【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是對(duì)洛宜快速通道山嶺重丘區(qū)一級(jí)公路K10+125~K13+525標(biāo)段進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)道路全長(zhǎng)3400米，設(shè)計(jì)速度為100km/h,雙向四車(chē)道。平面設(shè)計(jì)設(shè)一個(gè)平曲線，縱斷面設(shè)計(jì)設(shè)一個(gè)豎曲線。路基路面排水設(shè)施有邊溝、截水溝、排水溝、橋涵等。橋梁與路基同寬，采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。路面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括路面類(lèi)型的確定和結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)路面采用瀝青混凝土路面，設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)為5層依次是4cm細(xì)粒式瀝青混凝土、6cm中粒式瀝青混凝土、8cm粗粒式瀝青混凝土、20cm水泥石灰穩(wěn)定碎石、20cm石灰粉煤灰碎石。設(shè)計(jì)后期用路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件驗(yàn)算擬定結(jié)構(gòu)層厚度是否滿(mǎn)足要求。用緯地道路軟件進(jìn)行平、縱、橫三維設(shè)計(jì)生成相應(yīng)圖表。洛宜快速通道東起洛陽(yáng)新區(qū)開(kāi)元大道與伊尹大道交叉口，向西沿洛河南岸至宜陽(yáng)縣城東，下穿西南環(huán)高速公路、鄭西高速鐵路，與省道八官線相交。全線按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目系洛陽(yáng)市委、市政府確定的“一中心五組團(tuán)”快速通道建設(shè)項(xiàng)目中的重要一項(xiàng)。

　　

【正文】 量計(jì)算 墻重量： 對(duì)墻趾Z點(diǎn)力臂： G1=r0bh= 4）穩(wěn)定性驗(yàn)算(1)抗滑動(dòng)穩(wěn)定性 式中：—作用在墻上的豎向力代數(shù)和 —作用在墻上的水平力代數(shù)和 則： （滿(mǎn)足）。 (2)抗傾覆穩(wěn)定性 則： （滿(mǎn)足）。 5）基底應(yīng)力驗(yàn)算 式中：—豎直力總和，； —基底寬度，； —所有力對(duì)基底中心的偏心距，； —所有力對(duì)墻趾Z點(diǎn)的力矩代數(shù)和。故： （符合要求）。則： （滿(mǎn)足）。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第5章 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基本資料宜陽(yáng)屬暖溫帶大陸性氣候，春暖夏熱、秋涼冬寒、四季分明。沿線山體穩(wěn)定，無(wú)不良地質(zhì)狀況，沿線土質(zhì)為粉質(zhì)亞粘土，地下水位較深，地表無(wú)積水。樹(shù)木較多，沿線多粘質(zhì)土，山坡上1米以下是碎石土。沿線可開(kāi)采碎石、砂礫，并有粉煤灰、礦渣、爐渣、石灰、水泥等材料供應(yīng)，有小型采石場(chǎng)和石灰廠，水泥、鋼材均需外購(gòu)。沿線可開(kāi)采碎石、砂礫，并有粉煤灰、礦渣、爐渣、石灰、水泥等材料供應(yīng)。：① 近期交通量車(chē)型數(shù)量小汽車(chē)3000黃河JN1501140吉爾1301115解放CA10B730太脫拉138464 ② 交通增長(zhǎng)率： % 路面結(jié)構(gòu)層分層行車(chē)荷載和自然因素對(duì)路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，因此對(duì)路面材料的強(qiáng)度、抗變形能力和穩(wěn)定性的要求也隨深的增加而逐漸降低。為了適應(yīng)這一特點(diǎn)，路面結(jié)構(gòu)通常是分層鋪筑的，按照使用要求受力狀況，土基支撐條件和自然因素程度的不同分成若干層，通常按各個(gè)層次功能的不同，劃分為三個(gè)層次，即面層、基層和墊層。 面層面層是直接行車(chē)和大氣接觸的表面層次，它承受較大的行車(chē)載荷的垂直力，水平力和沖擊力的作用，同時(shí)還受到較大的侵蝕和氣溫變化的影響。因此，面層應(yīng)具備較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗變形能力、較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)當(dāng)耐磨、不透水，還應(yīng)具有良好的抗滑性和平整性。路面面層類(lèi)型較多，查《規(guī)范》得路面面層類(lèi)型的選用應(yīng)符合規(guī)定。 路面面層類(lèi)型及適用范圍路面類(lèi)型適用范圍瀝青混凝土高速、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路水泥混凝土高速、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路瀝青灌入、瀝青碎石、瀝青表面處治三級(jí)、四級(jí)公路砂石路面四級(jí)公路本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)速度為100km/h的山嶺重丘區(qū)一級(jí)公路，路面等級(jí)較高，故本設(shè)計(jì)擬采用瀝青混凝土路面。 基層基層主要是承受由面層傳遞來(lái)的車(chē)輛荷載的垂直力，并將力擴(kuò)散到下面的墊層和土基中去。實(shí)際上基層是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并具有良好的擴(kuò)應(yīng)力的能力?；鶎釉馐艽髿庖蛩氐挠绊戨m然比面層小，但是仍然有可能經(jīng)受地下水和通過(guò)面層滲入雨水的浸蝕，所以基層結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的水穩(wěn)定性。