1、第三章排水設計計算說明書3.1氣候與地質條件介紹項目工程區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，整體氣溫變化幅度小，年均溫13-14°C,1月均溫3.0-6.3°C,7月均溫19.8-22.0°C。極端最高氣溫為32.8°C,最低氣溫為-12C。多年平均降水量達到1350毫米/年。蒸發量最大的月份為25月份,無霜期230-300天。冬暖夏涼,氣候宜人。地形起伏較大,局部地區氣候差異明顯。全市總水量約142.18億立方米,其中地表水體平均年流量64億立方米。項目工程區地處長江水系和珠江水系的分水嶺地區。長江水系以烏江上游三岔河為干流,展布于市境北部；珠江水系以北盤江為干

2、流,由西向東橫貫市境中部；南盤江支流分布于市境南部邊緣。受巖溶地貌影響,地表河網與地下河網均有發育,互有銜接,且反復出現。境內10公里以上河流43條,多呈現河谷深切,河床狹,水流急,落差大,水利資源豐富。工程區年降水量具明顯的季候性特征,510月為雨季,多暴雨,降水量占全年總量的三分之二,暴雨常造成洪水災害,并誘使崩塌、滑坡等地質災害發生。項目工程區所屬境內巖溶地貌類型齊全,發育典型。山巒眾多,延綿起伏；溝壑縱橫,深履險峻。地勢西北高,東南低。地面最高點為烏蒙山脈的韭菜坪,海拔在2900.3米,人稱“貴州屋脊”；最低點在六枝特區毛口鄉北盤江河谷,海拔586米。境內平均海拔在1400-1900米

3、之間。沿線地質情況為覆蓋層以種植土、亞砂土和亞粘土為主，含少量的碎石質土，覆蓋層厚2m左右，稻田中種植土厚0.6m左右。下伏基巖為硅化板巖。3.2邊溝設計驗算在K10+983.396至K11+020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。硅化板巖路塹（坡度為1：0.5,坡面流長度為7.5m）,路基寬度21.5m,取單側路面和路肩橫向排水寬度為12m,路拱橫坡為2%在縱斷面方面，此處屬于豎曲線上，采用平均縱坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%,邊溝坡腳和路肩邊緣間設置矩形形邊溝。計算簡圖如圖4.2-1.1.1.1 計算匯水面積和徑流系數：

4、由圖一計算匯水區域在路塹一側（由平臺溝到邊坡平臺）的面積A1=7.5X36.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式護面墻防護，則由公路排水設計規范得坡面徑流系數取C=0.78。匯水區域在邊溝平臺上的面積A2=1x36.604=36.604m2，取坡面徑流系數（漿植草護面）C2=0.53,匯水區域在路面一側（公路路中線到邊溝）的面積為A3=36.604x12=439.248m2，由表查得瀝青路面徑流系數為C3=0.95。由此，總的匯水面積為F=274.53+36.604+439.248=750.382m2，匯水區的徑流數為C=274.53x0.78+36.604x0.53+439.248x

5、0.95750.382=0.871.1.2 計算匯流歷時：由克畢公式t=1.445*1）0"7計算坡面匯流歷時,其中：L坡面流長度;i坡面流坡度;sm1地表粗糙系數;由表查得拱式護面墻防護路塹邊坡的粗度系數m=0.4,且路塹坡度為1：0.5,得路塹坡0.4x7.5面匯流歷時=1.445x(1/05Z7=2.05mn。由表查得邊溝平臺（植草護面）的粗度系數m1=0.4,橫向坡度為4%,則t=1.445*(0x)0.467=3.816rin1<0.04查表得瀝青混凝土路面粗糙系數為mi=0.013,橫坡4%,坡面流長度為12m,所以歷時時間為t=1.445x嚴132)0.467=1

6、.287mino1<0.04因此取坡面匯流歷時t=3.816min（取最大值）。設邊溝底寬為0.6m，高0.65m，以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數口=0.025。設計水深為0.5m。水力半徑為求得過水斷面段面積為A=0.6x0.5二0.3m2bhR=b?2h0.6x0.50.6+2x0.5=0.188m。按曼寧公式,得溝內平均流速為：V=-R2i2=x0.188；x0.032=2.30m/sn0.025因此溝內匯流歷時為t236.6042.30s=0.27min由上可得匯流歷時為t=t+1=1.287+0.27=1.557nin。121.1.3計算降雨強度：據設計手冊，高速公路路界內坡面排

