【正文】 )，繼發(fā)明了車輪后不久，即用石料修筑了第一條有硬質(zhì)路面的道路。路基路面直接承受行駛車輛的作用，是道路工程的重要組成部分，通常都根據(jù)車輛行駛的需要，選用優(yōu)質(zhì)材料建成。自80年代中期開始，中國大陸興建高速公路，十年來，陸續(xù)投入運(yùn)行的主要高速公路有京石、京津塘、沈大、合寧、濟(jì)青、開洛、廣深、太舊、合蕪、成渝、滬寧、桂柳、呼包、哈大、泉夏、石安、安新等二十余條線路，總里程為6258公里。到1998年底，全國公路通車?yán)锍踢_(dá)到126萬公里，其中高速公路總里程為6258萬公里，全國汽車保有量約為1500萬輛。特別是1978年以后，國家執(zhí)行了以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的政策，開始了建設(shè)有中國特色的社會主義的新時(shí)期。1949年建國以來，我國進(jìn)入了社會主義建設(shè)的偉大時(shí)代。汽車運(yùn)輸是從1901年由國外輸入第一輛汽車開始的。這些公路大多標(biāo)準(zhǔn)很低，設(shè)施簡陋，路況很差。1912——1949年中華民國時(shí)期，公路有了初步發(fā)展。但是由于長期的封建制度和近百年帝國主義列強(qiáng)的侵略和掠奪，束縛了生產(chǎn)力的發(fā)展，中國公路的興建遲至本世紀(jì)初才開始，并且在舊中國發(fā)展十分緩慢。唐代(公元618——907年)是中國古代經(jīng)濟(jì)和文化的昌盛時(shí)期，建成了以長安城(今西安)為中心約2萬2千多公里的驛道網(wǎng)；到了宋、元、明、清各代(公元960——1911年)道路交通又有發(fā)展。西漢時(shí)期(公元前206年——公元前23年)設(shè)驛亭3萬處，道路交通呈現(xiàn)出更加繁榮的景象。西周(公元前1066年——公元前771年)開創(chuàng)了以都市為中心的道路體系，還建立了比較完善的道路管理制度。根據(jù)《史記》記載，早在4000多年前，中國已有了車和行車的路。道路交通對于繁榮經(jīng)濟(jì)和交流文化，對于維護(hù)民族團(tuán)結(jié)和國家統(tǒng)一，都作出了巨大貢獻(xiàn)。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第II頁某高速公路特殊路段畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第1章 緒論 1 公路路基路面的發(fā)展概況 1 工程概況 5 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 6第2章 軟土地基沉降計(jì)算與地基處理 7 軟土地基的沉降計(jì)算 7 軟土及其特征 7 交通量分析與路基斷面的確定 7 主固結(jié)沉降和總沉降的計(jì)算 9 工后沉降的計(jì)算 13 地基處治設(shè)計(jì) 15 軟土地基處理的目的和意義 15 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法的原理 15 施工設(shè)計(jì) 16第3章 懸臂式擋土墻設(shè)計(jì) 20 土壓力的計(jì)算 20 土壓力計(jì)算理論 20 汽車荷載換算 22 懸臂擋土墻設(shè)計(jì) 23 墻身構(gòu)造要求 24 墻身截面尺寸的擬定 24 內(nèi)力計(jì)算 27 墻身鋼筋混凝土配筋設(shè)計(jì) 29 設(shè)計(jì)過程 32 32 荷載計(jì)算 32 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算 34 抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 34 地基承載力驗(yàn)算 34 配筋設(shè)計(jì) 35第4章 坡面防護(hù)設(shè)計(jì) 41 概述 41 防護(hù)類型的選取原則 42 坡面防護(hù) 43 植物防護(hù) 43 礦料防護(hù) 44第5章 路面設(shè)計(jì) 48 路面設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容 48 設(shè)計(jì)資料 49 瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 49 設(shè)計(jì)原理 49 電算結(jié)果 54 普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 60 設(shè)計(jì)理論 60 計(jì)算過程 65 方案比選 69 經(jīng)濟(jì)性比較 69 使用性能指標(biāo)比較 70 確定最終方案 70 PCC路面?zhèn)髁U和拉桿設(shè)計(jì) 71 縱縫的設(shè)計(jì) 71 橫縫的設(shè)計(jì) 72 接縫填封材料 73第6章 瀝青混合料設(shè)計(jì) 74 瀝青混合料的設(shè)計(jì)要求 74 高溫穩(wěn)定性 74 低溫抗裂性 76 耐久性 77 抗滑性 78 