【導(dǎo)讀】根據(jù)設(shè)計(jì)公路的交通量及其使用任務(wù)和性質(zhì)，確定公路等級(jí)。并推薦一個(gè)最佳方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括：路線的平、縱、成的各種圖、表及設(shè)計(jì)說明書。

　　

【正文】 各級(jí)軸載（包括車輛的前、后軸） P1 的作用次數(shù) n1，均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 P 的當(dāng)量作用次數(shù) N。 )( PPnCCN ???? ? （ 7－ 1） 式中 N—— 標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次 n1— 被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次 /日 ） P— 標(biāo)準(zhǔn)軸載 P1— 換算車型的各級(jí)軸載 C1— 軸數(shù)系數(shù)， C1=1+(m－ 1)， m 是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于 3 米時(shí) ， 按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距小于 3 米時(shí) ， 應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)。 C2— 輪組系數(shù) ， 單輪組為 ， 雙輪組為 1， 四輪組為 。 由已知交通 量資料 ，可得路面設(shè)計(jì)所需的交通個(gè)參數(shù)， 如下表 ： 19 表 5 路面設(shè)計(jì)交通參數(shù)表 累計(jì) 當(dāng)量軸次 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次 Ne Ne=[(1+r)t1] 365 N1η /r 式中 Ne— 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次 t — 設(shè)計(jì)年限 N1 — 路面運(yùn)營(yíng) 第一年雙向日平均當(dāng)量軸次 r — 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長(zhǎng)率 ? — 車道系數(shù) 由已知材料， 可知 t=12 年 ， ? ＝ 10%， 道路為雙車道 無分隔形式，由《瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，可知 ? 在 與 之間，本設(shè)計(jì)取 ，則用 軟件 計(jì)算一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次 ： Ne＝ 萬次 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡是軸載大于 50KN 底各級(jí)軸載（包括車輛底前、后軸） P1的作用次數(shù) n1均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載 P 的當(dāng)量作用次數(shù) N39。 )/ PPnCCN （?????? ? 式中 ?1C — 軸數(shù)系數(shù) ， 當(dāng)軸間距大于 3 米 時(shí) ， 按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算 ,則C1=1m， 當(dāng)軸間距小于 3m 時(shí) ， 按雙軸或多軸計(jì)算 ， C1=1+2 (m1) m— 軸數(shù) ?2C — 輪組系數(shù) ， 單輪組為 ， 雙輪組為 1， 四輪組為 所以， 程序計(jì)算的 Ne＝ 萬次 。 車型 前軸重 (KN) 后軸重 (KN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 換算系數(shù) 交通量(輛 /日 ) 解放 CA－ 10B 1 雙 500 東風(fēng)EQ140 1 雙 110 北京 BJ130 1 雙 110 躍進(jìn) NJ130 1 雙 100 黃河 JN150 1 雙 80 小汽車 100 20 瀝青面層設(shè)計(jì) 為了給汽車提供安全、舒適、快速的行車條件，瀝青路面應(yīng)具有堅(jiān)實(shí)、平整、抗滑和耐久的品質(zhì)，同時(shí)，還應(yīng)具有高溫抗車轍、低溫抗開裂，抗水損害及雨水滲入基層的功能。 選擇瀝青 已知該路段冬季最低氣溫為 ℃，屬寒區(qū)，且路面 為瀝青混凝土，所以根據(jù)《規(guī)范》確定瀝青為 A－ 100。 集料的技術(shù)要求 各種瀝青面層的粗集料、細(xì)集料、填料應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。 瀝青混凝土 瀝青面層由雙層瀝青混合料組成，上面層為中粒式瀝青混凝土，用來防止雨水下滲。下面層采用粗粒式瀝青混凝土。 基層、底基層及墊層 （ 1） 基層、底基層 基層、底基層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，在冰凍地區(qū)應(yīng)具有一定的抗凍性。 擬選用石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石為基層。石灰穩(wěn)定土為底基層，厚度根據(jù)計(jì)算得到。 （ 2） 墊層 墊層的作用有 抗凍、排水、防止污染等，本設(shè)計(jì)處在 西 北地區(qū)，屬于季節(jié)性冰凍地區(qū)，易發(fā)生凍脹、翻漿等現(xiàn)象，為了排出路面路基中滯留的自由水，確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免凍害發(fā)生，在底基層下設(shè)置墊層。