7、水設計降雨重現期為15年。求設計重現期和降雨歷時內的降雨強度（mm/min），由于公路在貴州六盤水境內，據公路排水設計手冊，可取公式T42.25+62.60xlgP42.25+62.60xlg15)t+351.557+35I=3.170mm/mm。1.1.4計算設計徑流量：可按降雨強度由推理公式確定：Q=16.67xCxIxF，式中Q-設計徑流量；C-徑流系數；F-匯水面積（Km2）;所以Q=16.67x0.87x3.170x750.382x10-6=0.0345m3/s。1.1.5檢驗徑流：設定邊溝的截面形式為矩形，底寬0.6m,過水斷面為底寬0.6m，水深0.5m，斷面積為0.3m2,則泄

8、水能力Qc=0.3x2.3=0.69m3/s。因為設計徑流量Q=0.0345m3/s泄水能力Qc=0.69m3/s，所以假定的邊溝尺寸符合要求。1.1.6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生沖刷和淤泥。為此，應保證設計流速在最大和最小允許流速范圍內。對于漿砌片石邊溝，最大允許速度為3.0m/s，由于水深不大于0.5m,則修正系數為0.85，故修正最大允許流速為2.55m/s,而最小允許速度為0.4m/s。對于平均流速V=2.3m/s在最大與最小范圍內，故滿足沖淤檢驗。綜上所述，邊溝尺寸符合要求。攔水帶設計驗算：本次設計以瀝青路面設計為例，單側路面和路肩橫向排水的寬度為12m,

9、出水口的間距初擬為50m，以K10+983.396K11+020段為設計段，縱坡坡度為0.03%,路拱橫坡度為4%。計算圖見圖4.3-1：圖0-1攔水帶設計示意圖1.1.7設計徑流量計算（1）設計重現期按公路重要程度（高速公路），對路面和路肩表面排水取設計重現期為5年。(2)匯水面積和徑流系數設出水口間距為50米，則兩個出水口之間的匯水面積為F=50xl2xl0-6=600xl0-6km2，對于瀝青混凝土路面取徑流系數C=0.95。3)匯流歷時由克畢公式t=1.445*(lmL-)0.467計算坡面匯流歷時由表查得地表粗度系數m=0.013,路面橫坡為is=4%,坡面流長度LS=12m,可計算

10、得到坡面匯流歷時t=1.445*(10.013x12、=1.287min)0.467<0.04由溝底(即路線)縱坡i=0.03%,則由齊哈近似估算：gv二20i0.6=20x0.00030.6=0.154m/s，所以溝內匯流歷時為:gts=50/(60x0.154)=5.411min由此,可得到匯流歷時為t=t1+t2=6.698min4)降雨強度宀、亠“宀t42.25+62.60xlgP)貴州六盤水的降雨強度公式為：I=3.170mm/min,t+35由此得到設計徑流量為：Q二16.67xCxIxF=16.67x0.95x3.170x600x10-6=0.030m3/s1.1.8確定路

11、緣帶內的水深與水面寬度硬路肩寬為3m,外側邊緣設瀝青路緣帶，近路緣帶60cm寬度范圍內路肩橫坡采用5%,由以上求得設計徑流量Q=0.03m3/s。折線型底邊的過水斷面圖見圖4.3-2。查表得，光滑瀝青表面的粗糙系數為n=0.013,對于淺三角形溝的水力計算采用修正的曼寧公式來計算泄水能力，由18丄QC=0.377一h3i2，帶入Q=0.03m3/s,ih=0.04,i=0.0003,來反算h=0.104m。Cinhah則離路緣帶60cm處的水深hb=h-Bi=0.104-0.6x0.04=0.08m。bawa水深為0.08、橫坡為0.04的過水斷面的泄水量按修正的曼寧公式來計算。0.3778丄

