1、高速公路路面設(shè)計及排水設(shè)計計算書第三章 排水設(shè)計計算說明書3.1氣候與地質(zhì)條件介紹 項(xiàng)目工程區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，整體氣溫變化幅度小，年均溫13-14，1月均溫3.0-6.3，7月均溫19.8-22.0。極端最高氣溫為32.8，最低氣溫為-12。多年平均降水量達(dá)到1350毫米/年。蒸發(fā)量最大的月份為25月份，HYPERLINK /view/659490.htm無霜期230-300天。HYPERLINK /view/2146161.htm冬暖夏涼，氣候宜人。地形起伏較大，HYPERLINK /view/4274930.htm局部地區(qū)氣候差異明顯。全市總水量約142.18億立方米，其中HYPE

2、RLINK /view/2739980.htm地表水體平均年流量64億立方米。項(xiàng)目工程區(qū)地處HYPERLINK /view/124025.htm長江水系和珠江水系的分水嶺地區(qū)。長江水系以HYPERLINK /view/66819.htm烏江上游三岔河為干流，展布于市境北部；珠江水系以北HYPERLINK /view/1435965.htm盤江為干流，由西向東橫貫市境中部；南盤江HYPERLINK /view/298864.htm支流分布于市境南部邊緣。受巖溶地貌影響，地表河網(wǎng)與地下河網(wǎng)均有發(fā)育，互有銜接，且反復(fù)出現(xiàn)。境內(nèi)10公里以上河流43條，多呈現(xiàn)河谷深切，河床狹，水流急，落差大，HYPER

3、LINK /view/1105728.htm水利資源豐富。 工程區(qū)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(zāi)害，并誘使崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。 項(xiàng)目工程區(qū)所屬境內(nèi)巖溶地貌類型齊全，發(fā)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(diǎn)為HYPERLINK /view/858990.htm烏蒙山脈的韭菜坪，HYPERLINK /view/36833.htm海拔在2900.3米，人稱“貴州屋脊”；最低點(diǎn)在六枝特區(qū)毛口鄉(xiāng)北盤江河谷，海拔586米。境內(nèi)HYPERLINK /view/2945495.htm平均海拔在140

4、0-1900米之間。沿線地質(zhì)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(zhì)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(shè)計驗(yàn)算在K10+983.396至K11+020之間的左側(cè)挖方段為挖方最大匯水面積段，本次設(shè)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(cè)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(shè)置矩形形邊溝。計算簡圖如圖4.2-1. 計算匯水面積和徑流

5、系數(shù)：由圖一計算匯水區(qū)域在路塹一側(cè)（由平臺溝到邊坡平臺）的面積A1=7.536.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式護(hù)面墻防護(hù)，則由公路排水設(shè)計規(guī)范得坡面徑流系數(shù)取C1=0.78。匯水區(qū)域在邊溝平臺上的面積A2=136.604=36.604m2,取坡面徑流系數(shù)(漿植草護(hù)面)C2=0.53，匯水區(qū)域在路面一側(cè)(公路路中線到邊溝）的面積為A3=36.60412=439.248m2,由表查得瀝青路面徑流系數(shù)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(qū)的徑流系數(shù)為C=。圖 STYLEREF 2 s 4.2 SEQ 圖 * AR

6、ABIC s 2 1 邊溝計算示意圖 計算匯流歷時：由克畢公式計算坡面匯流歷時，其中：L坡面流長度； i坡面流坡度； m地表粗糙系數(shù)；由表查得拱式護(hù)面墻防護(hù)路塹邊坡的粗度系數(shù)m=0.4，且路塹坡度為1：0.5,得路塹坡面匯流歷時。由表查得邊溝平臺（植草護(hù)面）的粗度系數(shù)m=0.4,橫向坡度為4%，則查表得瀝青混凝土路面粗糙系數(shù)為m=0.013，橫坡4%，坡面流長度為12m，所以歷時時間為。因此取坡面匯流歷時t=3.816min(取最大值)。設(shè)邊溝底寬為0.6m，高0.65m，以漿砌片石砌筑，溝壁粗糙系數(shù)n=0.025。設(shè)計水深為0.5m。求得過水?dāng)嗝娑蚊娣e為A=，水力半徑為R=m。按曼寧公式,得

