组竖曲线，分别在桩号K1+050和K3+460处，设计凹形竖曲线和凸形竖曲线，计算过程如下。4.3.1竖曲线1变坡点的桩号K1+050，，为凹形竖曲线，拟定半径R=15000m＞3000m的规范要求，线路起点设计高程为108.635m。则竖曲线长度切线长竖曲线外距竖曲线起点桩号：K1+050-46.5=K1+3.5竖曲线起点高程：108.635-0.34%×1003.5=105.223m变坡点高程：108.6348-0.34%×1050=105.065m竖曲线内各桩号高程计算如下表：计算公式为：其中：为竖曲线起点高程；为曲线上任意点到竖曲线起点的水平距离第60页共60页nXX大学学生毕业设计桩号起点高程(m)(m)(m)切线高程(m)设计高程(m)K1+03.5105.2230.00.000105.223105.223K1+010105.2236.50.001105.2009105.202K1+020105.22316.50.009105.1669105.176K1+030105.22326.50.023105.1329105.156K1+040105.22336.50.044105.0989105.143K1+050105.22346.50.072105.0649105.137K1+060105.22356.50.106105.0309105.137K1+070105.22366.50.147104.9969105.144K1+080105.22376.50.195104.9629105.158K1+090105.22386.50.249104.9289105.178K1+96.5105.22393.00.288104.9068105.1954.3.2竖曲线2变坡点的桩号K3+460，为凹形竖曲线，拟定半径R=10000m＞4500m的规范要求。则竖曲线长度切线长竖曲线外距竖曲线起点桩号：K3+460-77.5=K3+382.5竖曲线起点高程：105.065+0.28%×(K3+382.5-K1+050)=111.596m变坡点高程：105.065+0.28%×（K3+460-K1+050）=111.813m竖曲线内各桩号高程计算如下表：计算公式为：其中：为竖曲线起点高程；为曲线上任意点到起点的水平距离桩号起点高程(m)　(m)(m)切线高程(m)设计高程(m)K3+382.5111.5960.00.000111.596111.596K3+390111.5967.50.002111.617111.619K3+400111.59617.50.010111.645111.655K3+410111.59627.50.025111.673111.698K3+420111.59637.50.047111.701111.748第60页共60页nXX大学学生毕业设计K3+430111.59647.50.075111.729111.804K3+440111.59657.50.110111.757111.867K3+450111.59667.50.152111.785111.937K3+460111.59677.50.200111.813112.013K3+470111.59687.50.255111.841112.096K3+480111.59697.50.317111.869112.186K3+490111.596107.50.385111.897112.282K3+500111.596117.50.460111.925112.385K3+510111.596127.50.542111.953112.495K3+520111.596137.50.630111.981112.611K3+530111.596147.50.725112.009112.734K3+537.5111.596155.00.801112.03112.8314.4全线路竖曲线计算结果汇总表如下：全路线逐桩高程表桩号设计高程桩号设计高程桩号设计高程K0+000108.635K1+560106.493K3+240111.197K0+020108.567K1+580106.549K3+260111.253K0+040108.499K1+600106.605K3+280111.309K0+060108.431K1+620106.661K3+300111.365K0+080108.363K1+640106.717K3+320111.421K0+100108.295K1+660106.773K3+340111.477K0+120108.227K1+680106.829K3+360111.533K0+140108.159K1+700106.885K3+382.5111.596K0+160108.091K1+720106.941K3+390111.619K0+170108.023K1+740106.997K3+400111.655K0+180107.955K1+760107.053K3+410111.698K0+200107.887K1+780107.109K3+420111.748K0+220108.635K1+800107.165K3+430111.804K0+240107.819K1+820107.221K3+440111.867K0+260107.751K1+840107.277K3+450111.937K0+280107.683K1+860107.333K3+460112.013K0+300107.615K1+880107.389K3+470112.096K0+320107.547K1+900107.445K3+480112.186K0+340107.479K1+920107.501K3+490112.282K0+360107.411K1+940107.557K3+500112.385K0+380107.343K1+960107.613K3+510112.495K0+400107.275K1+980107.669K3+520112.611K0+420107.207K2+0107.725K3+530112.734K0+440107.139K2+20107.781K3+537.5112.831K0+460107.071K2+40107.837K3+560110.543K0+480107.003K2+60107.893K3+580110.289第60页共60页nXX大学学生毕业设计K0+500106.935K2+80107.949K3+600110.035K0+520106.867K2+100108.005K3+620109.781K0+540106.799K2+120108.061K3+640109.527K0+560106.731K2+140108.117K3+660109.273K0+580106.663K2+160108.173K3+680109.019K0+600106.595K2+180108.229K3+700108.765K0+620106.527K2+200108.285K3+720108.511K0+640106.459K2+220108.341K3+740108.257K0+660106.391K2+240108.397K3+760108.003K0+680106.323K2+260108.453K3+780107.749K0+700106.255K2+280108.509K3+800107.495K0+720106.187K2+300108.565K3+820107.241K0+740106.119K2+320108.621K3+840106.987K0+760106.051K2+340108.677K3+860106.733K0+780105.983K2+360108.733K3+880106.479K0+800105.915K2+380108.789K3+900106.225K0+820105.847K2+400108.845K3+