【正文】 (2) 材料參數(shù)的確定 混凝土的設計彎拉強度與彎拉彈性模量 因為設計為普通混凝土路面且交通等級為重交通等級，由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》 (JTG D40—2020)表 和 附錄 查得： 設計彎拉強度 rf ? Mpa，彎拉彈性模量 31?cE Gpa。板平面尺寸選為寬 ，長 ?；鶎舆x用 水泥穩(wěn)定碎石 ，厚 度 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 41 h1=14cm。 按式（ ） 和式（ ）校核路面結構極限狀態(tài)是否滿足要求： ? ? M Paf rtrprr 55)( ??????? ??? ? ? M Paf rtpr )( a x,m a x, ??????? ??? （在 3%以內(nèi)滿足要求） M Paf brb p rr 47 4 2 ??????? 所擬路面結構滿足車輛荷載和溫度梯度的綜合疲勞作用 . 方案二： (1) 初擬路面結構 參照《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》 (JTG D40—2020)表 ，相應于安全等級一級的變異水平為低級。 按式 計算臨界荷位處產(chǎn)生的溫度疲勞應力：8 3 4 5 a x, ???? tttr k ?? （ 6）結構極限狀態(tài)校核 查表 ，高速公路的安全等級為一級，相應于一級安全等級的變異水平等級為低級 ，目 標可靠度為 95%。由 條有，面層與基層之間（設瀝青混凝土夾層）的豎向接觸剛度取 Kn=3000MPa/m。 基 層和 底 基層的回彈模量 基層選用碾壓混凝土 ， 查《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》 (JTGD40—2020) 附錄 ， 碾壓混 凝土彎拉強度標準值為 4MPa，彈性模量和泊松比分別為27GPa ， ； 底基 層 選級配碎石，查《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》 (JTG D40—2020)表 ， 級配碎石底基 層的回彈模量選用： 2201?E Mpa，泊松比為 。由規(guī)范 可知，應采用彈性地基雙層板 模型計算。碾壓混泥土基層 h2=, 底基層選用 h1= 的級配碎石。 干燥狀態(tài) 方案一： (1) 初擬路面結構 參照《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》 (JTG D40—2020)表 知，相對應的安全等級一級的變異水平為低級。 累計標準軸次（使用年限內(nèi)的累計標準軸次）： ? ?? ? （次）96 58 55 636 511 ??????? ?rtrse g gNN 屬于重交通等級。 故有 ： 故有 ： ?? ??ni iiiS PNN 116 )100/(? 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 37 則： 5 4 0 8 18 7 7 0 ????? Ss a b NN 交通參數(shù)分析 根據(jù)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》（ JTG_D402020）， 由表 ，高速公路的設計使用年限為 30 年，安全等級為一級。擬新建一條高速公路，雙向四車道，交通量年平均增長率為 %，設計基準期為 30年，路基土為細粒土砂。 綜上所述，邊溝尺寸符合要求。 對于漿砌片石邊溝，最大允許速度為 ，由于水深不大于 ，則修正系數(shù)為 ,故修正最大允許流速為 ,而最小允許速度為 。 沖淤檢驗 邊溝的平均流速應使水流在設計流量條件下不產(chǎn)生沖刷和淤泥。 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 35 檢驗徑流 設定邊溝的截面形式為 矩 形， 深 ， 寬 ,過水斷面為底寬 ，水深，斷面積為 ,則泄水能力 Qc==0. 737m3 /s。 計算設計徑流量 可按降雨強度由推理公式確定： ???? ， 式中 Q設計徑流量； C徑流系數(shù)； F匯水面積（ Km2 ） 。 計算降雨強度 據(jù)設計手冊，高速公路路界 內(nèi)坡面排水設計降雨重現(xiàn)期為 15年。 求得過水斷面段面積為 ????? mhbh? 水力半徑： R =??= 0 .6 0 .6 0 .1 3 80 .3 6 / 0 .6 2 1? ??? m 其中： hKb??? 212 mK ?? 漿砌片石邊溝粗糙系數(shù) n=， 按照 曼寧 公式 ,可計算溝內(nèi)平均流速： 2112 322311V 38 21 56 68 m / 25in R? ? ? ? ?，因此溝內(nèi)匯流歷時為 4 L 1 0 0 s 1 .0 6 3 m inV 1 .5 6 8t ? ? ?。 設邊溝底寬為 ，高 ，兩邊坡度為 0，以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數(shù) n=。 由表查得邊溝平臺（漿砌片石護面）的粗度系數(shù) m1 =,橫向坡度為 2%，則 0 . 7 0 0 4 m in)0 . 0 21 . 50 . 0 2(4 4 ???? 查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為 m1 =，橫坡 2%，坡面流長度為 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 34 ，所以歷時時間為 m ) ( ????。匯水區(qū)域在邊溝平臺上的面 積 A2= 100m=150m2,取坡面徑流系數(shù) (漿砌片石護面 )C2=，匯水區(qū)域在路面一側 (取單側路面和路肩橫向排水寬度為 12m）的面積為 A3=100m 12m=1200m2,由表查得瀝青路面徑流系數(shù)為 C3=。 計算匯水面積和徑流系數(shù) 計 算 匯 水 區(qū) 域 在 路塹 一 側 （ 由 平 臺 溝 到 邊 坡 平 臺 ） 的 面 積A1= 100m=1230m2。 。年平均降水量在 12001700毫米 之間，雨量充沛，為我國雨水較多的省區(qū)之一。年氣溫高，年平均溫度在 1618℃之間。