修筑基層的材料主要有各種結(jié)合料（如石灰、水泥或?yàn)r青等）穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎(礫)石、貧水泥混凝土、天然砂礫、各種碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣（如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等）和土、砂、石所組成的混合料等。本設(shè)計(jì)擬采用半剛性基層。 墊層墊層介于基層和土層之間，它的功能是改善土基的濕度和溫度狀況，以保證面層和基層的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性不受土基水溫狀況變化所引起的不良影響，另一方面的功能是將基層傳下來(lái)的車(chē)輛載荷應(yīng)力加以擴(kuò)散，以減少土基層的應(yīng)力和應(yīng)變，同時(shí)也能阻止路基擠入基層中，影響基層結(jié)構(gòu)的性能。修筑墊層的材料，強(qiáng)度要求不一定高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好。常用的墊層材料分為兩類(lèi)，一類(lèi)由松散粒料如砂、礫石、爐渣等組成的透水性墊層；另一類(lèi)是用水泥或石灰穩(wěn)定土等修筑的穩(wěn)定類(lèi)墊層。 路面類(lèi)型的選擇一級(jí)公路路面屬于高級(jí)路面，所適用的面層類(lèi)型有水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面。水泥混凝土路面特別是配有鋼筋的混凝土路面強(qiáng)度高，穩(wěn)定性和耐久性好，剛度比瀝青混凝土路面大的多，適用于重交通道路。但由于水泥混凝土路面需要大量的水泥和水，在當(dāng)?shù)匦拗访鏁r(shí)水泥需要外購(gòu)，且預(yù)測(cè)年限內(nèi)的交通量也不大。瀝青路面行車(chē)舒適性好，平穩(wěn)低噪且可再生利用。因此，本設(shè)計(jì)選用瀝青混凝土路面。 瀝青路面設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)根據(jù)《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D—2006），采用雙圓均布荷載作用下的路面整體沉降（彎沉）和結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，以疲勞效應(yīng)為基礎(chǔ)，處理軸載標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換與軸載多次重復(fù)效應(yīng)。 設(shè)計(jì)任務(wù) 瀝青路面設(shè)計(jì)的任務(wù)是：確定合理的路面等級(jí)，選擇適合的路面類(lèi)型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、路面材料配合比設(shè)計(jì)及路面結(jié)構(gòu)計(jì)算等。為確保路面設(shè)計(jì)質(zhì)量，在路面設(shè)計(jì)之前，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的外業(yè)調(diào)查，搜集相關(guān)資料，以作為路面設(shè)計(jì)工作的依據(jù)。在外業(yè)調(diào)查時(shí)需收集的資料有：工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，天然土濕度和水文資料，氣象資料，路面材料產(chǎn)地和供應(yīng)情況，當(dāng)?shù)芈访媸褂媒?jīng)驗(yàn)和其他情況，交通量及交通組成情況，投資情況，施工單位的技術(shù)力量，機(jī)具設(shè)備、勞動(dòng)力組成情況，原有路基路面狀況等。 在掌握了公路沿線的野外調(diào)查資料的基礎(chǔ)上可按下列程序進(jìn)行路面的設(shè)計(jì)工作： ，并綜合考慮國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、旅游、公路等級(jí)、交通量和交通組成、建設(shè)投資和其他方面的要求，確定合理的路面等級(jí)和面層類(lèi)型。計(jì)算在設(shè)計(jì)年限內(nèi)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的單車(chē)道的累計(jì)當(dāng)量軸次和路表設(shè)計(jì)彎沉值，容許拉應(yīng)力值。 。按路基土組與干濕類(lèi)型將路基劃分為若干路段(每段長(zhǎng)度一般情況下不宜小于500m，若為大規(guī)模機(jī)械化施工，不宜小于1km)，確定各路段土基回彈模量值。 。為了保證路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性并充分發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的功能，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧夂颉⑼临|(zhì)、材料，施工等具體情況，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，根據(jù)實(shí)測(cè)或查表確定各結(jié)構(gòu)層路面材料的回彈模量及設(shè)計(jì)參數(shù)。 。對(duì)于高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路的瀝青混凝土面層和整體性材料基層、底基層應(yīng)驗(yàn)算其拉應(yīng)力是否滿(mǎn)足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿(mǎn)足要求，應(yīng)通過(guò)調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，或調(diào)整材料配合比以提高極阻抗彎拉強(qiáng)度后再重新計(jì)算：對(duì)季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級(jí)和次高級(jí)路面，還應(yīng)驗(yàn)算防凍厚度是否符合要求。