【導(dǎo)讀】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路起著越來(lái)越重要的作用。本文主要講述了公。路設(shè)計(jì)中的一個(gè)完整的過程。本設(shè)計(jì)主要分兩個(gè)階段：初步設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)。級(jí)來(lái)確定道路設(shè)計(jì)中的技術(shù)指標(biāo)。最后，為了作到路線方案的最優(yōu)，選擇兩條方案分別進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 第 3層底拉應(yīng)力為： σ r＝ 第 4層底拉應(yīng)力為： MPa σ r＝ 水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 路面結(jié)構(gòu)層組合 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)該路的交通繁重程度，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件和材料供應(yīng)情況。選擇安排混凝土路面的結(jié)構(gòu)層層次，它包括土基、墊層、基層和面層的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，各層的路面結(jié)構(gòu)類型、彈性模量和厚度。 水泥混凝土面板要求具有較高的彎拉強(qiáng)度，表面平整、抗滑、耐磨。本設(shè)計(jì)采用普通混凝土路面。它強(qiáng)度高；穩(wěn)定性好，不存在瀝青路面的“老化”現(xiàn)象；耐久性好，一般能使用 2040 年。 對(duì)基層的首要要求是抗沖刷能力，不耐沖刷的基層表面，在滲入水和荷載的共同作 用下，會(huì)產(chǎn)生唧泥、板底脫空和錯(cuò)臺(tái)等病害，并加速和加劇板的斷裂。提高基層的剛度，有利于改善接縫的傳荷能力。根據(jù)以上要求和本地材料分布情況，本設(shè)計(jì)采用基層類型為水泥穩(wěn)定砂礫。厚度為 25cm，回彈摸量為 150Mpa。 該地區(qū)屬于季節(jié)性冰凍地區(qū)，設(shè)置防凍墊層可以使路面結(jié)構(gòu)免除或減輕凍脹和翻漿病害，跟據(jù)規(guī)范要求，墊層最小厚度為 15cm。本設(shè)計(jì)采用分布較多的天然砂礫作為墊層材料，厚度為 23cm。 混合料的要求 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 面層混合料必須具有較高的抗彎拉強(qiáng)度和耐磨性，良好的耐凍性以及盡可能低的膨脹系數(shù)和彈性模量。還要有適當(dāng)?shù)氖┕ず鸵?性，一般規(guī)定其坍落度為 030mm，工作度約 30s。 結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算 （ 1） 交通分析 標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸次換算 我國(guó)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：以后軸重 100kN 的雙輪組軸載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。對(duì)于同一種路面結(jié)構(gòu)，不同軸 輪型和軸載的作用次數(shù)按下式換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)： 1611 )100(iini iini isPNNfN ???? ?? ? （ 65） 式中 sN ── 100KN 的單軸 雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的 作用次數(shù)； iP ── 單軸 單輪、單軸 雙輪組或三軸 雙輪組軸型 i 級(jí)軸載的總重（ KN）； n ── 軸型和軸載級(jí)位數(shù)； iN ── 各類軸型 i 級(jí)軸載的作用次數(shù)； i? ── 軸 輪型系數(shù) 。 表 67 軸載換算表 車型 Pi （ KN） δ i Ni （次 /日） Ns （次 /日） 五十鈴 EXR181L 前軸 90 后軸 *108 90 0 三菱 FR415 后軸 200 0 江淮 HF150 前軸 180 0 后軸 180 五十鈴 NPR595G 后軸 120 0 東風(fēng) KM340 后軸 310 江淮 HF140A 后軸 80 0 東風(fēng) SP9135B 后軸 *105 100 0 ∑ Ns 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 由上表可得該路換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次數(shù) Ns= 次 /日。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)面層設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù) Ne 由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 20 年，安全等級(jí)為三級(jí)。由表 ，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取 。按下式計(jì)算得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為： ??? 365]1)1[( ???? tse NN 20 52 2 9 . 0 7 [ ( 1 0 . 0 7 ) 1 ] 3 6 5 0 . 6 0 3 4 . 2 8 1 00 . 0 7? ? ?? ? ?次 由規(guī)范知道屬重交通。 初擬路面結(jié)構(gòu) 由表 ，相應(yīng)于安全等級(jí)三級(jí)的變異水平等級(jí)為中等。根據(jù)二級(jí)公路、重交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，查表 ，初擬普通混凝土面層厚度為 （水泥用量 5％），厚 。墊層為天然砂礫，厚 。普通混凝土板的平面尺寸為寬 ，長(zhǎng) ?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。 路面材料參數(shù)確定 按表 ，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 ,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為 31Gpa. 