湖南年日照時數(shù)為 13001800小時，以洞庭湖為最多，岳陽可達 1840小時。第三，氣候垂直變化最明顯的地帶為三面環(huán)山的山地。冬寒冷而夏酷熱，春溫多變，秋溫陡降，春夏多雨，秋冬干旱。湖南 410月，總輻射量占全年總輻射量的7076%，降水量則占全年總降水量的 6884%。省境東南亞邊境距海 400公里，受東亞季風環(huán)流的影響密切相關。本段所設的涵洞與周圍的溝渠相適應，使 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 32 匯集的水能及時迅速的流出 ，避免了對路基的沖刷，又不能形成淤積而危害路基。 ③截水溝的出水口應與其它的排水設備平順地銜接，必要時要設跌水或急流槽。 （ 3） 截水溝的出水口 ①截 水溝內(nèi)的水流一般應避免排入邊溝。 （ 2）截水溝的設置 截水溝的設置應該離開挖方路基坡頂大于 5m，對于軟弱層地段（如破碎或松散土層、淤泥層等）其距離與挖方高度 H有關， d大于 H+5m，但不小于 10m，截水溝挖出的土可以在截水溝下側做成土臺，臺頂應做成 2%傾向截水溝的橫坡。 （ 1）截水溝的斷面形式 ①截水溝的斷面形式一般采用梯形，底寬采用了 ，寬度也采用了 ；邊坡坡 度按照土質而定。 截水溝 設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當處，用以截引路基上方流向路基的路面徑流，防止沖刷和侵蝕挖方邊坡和路堤坡腳，并減輕邊溝和路堤坡腳，并減輕便夠的泄水負擔。 設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當處，用以截引路基上方流 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 31 向路基的路面徑流，防止沖刷和侵蝕挖方邊坡和路堤坡腳，并減輕邊溝和路 堤坡腳，并減輕便夠的泄水負擔。 排水溝 排水溝是用來引出路基附近低洼處積水的溝渠，在本區(qū)內(nèi)設置排水溝是因為原地面溝渠彎曲且影響路基穩(wěn)定，用以改善溝渠路線，邊溝、截水溝、取土坑或路基附近的積水可用排水溝排至橋涵或天然河流。 邊溝 在 K80+280— K80+380 之間的左側挖方段為挖方最大匯水面積段，本次設計 以瀝青混凝土路面為例。排水設計的原則： （ 1）各種排水設施的設置和聯(lián)結應盡量不占農(nóng)田，并與農(nóng)田水利相接合；必要時可增大涵管孔徑或數(shù)量； （ 2）排水設計要因地制宜，經(jīng)濟實用； （ 3）排水溝渠的出入口不應直接流 入農(nóng)田，盡量與天然邊溝聯(lián)結減少橋涵工程量； （ 4）排水構造物的設計要貫徹就地取材的原則，要能迅速的排除路基有害水，以免對地基的強度和穩(wěn)定性。 方案優(yōu)化： 設計的尺寸能夠滿足驗算要求，并且比較經(jīng)濟，所以不需要優(yōu)化。 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) 37) 971 01( 261????????????? PPYXXYG ZEQZEZEQGZ ?? ）（ 0 g y xxyG Z E ZK EZ??? ? ? ????????OK 所以抗傾覆穩(wěn)定性符合要求。 主動 土壓力系數(shù) K 的計算 c os( ) ()si n( )K tg tg?? ???????? g3 7. (s in os (?????? ???? ）（）） 主動土壓力 E 的計算 h1= dtg tg???= ?? m . 25 . 1 5bh 3 ?? ????? ?? ?tgtg a tg h4=H h1 h3== )()231(a212 41??????????????HhhHhHK o 主動土壓力 E 的計算 2112E H KK?? = ? 18? ? ? = cos( )xEE ???? 9 7 ) o 2 1? ????? （ sin( )yEE ???? 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 27 0 1 (s 2 1? ????? ） ： )( 2 )(33)23()(322124423??????????????????KHHhhhhHaHZ oy 1xyZ B Z tg??? = ? = 墻身截面性質計算 截面 面積 運用 CAD 計算得到截面積 As= 截面重心到墻趾的水平距離 : 運用 CAD 量得 X= ∴ 墻身重心到墻趾的水平距離為 墻身重力 :G= ? k Σ Ai=24 = 抗滑穩(wěn)定性驗算： ? ?? ? a a (t a n)()t a n(??????????????????????????）（）EpQEQEQGEEQG ixioYioXYi ??????? 抗滑穩(wěn)定性系數(shù) x P 0 P0 E ) tg +E xfK EN ???? ? ?? ? ? ?? ? 城南 學 院 永藍高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設計 28 ? ? .. 4 9 66531 9 7 . 0 6 ?? ?????CK?）（ 在計算中我們不考慮墻前被動土壓力的影響，所以 39。= 荷載內(nèi)緣至墻踵 H tgα +b+d= ++= 荷載外緣至墻踵 b+d +boH tgα =++*= 由以上數(shù)據(jù)知 ,破裂面交于陸基面的中部。1( ) 33 tg? ??） .其計算如下： 圖 31 墻截面尺寸圖 破裂面計算 假設破裂面交于荷載中部 ,則 : =（ ++2*） *（ +） /2 = =*+（ +） ***（ +2*+2*）* = 7 5 )1 0 (*)4 8 2 7 7 (4 8 2 )(*)t??????????? tg ψABtg ψ( c tgtg ψg θOO? 其中： 1 1 1 5 3 0 5 6a? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 破裂角： θ=arctgθ=176。 γ為墻后填土容重γ =18 KN/m 墻背土壓力計算 對于墻趾前土體的被動土壓力 Ep，在擋土墻基礎一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜活動的作用，以偏于安全，一般均不計被動土壓力 ,只