【正文】 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 27 表 33 抗凍設計的基本參數(shù)表 地區(qū)類型 東北 凍結(jié)指數(shù)平均值 Ｆ 1500 材料熱物性系數(shù) a 路基潮濕類型 中濕 路基橫斷面系數(shù) b 土質(zhì)類型 粘性土 路基潮濕型系數(shù) c 基層類型 穩(wěn)定土類 路面結(jié)構(gòu)厚度 55 最小防凍厚度 55 在進行路面結(jié)構(gòu)設計時，應按下述方程驗算防凍 厚度是否滿足要求： Ｈ j≥Ｈ f 其中：Ｈ j 為路面結(jié)構(gòu)總厚度 (cm)，對于改建路面的補強設計，其路面總厚度應為補強厚度與原有路面厚度之和 ,最小防凍厚度Ｈ f 值由規(guī)范查得。 sqrt（ｆ） 式中：ｈ d ── 路表面至道路凍結(jié)線的深度（ cm）； ａ ── 路面結(jié)構(gòu)層的材料熱物性系數(shù)； ｂ ── 路基橫斷面（填、挖）系數(shù)； ｃ ── 路基潮濕類型系數(shù) ； ｆ ── 近十年凍結(jié)指數(shù)平均值，即冬季負溫度的累積值（度ｂ 抗凍設計： 在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中潮、潮濕路段 , 需要進行防凍厚度驗算，規(guī)范規(guī) 定采用查表法。Ｃ 2i（───） ｎ i i=1 Ｐ 式中：ｎ i ── 被換算的軸載作用次數(shù)（次／日）； Ｐ ── 標準軸載（ KN）； Ｐ i ── 被換算的軸載（ KN）； Ｃ 1i── 軸載系數(shù)； Ｃ 2i── 輪組系數(shù)； 本設計彎沉設計累計軸次數(shù)為： 萬次。 結(jié)構(gòu)參數(shù) ： 表 31 路面設計的結(jié)構(gòu)參數(shù) 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 25 層位 材料名稱 厚度 20℃模量 15℃模量 極限強度 ① 細粒式瀝青混凝土 1500 20xx ② 粗粒式瀝青混凝土 1200 1500 ③ 中粒式瀝 青碎石 800 800 0 ④ 二灰碎石 ? 1500 1500 ⑤ 石灰穩(wěn)定 土 700 700 ⑥ 土基 0 30 ** ** 交通參數(shù) ： 本路段設計年限為 12 年，交通量年增長率共分 1 段，各段交通量增長率如下： 段 號 車道系數(shù) 年數(shù) 增長率（％） 第①段 12 7 遠期交通量如下表： 表 32 路面設計的交通參數(shù)表 成型 前軸重 后軸重 后軸數(shù) 后軸輪 組數(shù) 后軸距 交通量 黃河QD351 1 雙輪組 —— 300 扶 桑FU102N 44 85 3 雙輪組 ≤３米 20 江淮HF140A 1 雙輪組 —— 300 交通SH361 60 110 3 雙輪組 ≤３米 27 解放CA10B 1 雙輪組 —— 550 東風SP9250 5 雙輪組 ≤３米 20 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 26 彎沉設計軸次數(shù)按下式計算： ｋ Ｐ i Ｎ＝ ∑Ｃ 1i 設計中面層類型系數(shù)為 。 路面結(jié)構(gòu)設計報告 設計名稱：蓮河至高祿屯段公路瀝青路面設計 設計內(nèi)容：新建路面按彎沉、拉應力設計 基本參數(shù) ： 本設計為二級公路，路基路面總層數(shù)共 5 層，設計層為第 4 層，對路面 結(jié)構(gòu)將將進行抗凍厚度驗算。2C 輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為 累計當量軸次： )(305365]1)1[( 1 萬次??????? ??? NN te （ 2）結(jié)構(gòu)組合與材料選取 由上面算得設計年限內(nèi)一個行車道上的累計標準軸次約為 300 萬次左右，根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)并考慮公路沿途有大量碎石且 有水泥石灰供應，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土 (9m)，采用二層式面層，基層采用瀝青碎石和二灰碎石厚度分別為 6cm 和待定，底基層采用石灰穩(wěn)定土厚度為 20cm，沒有設置墊層。1C －軸數(shù)系數(shù)， 39。139。 ◆ 瀝青混凝土路面設計 （ 1）交通分析 路面設計以雙輪組單軸 100KN 為標準軸載 以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次時，軸載換算采用如下公式： 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 24 39。 H：路基填土高度，即由 路基中心至路基邊緣高度，此涵洞為 米 h 上、 h 下：涵洞上下游洞口建筑高度， h上取 米， h 下取 米 m： 路基邊坡坡度（按 1： m）， m=1： i0： 涵洞坡度（以小數(shù)表示） i0=2% L 上、 L 下： 涵洞上、下游長度 所以，涵洞全長： L= L 上 +L 下 =+ = 路面結(jié)構(gòu)設計 瀝青路面是用瀝青材料作結(jié)合料粘結(jié)礦料修筑面層與各類基層所組成的路面結(jié)構(gòu)。 （ 2）確定涵洞縱坡 ⑴臨界坡度的確定 計算 522 ???? dgQ s 查表 518 可得 ?dhk ， ?dkKK ， ?dkWW ；又查表 516 可查得 d= 時， ?dW ， ?dK 則臨界水深 ???kh )( ???? ddk KKK )( ???? ddk WWW 則臨界坡度為： )(22?????????????????????????dkdkKKKQi ‰ ⑵最大縱坡的確定 22 ???? dQd?? 查表 518 得： ?dhh ， ?dWW ， ???h m 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 23 則最大縱坡為： )( 223232??????????????????????????dkWWdi ‰ 可見涵洞縱坡 I 可在 ik=‰～ ‰范圍內(nèi)選擇。 我國公路系統(tǒng)最常采用的是公路科學研究所提出的簡化公式，其中未考慮洪峰削減的公式為： ???? 5423)( FZhQ P ?? （ 32） 式中： QP規(guī)定頻率為 P 時的雨洪設計流量（ m3/s） F匯水面積（ km2） 根據(jù)詳細設計平面圖 F= km2 h暴雨徑流厚度（ mm） 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 21 根據(jù)表 4－ 7本地區(qū)為暴雨分區(qū)的第十六區(qū) 根據(jù)表 4－ 9a匯水區(qū)土的吸水類屬第 II 類 根據(jù)表 4－ 10查得匯流時間為 t=30min 根據(jù)公路類型，本地區(qū)設計洪水頻率為 1/50 根據(jù)以上四個因素值查表 4－ 11 得 h=32 mm Z被植物或坑挖滯流的徑流厚度，根據(jù)地面特征查表 4－ 12 得 Z=5 φ 地貌系數(shù)，根據(jù)地型、匯水面積 F、主河溝平均坡度 IZ 決定 按主河溝平均坡度 IZ（‰）匯水面積 F（ km2） 100～ 200 F＜ 10k ㎡ 根據(jù)表 4－ 8查得φ = β 洪峰傳播的流量折減系數(shù)，根據(jù)匯水面積重心至橋涵的距離 L0 來決定，本設計中 L0＝ ，查表 4－ 13得β＝ 1 γ 匯水區(qū)降雨不均勻折減系數(shù)，根據(jù)表 4－ 14 查得γ =1 δ 小水庫或湖泊影響的折減系數(shù)，本地區(qū)沒有水庫，查表 4－ 15 得δ＝ 1 將各值帶入公式計算得 )532( 5423 ??????PQ = （ 1）確定涵洞孔徑 采用進水不升高式的無壓力圓管涵，假定其管徑 d=。初步估計此涵洞適合運用此法。并以 K4+ 樁號處的涵洞為詳細計算目標，其他涵洞的設計與此方法相同，在這里就不一一計算了。 涵洞設計 涵洞的設計跟很多因素有關，如匯水面積、地理特征、洪水頻率等。且采用漿砌片石進行防護。 排水溝主要用于將邊溝、截水溝以及路基附近的水引至橋涵進水口處或天然河溝內(nèi)。截水溝內(nèi) 的水均利用地形排入所在山坡一側(cè)的自然溝渠和涵洞入口處。采用梯形邊坡，坡度為 1： 1，底寬 ，高，其長度不超 500m，并用漿砌片石作了防護。 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 20 路基排水設計 邊溝、截水溝、排水溝設計 邊溝的主要功能為排除路基用地范圍內(nèi)的地面水。 直線型路拱兩側(cè)為傾斜直線，拱頂在路面的中心線處，這種形式有利于路面的機械化施工 。 路面排水設計 路拱是路面排水的主要方式，路拱坡度的確定，應以路面排水順暢和保證行車安全、平穩(wěn)為原則。故只考慮地表排水的設計，地下排水設計不予考慮。因 此排水系統(tǒng)的設計十分重要。具體的設置見路基標準橫斷圖和路基防護圖。本設計中，由于挖方高度不高，且地質(zhì)良好，故沒有設置碎落臺。