【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計題目為西藏加查至桑日公路第十三合同段，道路位于雅魯藏布江流域。域內(nèi)主要為山嶺區(qū)，地形起伏較大，設(shè)計車速60km/h。設(shè)計通過兩個方案的比選來確定較。兩車道，路基寬10m，路面寬7m。所選瀝青路面設(shè)計年限12年。設(shè)計包括三個部分，內(nèi)容如下：第一部分公路線形設(shè)計，在本部分，通過認真仔細的研究，結(jié)合實際情況，綜合考慮了路線填挖平衡、平曲線的優(yōu)化、平曲線與豎曲線組合原則等，第二部分為路基工程設(shè)計，包括支擋工程。第三部分為路面工程設(shè)計，選擇瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面分別進行了設(shè)。相關(guān)的圖紙、表格附后。交通運輸是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，它把國民經(jīng)濟各領(lǐng)域和各個地區(qū)聯(lián)系起來，在生產(chǎn)和消費之間起著紐帶作用；是保障全社會蓬勃發(fā)展的網(wǎng)狀大動脈，起著命脈作用；

　　

【正文】 0 20 K0+640 20 K0+660 20 K0+680 20 K0+700 20 K0+720 20 K0+740 20 K0+760 20 K0+ K0+780 K0+800 20 4 支擋工程設(shè)計 擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。按照墻的形式，擋土墻可以分為重力式擋土墻，加筋擋土墻，錨定式擋土墻，薄壁式擋土墻等形式。 重力式擋土墻依靠自重承受土壓力、結(jié)構(gòu)簡單、施工簡單，由于墻身重，對地基承載力的要求也比較高。墻身一般用漿砌片石或塊石砌筑，因為該地區(qū)位于山區(qū)，取材方便，故選用重力式擋土墻。下面是重力式擋土墻的設(shè)計過程及驗算： 重力式擋土墻的設(shè)計： 重力式仰斜式路堤 擋土墻（如圖 31），墻高 H=6m，填土高 a= m。填土邊坡為 1： .填土內(nèi)摩擦角 ，填土容重 ,基底摩擦系數(shù) ，地基容許承載力 ， ， 號砂漿砌 25 號片石墻身。 圬工容重 墻身分段長度為 20m，設(shè)計荷載公路二級。 圖 重力式擋土墻 斷面尺寸 選擇的斷面尺寸如下： 墻頂以上填土土壓力的計算 破裂角 假設(shè)第一破裂角交于路堤邊坡上： 圖 重力式擋土墻示意圖 驗證假定條件是否成立： 土壓力 4． 4 墻身斷面強度驗算 土壓力及彎矩計算 破裂角 驗證假定條件是否成立： 土壓力 換算均布土層厚度 由《公路路基設(shè)計規(guī)范》（ JTG D302020）可知，當墻高 H 根據(jù)求得的 重新計算破裂角。 = = 土壓力系數(shù) K= = 土壓力對驗算斷面產(chǎn)生的彎 矩 墻頂填土： =+6 = 汽車荷載： = 對驗算截面的彎矩： = =?M 墻身自重、墻頂填土重及彎矩計算 對驗算截面的彎矩： 截面應(yīng)力計算 偏心距： 應(yīng)力驗算： =600 60 斷面尺寸符合要求 4． 5 基礎(chǔ)底面強度及穩(wěn)定驗算 土壓力及彎矩計算 破裂角： = = = = 驗證假定條件是否成立 : = =10m 假定條件成立 土壓力 = = 根據(jù)計算所得 重新計算破裂角： = = 土壓力系數(shù)： = = 土壓力對驗算截面產(chǎn)生的彎矩 對墻趾點的彎矩： = =? M 墻身填料，墻身、基礎(chǔ)自重及彎矩 對墻趾點的彎矩： 基底應(yīng)力驗算 偏心距驗算 = = =++++ =?M 應(yīng)力驗算 圬工容許 應(yīng)力 。 = 基底穩(wěn)定性驗算 滑動穩(wěn)定性 = = = 傾覆穩(wěn)定性驗算 = = 通過驗算，所 選截面尺寸符合要求。 5 路面工程設(shè)計 5． 1 瀝青混凝土路面設(shè)計（方案一） 軸載分析 路面設(shè)計以雙輪組單軸載 100KN 為標準軸載 當以設(shè)計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時，各級軸載換算采用如下公式計算：N= 。