12、Q=x0.043x0.00032=000211m3/s10.04x0.0130.00/s圖0-2路緣帶內60cm寬度范圍內的泄水量為：Q=Q一Q=0.03-0.00211=0.028m3/s。a1路緣帶內60cm寬度范圍外的泄水量為：Qb0.3770.03x0.0138丄x0.043x0.00032=0.0028m3/s。總泄水量Qa+Qb=0.0308m3/s>Q=0.03m3/s改水深h=0.06m，按上述方法知：ahb=h-Bi=0.06-0.6x0.04=0.036mbawa03778丄x0.0363x0.000320.04x0.013=0.0016m3/s，Qa=0.028-0

13、.0016=0.0264m3/s0.37781£=x°0363x0-00032=0-0021m3/s總泄水量Q+Qb=0.0264+0.0021=0.0285m3/s,接近于設計流量Q=0.03m3/s,因而,ab攔水帶邊溝水深為6cm,溝內水面寬度到達離硬路肩邊緣0.6+0.02/0.03=1.27m。1.1.9確定攔水帶尺寸水力計算主要關心邊溝排泄設計流量時的水深和水面寬度,前者影響到路緣帶或緣石的高度,后者用于檢驗溝內水面是否超過設計規定的限值（硬路肩內側邊緣）。根據攔水帶邊溝水深為6cm,以及水面寬度為1.27m（硬路肩寬度為3m）,選擇攔水帶的形式為水泥混凝土攔水

14、帶，攔水帶堤高12cm，正面邊坡1：1,背面邊坡直立。具體尺寸見下圖。本節設計的公式均來自于公路排水設計手冊。攔水帶尺寸圖（單位：cm）4水泥混凝土路面設計4.1 交通量計算立德高速K10+000K12+250段，在自然區劃上屬于V區。擬建一條高速3公路，雙向四車道，交通量年平均增長率為8.5%，路基土為低液限粘土。表4-1計算設計年限通過的標準軸載作用次數車型車軸車軸車輪型p(KN)iNiP、16N(一丄)i(T00小客車前軸1-111.527002.52656E-12后軸1-12327001.6558E-07中客車SH130前軸1-116.58002.41453E-10后軸1-223800

15、4.90609E-08大客車CA50前軸1-128.75001.05945E-06后軸1-268.25001.095267小貨車BJ130前軸1-113.5517002.19522E-11后軸1-227.217001.52599E-06中貨車前軸1-128.76001.27134E-06CA50后軸1-268.26001.314320388中貨車EQ140前軸1-123.78508.42156E-08后軸1-269.28502.350262856大貨車JN150前軸1-1498500.009387635后軸1-2101.68501095.76709特大車日野KB222前軸1-150.26000

16、.009759121后軸1-2104.36001095.76709拖掛車五十鈴前軸1-160750.0.21158324后軸3-21007575合計2352.3605442軸4輪略去不計；方向分配系數0.5，車道分配系數為0.8。故有N=ADTTX工（kXP）sp,kk=2352x0.5x0.8=941(次)4.2 交通參數分析1、累計標準軸次設計使用年限為30年，車輪輪跡橫向分布系數為=0.2。（公路水泥混凝土路面設計規范中表A.2.4查得）使用年限內的累計標準軸次：N=e二(1+r)-1x365xqY9410.085(1+0.085)30-1x365x0.20=85326822000x10

17、4（次）使用年限內標準軸載作用次數U（100,2000）,屬于重交通等級。4.3 方案設計方案一：面層:水泥混凝土板，厚0.28m基層：5%水泥穩定碎石，厚0.18m底基層：6%級配碎石，厚0.16m（一）初擬路面結構由表3.0.1，相應于安全等級一級的變異水平等級為低等。根據高速公路、重交通等級和低等級變異水平等級，查表4-1和表4-3，初擬普通混凝土面層厚度為h=0.28m。基層選用水泥穩定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.18m,底基層c1為h2=0.16m的級配碎石（顆粒含量6%）。單向路幅寬度為2x4m（行車道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸為3.75m,長5.0m。