因?yàn)楫?dāng)?shù)?砂 礫豐富，墊層采用天然砂礫。 路 面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該地區(qū)自然區(qū)劃為 Ⅵ 1 區(qū)， 地下水埋深相對(duì)稍淺 ，路基臨界高度： H1=，H2=， H3=。由于該地區(qū)屬于 平原微丘區(qū) ，地勢(shì)起伏 變化較小 ，填挖方高度變化也就較 小 ，故分中濕和潮濕兩種狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。 根據(jù)自然區(qū)劃及土質(zhì)類型查表，得土基的回彈模量如下表： 干濕類型 稠度建議值 E0（ MPa） 中濕 ω C1＞ω C≥ω C2 為 ＞ω C≥ 68 潮濕 ω C2＞ω C≥ω C3 為 ＞ω C≥ 54 干燥 ω C＞ω C1 為ω C≥ 60 表 6 各段稠度和土基回彈模量 E0（ MPa）值 路面的結(jié)構(gòu)厚度 本設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)采用 4cm 中粒式瀝青混凝土 +6cm 粗粒式瀝青混凝土 +18cm 21 石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石 +?石灰穩(wěn)定土 +25 天然砂礫 由程序計(jì)算得到不同狀態(tài)（中濕狀態(tài)，潮濕狀態(tài)）路基的結(jié)構(gòu)層次及厚度。 具體參見所下列表。 層 位 材 料 名 稱 厚度（ cm） 20℃模量 15℃模量 極限強(qiáng)度 ① 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1800 ② 粗粒式瀝青混凝土 6 1000 1400 ③ 石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石 1400 1400 ④ 石灰穩(wěn)定土 ? 700 700 ⑤ 天然砂礫 25 200 200 0 ⑥ 土基 ** ** ** 表 7 路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（中濕） 層 位 材 料 名 稱 厚度（ cm） 20℃模量 15℃模量 極限強(qiáng)度 ① 中粒式瀝青混凝土 4 1200 1800 ② 粗粒式瀝青混凝土 6 1000 1400 ③ 石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石 1400 1400 ④ 石灰穩(wěn)定土 ? 700 700 ⑤ 天然砂礫 25 200 200 0 ⑥ 土基 ** ** ** 表 8 路面設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)（潮濕） 路面設(shè)計(jì)計(jì)算 路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算 路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整 體剛度大小的指標(biāo)，是路面設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。路面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公路等級(jí)、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次、面層和基層類型按下式確定： ld＝ 600 AcAsAb （ 7－ 4） 式中 ld— 設(shè)計(jì)彎沉值 Ne— 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) Ac— 公路等級(jí)系數(shù)，二級(jí)公路為 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＝ 600 AcAsAb ＝ 600 ＝ 33（ ） 22 容許拉應(yīng)力的計(jì)算 在計(jì)算層底拉應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)層底面計(jì)算點(diǎn)的拉應(yīng)力，應(yīng)小于等于該層材料的容許拉應(yīng)力，即： σ m≤σ R 容許拉應(yīng)力按下式計(jì)算 ： σ R =σ SP/KS 式中 r? — 路面結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力 sp? — 瀝青混凝土和半剛性基層的劈裂強(qiáng)度（ MPa）。對(duì)瀝青混凝土是指 15℃時(shí)的劈裂強(qiáng)度，對(duì)二灰穩(wěn)定類材料為齡期為 180 天的劈裂強(qiáng)度。 KS— 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù) 。 對(duì)瀝青混凝土面層： KS＝ Aa 對(duì) 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類 ： KS＝ 對(duì) 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類 ： KS＝ 式中 Aa— 瀝青混凝土繼配類型系數(shù)，細(xì)、中粒式瀝青混凝土為 ，粗粒式瀝青混凝土為 。 Ac— 公路等級(jí)系數(shù)， 二級(jí)公路為 。 路面厚度計(jì)算 路面厚度是根據(jù)多層彈性理論層間接觸條件為完全連續(xù)體系時(shí)，在雙圓垂直均布荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測(cè)路表彎沉值 ls 等于設(shè)計(jì)彎沉值 ld 的原則進(jìn)行計(jì) 算，即 ls＝ ld。 