計算結(jié)果如下表： 表 軸載換算結(jié)果匯總表（以彎沉為標準時） 車型 （ ） 躍進 NJ131 后軸 1 1 345 解放 CA390 前軸 35 1 750 后軸 1 1 750 依 仕茲 TD50D 前軸 1 405 后軸 1 1 405 尼桑 CW（ L） 40HD 前軸 50 1 415 后軸 1 415 喀神布阡 131 后軸 1 1 278 合計 N= 注：小于 25KN 的軸載不計 根據(jù)設(shè)計規(guī)范，二級公路瀝青路面的設(shè)計年限取 12年，二車道的車道系數(shù)是 到 ，取 η=， γ=8%。 則累計當量軸次為 當驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力時 各級軸載計算見下表 表 軸載換算表（半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算） 車型 （ ） 解放 CA390 后軸 1 1 750 依仕茲 TD50D 后軸 1 1 405 尼桑 CW（ L） 40HD 前軸 50 1 415 后軸 1 3 415 喀什布阡 131 后軸 1 1 278 合計 注：軸載小于 50KN 的軸載不記 累計當量 軸次為 (次 ) 結(jié)構(gòu)組合和材料選取 由上面的計算得到設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計標準軸次約為 500萬次左右。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混泥土（取 12cm），基層采用水泥穩(wěn)定集料（取 20cm），底基層采用石灰土（厚度待定）。 查規(guī)范中的第四節(jié)瀝青路面的 高級路面中的表 “瀝青混合料類型選擇（方孔篩） ”，二級公路采用二層式瀝青面層，表面層采用細粒式密級配瀝青混泥土（厚度 5 cm），下面層采用粗粒式密級配混泥土（厚度 6 cm）。 各層材料的抗壓模量與劈裂強度 查《瀝規(guī)》附錄 D 表 D D2，得到各層材料的抗壓模量和辟裂強度。各值均取規(guī)范給定范圍的中值。結(jié)果列入表 3 即設(shè)計資料匯總表。 土基回彈模量的確定 查全國公路區(qū)劃圖，所建路段在西藏，屬 V7 區(qū)，稠度約為 ，查規(guī)范附錄 E 表 E2“二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（ MPa） ”。查得土基回彈模量為 。 設(shè)計指標的確定 對于二級公路，規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標，并進行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗算。 設(shè)計彎沉值 路面設(shè)計彎沉值根據(jù)公式 Ld=600 AcAsAb 計算。該公路為二級公路，公路等級系數(shù)取 ，面層是瀝青混泥土，面層類型系數(shù)取 ，半剛性基層、底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數(shù)取 。 設(shè)計彎沉值為： Ld=600 AcAsAb=600 =（ ） 各層材料的容許層底拉應(yīng)力 σR =σsp /ks 細粒式密級配瀝青混泥土： ks = /Ac= /= σR =σsp /ks =粗粒式密級配瀝青混泥土： ks = /Ac= /= σR =σsp /ks =水泥穩(wěn)定集料： ks = /Ac= /= σR =σsp /ks =石灰土： ks = /Ac= /= σR =σsp /ks = 設(shè)計資料總結(jié) 設(shè)計彎沉值為 （ ），相關(guān)設(shè)計資料匯總?cè)绫?3。 表 設(shè)計資料匯總表 材料名稱 H （ cm） 20176。C 模量 （ MPa） 15176。C 模量 （ MPa） 容許拉應(yīng)力 （ MPa） 劈裂強度 （ MPa） 細粒式瀝青混泥土 5 1400 2020 粗粒式瀝青混泥土 6 1000 1400 水泥穩(wěn)定集料 20 1500 1500 石灰土 待定 550 550 土基 — 36 36 — — 確定石灰土層厚度 計算石灰土層厚度 輪胎接地壓強 P= 當量圓半徑 δ= Ls = Ld =（ ） 彎沉綜合修正系數(shù) F=（ ） （ Eo /P） F=（ ） （ /） = 由 Ld = Ls =1000（ 2Pδ/ E1 ） F ，得 = /（ 10002 PδF） =1400/(2020)= 彎沉等效換算法（采用三層體系）： h/δ=5/= ， E2 / E1 =1000/1400=， E0 / E2 = 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得到， α=， k1 = k2 = /(α*k1)= ，查諾謨圖得， H/δ=5 所以， H=5= 中層厚度 H=6+20（ 1500/1000） 1/ + （ 550/1000） 1/ 解得 = 即石灰土厚 cm。