【導讀】四年的大學生活里，我們學到了不少知識，但沒有系統(tǒng)的完善起來，如今面臨畢業(yè)，我們又一次站在人生的十字路口，升學或工作我們都需要進行一次對自己能力的考驗。前對自己有一個清醒的認識。畢業(yè)設計是大學本科教學計劃中最后一個重要的教學環(huán)。實踐能力的重要階段，是必須的綜合訓練，有利于向工作崗位過渡。我們課題組進行的一級公路的設計與計算。路面結構設計、施工組織設計、工程預算、專題報告。線、路基路面工程施工圖設計，同時進行工程總體布置圖設計。的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性；路面工程根據工程當地的建材類型和產量進行選取，對路面的面層、基層和墊層的材料強度、剛度和穩(wěn)定性進行驗算。設計應達到的技術。為此，設計過程中要以設計規(guī)。范為準繩，嚴格控制各設計內容滿足規(guī)范和相關條例的要求。和同學們表示感謝。高速公路通車里程已達11605公里。達國家之間的差距。這個目標建筑里程約

　　

【正文】 定路面類型和結構。 路面建筑材料設計 路面建筑材料設計往往是路面設計中不受重視的一塊內容，原因在于設計僅僅依據設計規(guī)范或當地經驗確定路面結構層次，指定各層次材料的標準規(guī)范名稱。本次畢業(yè)設計運用了大學期間所學的工程技術與材料科學知識，合理考慮了道路所在地的自然環(huán)境、材料所在路面結構層次的功能等，論證合理地選擇了材料類型和建議配比。 路面結構設計 路面結構設計就是對擬訂的路面結構方案和選定建筑材料，運用規(guī)范建議的設計理論和方法對結構進行力學驗算。 現階段公路路面使用的路面類型主要有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，應綜合考慮當地的環(huán)境、降水、材料、交通量等各方面因素后選定路面的類型，然后進行設計。 路面設計步驟 本設計路面采用瀝青混凝土，瀝青路面結構設計有以下四步： （ 1）根據設計任務書的要求，進行交通量分析，確定路面等級和面層類型， 計算設計年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。 （ 2）按路基土類與干濕類型，將路基劃分 為若干路段 (在一般情況下路段長不宜小于 500m，若為大規(guī)模機械化施工，不宜小于 lkm)，確定各路段土基回彈模量 。 （ 3）可參考規(guī)范推薦結構 (見規(guī)范附錄 A)，擬定幾種可能的路面結組合與厚度方案，根據選用的材料進行配合比試驗及測定各結構層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結構層材料設計參數。 （ 4）根據設計彎沉值計算路面厚度。對高速公路、一級公路、二級公路瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，或調整材料配合比、提 高極限抗拉強度，再重新計算。上述計算應采用多層彈性體系理論編制的專用設計程序（我畢業(yè)設計（論文） 第 頁 校采用 HPDS 程序）進行。對于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級和次高級路面，尚應驗算防凍厚度是否符合要求。進行技術經濟比較，確定采用的路面結構方案。 設計時，應先擬定某一層作為設計層，擬定面層和其他各層的厚度。當采用半剛性基層、底基層結構時，可任選一層為設計層，當采用半剛性基層、粒料類材料為底基層時，應擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設計層才能得到合理的結構；當采用柔性基層、底基層的瀝青路面時，宜擬定面層、底基層的厚度，求算基層厚度，當 求得基層厚度太厚時，可考慮選用瀝青碎石或乳化瀝青碎石做上基層，以減薄路面總厚度，增加結構強度和穩(wěn)定性。 對高速公路、一級公路、二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層應進行拉應力的驗算。目前，以上計算已編制成計算機程序（ HPDS 程序）。 路面設計 瀝青路面結構設計標準 現行《公路瀝青路面設計規(guī)范》的設計標準主要以路面表面設計彎沉值作為設計控制指標、對高等級道路路面還要驗算瀝青混凝土面層和整體性材料基層的拉應力。 累計當量軸次計算 A 軸載換算 （ 1）當以設計彎沉值為指標 以及驗算瀝青層層底拉應力時 凡軸載大于 25KN 的各級軸數（包括車輛的前、后軸）的軸載換算系數 ?? )/( PPCCN i 81 （ 2）當進行半剛性基層層底拉應力驗算時 凡軸載大于 50KN 的各級軸數（包括車輛的前、后軸）的軸載換算系數 ?? 82139。1 )/(39。39。 