，確定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。 設(shè)計(jì)原則 為使瀝青路面設(shè)計(jì)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，路面安全適用并與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)，在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)遵循下列原則： (包括氣候、水文、土質(zhì)等)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按面層耐久、基層堅(jiān)實(shí)、土基穩(wěn)定的要求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。 ，方便施工，利于養(yǎng)護(hù)，節(jié)約投資的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、強(qiáng)度高穩(wěn)定性好、便于機(jī)械化和工廠化施工的路面結(jié)構(gòu)方案。 。對(duì)分期修建的路面工程，應(yīng)合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)層次與厚度，使前期工程能在后期被充分利用。高速公路和一級(jí)公路的路面不宜分期修建。 、新材料、新工藝、新設(shè)備、推行機(jī)械化施工。對(duì)高速公路和一級(jí)公路，應(yīng)采用大型、高效成套的機(jī)械設(shè)備施工．以確保工程質(zhì)量。對(duì)軟土地區(qū)或高填方路基及可能產(chǎn)生較大沉降的路段，宜按分期修建或一次設(shè)計(jì)分期實(shí)施的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按遠(yuǎn)景交通量設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)與厚度，修筑時(shí)可酌情減薄瀝青面層厚度，待路基變形趨于穩(wěn)定后，再根據(jù)路面實(shí)際情況加鋪瀝青面層至設(shè)計(jì)厚度。待路基變形趨于穩(wěn)定后，再根據(jù)路面實(shí)際情況加鋪瀝青面層至設(shè)計(jì)厚度。 標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載當(dāng)量換算（1）標(biāo)準(zhǔn)軸載 我國(guó)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ—100表示。 標(biāo)準(zhǔn)軸載參數(shù)表標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱(chēng)BZZ100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）兩輪中心距（cm）1．5d路面設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)軸載表示，各種車(chē)型應(yīng)按規(guī)定的法則做當(dāng)量換算，得到當(dāng)量的標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)，軸載小于40KN的特輕軸重對(duì)結(jié)構(gòu)的影響可忽略不計(jì)，可不納入當(dāng)量換算。 （2）軸載當(dāng)量換算以彎沉值和瀝青的層底拉應(yīng)力的設(shè)計(jì)指標(biāo)，軸載當(dāng)量換算如下式： （）式中：N—標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；ni—各種被換算系數(shù)的作用次數(shù)（次/日）；P—標(biāo)準(zhǔn)軸載（KN）；Pi—各種被換算車(chē)型的軸載（KN）；C1—軸載系數(shù)；C2—輪組系數(shù)，。，屬于重交通等級(jí)。 軸載換算與累計(jì)軸載車(chē) 型 名 稱(chēng)前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量黃河JN1501雙輪組1140吉爾1301雙輪組1115解放CA10B1雙輪組730太脫拉138802雙輪組464換算方法彎沉及瀝青層拉應(yīng)力指標(biāo)半剛性層拉應(yīng)力指標(biāo)累計(jì)交通量 設(shè)計(jì)年限累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載數(shù)和設(shè)計(jì)彎沉值（1）累計(jì)當(dāng)量軸載計(jì)算 （）式中：—設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道通過(guò)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次； —設(shè)計(jì)年限； —路面營(yíng)運(yùn)第一年雙向日平均交通量當(dāng)量軸次（次/日）； r—設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量平均增長(zhǎng)率（％）； —與車(chē)道數(shù)有關(guān)的車(chē)輛橫向分布系數(shù)。 