920105.971K0+840105.779K2+420108.901K3+940105.717K0+860105.711K2+440108.957K3+960105.463K0+870105.643K2+460109.013K3+980105.209K0+880105.575K2+480109.069K4+0104.955K0+900105.507K2+500109.125K4+20104.701K0+920105.439K2+520109.181K4+40104.447K0+940105.371K2+540109.237K4+60104.193K0+960105.223K2+560109.293K4+80103.939K1+3.5105.202K2+580109.349K4+100103.685K1+010105.176K2+600109.405K4+120103.431K1+020105.156K2+620109.461K4+140103.177K1+030107.819K2+640109.517K4+160102.923K1+040105.143K2+660109.573K4+180102.669K1+050105.137K2+680109.629K4+200102.415K1+060105.137K2+700109.685K4+220102.161K1+070105.144K2+720109.741K4+240101.907K1+080105.158K2+740109.797K4+260101.653K1+090105.178K2+760109.853K4+280101.399K1+96.5105.195K2+780109.909K4+300101.145K1+120105.261K2+800109.965K4+320100.891K1+140105.317K2+820110.021K4+340100.637K1+160105.373K2+840110.077K4+360100.383K1+180105.429K2+860110.133K4+380100.129K1+200105.485K2+880110.189K4+40099.875K1+220105.541K2+900110.245K4+42099.621K1+240105.597K2+920110.301K4+44099.367K1+260105.653K2+940110.357K4+46099.113第60页共60页nXX大学学生毕业设计K1+280105.709K2+960110.413K4+48098.859K1+300105.765K2+980110.469K4+50098.605K1+320105.821K3+0110.525K4+52098.351K1+340105.877K3+20110.581K4+54098.097K1+360105.933K3+40110.637K4+56097.843K1+380105.989K3+60110.693K4+58097.589K1+400106.045K3+80110.749K4+60097.335K1+420106.101K3+100110.805K4+62097.081K1+440106.157K3+120110.861K4+64096.827K1+460106.213K3+140110.917K4+66096.573K1+480106.269K3+160110.973K4+68096.319K1+500106.325K3+180111.029K4+70096.065K1+520106.381K3+200111.085K4+72095.811K1+540106.437K3+220111.1415.横断面设计5.1.查规范，拟定各项技术指标5.1.1路基宽度本路线设计为一级公路，车速拟定为80km/h,车道数拟定四车道,服务水平为一级。路基技术标准:路基全宽:24.5m；行车道宽度:4×3.75=15m；中间带宽度:3.00m,其中中央分隔带宽2.00m,左侧路缘带宽度2×0.50=1.00m；右侧硬路肩宽度:2×2.5m其中右侧路缘带宽度2×0.50m。基本横断面如下图所示：5.1.2路拱坡度第60页共60页nXX大学学生毕业设计沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1~2%；硬路肩路拱坡度与行车道相同.但不得大于5.0%,土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%~2%，故取路拱坡度为2%,土路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由中央分隔带向两侧倾斜。5.1.3路基边坡坡度由《公路路基设计规范》得知，当H<8m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。超过8m时路基边坡按1:1.75设计.5.1.4护坡道《公路工程技术标准》:当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。本设计结合当地的自然条件设置护坡道,护坡道坡度设计为3%。5.1.5截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方合适的地点，截水沟一般距坡脚距离为5米，采用梯形截面形式，沟底宽度不小于0.5m，沟的边坡一般采用1:1~1:1.5。5.2横断面设计步骤5.2.1根据地形图绘横断地面线。5.2.2根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。5.2.3根据地质资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。5.2.4绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。5.2.5计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。5.2.6．由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。详见表S2-6、S3-4、S3-6。5.3土石方的计算和调配5.3.1调配要求（1）土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。（2）纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。（3）土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。（4）借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。（5）不同性质的土石应分别调配。（6）回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。5.3.2调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。第60页共60页nXX大学学生毕业设计表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。本设计采用表格调配法,分段调用。土方调配步骤如下：（1）准备工作调配前对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。（2）横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。