【文章內(nèi)容簡介】 道路不同于公路。城市道路相對于公路而言交通頻繁，交通量大，持續(xù)性使用道路時間長，有一定的市容、景觀要求，因而要求道路完好率高，維修周期長，路面耐磨性好，平整度好，穩(wěn)定性好。所以目前在公路普遍推行的“設計彎沉值計算方法”不足以適用 于城市道路路基路面設計。城市道路路基路面設計應更加注意安全、穩(wěn)定和耐磨，安全系數(shù)更大。 路基設計 路基設計的一般要求 路基設計應做到下列幾點： 1．路基應根據(jù)道路等級、行車要求和當?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用的等方面的情況，進行精心設計，既要堅實穩(wěn)定，又要經(jīng)濟合理。 2．路基設計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度外，還應設置完善的排水設施和必要的防護加固工程以及其他結構物，采取經(jīng)濟有效的病害防止措施。 3 ．路基作為支承路面的線形結構物，應結合路線和路面進行設計。選定路線時 應 盡量繞避一些難以處理的地質不良地段。 路基填料 路基填料應選擇級配較好的礫（角礫）類土、砂類土作路床填料，土質較差的細粒土可填于路堤底部。用不同的填料填筑路基時，應分層填筑，每一水平層均應采用同類填料。填方路基的原地面，應視不同情況分別予以處理。路堤填料，不得使用淤泥、沼澤土、泥巖、泥質砂巖、凍土、有機土、含草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐朽物質的土。路基填料最小強度和填料最大粒徑應符合下表規(guī)定。 表 6 路基 填料最小強度和最大粒徑要 新港大道工程設計 第 20 頁 (共 48 頁 ) 項目分類 填方路基 挖方路塹路床 路槽底面以下深度（ cm） 0～30 30～80 8～150 150 0～30 30～80 填料最小強度（ CBR） % 8 5 4 3 8 5 填料最大粒徑（ cm） 10 10 15 15 10 10 施工前應對用作填料的土測定其液限、塑限、塑性指數(shù)、最佳含水量等指標。路基應在該種土的最佳壓實含水量以內(nèi)壓實。 新港大道 路基設計 1．路基寬度 填方路段路基寬為 40m,挖方路段的路基寬為 40m。詳見緯四路路基設計圖。 2．路基邊坡 路基邊坡填方路段采用 1： ，挖方路段采用 1： 。 3．路基填料 本次設計中，大路地區(qū) 土質良好，一般不需要進行特殊的處理。在需要處理處，選擇穩(wěn)定性好的砂土。 施工要點 新港大道 為土質路基，采用重型擊實標準控制，壓實度不低于下表規(guī)定。填方路基原地面必須整平、清理、壓實，其壓實度不得低于 90%，當填土高度小于 80cm 時，其壓實度應滿足下表指標的要求。 表 7 壓實度指標 填挖類型 路槽底以下深度范圍（ cm） 壓實度（ %） 新港大道路基路面設計 第 21 頁 (共 48 頁 ) 填方 0～ 80 ≧ 96 80～ 150 ≧ 94 ﹥ 150 ≧ 93 零填及挖方 0～ 80 96 路面設計 瀝青路面是多層結構。如何選擇和安排各結構 層，使組合層的路基路面結構體系既能承受行車荷載和環(huán)境因素的作用，又能充分發(fā)揮各層次的最大效能，而且經(jīng)濟合理，這一問題是路面結構設計的重要組成部分，也是必須首先解決的問題。路面結構層的組合設計，是按行車環(huán)境因素對不同層位的要求，結合各類結構層本身的性能，進行合理安排。顯然，不同的結構組合會產(chǎn)生不同的結果。 城市道路路面設計要求 ： ，承受行車荷載引起的垂直變形和水平變態(tài)、磨損和疲勞。 ，保證路面在各種氣候、水文條件下保持穩(wěn)定的強度。 ，以減少行車阻力和 顛簸，提高車速。 ，保持輪胎與路面間有足夠的摩擦阻力，以充分發(fā)揮車輛的有效牽引力 ，保證行車安全。 ，避免采用松散材料鋪筑而產(chǎn)生揚塵和噪音。 城市道路路面等級分類及 新港大道 路面確定 1．路面分類三類 （ 1）水泥混凝土路面 —— 剛性路面 （ 2）瀝青路面 —— 柔性路面 新港大道工程設計 第 22 頁 (共 48 頁 ) （ 3）砂石路面：塊料路面 —— 半剛性路面 ； 粒料路面 —— 柔性路面 2．路面等級 （ 1）高級路面，主要有： 1）水泥混凝土 —— 級配沙石，水泥為粘合劑； 2）瀝青泥凝土 —— 級配沙石，瀝青為粘合劑； 3）廠拌黑色碎石 —— 瀝青用量少、無細粒料的瀝青拌合碎石； 4）整齊塊、條石 —— 料石。 （ 2）次高級路面，主要有： 1）瀝青貫入式碎（礫）石 —— 現(xiàn)場澆灌瀝青的碎（礫）石層； 2）路拌瀝青級配碎石 —— 現(xiàn)場拌和的瀝青碎石混凝土； 3）瀝青表面處治 —— 現(xiàn)場澆灌的細粒碎石層； 4）預制混凝土塊和半整齊塊石。 （ 3）中級路面，主要有： 1）碎（礫）石 —— 泥結碎石、水結碎石、灰結碎石、級配碎石、碎石等路面層； 2）石灰土和石灰爐渣土； （ 4）低級路面，主要是粒料（碎礫石、碎磚等）加固土路面。 3．新港大道 路面確定 考慮的市區(qū)行車的舒適性、平穩(wěn)性， 新港大道 的路面等級定為高級路面，面層定為細粒式瀝青混凝土和中粒式瀝青混凝土，基層分別采用兩種方案（水泥碎石、瀝青碎石）進行比選，底基層為水泥石灰砂礫土，墊層為天然砂礫。 交通量計算 新港大道路基路面設計 第 23 頁 (共 48 頁 ) 1 設計資料 ： (1)交通量年平均增長率按 r=%計 （ 2）預計 2020 年交通量如下表 8： 表 8 交通量組成 車型 前軸重/kN 后軸重/kN 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 交通量/(輛 /日 ) 備注 解放CA50 1 雙輪組 1350 單后軸貨車 北京BJ130 1 雙輪組 2400 單后軸貨車 東風EQ140 1 雙輪組 1100 單后軸貨車 新港大道工程設計 第 24 頁 (共 48 頁 ) 黃河JN150 0 1 雙輪組 500 單后軸貨車 日野KB22 3 1 雙輪組 400 單后軸客車 軸載分析 路面設計以雙軸組單軸載 100KN 作為標準軸載 ⑴以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的 累計當量軸次。 a).軸載換算 軸載換算采用如下的計算公式： 式中： N — 標準軸載當量軸次 (次 /d) — 被換算車輛的各級軸載作用次數(shù) (次 /d) P— 標準軸載 (KN) — 被換算車輛的各級軸載 (KN) K— 被換算車輛的類型數(shù) — 軸載系數(shù)， ， m 是軸數(shù)。當軸間距大于 3m 時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于 3m時，應考慮軸數(shù)系數(shù)。 ：輪組系數(shù)，單輪組為 ,雙輪組為 1，四輪組為 。 新港大道路基路面設計 第 25 頁 (共 48 頁 ) 軸載換算結果如表 9 所示 ： 表 9 軸載 換算結果 汽車型號 解放CA50 前軸 1 1350 后軸 1 1 1350 北京BJ130 前軸 后軸 1 1 2400 東風EQ140 前軸 后軸 1 1 1100 黃河JN150 前軸 1 500 后軸 0 1 500 日野KB22 前軸 1 1400 新港大道工程設計 第 26 頁 (共 48 頁 ) 后軸 0 1 1 1400 合計 3347 注：軸載小于 25KN 的軸載作用不計。 b).