【正文】 具體設(shè)計情況以下詳細(xì)介紹：計算設(shè)置： 根據(jù)交通量計算根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范(JTJ01406)》 Ne； 公路等級： 高速公路 路面等級： 高級路面 設(shè)計年限： 15 年 建設(shè)期限： 2 年 年平均增長率： % 車道特征： 四車道有分隔 車道系數(shù)： 表61 交通量組成、汽車計算參數(shù)及軸載換算計算結(jié)果表序號汽 車 名 稱交通量次/日汽車前后軸計算參數(shù)軸位軸重(kN)輪組(個)軸數(shù)(根)軸距(m)1武漢WH644A2900前軸11后軸212風(fēng)潮HDF650700前軸11后軸27213會客JT692A650前軸11后軸224北京BJ1301600前軸11后軸215解放CA50720前軸11后軸216東風(fēng)EQ140800前軸11后軸217黃河JN150700前軸11后軸218特大車日野KB222900前軸11后軸79229五十鈴EXR1888前軸11后軸23＞3m合 計 9058當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 3168設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次 : +07 當(dāng)進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次 : 1754 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次 : 8897161所以本次設(shè)計路段為重交通等級。瀝青路面設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當(dāng)?shù)貙嵺`經(jīng)驗，設(shè)計確定經(jīng)濟合理的路面結(jié)構(gòu)，使之能承受交通荷載和環(huán)境因素的作用，在預(yù)定的使用期限滿足各級公路相應(yīng)的承載能力、耐久性、舒適性、安全性的要求。（其具體砼結(jié)構(gòu)形式見本設(shè)計中設(shè)計圖表，具體計算計算書） （d）經(jīng)濟上：墊層材料天然沙礫與級配碎石和水泥穩(wěn)定碎石比較價格上比較便宜，而且原料豐富，運輸距離較短，有利于降低成本。采用方案思路是：在干燥、中濕路段采用相同的路面材料，相同的結(jié)構(gòu)層，不同的厚度，推薦采用路面方案為方案二：具體結(jié)構(gòu)見下。對該路段分別進行了水泥混凝土路面的初步設(shè)計本設(shè)計分別擬定了干燥、中濕狀態(tài)路面結(jié)構(gòu)。（b）路面結(jié)構(gòu):本段為V3區(qū)，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合排水系統(tǒng)、交通量對路面結(jié)構(gòu)強度的要求，結(jié)合沿線的氣候、水文、地形地質(zhì)筑路材料及施工條件等方面進行初步設(shè)計。 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計及方案比選原則與總結(jié)方案一：中濕狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板，厚基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚底基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚干燥狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板，厚基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚底基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚方案二：中濕狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板，厚基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚底基層：天然砂礫，厚干燥狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板，厚基層：水泥穩(wěn)定碎石，厚底基層：天然砂礫，厚方案三：中濕狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板， 厚基層：粗粒式密級配瀝青穩(wěn)定碎石，厚底基層：級配碎石， 厚干燥狀態(tài)： 面層：水泥混凝土板， 厚基層：粗粒式密級配瀝青穩(wěn)定碎石，厚底基層：級配碎石， 厚（a）交通分析：水泥混凝土路面設(shè)計使用年限為30年。有規(guī)范中指定公式可得：，其中a,b,c為回歸系數(shù)：V3區(qū)，.按式（）計算溫度疲勞應(yīng)力： （5）、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核，一級安全等級，低變異水平條件下，（）和式（）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求：初擬普通混凝土面層厚度為。級配粒料底基層回彈模量取，水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取，.根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D40—2011)中，按式（）~（）計算板底地基綜合當(dāng)量回彈模量如下：板底地基綜合當(dāng)量回彈模量Et取為125Mpa混凝土面層板的彎曲剛度Dc(),半剛性基層板的彎曲剛度Db（），路面結(jié)構(gòu)的相對剛度半徑按（）計算為：（3）荷載疲勞應(yīng)力計算： 按式（），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為 計算面層荷載疲勞應(yīng)力和面層最大荷載應(yīng)力：考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。