（3）纵向调运定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见叫免费运距（4）计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量废方数量=挖余—纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量（5）复核①横向调运复核：填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余②纵向调运复核：填缺=纵向调运方+借方挖余=纵向调运方+废方③总调运量复核：挖方+借方=填方+弃方第60页共60页nXX大学学生毕业设计二、公路路面结构设计计算6.沥青路面设计6.1轴载分析该地区的交通组成情况如下表交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量解放 CA10B19.4060.851双—175解放CA39035.0070.151双—284东风 EQ14023.7069.201双—369黄河 JN15049.00101.601双—373黄河 JN25355.0066.002双<3363长征 XD98037.1072.652双<3166日野 ZM44060.00100.002双<3211日野 KB22250.20104.301双—128太拖拉 13851.4080.002双<359小客车2906注：路面设计以单轴双轮组BZZ--100作为标准轴载6.1.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。a).轴载换算：轴载换算采用如下的计算公式：式中：N—标准轴载当量轴次，次/日—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P—标准轴载，KN—被换算车辆的各级轴载，KN—被换算车辆的类型数第60页共60页nXX大学学生毕业设计—轴载系数，,为轴数。当轴间距离大于时，按单独的一个轴载计算，当轴间距离小于时，应考虑轴数系数。—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。轴载换算结果如表所示：车型解放CA10B后轴60.851117520.16解放CA390前轴35.0016.428418.89后轴70.151128460.75东风EQ140后轴69.201136974.39黄河JN150前轴49.0016.4373107.21后轴101.6011373399.67黄河JN253前轴55.0016.4363172.45后轴66.002.21363131.02长征XD980前轴37.1016.416614.23后轴72.652.2116690.97日野ZM440前轴60.0016.4211146.36后轴100.002.21211464.20日野KB222前轴50.2016.412840.87后轴104.3011128153.73太拖拉138前轴51.4016.45920.88后轴80.002.215949.177593.96注：轴载小于25KN的轴载作用不计。b).累计当量轴数计算根据设计规范,一级公路沥青路面的设计年限为15年,四车道的车道系数是0.4~0.5,取0.45，=6.4%.累计当量轴次：其交通量在300~1200之间，属于中等交通量。第60页共60页nXX大学学生毕业设计6.1.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次a).轴载换算验算半刚性基层层底拉应力公式为：式中：—轴组系数，—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1，四轮组为0.09。计算结果如表所示车型解放CA10B后轴60.851117520.16解放CA390后轴70.151128460.75东风EQ140后轴69.201136974.39黄河JN150后轴101.6011373399.67黄河JN253前轴55.00118.5363498.49后轴66.0031363178.67长征XD980后轴72.6531166124.05日野ZM440前轴60.00118.5211423.07后轴100.0031211633.00日野KB222前轴50.20118.5128118.15后轴104.3011128153.73太拖拉138前轴51.40118.55960.36后轴80.00315967.056254.89注:轴载小于50KN的轴载作用不计。b).累积当量轴数计算根据设计规范,一级公路沥青路面的设计年限为15年,四车道的车道系数是0.4~0.5,取0.45,=6.4%。第60页共60页nXX大学学生毕业设计累计当量轴次:6.2结构组合设计本设计考虑干燥（中湿）和潮湿（过湿）两种情况进行路面结构设计。6.3干燥（中湿）情况沥青混凝土路面结构设计6.3.1方案选择方案A---------------------------------------细粒式密级配沥青混凝土(AC-13)4cm---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-20)6cm---------------------------------------粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25)8cm---------------------------------------水泥稳定碎石30cm---------------------------------------二灰稳定砂砾20cm---------------------------------------土基方案B---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-16)5cm---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-20)8cm---------------------------------------粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25)15cm---------------------------------------水泥稳定碎石25cm---------------------------------------二灰稳定砂砾20cm---------------------------------------土基6.3.2方案比选该公路地处IV5区，属江南丘陵过湿地区，根据冬季资料，该地区年降雨量大于1500mm；年最高月平均气温大于30℃，且高温季节长，年最低气温大于第60页共60页nXX大学学生毕业设计−9℃；春夏东南季风造成的梅雨和下雨与高温季节重叠，形成明显不利季节。根据地区交通组成资料和自然区划，地下水，地面水和重车渠化将是影响路面使用的重要原因。因气候湿热，沥青材料的高温稳定性，水稳定性；半刚性基层的水稳定性是要重点考虑的问题。在进行路面结构设计的时候，尽量采用热稳定性和水稳定性和结构强度好的材料。路面沥青材料采用标号低，粘附性能好的材料。同时，该公路地处湖南中部，根据湖南省政府发展中部地区经济的精神以及中南六省有关“中部崛起”的战略。可以预见，该公路的规划和修建除交通原因外还有巨大的社会意义。因此，须保证该公路良好的使用性能和耐久性，进行结构设计时，在经济允许的情况下，尽量使用技术性能好的结构材料。综合上述原因，在本设计中采用用方案A进行设计计算。