7、溝內(nèi)平均流速為：，因此溝內(nèi)匯流歷時為 。由上可得匯流歷時為 。計算降雨強(qiáng)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。求設(shè)計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的降雨強(qiáng)度（mm/min）,由于公路在貴州六盤水境內(nèi)，據(jù)公路排水設(shè)計手冊，可取公式。 計算設(shè)計徑流量：可按降雨強(qiáng)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）;所以。檢驗(yàn)徑流： 設(shè)定邊溝的截面形式為矩形，底寬0.6m,過水?dāng)嗝鏋榈讓?.6m，水深0.5m，斷面積為0.3m2,則泄水能力Qc=0.32.3=0.69m/s。 因?yàn)樵O(shè)計徑流量Q=0.0345m/sQ=0.03m3/s改水深ha=0.06m,按上述方法

8、知：hb=ha-Bwia=0.06-0.60.04=0.036m m3/s，Qa=0.028-0.0016=0.0264m3/s m3/s總泄水量Qa+Qb=0.0264+0.0021=0.0285m3/s,接近于設(shè)計流量Q=0.03m3/s，因而，攔水帶邊溝水深為6cm,溝內(nèi)水面寬度到達(dá)離硬路肩邊緣0.6+0.02/0.03=1.27m。 確定攔水帶尺寸 水力計算主要關(guān)心邊溝排泄設(shè)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(yàn)溝內(nèi)水面是否超過設(shè)計規(guī)定的限值（硬路肩內(nèi)側(cè)邊緣）。根據(jù)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

9、混凝土攔水帶，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(jié)設(shè)計的公式均來自于公路排水設(shè)計手冊。 攔水帶尺寸圖（單位：cm） 4 水泥混凝土路面設(shè)計4.1交通量計算立德高速K10+000K12+250段，在自然區(qū)劃上屬于區(qū)。擬建一條高速公路，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(shè)計年限通過的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)車型車軸車軸車輪型 EQ EQ （KN）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1-2238004.9060

10、9E-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CA50前軸1-128.76001.27134E-06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1-150.26000.00975

11、9121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(shù)0.5，車道分配系數(shù)為0.8。故有：=ADTT（） =23520.50.8=941（次）4.2交通參數(shù)分析1、累計標(biāo)準(zhǔn)軸次設(shè)計使用年限為30年，車輪輪跡橫向分布系數(shù)為=0.20。（公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范中表A.2.4查得） 使用年限內(nèi)的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次： =-1365 = =85326822000（次）使用年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) （100,2000），屬于重交通等級。4.3方案設(shè)計 方案一： 面層:水泥混凝土

12、板，厚0.28m 基層：5%水泥穩(wěn)定碎石，厚0.18m 底基層：6%級配碎石 ，厚0.16m初擬路面結(jié)構(gòu) 由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低等。根據(jù)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=0.28m。基層選用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%），厚=0.18m，底基層為=0.16m的級配碎石（顆粒含量6%）。單向路幅寬度為24m（行車道）+22.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫設(shè)計為傳力桿的假縫。材料參數(shù)的確定混凝土的設(shè)計彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量 按表3.0.8，取普通混凝土面層的彎

13、拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=5.0MPa,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為=31GPa泊松比0.15。土基的回彈模量 參照公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范附錄表E.0.1、表F.0.1路基回彈模量取=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m時濕度調(diào)節(jié)系數(shù)0.80。由此，路床頂綜合回彈模量取為700.8=56MPa為查附錄E.0.2水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量=1300MPa。泊松比0.35級配碎石底基層回彈模量=220MPa。泊松比為0.35，礫石粗集料混凝土的線膨脹系數(shù)=11/。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：=220MPa=0.16m=0.26ln()+0.86=0.26