在平緩路段還設置了非常規(guī)格的棄土堆，在不影響路基穩(wěn)定且不會對環(huán)境有過度破壞的路段還設置了規(guī)格的取土坑，這樣也為排水做了鋪墊。所以為了做好這方面的工作，本設計采取很多措施：如正確的設計了路基橫斷面，前邊已有所述；選擇了良好的粘質(zhì)土作為填筑材料，在個別路段還用石灰作了穩(wěn)定處理，準備在施工時進行充分的壓實；拉坡時專門適當?shù)奶Ц吡寺坊?，防止水在路基工作區(qū)內(nèi)過分活躍；還有為了彌補半剛性基層在瀝青路面中的種種缺陷，特嘗試采用瀝青碎石代替部分半剛性基層材料 。 路基設計 路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎，是道路工程的主要組成部分。腐植土作為廢方處理，經(jīng)計算本設計中共調(diào)配土石方 ，本樁利用 m3，廢方 ，借方 。 由《公路路基設計規(guī)范可知》，路基的設計洪水頻率為 1/50，為有利于排水，干燥路基最小填土高度為： 砂性土 ～ 粘性土 ～ 粉性土 ～ 土石方計算與調(diào)配 為了有效的利用資源，也為了節(jié)約投資，本設計中挖方土石 方在填方中得到了很好的利用，腐植土、粘土和進行了分別計算。在此基礎上，在圖上查出逐樁橫斷面面積，為的是給土石方調(diào)配做好準備。本設計中，挖方路段兩邊都設邊溝，填方路段視情況而定（本次設計取填方低于 2m需設），一般只在地形較陡的一側(cè)設置，坡度為 1： 1，并設有護坡道。由于二級公路的計算行車速度為 40km/h，故取行車道寬為 ，雙向兩車道。設計成果見詳細設計縱斷面圖。最后把設計好的縱斷面圖分為兩張 A3 圖紙。 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 18 由于起終點有變化，且高程也有變化。 詳細縱斷面設計 在比例放大且等高線加密的平面圖上，用內(nèi)插法逐個量取各主點及整樁號的高程是詳細縱斷面設計的第一步。所有的圖均是在 A3 圖紙上完成的，所以在剪圖的時候應盡可能互相配合，但本詳細設計由于路線選擇考慮緩和曲線的因素，所以還是有些缺陷的地方；把曲線要素和主點樁號以表格形式反映在圖上 。 在初步設計中，平面設計是在一張完整的大圖上進行的。等高線加密之后，高程的數(shù)值顯得更加細密，為了更好的反映地貌特征，在直線上改為 50m 一樁，曲線上改為20m一樁。并在放大的地形圖上，沿路線兩側(cè)約 200m 的范圍內(nèi)，按照等分原則加密等高線，使等高距由原來的 10m 變?yōu)?2m。 等高線的加密 我們知道：在初步設計中，地形圖的比例為 1： 10000，這樣在量取高程的過程中難免會因比例太小而出現(xiàn)不準確的現(xiàn)象，使設計與理想結(jié)果相差甚遠。且包括圓曲線和緩和曲線兩種線形。 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 17 第 3章 詳細設計 詳細技術測量 確定詳細設計的路段 為了豐富自己設計的整體思想，擴大設計的知識面，在完成初步設計的基礎上，選擇了方案二中的 K3+～ K4+ 段。另外，此方案沿線原來沒有舊路，線路周圍資源得不到很好的利用，如果能在此修一條二級公路，帶來的潛在效益將是不可估量的。但是其缺點是有一段雞爪溝地形，起伏不大但頻繁。另外，此方案沿線原來已有一條公路，目前基本還能夠滿足當?shù)厝藗兊男枰?，故在此修建另一條公路的效益顯得并不顯著。 路線方案的比選結(jié)果 本設計為黑龍江省蓮河至高祿屯段之間的二級公路，根據(jù)前面介紹的方案比選 的原則，特從如下幾個方面進行比較。′″ 413 56 32 302 28 51 轉(zhuǎn)角平均度數(shù) 176。 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 15 路線方案比選的評價指標 本路線方案的評價指標主要以技術和經(jīng)濟指標兩方面著手。方案合理與否，不但直接關系到公路本身的工程投資和運行效率，最重要的是影響到路線在公路網(wǎng)中能否起到應有的作用。方案一和方案二中，蓋板涵長度分別為 和 ；直徑為 的圓管涵分別為92 .38m 和 ； 圓管涵分別為 和 ； 圓管涵分別為 和 ； 的圓管涵分別為 和 。兩方案中橋梁各一座，各為 30m 和 20m 跨徑的鋼筋混凝土簡支梁橋，其位置分別在各自哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 14 路線的 K10＋ 和 K0+ 樁號處。鑒于本設計中多有雞爪構(gòu)地形，還有一條常年