各层材料的抗压模量与劈裂强度材料名称厚度(cm)抗压模量（MPa）劈裂强度（MPa）20℃15℃细粒式沥青混凝土4140020001.4中粒式沥青混凝土6114518091.0粗粒式沥青混凝土8100012000.8水泥稳定碎石301500（弯沉计算用）3600（拉应力计算用）0.5二灰稳定砂砾201300（弯沉计算用）3600（拉应力计算用）0.6土基-45-6.3.3土基回弹模量的确定根据试验资料处理，干燥路段土基回弹模量为45.01MPa，考虑到该地区地质水文情况，设计中选用45.00MPa进行计算。6.3.4设计指标的确定a)设计弯沉值计算，公式为：式中：——设计弯沉值（0.01mm）——设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；——公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；——面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；第60页共60页nXX大学学生毕业设计——路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层、沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，则介于两者之间通过线性内插决定。则：b)各层材料的容许层底拉应力①　细粒式密级配沥青混凝土②　中粒式密级配沥青混凝土③　粗粒式密级配沥青混凝土④　水泥稳定碎石第60页共60页nXX大学学生毕业设计①　二灰稳定砂砾6.3.5路面计算弯沉和层底拉应力验算①　路表弯沉值验算：设计弯沉值=25.13(0.01mm)路表弯沉值按下式计算：式中：F——弯沉综合修正系数，按下式计算：用bisar软件计算得出路标计算弯沉值得：故路面结构的路表弯沉值符合《规范》要求。第60页共60页nXX大学学生毕业设计Bisar3.0计算各层层底弯拉应力和容许弯拉应力汇总于下表。材料名称H（cm）层底弯拉应力（MPa）容许弯拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土4-0.22940.475中粒式沥青混凝土6-0.022560.339粗粒式沥青混凝土8-0.03030.271水泥稳定碎石300.13790.240二灰稳定砂砾200.16180.288土基———从计算结构可知，各路面结构层层底弯拉应力均小于容许弯拉应力，路面结构各层层底弯拉应力均满足《规范》要求。6.4潮湿（过湿）情况沥青混凝土路面结构设计6.4.1方案选择方案A---------------------------------------细粒式密级配沥青混凝土(AC-13)4cm---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-20)6cm---------------------------------------粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25)8cm---------------------------------------水泥稳定碎石30cm---------------------------------------石灰土稳定碎石20cm---------------------------------------级配碎石20cm---------------------------------------土基方案B---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-16)5cm---------------------------------------中粒式密级配沥青混凝土(AC-20)8cm---------------------------------------第60页共60页nXX大学学生毕业设计粗粒式密级配沥青混凝土(AC-15)15cm---------------------------------------石灰稳定碎砾石20cm---------------------------------------水泥石灰综合稳定砂砾18cm---------------------------------------天然砂砾25cm--------------------------------------土基6.4.2方案比选该公路地处IV5区，属江南丘陵过湿地区，根据冬季资料，该地区年降水量大于1500mm；年最高月平均气温大于30℃，且高温季节长，年最低气温大于−9℃；春夏东南季风造成的梅雨和下雨与高温季节重叠，形成明显不利季节。根据地区交通组成资料和自然区划，地下水，地面水和重车渠化将是影响路面使用的重要原因。因气候湿热，沥青材料的高温稳定性，水稳定性；半刚性基层的水稳定性是要重点考虑的问题。在进行路面结构设计的时候，尽量采用热稳定性和水稳定性和结构强度好的材料。路面沥青材料采用标号低，粘附性能好的材料。同时，该公路地处湖南中部，根据湖南省政府发展中部地区经济的精神以及中南六省有关“中部崛起”的战略。可以预见，该公路的规划和修建除交通原因外还有巨大的社会意义。因此，须保证该公路良好的使用性能和耐久性，进行结构设计时，在经济允许的情况下，尽量使用技术性能好的结构材料。综合上述原因，在本设计中采用用方案A进行设计计算。各层材料的抗压模量与劈裂强度材料名称H（cm）抗压模量（MPa）劈裂强度（MPa）20℃15℃细粒式沥青混凝土4140020001.4中粒式沥青混凝土6114518091.0粗粒式沥青混凝土8100013000.8水泥稳定碎石301500（弯沉计算用）3600（拉应力计算用）0.5石灰土稳定碎石201300（弯沉计算用）3600（拉应力计算用）0.35级配碎石20225—第60页共60页nXX大学学生毕业设计土基—30.00—6.4.3土基回弹模量的确定根据试验资料处理，潮湿路段土基回弹模量为33.64MPa，考虑到该地区地质水文情况，设计中选用30.00MPa进行计算。6.4.4设计指标的确定a)由前面得知：b)各层材料的容许层底拉应力：①　细粒式密级配沥青混凝土：②　中粒式密级配沥青混凝土③　粗粒式密级配沥青混凝土④　水泥稳定碎石第60页共60页nXX大学学生毕业设计①　二灰稳定碎石6.4.5路面计算弯沉和层底拉应力验算设计中应用Bisar3.0软件进行路面弯沉和层底拉应力计算。①　路表弯沉值验算：设计弯沉值：=25.13(0.01mm)路表弯沉值按下式计算：式中：F——弯沉综合修正系数，按下式计算：用bisar软件计算得出路标计算弯沉值得：故路面结构的路表弯沉值符合《规范》要求②　结构层层底弯拉应力验算：《规范》要求路面结构层层底弯拉应力满足以下要求：第60页共60页nXX大学学生毕业设计Bisar3.0计算各层层底弯拉应力和容许弯拉应力汇总于下表材料名称H（cm）层底弯拉应力（MPa）容许弯拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土4-0.24490.475中粒式沥青混凝土6-0.30170.339粗粒式沥青混凝土8-0.03160.271水泥稳定碎石300.13090.240石灰土稳定碎石200.15420.168级配碎石20——土基———从计算结构可知，各路面结构层层底弯拉应力均小于容许弯拉应力，路面结构各层层底弯拉应力均满足《规范》要求。7.