標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎的接地壓強(qiáng)為 ，當(dāng)量圓直徑為 。土基回彈模量為 ，各層材料的設(shè)計(jì)參數(shù)見路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)表。由已知數(shù)據(jù)，擬定基層為設(shè)計(jì)層，擬定面層為 10cm，基層為 18cm，墊層厚度視干濕類型不同而改變。利用專用設(shè)計(jì)程序計(jì)算底基層厚度，計(jì)算結(jié)果為： 中濕狀態(tài)： ，取 26cm。 潮濕狀態(tài)： ，取 29cm。 然后利用設(shè)計(jì)程序求出路表實(shí)際彎沉值 ， 見 下 表 。 路基干濕狀態(tài) 路表實(shí)際彎沉值 (1/100mm) 中濕狀態(tài) 潮濕狀態(tài) 表 9 路表實(shí)際彎沉 因?yàn)椋?ld＝ 33()，所以，結(jié)構(gòu)厚度滿足設(shè)計(jì)要求。 23 驗(yàn)算結(jié)果 驗(yàn)算層底拉應(yīng)力根據(jù)多層彈性理論，層間接觸條件為完全連續(xù)體系，雙圓荷載作用下計(jì)算層底最大拉應(yīng)力σ m。 驗(yàn)算瀝青混凝土面層及半剛性材料底基層，底基層的層底拉應(yīng)力時(shí)，以單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn)，單圓半徑的二分之一點(diǎn)，單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn)，并取最大值作為層底拉應(yīng)力。 經(jīng)軟件計(jì)算檢驗(yàn)，路面結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計(jì)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。 8 結(jié)語 段蘭窯至坨場(chǎng) 段的公路設(shè)計(jì)過程，是對(duì)大學(xué)期 間所學(xué)的 專業(yè) 知識(shí) 進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)用的過程 ， 通過這次設(shè)計(jì)，對(duì)行業(yè)規(guī)范的了解有初步的加深，對(duì)設(shè)計(jì)的基本流程有了一定的掌握 。 設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段進(jìn)行，其中初步設(shè)計(jì) 包括初步平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、方案的比選；其次做路線的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括詳細(xì)平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、路基設(shè)計(jì)、排水設(shè)計(jì)、路面設(shè)計(jì)、工程概預(yù)算，路基防護(hù)；最后 是 設(shè)計(jì)說明書 的 整理。 雖然設(shè)計(jì)的時(shí)間略顯短暫和急促，但是對(duì) 公路工程項(xiàng)目的建設(shè)從可行性研究到技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工圖編制、到概預(yù)算等整個(gè)過程都有了系統(tǒng)的了解。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程當(dāng) 中，大部分設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)軟件完成，使我大大提高了計(jì)算機(jī)的操作能力，熟練掌握 了 AUTOCAD， WORD202 EXCEL2021 等 應(yīng)用軟件的使用，尤其是對(duì) 緯地道路設(shè)計(jì) 軟件，雖然前期花了稍嫌過多的時(shí)間來學(xué)習(xí)，但最終掌握了該軟件的運(yùn)用 。 這些都為今后學(xué)習(xí)作好了準(zhǔn)備，相信對(duì)以后工作也是大有裨益的 。 24 參 考 文 獻(xiàn) （ JTG B012021） .北京 .人民交通出版社 （ JTG D202021） .北京 .人民交通出版社 （ JTG D302021） .北京 .人民交通出版社 （ JTG D402021） .北京 .人民交通出版社 （ JTG D502021） .北京 .人民交通出版社 （ JTG D602021） .北京 .人民交通出版社 .北京 .人民交通出版社 .公路勘測(cè)設(shè)計(jì) .第三版 .北京 .人民交通出版社 .路基路面工程 .第三版 .北京 .人民交通出版社 10.《路基》（公路設(shè)計(jì)手冊(cè)） .北京 .人民交通出版社 1《路面》（公路設(shè)計(jì)手冊(cè)） .第三版 .北京 .人民交通出版社 25 致 謝 這 四 年的學(xué)習(xí)過程中，各位老師無私 的給我們傳授著知識(shí)，幫助我們一步步的成長(zhǎng)起來，使得我們達(dá)到了今天畢業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！感謝 梁鴻 老師 和屈冉老師 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予的細(xì)心指引與教導(dǎo)！ 最后，我要向在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝！由衷的感謝你們 ！