18、縱縫為設拉桿平縫，橫縫設計為傳力桿的假縫。二）材料參數的確定1、混凝土的設計彎拉強度與彎拉彈性模量按表3.0.8,取普通混凝土面層的彎拉強度標準值f=5.0MPa，相應彎拉Y彈性模量標準值為ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回彈模量參照公路水泥混凝土路面設計規范附錄表E.0.1、表F.0.1路基回彈模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m時濕度調節系數0.80。由此,0路床頂綜合回彈模量取為70x0.8=56MPa為查附錄E.0.2水泥穩定碎石基層回彈模量ea=1300MPa。泊松比0.35級配碎石底基層回彈模量E=220MPa。泊松比12為0.35，礫石粗集料混凝

19、土的線膨脹系數Q=11x10-6/0c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）計算板底地基綜合回彈模量如下:Ex=工i=1i=1i丿h2E""=22工h/h廠i2=220MPah=工h=h=0.16mxi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.16)+0.86=0.384xE=fEIE丿0(20)aV/E2200.384x56=94.7MPa056板底地基綜合回彈模量E取為90MPat混凝土面層板的彎曲剛度D式.2.2-3）、半剛性基層板的彎曲剛度cD式（B.4.1-2）、路面結構總相對剛度半徑r式（B.4.1-3）為：1gD=fcT乍31000x0

20、.283=58MN.mc12f-v212（1-0.152cD=1Eh3=0-66MN-m1r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷載應力B.4.1-1）,標準荷載和極限荷載在臨界荷位處產生的荷載應力為1/3=1.21x'8+0.66/3=1.05m901.45x10-3rD廠g1+1Dc=1.434MPa=1.45x10-3r0.65h-2p0.941.45x10-3pm=gPmps0.65h-2Pc0941.45x10-3s0.94=x1.050.65x0.28-2x1000.94s1+0.6658x1.050.65x0.28-2x104.30.941+0.6658Dc=1.

21、51MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應力。C=kkkC=0.87x2.484x1.15x1.434=3.56MPaprrfcps=kkC=0.87x1.15x1.51=1.51MParcpmCp,max其中：應力折減系數k=0.87（B.2.1條）；綜合系數k=1.15（表B.2.1）；疲勞應力系數k=nf（4）溫度應力由表3.0.10,最大溫度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應力和內應九=85326820.05=2.484式.2.3-1)1e力的溫度應力系數B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、SD

22、+D)k丿c1n-11=21/40.280.18-1+=3390MPa/m31000130058x0.66(58+0.66)x33901/4=0.118mkrg4-DFB3=390x1.054-58)x0,1183=01013390x0.1184-58以1.053gpngc丿1g=_WrTDrt=-=1.593r3x1.05g(1=1-LsinhG.39)cos(l.59)+cosh(1.59)sin(1.59)0.419_。619cosG.39)sinG.59)+sinhG.59)cosh(1.59)1+0.101B=1.77e_4.48hXC-0131(_C)=1.77e-4.48x0.2

23、8x0.619-0.1316-0.619)=0.263LcLL按式(B.3.2)計算面層最大溫度應力：t,maxEhTB11x10-6x31000x0.28x88ccgB=2L2x0.263=1.10MPa溫度疲勞應力系數k，按式（B.3.4）計算:k=frtct,maxcbttt,maxr-c=5.00.871x(1.10287-0.071=0.2415.0按式（B.3.1）計算溫度疲勞應力:c=kc=0.241X1.10=0.265MPatrtt，max(5)結構極限狀態校核查表3.0.4,級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數Y取1.24。按式r3.0(.4-1)和式(3.0.4-2)

24、校核路面結構極限狀態是否滿足要求：YC+CL1.24x(3.56+0.265)=4.743f=5.0MPatrprY(c+c11.24X(1.51+1.1)=3.24MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr擬定的由計算厚度0.28m的普通混凝土面層和厚度0.18m的水泥穩定粒料基層組成的路面結構滿足要求，可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。取混凝土面層設計厚度為0.28m。方案二：面層:水泥混凝土板，厚0.27m基層：5%水泥穩定碎石，厚0.15m底基層：4%水泥穩定碎石，厚0.16m（一）初擬路面結構由表3.0.1，相應于安全