水泥混凝土路面设计7.1轴载分析本地区交通组成如下表：交通组成表车型前轴重（KN）后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量解放 CA10B19.4060.851双—175解放CA39035.0070.151双—284东风 EQ14023.7069.201双—369黄河 JN15049.00101.601双—373黄河 JN25355.0066.002双<3363长征 XD98037.1072.652双<3166日野 ZM44060.00100.002双<3211日野 KB22250.20104.301双—128太拖拉 13851.4080.002双<359小客车2906注：路面设计以单轴双轮组BZZ--100作为标准轴载第60页共60页nXX大学学生毕业设计a)轴载换算：式中：——100KN的单轴双轮组标准轴载的通行次数；——各类轴—轮型i级轴载的总重（KN）；——轴型和轴载级位数；——各类轴—轮型i级轴载的通行次数；——轴—轮型系数。单轴—双轮组：单轴—单轮组：双轴—双轮组：三轴—双轮组：轴载换算结果如下表所示车型解放 CA10B0.0660.851.001750.33解放 CA3900.9870.151.002843.32东风 EQ1401.0269.201.003692.84黄河 JN1501.7249.00416.503734.64480.85101.601.003731300.74黄河 JN25310.0955.00396.3036325.70.11132.003.655E-063630.29长征 XD9800.23145.303.578E-061660.91日野 ZM44022.7260.00381.7021182.3846.12200.003.335E-06211137.20第60页共60页nXX大学学生毕业设计日野 KB2220.8650.20412.101288.75251.05104.301.001282561.49太拖拉 1380.5751.40408.00592.100.38160.003.503E-06591.40916.75注：轴载小于40KN的轴载作用不计。7.2计算累计当量轴次根据设计规范，一级公路混凝土路面设计基准期为30年，安全等级为一级，轮迹横向分布系数在0.17~0.22之间，取0.20，=6.4%，则：其交通量在100~2000之间，属于重交通。7.3路面结构组合设计本设计考虑干燥（中湿）和潮湿（过湿）两种情况进行设计计算。7.4干燥（中湿）情况水泥混凝土路面设计7.4.1方案选择：方案A：---------------------------------------普通混凝土面层260mm---------------------------------------多孔隙水泥碎石200mm---------------------------------------水泥稳定粒料基层200mm---------------------------------------土基第60页共60页nXX大学学生毕业设计方案B：---------------------------------------普通混凝土面层270mm---------------------------------------沥青混凝土基层90mm---------------------------------------级配碎砾石150mm---------------------------------------土基7.4.2方案比选：本公路交通等级为重交通，地处IV5区，属江南丘陵过湿区，年降水量大于1500mm，地下水位高。月平均气温大于30℃，高温季节长。春夏两季有较长时间的集中降水。选择设计方案主要考虑的问题为：1.路面的结构强度和耐久性2.基层，底基层的稳定性，特别是水稳定性3.经济性和施工便利从我省混凝土路面的使用经验来看，由于基层，底基层的水稳定性不良而造成的道路使用性能下降以及道路破坏的情况较为常见，因此，本设计的方案比选都着重考虑了基层，底基层的水稳定性能，均使用透水性能较好的材料。从使用性能比较，B方案优于A方案，但从以往水泥混凝土路面的使用经验来看，提升的空间不大。从投资经济性和施工便利方面考虑，无疑A方案为优。同时，在公路建设沿线有大量碎石，沙砾，粉煤灰等可用于稳定类基层建造的材料。可大大节省投资。因此从实际情况出发，本设计以方案A为设计方案。7.4.3路面结构和横断面一级公路相应的安全等级为二级，变异水平为低~中，根据一级公路，重交通等级为中级变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为260mm，基层采用水泥稳定粒料，厚度为200mm。纵缝为拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。硬路肩混凝土面层与行车道等宽。普通混凝土板的平面尺寸为长4.5m第60页共60页nXX大学学生毕业设计，宽度从中央分隔带至土路肩依次为4m，4m，2.5m。7.4.4确定基层顶面当量回弹模量根据设计资料得土基回弹模量MPa，水泥稳定粒MPa，多孔隙水泥碎石MPa。设计弯拉强度：MPa，MPa基层顶面当量回弹模量计算如下：式中：——基层顶面的当量回弹模量；——路床顶面的回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量回弹模量；——水泥稳定粒料回弹模量；——多孔隙水泥碎石回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量厚度；——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；第60页共60页nXX大学学生毕业设计——水泥稳定粒料厚度；——多孔隙水泥碎石厚度；a-b——与/有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按式（B.1.3-2）计算7.4.5计算荷载疲劳应力按式（B.1.3），标准轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数=0.87.考虑设计基准期内应力累计疲劳作用的疲劳应力系数为：根据公路等级，考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损坏影响的综合系数：按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为：7.4.6计算温度疲劳应力由《规范》查得，IV5区最大的温度梯度取92（℃/m），板长4.5m，，由图B.2.2可查得普通混凝土板厚=260mm，=0.580，按式（B.2.2）计算。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为：第60页共60页nXX大学学生毕业设计再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为查表3.0.1，一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平为低~中级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数=1.16按式（3.0.3）验算：所以，所选普通混凝土面层厚度（260mm）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。7.5潮湿（过湿）情况下水泥混凝土路面设计7.5.1方案选择：方案A：--------------------------------------普通混凝土面层260mm---------------------------------------多孔隙水泥碎石200mm---------------------------------------水泥稳定粒料基层200mm---------------------------------------级配碎砾石150mm---------------------------------------土基方案B：--------------------------------------普通混凝土面层260mm---------------------------------------第60页共60页nXX大学学生毕业设计沥青稳定碎石基层100mm---------------------------------------级配碎砾石200mm---------------------------------------土基7.5.2方案比选：本公路交通等级为重交通，地处IV5区，属江南丘陵过湿区，年降水量大于1500mm，地下水位高。