14、ln（0.16）+0.86=0.384=94.7MPa板底地基綜合回彈模量取為90MPa混凝土面層板的彎曲剛度、半剛性基層板的彎曲剛度、路面結(jié)構(gòu)總相對剛度半徑為：=58MN.m=0.66MN.m=1.21=1.21=1.05m（3）荷載應(yīng)力按式（B.4.1-1）,標(biāo)準(zhǔn)荷載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為：=1.434MPa= =1.51MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應(yīng)力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應(yīng)力。=0.872.4841.151.434=3.56MPa=0.871.151.51=1.51MPa其中：應(yīng)力折減系數(shù)=0.87（B.2.1條）；綜合系數(shù)=1.15（表B.

15、2.1）；疲勞應(yīng)力系數(shù)=2.484。溫度應(yīng)力 由表3.0.10，最大溫度梯度取88/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)。 =3390MPa/m=0.118m=_=_=0.101t=1.59=1-=1-=0.619=1.77=1.77=0.263按式（B.3.2）計算面層最大溫度應(yīng)力：=1.10MPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（B.3.4）計算：=0.241按式（B.3.1）計算溫度疲勞應(yīng)力：=0.2411.10=0.265 MPa結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 查表3.0.4，一級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)取1.24。按式（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校

16、核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求： 1.24（3.56+0.265）=4.743=5.0MPa =1.24（1.51+1.1）=3.24MPa=5.0MPa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(wěn)定粒料基層組成的路面結(jié)構(gòu)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。取混凝土面層設(shè)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(wěn)定碎石，厚0.15m 底基層：4%水泥穩(wěn)定碎石 ，厚0.16m（一）初擬路面結(jié)構(gòu) 由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低等。根據(jù)高速公路、重交

17、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=0.27m。基層選用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%），厚=0.15m，底基層為=0.16m的水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量4%）。單向路幅寬度為23.75m（行車道）+22.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫設(shè)計為傳力桿的假縫。（二）材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強(qiáng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=5.0MPa,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為=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(shè)計規(guī)范附錄表E.0.1、表F.0.

18、1路基回彈模量取=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m時濕度調(diào)節(jié)系數(shù)0.80。由此，路床頂綜合回彈模量取為700.8=56MPa為查附錄E.0.2水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量=1300MPa。泊松比0.35，水泥穩(wěn)定碎石底基層回彈模量=1300MPa。泊松比為0.35，礫石粗集料混凝土的線膨脹系數(shù)=11/。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：=1300MPa=0.16m=0.26ln()+0.86=0.26ln（0.16）+0.86=0.384=187.3MPa板底地基綜合回彈模量取為185MPa混凝土面層板的彎曲剛度、半剛性基層板的彎曲剛度、路面

19、結(jié)構(gòu)總相對剛度半徑為：=52MN.m=0.42MN.m=1.21=1.21=0.80m（3）荷載應(yīng)力按式（B.4.1-1）,標(biāo)準(zhǔn)荷載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為：=1.29MPa= =1.34MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應(yīng)力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應(yīng)力。=0.872.4841.151.29=3.21MPa=0.871.151.34=1.34MPa其中：應(yīng)力折減系數(shù)=0.87（B.2.1條）；綜合系數(shù)=1.15（表B.2.1）；疲勞應(yīng)力系數(shù)=2.484。（4）溫度應(yīng)力 由表3.0.10，最大溫度梯度取88/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)

20、力的溫度應(yīng)力系數(shù)。 =4029MPa/m=0.101m=_=_=0.062t=2.08=1-=1-=0.90=1.77=1.77=0.46按式（B.3.2）計算面層最大溫度應(yīng)力：=1.86MPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（B.3.4）計算：=0.46按式（B.3.1）計算溫度疲勞應(yīng)力：=0.461.86=0.86MPa（5）結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 查表3.0.4，一級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)取1.24。按式（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求： 1.24（3.21+0.86）=5.04MPa5MPa=5.0MPa =1.24（1.34+1.86）=3.9