25、等級一級的變異水平等級為低等。根據高速公路、重交通等級和低等級變異水平等級，查表4-1和表4-3，初擬普通混凝土面層厚度為h=0.27m。基層選用水泥穩定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.15m,c1底基層為h2=0.16m的水泥穩定碎石（水泥用量4%）。單向路幅寬度為2x3.75m（行車道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸為3.75m,長5.0m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫設計為傳力桿的假縫。二）材料參數的確定1、混凝土的設計彎拉強度與彎拉彈性模量按表3.0.8,取普通混凝土面層的彎拉強度標準值f=5.0MPa，相應彎拉Y彈性模量標準值為ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回

26、彈模量參照公路水泥混凝土路面設計規范附錄表E.0.1、表F.0.1路基回彈模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m時濕度調節系數0.80。由此,0路床頂綜合回彈模量取為70x0.8=56MPa為查附錄E.0.2水泥穩定碎石基層回彈模量e、=1300MPa。泊松比0.35，水泥穩定碎石底基層回彈模量E=1300MPa。12泊松比為0.35，礫石粗集料混凝土的線膨脹系數Q=11x10-6/毛。c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）計算板底地基綜合回彈模量如下:i=1i丿Ex=工i=1=1300MPah2E""=22工h/h廠i2h=工h=h=0.16m

27、xi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.16)+0.86=0.384x13000.384x56=187.3MPa56(EE=E=tIE丿00板底地基綜合回彈模量E取為185MPat混凝土面層板的彎曲剛度D式（B.2.2-3）、半剛性基層板的彎曲剛度cD式（B.4.1-2）、路面結構總相對剛度半徑r式（B.4.1-3）為：1gD=fcT乍31000x0.273=52MN.mc12f-v212（1-0.152c1D=1Eh3r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷載應力（B.4.1-1），標準荷載和極限荷載在臨界荷位處產生的荷載應力為:1/352+0.421/3=

28、1.21x52十u=0.80m1851.45x10-3rDrg1+1Dc=1.29MPa=1.45x10-3r0.65h-/Ppm=1+DghPps0.65hc-2Ps0.94=氣；0-3x0.800&x0.27-2x1000.941+./520.94=145x103x0.800.65x0.27-2x104.30.94_1+04252Dc=1.34MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應力。C=kkkCprrfc=kkCrc=0.87x2.484x1.15x1.29=3.21MPapsCp,max其中：應力折減系數k=0.87（B.2.1條）

29、；綜合系數k=1.15（表B.2.1）；疲勞=0.87x1.15x1.34=1.34MPapm應力系數k=nf（4）溫度應力由表3.0.10,最大溫度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應力和內應九=85326820.05=2.484式.2.3-1)1e力的溫度應力系數B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、SD+D)k丿c1n-11=21/4kr4Dyr3ng-B=3=_g=pngc丿1g=_WrTDrt=-=2.083r3x0.8g0.270.15-1+=4029MPa/m31000130052x0.42(52+0.42)x40291/4=0.101m

30、x084-52)x0.10l3=0.062x0.1014-52x0.83（1=1-L$形（1.8止0（2.08）+coshG.OfLin£.08?=10.104cos（2.08）sin（2.08）+sinh（2.08）cosh（2.08）1+0.062=0.90B=1.77e_4.48hXC-0131（1_C）=1.77e-4.48X0.27x0.900.131（1-0.90）=0.46LcLL按式（B.3.2）計算面層最大溫度應力：t,maxEhTB11X10_6X31000X0.27X88ccgB=2L2X0.46=1.86MPa溫度疲勞應力系數k，按式（B.3.4）計算:k=f

31、rtct,maxcbttt,maxrc=5.0=1860.871X（.86?1.2871.2870.071=0.46按式（B.3.1）計算溫度疲勞應力:c=kc=0.46X1.86=0.86MPatrtt，max（5）結構極限狀態校核查表3.0.4,級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數Y取1.24。按式r3.0（.4-1）和式?（3.0.4-2）校核路面結構極限狀態是否滿足要求：YC+C）=1.24x（3.21+0.86）=5.04MPa5MPaWf=5.0MPatrprY（c+c11.24X（1.34+1.86）=3.97MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr擬定的由計算厚度0