根據(jù)高速公路、重交通等級和低級變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為。基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚，底基層為的級配碎石滿足要求，可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。（4）、溫度疲勞應(yīng)力分析：查規(guī)范，選取最大溫度梯度為=92（℃/m），. 按（）計算面層最大溫度應(yīng)力，混凝土線膨脹系數(shù)。級配粒料底基層回彈模量取，.根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D40—2011)中，按式（）~（）計算板底地基綜合當(dāng)量回彈模量如下： 板底地基綜合當(dāng)量回彈模量Et取為130Mpa混凝土面層板的彎曲剛度Dc(),半剛性基層板的彎曲剛度Db（），路面結(jié)構(gòu)的相對剛度半徑按（）計算為：（3）荷載疲勞應(yīng)力計算： 按式（），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為 計算面層荷載疲勞應(yīng)力和面層最大荷載應(yīng)力：?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。根據(jù)高速公路、重交通等級和低級變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為。基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚，底基層為的天然砂礫滿足要求，可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。（4）、溫度疲勞應(yīng)力分析： .8，因為貴州省東南濕熱V3區(qū)，濕度大，所以在8692之間選取最大溫度梯度為=92（℃/m），. 按（）計算面層最大溫度應(yīng)力，混凝土線膨脹系數(shù)。天然砂礫底基層回彈模量取。（2）材料參數(shù)的確定a、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量，取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定碎石，厚，底基層為的天然沙礫。 假定路基為干燥狀態(tài)（1）初擬路面結(jié)構(gòu)，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為中級。有規(guī)范中指定公式可得：，其中a,b,c為回歸系數(shù)：本項目在貴州省，為V3區(qū)，（）計算溫度疲勞應(yīng)力： （5）、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核，一級安全等級，低變異水平條件下，（）和式（）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求：初擬普通混凝土面層厚度為。根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D40—2011)中，按式（）~（）計算板底地基綜合當(dāng)量回彈模量如下： 板底地基綜合當(dāng)量回彈模量Et取為80Mpa混凝土面層板的彎曲剛度Dc(),半剛性基層板的彎曲剛度Db（），路面結(jié)構(gòu)的相對剛度半徑按（）計算為：（3）荷載疲勞應(yīng)力計算： 按式（），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為 計算面層荷載疲勞應(yīng)力和面層最大荷載應(yīng)力：考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層。b、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》附錄,低液限粉土路基回彈模量取?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。根據(jù)高速公路、重交通等級和低級變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為。基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚，底基層為的水泥穩(wěn)定碎石滿足要求，可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。（4）、溫度疲勞應(yīng)力分析： .8，因為貴州省東南V3區(qū)，濕度大，所以在8692之間選取最大溫度梯度為=92（℃/m），. 按（）計算面層最大溫度應(yīng)力，混凝土線膨脹系數(shù)。水泥穩(wěn)定碎石底基層回彈模量取，水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量取。（2）材料參數(shù)的確定a、混凝土的設(shè)計彎拉強度與彎拉彈性模量，取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為。基層選用水泥穩(wěn)定碎石，厚，底基層為的水泥穩(wěn)定碎石。（1）初擬路面結(jié)構(gòu)，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低級。