PPCCN i 82 畢業(yè)設計（論文） 第 頁 B 累計當量軸次 Ne=[(1＋ r)t－ 1] 365N1η /r 83 Ne— 設計年限內一個車道上的累計當量軸次（次） t— 設計年限， 12 年 N1— 路面竣工后第一年的平均日當量軸次（次 /d） r— 設計年限內交通量的平均年增長率 5% η — 車道系數，取 軸載換算及設計彎沉值和容許拉應力計算，所需數據如表 81 和表 82 表 81 交通量參數 序號 交通量 車型名稱 前軸重 (kN) 后軸重 (kN) 后軸數 后軸輪 組數 后軸距 (m) 1 2100 奔馳 LPK913 27 66 1 雙輪組 2 2021 北京 BJ130 1 雙輪組 3 1800 菲亞特 50NCA 44 1 雙輪組 4 1600 奔馳 LPK709 22 1 雙輪組 5 1500 依維柯 7913 29 1 雙輪組 6 1500 五十鈴 FSR113 36 1 雙輪組 7 1400 雷諾 JN75 1 雙輪組 8 1100 解放 CA10B 1 雙輪組 9 1100 東風 EQ140 1 雙輪組 10 1000 江淮 HFF3150C 1 雙輪組 11 1000 黃河 JN25 55 66 2 雙輪組 3 表 82 彎沉和應力指標 換算 方法 彎沉 及瀝青層拉應力 指標 半剛性層 拉應力指標 設計年限內累計交通軸次 1000 萬 次 375 萬 次 畢業(yè)設計（論文） 第 頁 當計算彎沉和瀝青混凝土層底拉應力時，軸載換算系數 = C1C2(Pi/P) 當計算半剛性基層層底拉應力時，軸載換算系數 = C′ 1 C′ 2 (Pi/P)8 總換算系數 =后軸換算系數＋前軸換算系數； 設計年限 15 車道系數 0 .4 設計年限分段及段增長 率見表 83 表 83 設計年限分段及增長率 序號 分段時間（年） 交通率年增長率 1 4 5% 2 4 4% 3 4 3% 4 3 2% 累計當量軸次： Ne=[(1＋ r)t－ 1] 365N1η /r 84 N′ e=[(1＋ r)t－ 1] 365N′ 1 η /r 85 當以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時 : 路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 3422 設計年限內一個車道上累計當量軸次 : +07 當進行半剛性基層層底拉應力驗算時 : 路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1284 設計年限內一個車道上累計當量軸次 : 各層材料計算參數的確定 （ 1）瀝青路面結構設計主要須確定瀝青混合料在 25℃和 15℃時的抗壓模量和 15℃的劈裂強度。強度和模量的確定方法不外兩種，試驗法和經驗法。 經驗法是參照規(guī)范中的參數建議值，考慮工程所在地的氣候狀況 (自然區(qū)劃和氣候分區(qū) )和工程的具體情況適當選用。如，瀝青路面設計 規(guī)范建議粗粒式瀝青混凝土，瀝青標號≤ 90 的抗壓模量為 1800～ 2200，設計時不能簡單地取中值，如果所用瀝青標號較低，如 60、 70，可考慮用較高的值，若為 90，則應取低限；高速公路行車速度高，一般二級公路行車速度低，那么設計高速公路路面時可取上限值。設計諸如礦區(qū)道路時，因軸載較重車速低，則可取低限。（設計時可參考規(guī)范建議值采用） 畢業(yè)設計（論文） 第 頁 （ 2）基層材料類別與計算參數確定 基層材料的類別。我國路面工程中最常用的當屬半剛性基層，主要材料類別按瀝青路面規(guī)范定義有水泥穩(wěn)定類 (水泥土、水泥穩(wěn)定級配碎石 (砂礫 ))、石 灰粉煤灰碎石 (砂礫 )、水泥石灰土、二灰土、水泥粉煤灰等綜合穩(wěn)定類。 主要力學參數確定。設計中主要要確定的基層材料力學參數為設計瀝青路面時有抗壓模量和劈裂強度、設計水泥混凝土路面時只須確定抗壓模量。同樣，材料力學參數可通過配比試驗確定，也可參照規(guī)范建議值確定。半剛性基層材料的參數依據規(guī)范建議確定時應注意規(guī)定的齡期，材料配比，特別是結合料的含量；同時應考慮基層將來可能處于的潮濕狀態(tài)。 （ 3）墊層材料類別與計算參數 墊層材料類別。墊層材料主要有石灰穩(wěn)定類 (石灰土、石灰穩(wěn)定集料等 )、級配碎石、砂礫等。墊層材料的力學 參數。設計中一般只須確定墊層材料的抗壓回彈模量，由于用于墊層材料的粒料很難進行試驗測定，一般參照規(guī)范建議值確定即可。 （ 4）土基回彈摸量的確定 一般規(guī)定。新建公路初步設計時，土基回彈模量值應根據查表法 (或現有公路調查法 )、室內試驗法、換算法等，經綜合分析、論證，確定沿線不同路基狀況的土基回彈模量設計值。土基回彈模量是路面設計的關鍵參數，也是隨機性大和比較難確定的參數。