施工和易性 79 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì) 79 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn) 83 數(shù)據(jù)處理中用到的公式說明 83 試件成型 85 試件物理力學(xué)指標(biāo)的測定 86 最佳瀝青用量的確定 88 繪制關(guān)系圖 88 最佳瀝青用量確定 90 瀝青混合料的性能檢驗(yàn) 91總結(jié) 92致 謝 94參考文獻(xiàn) 95附錄1 英語翻譯 96附錄2 實(shí)習(xí)報(bào)告 108西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第120頁第1章 緒論 公路路基路面的發(fā)展概況中國是一個(gè)有5000多年文明史的國家。在這歷史的長河中，我國勤勞、智慧的各族人民，在道路，橋梁的修建和車輛制造以及交通管理等方面，都取得過輝煌的成就，是我國古代燦爛文化的一部分。中國古代道路和橋梁建筑，在世界上曾處于過領(lǐng)先地位，在世界道路交通史上留下了光輝的篇章。商代(約公元前16世紀(jì)——約公元前1066年)開始有驛道傳送。秦代(公元前221年——公元前206年)修馳道、直道，建立了規(guī)模宏大的道路交通網(wǎng)，總里程約有1萬2千多公里。特別是連接歐亞大陸的“絲綢之路”的開通，為東西方經(jīng)濟(jì)文化交流作出了貢獻(xiàn)。盡管中國曾經(jīng)創(chuàng)造了領(lǐng)先于世的古代道路文化。清末，在原有驛道上修建了一些很簡陋的公路。全國先后共修建了13萬公里。到1949年能夠維持通車的僅有8萬公里，全國有1/3的縣不通公路，西藏地區(qū)沒有一條公路。到1949年汽車保有量約5萬輛，且大多數(shù)已破舊不堪，全國大部分地區(qū)主要還是依靠人力和畜力運(yùn)輸。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，人民生活逐步提高，尤其是建立和發(fā)展了汽車工業(yè)和石油工業(yè)，使我國公路交通事業(yè)得到了迅速的發(fā)展。公路建設(shè)也開創(chuàng)了嶄新的局面。公路運(yùn)輸已滲入到經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會生活的各個(gè)方面，在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要的地位。高速公路的建設(shè)和使用，為汽車快速、高效、安全、舒適地運(yùn)行提供了良好的條件，標(biāo)志著我國的公路運(yùn)輸事業(yè)和科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。如我國古代曾以條石、塊石或石板等鋪筑道路路面，以提供人畜以及人力、獸力車輛的運(yùn)行。進(jìn)入二十世紀(jì)后，隨著汽車工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，現(xiàn)代化公路的路基路面工程逐步形成了新的學(xué)科分支。半個(gè)世紀(jì)以來，我國廣大道路工程科技工作者，從我國實(shí)際和建設(shè)需要出發(fā)，引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)，刻苦鉆研、反復(fù)實(shí)踐，在路基路面工程建設(shè)和科學(xué)研究中，取得了許多突破性的系列成果。我國幅員遼闊，各地自然條件和道路的工程性質(zhì)差異很大。我國現(xiàn)行的《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》分三級區(qū)劃，一級區(qū)劃是根據(jù)地理、地貌、氣候、土質(zhì)等因素將我國劃分為七個(gè)大區(qū)，二級區(qū)劃以氣候和地形為主導(dǎo)因素，三級區(qū)劃以行政區(qū)域作為界限。土是填筑公路路基的主要材料，由于天然成因的差異，不同的路基土表現(xiàn)出截然不同的工程特性。確認(rèn)土的類別需應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的儀器，按統(tǒng)一的規(guī)程進(jìn)行測試界定。路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性。為了在施工中以物理量指標(biāo)控制工程質(zhì)量從而保證達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)，廣泛開展了不同土種的最佳含水量與最大密實(shí)度相關(guān)關(guān)系的研究，并且統(tǒng)一以重型擊實(shí)試驗(yàn)法作為基本控制標(biāo)準(zhǔn)。在多年凍土地區(qū)、膨脹土地區(qū)、沙漠地區(qū)、黃土地區(qū)、鹽漬土地區(qū)等特殊地區(qū)，通過研究采用各種有效技術(shù)修建公路路基取得十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)。