查附錄 ，路基回彈摸量取 30Mpa。查附錄 ，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取 1300Mpa,天然砂礫墊層回彈摸量取 150Mpa。 按式（ ）計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈摸量如下： 22 221 1 2 22 2 2 212 0 . 2 5 1 3 0 0 0 . 2 3 1 5 0 7 7 2 . 8 3 ( )0 . 2 5 0 . 2 3x h E h EE M P ahh ? ? ? ?? ? ??? 1 / 3 1 / 312 1 2 3 . 4 7 4 0 . 3 7 8 ( )7 7 2 . 8 3xx xDhmE?? ???? ? ??? ?????? ? ?? ?1233121 1 2 21 1 2 22 1331112 4 0 150 1 112 4 130 0 150 4( )xhhE h E hDE h E hMN m??? ???? ? ??????? ? ? ??? ? ????????? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 0 1 1 E ? ??? ???? ????? ? ? ? ????? ?????? ???? 0 . 5 5 0 . 5 507 7 2 . 8 31 1 . 4 4 1 1 . 4 4 0 . 7 630xEb E ? ??? ??? ? ? ? ??? ?????? 1 / 3 1 / 307 7 2 . 8 34 . 0 4 0 . 3 7 8 3 0 1 7 0 . 8 9 ( )30b xtx EE a h E M P aE?? ??? ? ? ??? ?????? 其中 0E —— 路床頂面的回彈模量（ MPa）； 1E 、 2E —— 基層和底基層或墊層的模量（ MPa） 。 1h 、 2h —— 基層和底基層或墊層的厚度（ m）； xE —— 基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量（ MPa）； xh —— 基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度（ m）； xD —— 基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度； a 、 b —— 回歸系數(shù)。 普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑 330 .5 3 7 / 0 .5 3 7 0 .2 5 3 1 0 0 0 / 1 7 0 .8 9 0 .7 6 0 ( )ctr h E E m? ? ? ? ? 荷載疲勞應(yīng)力 按式（ ） ,標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為 0. 60 0. 2 0. 6 20. 07 7 0. 07 7 0. 76 0 0. 25 1. 04 5 ( )Ps r h M P a? ??? ? ? ? ? 因縱縫為設(shè)拉桿平縫 ,接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù) ? .考慮設(shè)計(jì)基 準(zhǔn) 期 內(nèi) 荷 載 應(yīng) 力 累 計(jì) 疲 勞 作 用 的 疲 勞 應(yīng) 力 系 數(shù)5 0 . 0 5 7( 34 .2 8 10 ) 2. 36nfeKN? ? ? ?. 根據(jù)公路等級(jí) ,由表 ,考慮偏栽和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù) ? . 按式 (),荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算為 Pr 0. 87 2. 36 1. 20 1. 04 5 2. 57 ( )r f c P Sk k k M P a??? ? ? ? ? ? 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 式中 PS? ── 標(biāo)準(zhǔn)軸載 sP 在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的不計(jì)接縫傳荷作用的最大荷載應(yīng)力（ MPa）， 式 中 r ── 混凝土的相對(duì)剛度半徑 fk ── 考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù) ck ── 考慮超載、偏載、動(dòng)載沖擊作用等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查表 確定。 ck = rk ── 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為平縫時(shí)， rk ＝～ ，這里取 rk ＝ 溫度疲勞應(yīng)力 由表 ,Ⅱ區(qū)最大溫度梯度取 88(℃ /m).板長(zhǎng) 4m,l/r=4/=,由圖 可查普通混凝土板厚 h=,Bx= (),最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為 51 1 0 3 1 0 0 0 0 . 2 2 8 8 0 . 6 7 2 . 0 1 ( )22c c gt m xE h T B M P a?? ? ? ? ?? ? ? ? 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù) Kt,按式 ()計(jì)算為 ctmrttm rfk a bf?? ?? ???? ????? ? ? ? ? ????? ?????? ???? 再由式 ()計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力為 0 .5 1 5 2 .0 1 1 .0 4 ( )tr t tmk M P a??? ? ? ? 查表 ,二級(jí)公路的安全等級(jí)為三級(jí) ,相應(yīng)于三級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí) ,目標(biāo)可靠度為 85％ .再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí) ,查表,確定可靠度系數(shù) ? .按式 () Pr( ) 3 ( 7 4) 1 tr rf M P a? ? ?? ? ? ? ? ? ? 