32、.27m的普通混凝土面層和厚度0.15m的水泥穩定粒料基層組成的路面結構滿足要求，可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。取混凝土面層設計厚度為0.27m。方案三：面層:水泥混凝土板，厚0.28m基層：5%水泥穩定碎石，厚0.16m底基層：天然砂礫，厚0.22m（一）初擬路面結構由表3.0.1，相應于安全等級一級的變異水平等級為低等。根據高速公路、重交通等級和低等級變異水平等級，查表4-1和表4-3，初擬普通混凝土面層厚度為h=0.28m。基層選用水泥穩定碎石（水泥用量5%）,厚h=0.16m,c1底基層為h2=0.22m的天然礫石。單向路

33、幅寬度為2x3.75m（行車道）+2X2.5m（硬路肩），普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長5.0m。縱縫為設拉桿平縫，橫縫設計為傳力桿的假縫。二）材料參數的確定1、混凝土的設計彎拉強度與彎拉彈性模量按表3.0.8,取普通混凝土面層的彎拉強度標準值f=5.0MPa，相應彎拉Y彈性模量標準值為ec=31GPa泊松比0.15。2、土基的回彈模量參照公路水泥混凝土路面設計規范附錄表E.0.1、表F.0.1路基回彈模量取e=70MPa，查表E.0.1-2，取地下水位1.0m時濕度調節系數0.80。由此,0路床頂綜合回彈模量取為70x0.8=56MPa為查附錄E.0.2水泥穩定碎石基層回彈模量e.=

34、1300MPa。泊松比0.35，天然礫石底基層回彈模量E=150MPa。泊松12比為0.35，礫石粗集料混凝土的線膨脹系數Q=11x10-6/0c按式（B.2.4-1）式（B.2.4-4）計算板底地基綜合回彈模量如下:Ex=工i=1i=1i丿h2E""=22工h/h廠i2=150MPah=工h=h=0.22mxi2i=1a=0.261n(h)+0.86=0.26Xln(0.22)+0.86=0.466x(EE=E=tIE丿0056x56=88.6MPa板底地基綜合回彈模量E取為85MPat混凝土面層板的彎曲剛度D式（B.2.2-3）、半剛性基層板的彎曲剛度cD式（B.4.1

35、-2）、路面結構總相對剛度半徑r式（B.4.1-3）為：1gD=fcT乍31000x0.283=58MN.mc12f/212（1-0.152c'丿D=1Eh3瞿般=0-51MN-m1r=1.21g（3）按式（D+D）c1IE丿t荷載應力（B.4.1-1），標準荷載和極限荷載在臨界荷位處產生的荷載應力為:1/358+0.511/3=1.21x=1.07m851.45x10-3rD廠g1+1Dc=1.45MPa=1.45x10-3r0.65h-2ppm=1+DghPps0.65h-2Pc0.941.45x10-3.94=x1.070.65x0.28-2x1000.94s1+0.51580.

36、94=1.45:O-3x1.070.65x0.28-2x104.30.94Dc=1.51MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應力。C=kkkCprrfc=kkCrc=0.87x2.484x1.15x1.45=3.60MPapsCp，max其中：應力折減系數k=0.87（B.2.1條）；綜合系數k=1.15（表B.2.1）；疲勞=0.87x1.15x1.51=1.63MPapm應力系數k=nf（4）溫度應力由表3.0.10,最大溫度梯度取88t/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應力和內應九=85326820.05=2.484式.2.3-1

37、)1e力的溫度應力系數B。L（h+h1_+_L（EcE1丿k=1n2r=DD、<(D+D)E丿c1”&=_；k”r：D-11=21/4(0.280.16)-1+=3785MPa/m31000130058x0.51(58+0.51)x37851/4=0.108mDFB3=785X1074-58)>)01083=008833785x0.1084-58丿xi.073gL5t=1.563r3X1.07gC=1-LsinhG.56)cos(l.56)+cosh(1.56)sin(1.56)0.443=059G.56)sinG.56)+sinhG.56)cosh(1.56)1+0.08