累計當量軸數(shù)計算 根據(jù)設計規(guī)范， Ⅰ 級 城市 瀝青路面的設計年限為 20 年，四車道的車道系數(shù) 是~ 取 ， =%，累計當量軸次： = ? ?? ? % 120% ????????Ne （次 /車道） 驗算半剛性基層層底拉應力的累計當量軸次 a).軸載換算 驗算半剛性基底層底拉應力公式為 式中： 為軸數(shù)系數(shù)， 為輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 1，四輪組為 。 計算結果如表 10 所示： 表 10 軸載換算結果 汽車型號 解放CA50 后軸 1 1 1350 東 風 后軸 1 1 1100 新港大道路基路面設計 第 27 頁 (共 48 頁 ) EQ140 黃河JN150 后軸 3 1 500 日野KB22 前軸 1 1400 后軸 1 1 1400 2786 注：軸載小于 50KN 的軸載作用不計。 ? ?? ? % 120% ????????Ne (次 /車道 ) 路面結構計算 有上述計算得到設計年限內(nèi)一個車道上的累積標準軸載約 1400 萬次左右。根據(jù)規(guī)范擬定二個路面結構方案并進行比選。 方案一，路面結構采用瀝青混凝土18cm(其中， SMA16瀝青瑪蹄脂表面層 4cm， AC20Ⅰ中粒式混凝土中面層 6cm， AC25Ⅰ粗粒式混凝土底面層 8cm)基層采用 5%的水泥穩(wěn)定碎石，厚度待定，墊層采用石灰穩(wěn)定土 20cm。 方案二，路面結構采用瀝青混凝土 10cm(其中， SMA16 瀝青瑪蹄脂表面層 4cm， AC20Ⅰ中粒式 混凝土中面層 6cm)瀝青穩(wěn)定碎石基層 20cm，底基層采用5%的水泥穩(wěn)定碎石，厚度待定。 2，各層材料的抗壓模量與劈裂強度確定 查表得各層材料的抗壓模量與劈裂強度，抗壓模量取 20℃的模量，各值均取規(guī)范中所給定范圍的中值，因而得到 20℃抗壓模量，見下表 11。 表 11 材料參數(shù) 新港大道工程設計 第 28 頁 (共 48 頁 ) 材料 抗壓模量 劈裂強度 SMA16 1400 AC20 1200 AC25 1000 水泥穩(wěn)定碎石 1500 石灰土 350 該路段處于Ⅳ 3 區(qū)，黏 性土路基處于中濕狀態(tài)，取土基回彈模量為 30MPa。故土基不必進行特殊處理 . （ 1） 設計彎沉值 ld ld=600Ne? 式中： ld — 設計彎沉值 Ne— 設計年限內(nèi)的累計當量年標準軸載作用次數(shù) Ac— 公路等級系數(shù)，一級公路取 As— 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為 Ab— 基層類型系數(shù)，半剛性基層為 所以 ld=600Ne? AcAsAb =600 107 ? =㎜ （ 2） 各層材料按容許層底拉應力σ R，按下列公式計算： σ R =σ s/ Ks 新港大道路基路面設計 第 29 頁 (共 48 頁 ) 式中： σ R— 路面結構材料的極限抗拉強度（ Mpa） σ s— 路面結構材料的容許拉應力，即該材料能承受設計年限 Ne 次加載的疲勞彎拉 應力（ Mpa） Ks— 抗拉強度結構系數(shù) 細粒式密集配瀝青混凝土 Ks= （ 107） σ R =σ s/ Ks=中粒式瀝青混凝土 Ks= （ 107） σ R =σ s/ Ks=粗粒式密級配瀝青砼 Ks= （ 107） σ R =σ s/ Ks=(4)水泥穩(wěn)定碎石 Ks= （ 107） σ R =σ s/ Ks=（ 5）水泥石灰砂礫 Ks= （ 107） σ R =σ s/ Ks=設計資料匯總 ： 設計彎沉值 ld=。 相關設計資料匯總如下表 12 新港大道工程設計 第 30 頁 (共 48 頁 ) 表 12 設計資料匯總 材料名稱 H/(cm) 20℃模量（ Mpa） 容許拉應力（ Mpa） SMA16 4