表車(chē)道系數(shù)表車(chē)道特征車(chē)道系數(shù)車(chē)道特征車(chē)道系數(shù)雙向單車(chē)道雙向六車(chē)道—雙向兩車(chē)道—雙向八車(chē)道—雙向四車(chē)道—（2）設(shè)計(jì)彎沉值路面結(jié)構(gòu)在經(jīng)受設(shè)計(jì)使用期累計(jì)通行標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)后，路面狀況優(yōu)于各級(jí)公路極限狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所必須具有的路表回彈彎沉值，即設(shè)計(jì)彎沉值。我國(guó)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定路面設(shè)計(jì)彎沉值由下式計(jì)算： （）式中：—設(shè)計(jì)彎沉值（）； —設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載通行次數(shù)； —公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、，三； —面層類(lèi)型系數(shù)，熱拌瀝青碎石、冷拌瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面； —路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型系數(shù)，剛性基層、。若基層由半剛性材料層與柔性材料層組合而成，則介于兩者之間通過(guò)線性?xún)?nèi)插決定。本設(shè)計(jì)年限為20年，％。將以上數(shù)據(jù)輸入路面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量抽次和路面設(shè)計(jì)彎沉值如下：方案一：當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 2324設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 18366810當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 1671設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 13206090公路等級(jí)為一級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)為1；瀝青混凝土路面，則面層類(lèi)型系數(shù)為1；半剛性基層，則基層類(lèi)型系數(shù)為1。路面設(shè)計(jì)交通等級(jí)為重交通等級(jí)，路面設(shè)計(jì)彎沉值: ()。方案二：當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 2324設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 18366810當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)：路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次: 1671 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次: 13206090公路等級(jí)為一級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)為1；瀝青混凝土路面，則面層類(lèi)型系數(shù)為1；柔性基層與半剛性基層組合根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)。路面設(shè)計(jì)交通等級(jí)為重交通等級(jí)，路面設(shè)計(jì)彎沉值: ()。 初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)合已有的工程經(jīng)驗(yàn)與典型結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)擬定兩個(gè)結(jié)構(gòu)組合方案。按計(jì)算方法分別確定方案一、方案二的路面厚度。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(jī)具的功能等因素，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合與各層厚度如下：方案一：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+20水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm石灰粉煤灰碎石，以水泥穩(wěn)定碎石基層為設(shè)計(jì)層。方案二：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+8cm中粒式瀝青混凝土+15cm密級(jí)配瀝青碎石+20水泥穩(wěn)定砂礫+18cm級(jí)配砂礫墊層，以水泥穩(wěn)定砂礫為設(shè)計(jì)層。 路面材料配合比設(shè)計(jì)與參數(shù)的確定（1）試驗(yàn)材料的確定半剛性基層所用集料取自沿線料場(chǎng)，結(jié)合料瀝青選用A級(jí)90號(hào)，上面層采用SBS改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定。 （2）路面材料配合比設(shè)計(jì)（略）（3）路面材料抗壓回彈模量的確定。 瀝青材料抗壓回彈模量測(cè)定與取值材料名稱(chēng)20℃抗壓回彈模量（MPa）15℃抗壓回彈模量（MPa）EP方差EP26EP方差EP26EP+26σRPaσ細(xì)粒式瀝青混凝土19912011589268034419923368中粒式瀝青混凝土14251051215217518718012549粗粒式瀝青混凝土9785586813206012001440密集配瀝青碎石12481161016171515614032027。材料名稱(chēng)抗壓模量EP方差EP26EP+26σ水泥穩(wěn)碎石318878216244752水泥石灰砂礫土159125010912091水泥穩(wěn)定砂礫261723421483086級(jí)配碎石