確定的方法有兩種，可稱為經驗法 (查表法 )和現場測定法。 經驗法 新建道路設計時，尚無法實測土基頂面的回彈模量，應對路基填土類型、地下水位、預測 的路基潮濕狀態(tài)綜合分析，根據經驗數據或通過室內試驗確定。根據土類和氣候區(qū)以及擬定的路基土的平均稠度，可參考《瀝青路面設計規(guī)范》附錄 E 表 E2預測土基回彈模量值。當采用重型擊實標準時，土基回彈模量值可較表列數值提高15％～ 30％。 現場實測法。在已建成的路基上，在不利季節(jié)按照現行《公路路基路面現場測試規(guī)程》規(guī)定，用大型承載板測定土基 0～ (路基軟弱時測至 lmm)的變形壓力曲線，然后根據公式計算出回彈模量值。 本設計 瀝青路面結構厚度計算示例 根據路基臨界稿度參考值表，Ⅱ 5 區(qū) 沖擊土 ，稠度建議值取 ，由 此查“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 36MPa。 該公路為一級公路，公路等級系數取 ，面層是瀝青混凝土，面層類型系數取 ，畢業(yè)設計（論文） 第 頁 半剛性基層、底基層總厚度大于 20cm，基層類型系數取 。 設計彎沉值為： bsced AAANl ??? ? 0 0 86 eN —— 設計年限內一個車道上累計當量軸次； cA —— 公路等級系數，高速公路，一級 公路為 ，二級公路為 ， 三，四級公路為 ； sA —— 面層類型系數，瀝青混凝土面層為 ； bA —— 基層類型系數，對半剛性基層，底基層總厚度的等于或大于 20cm 時，為 。 各層材料的容許底層拉應力 sspR K?? ? 87 R? —— 路面結構層材料的容許拉應力， Mpa； sp? —— 結構層材料的極限抗拉強度， MPa，公路瀝青路面設計規(guī)范采用 極限劈裂強度； sK —— 抗拉強度結構系數。 中粒式密級配瀝青混凝土： ceas ANAK ?? sspR K?? ? 粗粒式密級配瀝青混凝土： ceas ANAK ?? sspR K?? ? 水泥碎石： ces ANK ? sspR K?? ? 石灰土： sspR K?? ? aA —— 瀝青混合料級配的系數；細，中粒式瀝青混凝土為 、粗粒式 瀝青混凝土為 畢業(yè)設計（論文） 第 頁 cA —— 公路等級系數 XX 一級公路 XX 段 路面結構厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數 : 4 標 準 軸 載 : BZZ100 路面設計彎沉值 : () 路面設計層層位 : 4 設計 層最小厚度 : 20 (cm) 層位 結構層材料名稱 劈裂強度 (MPA) 容許拉應力 (MPA) 1 中粒式瀝青混凝土 2 粗粒式瀝青混凝土 1 3 水泥穩(wěn) 定碎石 4 石灰土 表 84 層位 結構層材料名稱 厚度 (CM) 抗壓模量(MPA) 抗壓模量(MPA) 容許 應力 1 中粒式瀝青混凝土 5 1400 2021 2 粗粒式瀝青混凝土 7 1200 1600 3 水泥穩(wěn)定 碎石 25 1200 1200 4 石灰土 ？ 1500 1500 5 土基 36 表 85 按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= () H( 4 )= 20 cm LS= () 由于設計層厚度 H( 4 )=Hmin 時 LS=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 20 cm(僅考慮彎沉 ) 按容許拉應力驗算設計層厚度 : H( 4 )= 20 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求 ) 畢業(yè)設計（論文） 第 頁 H( 4 )= 20 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足 要求 ) H( 4 )= 20 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求 ) H( 4 )= 20 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求 ) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 20 cm(僅考慮彎沉 ) H( 4 )= 20 cm(同時考慮彎沉和拉應力 ) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 45 cm 驗算結果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設計層厚度取整 , 最后得到路面結構設計結果如下 : 中粒式瀝青混凝土 5 cm