21、7MPa=5.0MPa擬定的由計算厚度0.27m的普通混凝土面層和厚度0.15m的水泥穩(wěn)定粒料基層組成的路面結(jié)構(gòu)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。取混凝土面層設(shè)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(wěn)定碎石，厚0.16m 底基層：天然砂礫 ，厚0.22m（一）初擬路面結(jié)構(gòu) 由表3.0.1，相應(yīng)于安全等級一級的變異水平等級為低等。根據(jù)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=0.28m。基層選用水泥穩(wěn)定碎石（水泥用量5%），厚=0.16m，

22、底基層為=0.22m的天然礫石。單向路幅寬度為23.75m（行車道）+22.5m（硬路肩）,普通混凝土板的平面尺寸為3.75m，長5.0m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫設(shè)計為傳力桿的假縫。（二）材料參數(shù)的確定1、混凝土的設(shè)計彎拉強(qiáng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值=5.0MPa,相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為=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(shè)計規(guī)范附錄表E.0.1、表F.0.1路基回彈模量取=70MPa，查表E.0.1-2,取地下水位1.0m時濕度調(diào)節(jié)系數(shù)0.80。由此，路床頂綜合回彈模量取為700.8=56MPa為查附錄E.0.2水

23、泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量=1300MPa。泊松比0.35，天然礫石底基層回彈模量=150MPa。泊松比為0.35，礫石粗集料混凝土的線膨脹系數(shù)=11/。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：=150MPa=0.22m=0.26ln()+0.86=0.26ln（0.22）+0.86=0.466=88.6MPa板底地基綜合回彈模量取為85MPa混凝土面層板的彎曲剛度、半剛性基層板的彎曲剛度、路面結(jié)構(gòu)總相對剛度半徑為：=58MN.m=0.51MN.m=1.21=1.21=1.07m（3）荷載應(yīng)力按式（B.4.1-1）,標(biāo)準(zhǔn)荷載和極限荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力為：=

24、1.45MPa= =1.51MPa按式（B.2.1），計算面層荷載疲勞應(yīng)力。按式（B.2.6）計算面層最大荷載應(yīng)力。=0.872.4841.151.45=3.60MPa=0.871.151.51=1.63MPa其中：應(yīng)力折減系數(shù)=0.87（B.2.1條）；綜合系數(shù)=1.15（表B.2.1）；疲勞應(yīng)力系數(shù)=2.484。（4）溫度應(yīng)力 由表3.0.10，最大溫度梯度取88/m。按B.3.3和B.5.2計算綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)。 =3785MPa/m=0.108m=_=_=0.088t=1.56=1-=1-=0.59=1.77=1.77=0.24按式（B.3.2）計算面層最大溫度應(yīng)

25、力：=1.01MPa溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（B.3.4）計算：=0.20按式（B.3.1）計算溫度疲勞應(yīng)力：=0.201.01=0.202MPa（5）結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)校核 查表3.0.4，一級安全等級，低變異水平條件下，可靠度系數(shù)取1.24。按式（3.0.4-1）和式（3.0.4-2）校核路面結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)是否滿足要求： 1.24（3.6+0.202）=4.71MPa=5.0MPa =1.24（1.63+1.01）=3.27MPa=5.0MPa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(wěn)定粒料基層組成的路面結(jié)構(gòu)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

26、最重軸載在最大溫度梯度時的一次作用。取混凝土面層設(shè)計厚度為0.28m。5 瀝青路面結(jié)構(gòu)層厚度計算5.1設(shè)計資料立德高速K10+000K12+250段，在自然區(qū)劃上屬于區(qū)。擬建一條高速公路，雙向四車道，車道系數(shù)為=0.5,擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計年限為15年，交通量年平均增長率為8.5%，沿線土質(zhì)為低液限粘土,沿線地質(zhì)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(zhì)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(dāng)?shù)匮鼐€無礦石料場，礦石材料需外購，當(dāng)?shù)赜兴鄰S和電廠，粉煤灰較豐富，有少量石灰生產(chǎn)，但產(chǎn)量不高。5.2軸載分析表5-1交通