月平均气温大于30℃，高温季节长。春夏两季有较长时间的集中降水。从所给实际资料，该公路所经地区地下水位最高为0.87m，最低水位为1.38m。从我省混凝土路面的使用经验来看，由于基层，底基层的水稳定性不良而造成的道路使用性能下降以及道路破坏的情况较为常见。在本设计中，由于地下水位高，基层的水稳定性能尤为重要。因此，本设计的两比选方案都着重考虑了基层，底基层的水稳定性能，使用了透水性能较好的材料。从使用性能比较，B方案优于A方案，但从以往水泥混凝土路面的使用经验看，提升的幅度不大。从投资经济性和施工便利方面考量，无疑方案A为优。同时，在公路建设沿线有大量碎石，沙砾，粉煤灰等可用于稳定类基层建造的材料。可大大节省投资。因此从实际情况出发，本设计以方案A为设计方案。7.5.3路面结构和横断面一级公路相应的安全等级为二级，变异水平为低~中，根据一级公路，重交通等级为中级变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为260mm，基层采用水泥稳定粒料，厚度为200mm，底基层采用多孔隙水泥碎石，厚度为200mm，粘土地基采用级配碎砾石处理，厚度为150mm。纵缝为拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。硬路肩混凝土面层与行车道等宽。普通混凝土板的平面尺寸为长4.5m，宽度从中央分隔带至路肩依次为4m，4m，2.5m。7.5.4确定基层顶面当量回弹模量由设计资料知，土基回弹模量=30.0MPa，水泥稳定粒料=1500MPa，第60页共60页nXX大学学生毕业设计多孔隙水泥碎石=1000MPa，设计弯拉强度=5.0MPa，=基层顶面当量回弹模量计算如下：式中：——基层顶面的当量回弹模量；——路床顶面的回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量回弹模量；——水泥稳定粒料回弹模量；——多孔隙水泥碎石回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量厚度；——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；第60页共60页nXX大学学生毕业设计——水泥稳定粒料厚度；——多孔隙水泥碎石厚度；a-b——与/有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按式（B.1.3-2）计算：7.5.5计算荷载疲劳应力按式（B.1.3），标准轴载在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力计算为：因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数：=0.87考虑设计基准期内应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：根据公路等级，考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损坏影响的综合系数=1.25按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为：8.5.6计算温度疲劳应力由《规范》查得，IV5区最大的温度梯度取92（℃/m）。板长4.5m，。由图B.2.2可查得普通混凝土板厚=260mm,=0.580,按式（B.2.2）计算。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：第60页共60页nXX大学学生毕业设计温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为：再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为：查表3.0.1，一级公路的安全等级为二级，相应于二级安全等级的变异水平为中级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数=1.16按式（3.0.3）验算：所以，所选普通混凝土面层厚度（260mm）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。7.6水泥混凝土路面接缝以及设计7.6.1.纵向接缝（1）纵向接缝的布设视路面宽度和施工铺筑宽度而定：——一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为30~40mm，宽度为3~8mm，槽内灌塞填缝料，见水泥混凝土路面接缝构造S3-9；——一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝。纵向缩缝采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的1/3；采用半刚性基层时，槽口深度为板厚的2/5。见水泥混凝土路面接缝构造图S3-9。（2）纵缝与路线中缝平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分，纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间，以纵向施工缝隔开。加宽板在变宽段起终点处的宽度不小于1m。（3）拉杆应采用螺纹钢筋，设在板后中央，并对拉杆中部100mm第60页共60页nXX大学学生毕业设计范围内进行防锈处理。拉杆的直径、长度和间距，参照下表。施工布设时，拉杆间距应按横向接缝的实际位置予以调整，最外侧的拉杆距横向接缝的距离不小于100mm。表5.1.3拉杆直径、长度和间距（mm）面层厚度（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m）3.003.503.754.506.007.50200~25014×700×90014×700×80014×700×70014×700×60014×700×50014×700×400250~30016×800×90016×800×80016×800×70016×800×60016×800×50016×800×400注：拉杆直径、长度和间距的数字为直径×长度×间距。7.6.2横向接缝（1）每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，采用传力杆的平缝形式；设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同.遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式。见水泥混凝土路面接缝构造图S3-9。（2）横向缩缝间距布置，采用设传力杆假缝形式，其构造见水泥混凝土路面接缝构造图S3-9。（3）横向缩缝顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5~1/4，宽度为3~8mm，槽内填塞填缝料。横向缩缝槽口宜增设深20mm、宽6~10mm的浅槽口，见水泥混凝土路面接缝构造图S3-9。（4）在邻近桥梁或其他固定构造物处或其他道路相交处设置横向胀缝。