因而 ,所選普通混凝土面層厚度 ()可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞應(yīng)力 . 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 結(jié)論 本設(shè)計(jì)是交界鎮(zhèn)至磨盤屯段公路的常規(guī) 設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是按照先初步設(shè)計(jì)，再詳細(xì)設(shè)計(jì)的順序進(jìn)行的，初步設(shè)計(jì)重點(diǎn)在路線設(shè)計(jì)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，按照規(guī)范要求再做細(xì)部處理。 在做設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如在選線時(shí)就應(yīng)估計(jì)一下外矢距的大小，因?yàn)橛袝r(shí)導(dǎo)線避開了地質(zhì)不良地段，可圓曲線卻進(jìn)去了。平面設(shè)計(jì)中，一般是先量地面高程，然后縱斷面設(shè)計(jì)，最后是橋涵，但是這樣做就會(huì)出現(xiàn)該設(shè)涵洞的地方往往填土高度不滿足要求。如果設(shè)成蓋板涵洞又造價(jià)太高。所以在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)兼顧一下排水工程，概略性的確定一下橋涵的位置和類型。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我們也得到很多收獲，對(duì)一些軟 件的使用更加熟練，比如現(xiàn)在可以輕松地用同望來(lái)做概預(yù)算了。分析問題、解決問題的能力有了很大提高，對(duì)很多專業(yè)知識(shí)也有了更深刻的理解。 我做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)既被動(dòng)又主動(dòng)的過程，先是被問題擋住，只能正確面對(duì)，再主動(dòng)解決，現(xiàn)在才真正體會(huì)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要意義，能真正提高學(xué)生各方面的能力，真正是一次理論和實(shí)踐的結(jié)合。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 致謝 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 參考文獻(xiàn) 1 中華 人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范 ．北京：人民交通出版社 ， 1994 2 中華人民 共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范 ．北京：人民交通出版社， 1997 3 中華 人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 ．北京：人民交通出版社， 1997 4 中華 人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)．公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范 ．北京：人民交通出版社， 1998 5 交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院．公路設(shè)計(jì)手冊(cè) ．人民交通出版社 6 姚祖康 ． 公路設(shè)計(jì)手冊(cè) ． 人民交通出版社 7 裴玉龍 ． 公路勘測(cè)設(shè)計(jì) ．黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 8 鄧學(xué)鈞 ．路基路面工程． 人民交通出版社出版 9 公路基本建設(shè)工程概預(yù)算編制辦法． 人民交通出版社 10 公路工程名詞術(shù)語(yǔ)． 中華人民共和國(guó)交通部 11 道路經(jīng)濟(jì)與管理． 人民交通出版社 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 附錄 1 公路線形設(shè)計(jì) 道路的線形反映在平面圖上是由一系列的直線和與直線相連的圓曲線構(gòu)成的?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)時(shí)常在直線與圓曲線之間插入緩和曲線。 線形應(yīng)是連續(xù)的，應(yīng)避免平緩線形到小半徑曲線的突變或者長(zhǎng)直線末端與小半徑曲線相連接的突然變化，否則會(huì)發(fā)生交通事故。同樣，不同半徑的圓弧首尾相接（復(fù)曲線）或在兩半徑不同的圓弧之間插入短直線都是不良的線形，除非在圓弧之間插入緩和曲線。長(zhǎng)而平緩的曲線總是良好的線形，因?yàn)檫@種曲線線形優(yōu)美，將來(lái)也不會(huì)廢棄。然而，雙向道路線形全由曲線構(gòu)成也是不理想的，因?yàn)橐恍{駛員通過曲線路段時(shí)總是猶豫。長(zhǎng)而緩的曲線應(yīng)用在拐角較小的地方。如果采用短曲線，則會(huì)出現(xiàn)“扭結(jié)”。另外，線路的平，縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮，而不應(yīng)只顧其一，不顧其二，例如，當(dāng)平曲線的起點(diǎn)位于豎曲線的頂點(diǎn)附近時(shí)將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的交通事故。 行駛在曲線路段上的車輛受到離心力的作用，就需要一個(gè)大小相同方向相反的由超高和側(cè)向摩擦提供的力抵消它，從公路設(shè)計(jì)的角度看，超高或橫向摩擦力都不能超過某一最大值，這些控制值對(duì)于某一規(guī)定設(shè)計(jì)車速可能采用曲線的曲率作了限制。通常情況下，某一圓曲線的曲率是由其半徑來(lái)體現(xiàn)的。而對(duì)于線形設(shè)計(jì)而言，曲率常常通過曲度來(lái)描述，即 100ft 長(zhǎng)的曲線所對(duì)應(yīng)的中心角，曲度與曲線的半徑成反比。 公路的直線地段設(shè)置正常的路拱，而曲線地段則設(shè)置超高，在正常斷面與超高斷面之間必須設(shè)置過度漸變路段。通常的做法是維持道路每一條中線設(shè)計(jì)標(biāo)高不變，通過抬高外側(cè)