38、8B=1.77e-4.48h伙C-0.131(-C卜1.77e-4.48x0.28x0.59-0.1316-0.59)=0.24LcLL按式(B.3.2)計算面層最大溫度應力：at,maxacEhTgB=11x10-6x31000x°28x88x0.24=1.01MPa2L溫度疲勞應力系數k，按式(B.3.4)計算:tbt-Ctk=frtat,maxat,max5.01010.871xCI"5.0-0.071=0.20按式(B.3.1)計算溫度疲勞應力：a=ka=0.20x1.01=0.202MPatrtt，max(5)結構極限狀態校核查表3.0.4,級安全等級，低變異水平

39、條件下，可靠度系數Y取1.24。按式r(3.(41)和式(3.0.4-2)校核路面結構極限狀態是否滿足要求：Ya+a)=1.24x(3.6+0.202)=4.71MPaWf=5.0MPaprtrrYa+a11.24X(1.63+1.01)=3.27MPaWf=5.0MParp,maxt,maxr擬定的由計算厚度0.28m的普通混凝土面層和厚度0.16m的水泥穩定粒料基層組成的路面結構滿足要求，可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用，以及最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。取混凝土面層設計厚度為0.28m。5瀝青路面結構層厚度計算5.1 設計資料立德高速K10+000K12+250

40、段，在自然區劃上屬于V區。擬建一條高速公路，雙向四車道，車道系數為n=05,擬采用瀝青路面結構,3設計年限為15年,交通量年平均增長率為8.5%，沿線土質為低液限粘土,沿線地質情況為覆蓋層以種植土、亞砂土和亞粘土為主，含少量的碎石質土，覆蓋層厚2m左右，稻田中種植土厚0.6m左右。下伏基巖為硅化板巖。公路沿線有較豐富的砂礫材料、砂，當地沿線無礦石料場，礦石材料需外購，當地有水泥廠和電廠，粉煤灰較豐富，有少量石灰生產，但產量不高。5.2 軸載分析表5-1交通組成及交通量表（雙向）車型后軸型號交誦量（輛/晝夜）小客車1-12700中客車SH1301-2800大客車CA501-2500小貨車BJ13

41、01-21700中貨車CA501-2600中貨車EQ1401-2850大貨車JN1501-2850特大車日野KB2221-2600拖掛車五十鈴3-275交誦量年平均增長率（）8.5我國瀝青路面設計以雙輪組單軸載lOOkN為標準軸載，表示為BZZ-1OO。按照公路瀝青路面設計規范（JTGD50-2006），標準軸載的計算參數按表5-2確定。表5-2標準軸載計算參數標準軸載名稱BZZ-100標準軸載名稱BZZ-100標準軸載P（KN）100單輪當里圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強p（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）1.5d（1）當以設計彎沉值設計指標及瀝青基層層底拉應力驗算時，各級軸載Pi

42、的作用次數n均換算成標準軸載P的當量作用次數N。iN=£CCn（P）4.3512iPi=1式中：N以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數；n被換算車型的各級軸載換算次數（次/d）；iP標準軸載（kN）；P各種被換算車型的軸載（kN）；iC被換算車型的軸數系數；C2被換算車型的輪組系數，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38K被換算車型的軸載級別。當軸間距離大于3m時，按單獨的一個軸載計算；當軸間距離小于3m時,雙軸或多軸的軸數系數按下面公式計算：C=1+1.2（m-1）1式中：m軸數。表5-3軸載換算結果車型P(kN)iC1C2n（次/日）iCCn(P/

43、P)4.35小客車前軸11.516.427001.417684后軸2316.4270028.91078中客車SH130前軸16.516.48002.019878后軸23118001.338462大客車CA50前軸28.716.450014.02608后軸68.21150094.60891小貨車BJ130前軸13.5516.417001.822069后軸27.21117005.899615中貨車CA50前軸28.716.460016.83129后軸68.211600113.5307中貨車EQ140前軸23.716.485010.36941后軸69.211850171.3486大貨車JN150前軸

44、4916.4850244.316后軸101.611850910.7655特大車日野KB222前軸50.216.4600191.5986后軸104.311600720.5896拖掛車五十鈴前軸6016.47552.02345后軸3x1003175225刀N2806.417則按公式（3.1.7）其設計年限內一個車道上的累計量軸次N：ew(1+Y)t-lx365zN=N耳ey1式中N設計年限內一個車道的累計當量軸次數（次/車道）t設計年限（年），查表3.1.3知，t=15年；N營運第一年雙向日平均當量軸次（次/d）；1Y設計年限內的交通量平均增長率，由材料知，丫=0.085；n車道系數，查表3.1.