取 33 cm。 圖 三層體系 按容許拉應(yīng)力設(shè)計層厚度 驗算細粒式瀝青混泥土層底拉應(yīng)力 將路面結(jié)構(gòu)換算成三層體系，如下圖 h=5cm =1400 H=？ =1000 = H= + = / =,h/δ= 查三層體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖可知 ?。?0，所以 σ=pā ＜ 0 所以上層地面不存在拉應(yīng)力，顯然層底拉應(yīng)力小于容許拉應(yīng)力，驗算滿足要求。 驗算粗粒式瀝青混泥土層底拉應(yīng)力 方法同細粒式瀝青混凝土層底拉應(yīng)力驗算，驗算結(jié)果：層底拉應(yīng)力小于容許拉應(yīng)力，驗算滿足要求。 驗算基層層底拉應(yīng)力 方法同細粒式瀝青混凝土層底拉應(yīng)力驗算，驗算結(jié)果：層底拉應(yīng)力小于容許拉應(yīng)力，驗算滿足要求。 驗算底基層層底拉應(yīng)力 方法同細粒式瀝青混凝土層底拉應(yīng)力驗算，驗算結(jié)果：層底拉應(yīng)力小于容許拉應(yīng)力，驗算滿足要求。 路表實際彎沉值計算 重新計算得 H=， h/δ=， H /δ=5， =， = 查三層體系那么表面彎沉系數(shù)諾謨圖得到： α=， = = = == = = ＜ = 確定路面結(jié)構(gòu)層 最終采用的路線結(jié)構(gòu)如下表： 表 路面結(jié)構(gòu)表 細粒 式瀝青混泥土 =5 =1400 粗粒式瀝青混泥土 =1000 水泥穩(wěn)定集料 =1500 石灰土 =33 =550 土基 =36 水泥混凝土路面設(shè)計 將各級軸載換算為標準軸載 躍進 NJ131： 前軸 :δ= = =345 +1345 =105 解放 CA390： 前軸： δ= = =750 +1750 = 依仕茲 TD50D： 前軸： δ= = =405 +1405 = 尼桑 CW（ L） 40HD： 前軸： δ= = 后軸： δ= =106 =415 +106415 = 喀神布阡 131： 前軸： δ= = =278 +1278 =103 =905（次） 交通分析 查規(guī)范 ，二級公路的設(shè)計基準期為 t=20 年，安全等級為三級，臨界荷載位處的車輛軌跡橫向分布系數(shù)取 ， 交通量年平均增長率為 8%。 設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計車道標準荷載累計作用次數(shù)為： = =905 = 次 屬重交通等級 初擬路面結(jié)構(gòu) 由表 ，相應(yīng)于安全等級三級的變異水平等級為中級。根據(jù)二級公路、重交通等級和中等變異水平等級，由表 ，初擬普通混凝土面層厚度為 24cm，基層選用水泥穩(wěn)定粒料（水泥用量 5%），厚 20cm，墊層為 15cm低劑量無機混合料穩(wěn)定土，普通混凝土板的平均尺寸為寬 、長 ，縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫，取土基回彈模量為 58 。 路面材料參數(shù)確定 按表 ，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為 ，相應(yīng)彎拉彈性模量標準值為 31 ，路基回彈模量取 35 ，低劑量無機結(jié)合料穩(wěn)定土墊層回彈模量取 600 ，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1400 。 =（ MN?m） 普通混凝土面層的相對剛度半徑 r= 荷載疲勞應(yīng)力 由于縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳載能力的應(yīng)力折減系數(shù) ，考慮設(shè)計基準期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)公路等級，由表 荷載 疲勞應(yīng)力為：