為了提高高路堤路基的穩(wěn)定性，研究提出的技術(shù)措施包括減輕路堤自重，采用輕質(zhì)粉煤灰，或采用輕質(zhì)塑料塊修筑路基；修筑輕型路基支檔結(jié)構(gòu)，特別是加筋擋土墻的研究和工程建設(shè)在我國取得了許多成果。軟土地基穩(wěn)定技術(shù)。為此廣泛研究了軟土的調(diào)查與判別方法，改變軟土性質(zhì)的技術(shù)措施，如沙井或塑料板排水固結(jié)法；沙層排水加載預(yù)壓法；無機(jī)結(jié)合料深層加固法等。巖石路基爆破技術(shù)。但是在最近幾十年中我國在山區(qū)筑路工程中有新的發(fā)展，創(chuàng)造了系統(tǒng)的大爆破技術(shù)，每次總裝炸藥量多達(dá)數(shù)十噸，一次爆破可清除巖石數(shù)十萬立方米。瀝青路面結(jié)構(gòu)。早期的瀝青路面主要是鋪設(shè)在現(xiàn)有中級路面上的薄層表面處治層，以改善其行車條件。80年代末，開始興建高速公路，瀝青路面作為一種主要型式，大量采用總厚度超過70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。包括瀝青原材料的生產(chǎn)工藝、裝備；瀝青材料的技術(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)設(shè)備及方法；瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)、混合料設(shè)計(jì)技術(shù)、混合料性能檢測設(shè)備及方法；瀝青路面現(xiàn)代化施工整套設(shè)備、施工技術(shù)與施工管理等。70年代中期，交通運(yùn)輸發(fā)展加快，部分干線公路、城市道路及廠礦道路為提高承重能力，相繼采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。從而在我國形成了關(guān)于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整套技術(shù)，包括道路水泥的性能、指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)以及生產(chǎn)工藝；水泥混凝土路面基層的作用，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)性能與設(shè)計(jì)方法；接縫構(gòu)造、工作原理以及接縫設(shè)計(jì)方法；水泥混凝土路面小規(guī)模施工和大規(guī)?，F(xiàn)代化施工成套裝備及施工方法、施工組織管理等。半個(gè)世紀(jì)來，中國道路科技工作者通過廣泛的調(diào)查研究和理論探索，形成了符合中國實(shí)際的柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法體系，它吸取了世界上各種流派的學(xué)術(shù)思想，以及各個(gè)國家設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)。近年來，在路面功能設(shè)計(jì)、可靠度設(shè)計(jì)等方面的研究取得了明顯的進(jìn)展，將不斷地充實(shí)到現(xiàn)有的系統(tǒng)中去。70年代起，我國道路科技工作者對剛性路面設(shè)計(jì)進(jìn)行較系統(tǒng)而具有相當(dāng)規(guī)模的研究。半剛性路面結(jié)構(gòu)。由于這種路面結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)勢，目前已廣泛用于高等級公路與城市道路，成為一種主要的結(jié)構(gòu)型式。路面使用性能與表面特性。目前，我國已對這些性能對行車的影響；這些性能與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、施工的關(guān)系；量測手段與量測方法；評價(jià)的指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)；在車輛的反復(fù)作用下性能的衰減及恢復(fù)等開展了廣泛的研究，有的已成功地應(yīng)用于工程之中。將系統(tǒng)工程的理論與方法用于協(xié)調(diào)路面養(yǎng)護(hù)，形成路面管理系統(tǒng)是80年代后的新動向。綜上所述，路基路面工程作為一個(gè)學(xué)科分支，在我國隨著交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，正在以較快的速度逐步接近國外同類學(xué)科的前沿。我國道路科技工作者將會從中國的實(shí)際出發(fā)，不斷吸取交叉學(xué)科的新成就以及世界各國的有用經(jīng)驗(yàn)，全面推動路基路面工程學(xué)科的發(fā)展，為我國交通運(yùn)輸現(xiàn)代化做出貢獻(xiàn)。 工程概況 某擬建高速公路的一段所在地區(qū)的自然區(qū)劃為Ⅵ5區(qū)，計(jì)算行車速度為100km/h。