有規(guī)范中指定公式可得：，其中a,b,c為回歸系數(shù)：，按式（）計算溫度疲勞應(yīng)力： （5）、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核，一級安全等級，低變異水平條件下，（）和式（）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求：初擬普通混凝土面層厚度為。根據(jù)土基狀態(tài)擬定的基層、墊層結(jié)構(gòu)類型和厚度，參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D40—2011)中，按式（）~（）計算板底地基綜合當(dāng)量回彈模量如下： 板底地基綜合當(dāng)量回彈模量Et取為260Mpa混凝土面層板的彎曲剛度Dc(),半剛性基層板的彎曲剛度Db（），路面結(jié)構(gòu)的相對剛度半徑按（）計算為：（3）荷載疲勞應(yīng)力計算： 按式（），標(biāo)準(zhǔn)軸載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為 MPaMpa計算面層荷載疲勞應(yīng)力和面層最大荷載應(yīng)力：考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)因縱縫為設(shè)拉桿平縫，對于水泥穩(wěn)定粒料基層。b、土基的回彈模量參照《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》附錄,低液限粘土路基回彈模量取。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。根據(jù)高速公路、重交通等級和低級變異水平等級，初擬普通混凝土面層厚度為。故有： 交通參數(shù)分析. 累計標(biāo)準(zhǔn)軸次使用年限內(nèi)的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次： . 交通等級劃分使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)1292，屬于重交通等級；設(shè)計使用年限為30年。擬新建一條高速公路，雙向四車道，%，路基土為粘土。本段所設(shè)的涵洞與周圍的溝渠相適應(yīng)，使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。涵洞尺寸的設(shè)置是根據(jù)起匯水量計算出來的，本設(shè)計段內(nèi)共設(shè)置了兩處蓋板涵，其斷面形式結(jié)構(gòu)見圖紙。排水溝一般為直線，%，排水溝距離路基邊坡坡腳等于2m，邊坡平臺做成2%的向內(nèi)側(cè)傾斜的排水坡度。本設(shè)計段內(nèi)截水溝距離路基的距離為5m。有些截水溝溝壁最低邊緣開挖深度不滿足要求時，在溝壁較低的一側(cè)培筑土埂。本設(shè)計段內(nèi)截水溝的斷面形式是梯形，%。本節(jié)設(shè)計的公式均來自于公路排水設(shè)計手冊。(),選擇攔水帶的形式為瀝青混凝土攔水帶，攔水帶堤高10cm,正面邊坡1：,背面邊坡直立?？傂顾縌a+Qb=Q=改水深ha=,按上述方法知： m3/s，hb=haBwia== m3/sQa== m3/s m3/s總泄水量Qa+Qb==+= m3/s,接近于設(shè)計流量Q=，因而，,+。=路緣帶內(nèi)60cm寬度范圍內(nèi)的泄水量為:。則離路緣帶75cm處的水深hb=haBwia==。折線型底邊的過水?dāng)嗝鎴D見圖3。（3）匯流歷時由克畢公式計算坡面匯流歷時t1，由表查得地表粗度系數(shù)m1=,路面橫坡為is=2%,坡面流長度LS=,可計算得到坡面匯流歷時=由溝底（即路線）縱坡ig=%,則由齊哈近似公式估算：==,所以溝內(nèi)匯流歷時為：ts=50/(60)=由此，可得到匯流歷時為t=t1+t2=（4）降雨強度湖南衡陽的降雨強度公式為：==。計算圖見圖2：圖2 攔水帶設(shè)計示意圖（1）設(shè)計重現(xiàn)期按公路重要程度（高速公路），對路面和路肩表面排水取設(shè)計重現(xiàn)期為5年。綜上所述，邊溝尺寸符合要求。對于漿砌片石邊溝，,。 沖淤檢驗：邊溝的平均流速應(yīng)使水流在設(shè)計流量條件下不產(chǎn)生沖刷和淤泥。 檢驗徑流：設(shè)定邊溝的截面形式為梯形，,兩斜邊坡率為1：1，,則泄水能力Qc==。， 計算設(shè)計徑流量：可按降雨強度由推理公式確定：，式中Q設(shè)計徑流量；C徑流系數(shù)；F匯水面積（Km）。 計算降雨強度：據(jù)設(shè)計手冊，高速公路路界內(nèi)坡面排水設(shè)計降雨重現(xiàn)期為15年。按曼寧公式,得溝內(nèi)平均流速為：，因此溝內(nèi)匯流歷時為 。，兩邊坡度為1：1，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)m=,橫向坡度為2%，則查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為m=，橫坡2%，所以歷時時間為。由此，總的匯水面積為F=2952+880+5390=9222m2，匯水區(qū)的徑流系數(shù)為C=。由于坡面上采用植草防護，則由《公路排水設(shè)計規(guī)范》得坡面徑流系數(shù)取C1=。路塹（坡度為1：,），路基寬度26m,路拱橫坡為2%在縱斷面方面，縱坡i=()/440=%,邊溝坡腳和路肩邊緣間設(shè)置梯形邊溝。因此在這種地質(zhì)條件與氣候下有必要對排水溝渠進行水文和水力計算。區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，耕地以水田為主。冰雪霜凍期多出現(xiàn)再11月下旬至來年三月上旬。春濕旱而多低溫陰雨，夏秋多高溫，雨量前多后少，天氣復(fù)雜多變，暴雨、大風(fēng)、冰雹、雷擊等強烈天氣時有發(fā)生，“三寒”天氣（倒春寒、五月低溫、寒露風(fēng)）出現(xiàn)較頻。第4章 排水設(shè)計計算說明書