设置的胀缝条数，视膨胀量大小而定。胀缝宽20mm，缝内设置填缝板和可滑动的传力杆。胀缝的构造见水泥混凝土路面接缝构造S3-9。（5）传力杆应采用光面钢筋。传力杆直径32mm，长度450mm，间距300mm。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。8.6.3端部处理（1）混凝土路面与固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部内配置双层钢筋网；或在长度约为6~10倍板厚的范围内逐渐将板厚增加20%。（2）混凝土路面与桥梁相接，桥头设有搭板时，应在搭板与混凝土面层板之间设置长6~10m的钢筋混凝土面层过渡板。第60页共60页nXX大学学生毕业设计后者与搭板间的横缝采用设拉杆平缝形式，与混凝土面层间的横缝采用设传力杆胀缝形式。膨胀量大时，应连续设置2~3条设传力杆胀缝。当桥梁为斜交时，钢筋混凝土板的锐角部分应采用钢筋网补强。桥头未设搭板时，宜在混凝土面层与桥台之间设置长10~15m的钢筋混凝土面层板；或设置由混凝土预制块面层或沥青面层铺筑的过渡段，其长度不小于8m。（3）混凝土路面与沥青路面相接时，其间应设置至少3m长的过渡段。过渡段的路面采用两种路面呈阶梯状叠合布置，其下面铺设的变厚度混凝土过渡板的厚度不得小于200mm，。过渡板与混凝土面层相接处的接缝内设置直径5mm、长700mm、间距400mm的拉杆。混凝土面层毗邻该接缝的1~2条横向接缝应设置胀缝。如下图所示：第60页共60页nXX大学学生毕业设计第60页共60页nXX大学学生毕业设计三、旧路补强部分8.旧路补强设计旧路基本资料：该道路位于湖南省境内，等级为三级，原路面为5cm的沥青贯入碎石路面，随着使用年限的增加，表面性能和承载能力不断降低，需采取修复措施恢复及提高道路的使用性能。8.1本地区交通组成情况：车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/昼夜）解放CA10B19.4060.851双—40解放CA39035.0070.151双—58东风EQ14023.7069.201双—289黄河JN15049.00101.601双—185黄河JN25355.0066.002双<3138小汽车1794交通量年增长率为：4.4%8.2旧路弯沉资料：里程桩号弯沉值（0.01mm）里程桩号弯沉值（0.01mm）里程桩号弯沉值（0.01mm）K0+000159K2+000232K4+000193K0+050169K2+050220K4+050203K0+100159K2+100229K4+100199K0+150171K2+150227K4+150191K0+200164K2+200220K4+200184K0+250167K2+250231K4+250189K0+300172K2+300214K4+300190K1+350159K3+350216K5+350201K1+400151K3+400219K5+400191K1+450172K3+450233K5+450195第60页共60页nXX大学学生毕业设计K1+500155K3+500219K5+500188K1+550171K3+550228K5+550200K1+600150K3+600214K5+600188K1+650159K3+650223K5+6501998.3道路补强计算：设计中考虑采用沥青混凝土补强和采用水泥混凝土补强两种方案：8.4方案一：采用沥青混凝土补强8.4.1轴载计算旧路补强路面设计以单轴双轮组BZZ--100KN作为标准轴载a)轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：轴载换算结果如下表所示：车型解放 CA10B后轴60.8511404.61解放 CA390前轴35.0016.4583.86后轴70.15115812.41东风 EQ140后轴69.201128958.26黄河 JN150前轴49.0016.418553.17后轴101.6011185198.23黄河 JN253前轴55.0016.413865.56后轴66.002.2113849.81445.90注：轴载小于25KN的轴载作用不计。b)累积当量轴数计算第60页共60页nXX大学学生毕业设计根据设计规范，三级公路沥青路面的设计年限为8年，双向两车道的车道系数是0.6~0.7取0.65，=4.4%，累计当量轴次：8.4.2弯沉值数据的处理和原路面当量回弹模量计算（1）第一段（K0+000~K1+650)原路面实测弯沉值的平均值：标准差：计算弯沉值：当量回弹模量：（2）第二段（K2+000~K4+000）原路面实测弯沉值的平均值：标准差：计算弯沉值：第60页共60页nXX大学学生毕业设计当量回弹模量：（3）第三段（K4+000~K6+000）原路面实测弯沉值的平均值：标准差：S=5.87计算弯沉值：当量回弹模量：8.4.3拟定沥青补强方案：考虑道路施工便利，原料采购以及提高道路使用性能方面的因素，同时考虑到弯沉资料有限，不能全面反映该道路的真实情况，因此在进行道路补强设计时，对三路段采用相同的补强方案。在设计中，采用路段二的原路面当量回弹模量进行设计计算。初拟路面结构如下：---------------------------------------中粒式沥青混凝土（AC-16）6cm---------------------------------------水泥稳定砂砾30cm---------------------------------------原路面第60页共60页nXX大学学生毕业设计各结构层材料厚度以及抗压模量材料名称H（cm）抗压模量20℃15℃中粒式沥青混凝土612001800水泥稳定砂粒3015003600原路面—58.938.4.4设计指标的确定对于三级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标。a)设计弯沉值计算该公路为三级公路，路面等级系数，面层是沥青混凝土路面，半刚性基层，基层类型系数。设计弯沉值为：b)路面计算弯沉验算设计中应用Bisar3.0软件进行路表弯沉计算。路表弯沉值验算：设计弯沉值=45.53（0.01mm）路表弯沉按以下公式计算：式中：F——弯沉综合修正系数，按下式计算：第60页共60页nXX大学学生毕业设计用bisar软件计算得出路标计算弯沉值：故路面结构的路表弯沉值符合《规范》要求。8.5方案二：采用水泥混凝土补强8.5.1轴载分析本地区交通组成情况如下表所示交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量（辆/昼夜）解放CA10B19.4060.851双—40解放CA39035.0070.151双—58东风EQ14023.7069.201双—289黄河JN15049.00101.601双—185黄河JN25355.0066.002双<3138小汽车1794交通增长率为4.4%。路面设计以单轴双轮组BZZ--100KN作为标准轴载a)轴载换算：第60页共60页nXX大学学生毕业设计轴载换算结果如下表所示车型解放 CA10B后轴60.851.00400.01解放 CA390后轴70.151.00580.20东风 EQ140后轴69.201.002890.80黄河 JN150前轴49.00416.501850.85后轴101.601.00185238.49黄河 JN253前轴55.00396.301383.83后轴132.003.66E-061380.04244.23注：轴载小于40KN的轴载作用不计。b)计算累计当量轴次根据设计规范，三级公路的设计基准期为20年，安全等级为四级，轮迹横向分布系数是0.54~0.62之间，取0.60，=0.044，则其交通量在100~2000之间，属于重型交通。