經(jīng)調(diào)查，預(yù)計(jì)交通量年增長率為15%，路基填土為粘質(zhì)土填料的內(nèi)摩擦角35176。公路的一段位于海濱，上層主要由第四紀(jì)全新世晚中期濱海河口相沉積的淤泥質(zhì)粘土構(gòu)成，其地層由上而下可分為粘土（硬殼層）、淤泥質(zhì)粘土和粘土三層組成。公路在城郊某處右側(cè)快車道填方最大高度8m，需要進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)。墻背填料采用非膨脹土填筑，墻后土壓力不考慮浸水作用。其中路基設(shè)計(jì)部分是針對軟土地帶高填方路段進(jìn)行，要求進(jìn)行沉降計(jì)算、地基處治設(shè)計(jì)、穩(wěn)定分析、擋土墻設(shè)計(jì)和坡面防護(hù)設(shè)計(jì)。路面設(shè)計(jì)部分，瀝青路面和普通混凝土路面各設(shè)計(jì)兩種結(jié)構(gòu)組合，并對四種路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、使用性能指標(biāo)的比較，推薦一種路面結(jié)構(gòu)。材料設(shè)計(jì)是指瀝青混合料的設(shè)計(jì)，提出瀝青混合料設(shè)計(jì)要求，根據(jù)篩分結(jié)果進(jìn)行推薦級配的設(shè)計(jì)，根據(jù)瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行最佳瀝青含量設(shè)計(jì)。高速公路對路基填筑完成后的沉降量要求比較嚴(yán)格，地基的壓縮變形計(jì)算已經(jīng)成為軟粘土地基修建高速公路的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。按沉積環(huán)境可分為八種類型：瀉湖相沉積、溺谷相沉積、濱海相沉降、三角洲相沉積、湖相沉積、丘陵谷地相沉積、河漫灘相沉積和牛軛湖相沉積。（2）具有一定的結(jié)構(gòu)性。（3）往往存在硬殼層。 交通量分析與路基斷面的確定 交通分析初步確定此高速公路預(yù)測年限為20年，設(shè)計(jì)車速為100 km/h，預(yù)期交通量年平均增長率為R=15﹪。表21 第一年雙向平均日交通量車型前軸重kN前軸數(shù)前軸輪組數(shù)后軸重KN后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸軸距交通量輛/日黃河JN1621單1雙410日野KF300D1單22雙3m400長征CZ3611單33雙3m410小轎車101單201單5000 各種汽車折合成小客車的年平均日交通量的計(jì)算。計(jì)算公式如下： （2—1）式中 N——年各種汽車折合成小客車的年平均日交通量； R——設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的年平均增長率；——設(shè)計(jì)年限；——初始年的日平均交通量 N1的計(jì)算過程如表22。故車道數(shù)確定為四車道。路基邊坡用1：。圖21 路基橫斷面示意圖路基寬度的確定： 車道寬度取 中間帶寬度取 2m路緣帶寬度取 硬路肩寬度取 3m土路肩寬度取 由公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可得路基寬度為他們的和：路基寬度=4+2+2+32+2=26m 主固結(jié)沉降和總沉降的計(jì)算 主固結(jié)沉降的計(jì)算 （1）已知資料路堤的沉降中，主固結(jié)沉降占主導(dǎo)地位，采用一維應(yīng)力狀態(tài)下的分層總和法計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用壓縮模量計(jì)算主固結(jié)沉降。軟土地基上層主要由第四紀(jì)全新世晚中期濱海河口相沉積的淤泥質(zhì)粘土構(gòu)成，其地層由上而下可分為粘土（硬殼層）、淤泥質(zhì)粘土和粘土三層組成，最底層粘土以下是堅(jiān)硬巖石。表23 各層土的物理力學(xué)指標(biāo)土名天然含水量（﹪）密度（）初始空隙比壓縮系數(shù)（1/Mp）直接快剪固結(jié)系數(shù)固結(jié)快剪粘聚力kN/固結(jié)快剪摩擦角QKN/粘土（硬殼層）淤泥質(zhì)粘土粘土（2）壓縮層厚度的確定根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 01796)中 4．1．4的有關(guān)規(guī)定，對用于計(jì)算沉降的壓縮層。地下水位以下的土層有效重度取浮重度。有效自重應(yīng)力 附加應(yīng)力的計(jì)算：路基填土的容重r=18 kN/，路基高度H=8m；所以路基頂面處的應(yīng)力p=188=144 kPa；由路基橫斷面的尺寸并查土力學(xué)帶狀均布荷載和帶狀三角形分布荷載的應(yīng)力系數(shù)（應(yīng)力系數(shù)的查表說明如圖22得：所以 xb(a)帶狀均布荷載（b）三角形均布荷載PbPzxzxzxz圖22 附加應(yīng)力查表說明由上面的計(jì)算可以看到，壓縮層厚度定為14m并不符合規(guī)范的要求，但由于第三粘土層的下面已經(jīng)是堅(jiān)硬的巖石了，