45、6知n=o.5。則以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時N=(1+丫“1X365XNn二巴+°.°85)15一1蘭365X2806.417x0.5二0.0851.446x107次。（2）當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，各級軸載的作用次數n，均按下式i換算成標準軸載p的當量作用次數N':p丫i-Ip丿式中N'以半剛性材料層的拉應力為設計指標時標準軸載的當量軸次（次/日）;c'-被換算車型的軸數系數，以拉應力為設計指標時，雙軸或多軸的軸1數系數按式C'=1+2（m-1）計算；1C'被換算車型的輪組系數，單輪組為18.5，雙輪組為1.

46、0，四輪組為20.09表5-4軸載換算結果車型P(kN)iC'1C'2n（次/日）i(P.8C1C"IP丿小客車前軸11.5118.527000.001528后軸23118.527000.391163中客車SH130前軸16.5118.58000.008131后軸23118000.006265大客車CA50前軸28.7118.55000.425791后軸68.21150023.40157小貨車BJ130前軸13.55118.517000.003574后軸27.21117000.050933中貨車CA50前軸28.7118.56000.51095后軸68.2116002

47、8.08188中貨車EQ140前軸23.7118.58500.156523后軸69.21185044.6959大貨車JN150前軸49118.585052.25878后軸101.611850965.0917特大車日野KB222前軸50.2118.560044.76646后軸104.311600840.2833拖掛車五十鈴前軸60118.57523.30467后軸3x1005175375刀N'2398.388則其設計年限內一個車道上的累計量軸次N'為:e0.085e二（1+丫）Tx365X切=（1+0.°8卯弘365x2398388X0.5二1.236価次。5.3 瀝青

48、路面結構設計方案5.3.1 路面材料選擇1. 交通量情況：經計算得設計車道交通量累計標準為1.446x107次（按設計彎沉計），為重交通，說明交通量很大。2. 地質與土基情況：立德高速公路沿線地處貴州省西南部，該路段在自然區劃上屬于V3區，沿線土質為低液限粘土，填方路基高1.8m，地下水位距路床0.9m，屬中濕狀態，路線大致呈西南走向，六盤水境內巖溶地貌類型齊全，發育典型。山巒眾多，延綿起伏；溝壑縱橫，深履險峻。地勢西北高，東南低；其中本設計段K10+000K12+500段路中線相對高差較大，公路沿線主要為荒山坡，地形地質條件極為復雜，地質病害較多，有溶洞、滑坡、崩塌、采空區、軟土、斷層等。該

49、設計路段路基處于中濕狀態，路基土為低液限黏質土，土基的回彈模量為35MPa。3. 沿線氣象情況：由于該路段屬亞熱帶濕潤季風氣候地區。整體氣溫變化幅度小，年均溫13-14°C,1月均溫3.0-6.3°C,7月均溫19.8-22.0°C。無霜期230-300天。降雨量1200-1500毫米。冬暖夏涼，氣候宜人。多年最大道路凍深為平均凍結指數為32C,最大凍結指數為57C,查表5.2.2可知該路段地區屬于非冰凍地區,所以不需要進行防凍厚度驗算。路段所屬地區地形起伏較大,局部地區氣候差異明顯。六盤水市總水量約142.18億立方米,其中地表水體平均年流量64億立方米。4. 公路沿線主要筑路材料情況：公路沿線有較豐富的砂礫材料、砂,當地沿線無礦石料場,礦石材料需外購,當地有水泥廠和電廠,粉煤灰較豐富,有少量石灰生產,但產量不高。本路段水源較為豐富,施工用電可考慮利