8.5.2原路面层顶当量回弹模量计算由于在柔性路面的旧路上用水泥混凝土进行补强，需重新计算原路面当量回弹模量：路段一：路段二：路段三：第60页共60页nXX大学学生毕业设计8.5.3路面结构组合设计对水泥混凝土路面而言，基础的回弹模量对路面结构的影响并不大，同时出于对施工便利，原料采购等方面因素的考虑，故对三路段采用同一结构进行补强，采用路段二的当量回弹模量进行设计计算。初拟路面结构如下：---------------------------------------普通混凝土面层22cm---------------------------------------水泥稳定砂砾20cm---------------------------------------原路面三级公路相应的安全等级为四级，变异水平为高。根据三级公路、重交通等级和高级变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为22cm，基层采用水泥稳定砂砾，厚度为20cm；普通混凝土板的平面尺寸为长4.5m,宽度为3.75m。纵缝为拉杆平缝，横缝为不设传力杆的假缝。8.5.4确定基层顶面当量回弹模量由设计资料土基回弹模量=39.42MPa根据《规范》取水泥混凝土面层的弯拉强度标准值为=5.0MPa，相应的弯拉弹性模量标准值MPa，水泥稳定砂砾的抗压回弹模量为=1500MPa。计算基层顶面当量回弹模量如下：第60页共60页nXX大学学生毕业设计式中：——基层顶面的当量回弹模量；——路床顶面的回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量回弹模量；——水泥稳定粒料回弹模量；——多孔隙水泥碎石回弹模量；——基层和底基层或垫层的当量厚度；——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；——水泥稳定粒料厚度；——多孔隙水泥碎石厚度；a-b——与/有关的回归系数。普通混凝土面层的相对刚度半径按式（B.1.3-2）计算为：8.5.5计算荷载疲劳应力按式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：第60页共60页nXX大学学生毕业设计因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数：根据公路等级，考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损坏影响的综合系数=1.10。按式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为：8.5.6温度疲劳应力由《规范》查得IV区最大温度梯度取92（℃/m）。板长4.5m，，由图B.2.2可查得普通混凝土板厚h=0.22cm，=0.690。按式（B.2.2），最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为查表3.0.1，三级公路的安全等级为四级，相应于四级安全等级的变异水平为中~高级，目标可靠度为80%。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数。按式（3.0.3）验算：第60页共60页nXX大学学生毕业设计故所选普通混凝土面层厚度（0.22cm）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。四、实验处理部分9.部分试验数据处理：9.1土基状态和回弹模量（1）土基状态路基土为粘性土，最高水位：0.87m；最低水位：1.38m。（2）土基回弹模量1）承载板试验承载板压力（）试验回弹变形（0.01mm)拟合后的回弹变形(0.01mm)0.0214130.0430280.0640420.0852560.1076710.15110剔除0.20158剔除0.25174剔除0.30219剔除注：回弹变形大于1mm的剔除，明显偏离拟合直线的点也剔除。拟合过程如下图所示：第60页共60页nXX大学学生毕业设计2）贝克曼梁弯沉试验：测点回弹弯沉（0.01mm）120521523180416451746120271608215第60页共60页nXX大学学生毕业设计92131019411179121541321514160由如上表格所示土基回弹模量：式中：L:回弹弯沉的平均值（0.01mm）S:回弹弯沉测定值得标准差（0.01mm）:回弹弯沉测定值的自然误差（0.01mm）:各测点的回弹弯沉值（0.01mm）N:测点总数根据《公路路基路面现场测试规程》，当测点总数为14时，计算各测点的测定值和算术平均值的差值d与自然误差r之比应不大于3；即d/r≤3.0经计算14点均满足要求，比值最大（第8个点）为1.34。代表弯沉值：土基的回弹模量计算如下：9.2二灰土回弹模量和强度10.2.1抗压回弹模量：二灰土抗压回弹模量为：831MPa。第60页共60页nXX大学学生毕业设计10.2.2f50mm×50mm试件劈裂试验f50mm×50mm试件劈裂试验最大荷载（N）（KPa）处理结果11160295.54选用21151293.25选用3883224.94选用4901229.55选用5996253.76选用6827210.70选用选用数据平均值（KPa）251.30选用数据样本标准差S（KPa）19.16变异系数（%）7.62对试验数据进行循环处理，剔除变异系数>10%的数据，如上表所示，最后的设计值为：9.3二灰稳定砂砾回弹模量和强度10.3.1二灰稳定砂砾回弹模量：二灰稳定砂砾的抗压回弹模量为：1311MPa。10.3.2二灰稳定砂砾f100mm×100mm试件劈裂试验f100mm×100mm试件劈裂试验最大荷载（N）（KPa）处理结果112930823.57选用29750621.02选用第60页共60页nXX大学学生毕业设计39779622.87选用410284655.03选用510790687.26选用68910624.84选用710971698.79选用810976699.11选用911343722.48选用选用数据平均值（KPa）683.88选用数据样本标准差S（KPa）64.67变异系数（%）9.46对试验数据进行循环处理，剔除>15%的试验数据，如上表所示，最后的计算设计值为：9.4中粒式沥青混凝土回弹模量和强度9.4.1抗压回弹模量(1)20℃抗压回弹模量：1145(MPa)(2)15℃抗压回弹模量：1809(MPa)9.4.215℃f101.6mm×63.5mm试件劈裂试验f101.6mm×63.5mm试件劈裂试验最大荷载（N）（KPa）处理结果1102661013.52选用2109461080.66选用第60页共60页nXX大学学生毕业设计39504938.29选用4103151018.36选用5106961055.98选用69500937.90选用选用数据平均值（KPa）1007.45选用数据样本标准差S（KPa）59.14变异系数（%）5.87对试验数据进行循环处理，剔除>10%的试验数据，如上表所示，最后的设计值为：9.5水泥混凝土抗折强度组别试件极限荷载（KN）（KPa）处理结果11385066.665选用2415466.665选用3405333.332选用选用数据平均值（KPa）5288.888选用数据样本标准差S（KPa）203.67变异系数（%）3.8521425599.999选用2435733.332选用第60页共60页nXX大学学生毕业设计3415466.665选用选用数据平均值（KPa）5599.999选用数据样本标准差S（KPa）133.333变异系数（%）2.38对试验数据进行循环处理，剔除>10%的试验数据，如上表所示，最后的设计值为：第一组第二组第60页共60页