27、組成及交通量表（雙向）車型后軸型號交通量（輛/晝夜）小客車1-12700中客車SH1301-2800大客車CA501-2500小貨車BJ1301-21700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交通量年平均增長率（%）8.5我國瀝青路面設(shè)計以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。按照公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTGD50-2006）,標(biāo)準(zhǔn)軸載的計算參數(shù)按表5-2確定。表5-2 標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d

28、（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d1當(dāng)以設(shè)計彎沉值設(shè)計指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時，各級軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)。式中： 以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/d）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； C1被換算車型的軸數(shù)系數(shù)； C2 被換算車型的輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38； 被換算車型的軸載級別。當(dāng)軸間距離大于3m時，按單獨(dú)的一個軸載計算；當(dāng)軸間距離小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計算：式中：m軸數(shù)。表5-3 軸載換算結(jié)果

29、車型（）（次/日）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JN15

30、0前軸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310031752252806.417則按公式（3.1.7）其設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計量軸次： 式中 設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次數(shù)（次/車道）； t 設(shè)計年限(年)，查表3.1.3知，t=15年； 營運(yùn)第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d）； 設(shè)計年限內(nèi)的交通量平均增長率，由材料知，=0.085； 車道系數(shù),查表3.1.6知=0.5。則以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層

31、層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時：次。（2）當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時，各級軸載的作用次數(shù)，均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)：式中-以半剛性材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）;-被換算車型的軸數(shù)系數(shù)，以拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按式=1+2（m-1）計算；-被換算車型的輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09表5-4 軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）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

32、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68.21160028.08188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6011

33、8.57523.30467后軸310051753752398.388則其設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計量軸次為： 次。5.3瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案5.3.1 路面材料選擇交通量情況：經(jīng)計算得設(shè)計車道交通量累計標(biāo)準(zhǔn)為次（按設(shè)計彎沉計），為重交通，說明交通量很大。2. 地質(zhì)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(qū)劃上屬于區(qū)，沿線土質(zhì)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(tài)，路線大致呈西南走向，六盤水境內(nèi)巖溶地貌類型齊全，發(fā)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(shè)計段K10+000K12+500段路中線相對高差較大，公路沿

34、線主要為荒山坡，地形地質(zhì)條件極為復(fù)雜，地質(zhì)病害較多，有溶洞、滑坡、崩塌、采空區(qū)、軟土、斷層等。該設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為低液限黏質(zhì)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(fēng)HYPERLINK /view/19879.htm氣候地區(qū)。整體氣溫變化幅度小，年均溫13-14，1月均溫3.0-6.3，7月均溫19.8-22.0。HYPERLINK /view/659490.htm無霜期230-300天。降雨量1200-1500毫米。HYPERLINK /view/2146161.htm冬暖夏涼，氣候宜人。多年最大道路凍深為平均凍結(jié)指數(shù)為32，最大凍結(jié)指數(shù)為

35、57，查表5.2.2可知該路段地區(qū)屬于非冰凍地區(qū)，所以不需要進(jìn)行防凍厚度驗(yàn)算。路段所屬地區(qū)地形起伏較大，HYPERLINK /view/4274930.htm局部地區(qū)氣候差異明顯。六盤水市總水量約142.18億立方米，其中HYPERLINK /view/2739980.htm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(dāng)?shù)匮鼐€無礦石料場，礦石材料需外購，當(dāng)?shù)赜兴鄰S和電廠，粉煤灰較豐富，有少量石灰生產(chǎn)，但產(chǎn)量不高。本路段水源較為豐富，施工用電可考慮利用沿線農(nóng)用電網(wǎng)，加裝變壓器，改善及加鋪電路解決。5.3.2初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)本地區(qū)的路用材料，結(jié)

36、合已有工程經(jīng)驗(yàn)與典型結(jié)構(gòu)，擬定了兩個結(jié)構(gòu)組合方案。按計算法確定方案一、方案二的路面厚度。根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工機(jī)具的功能等因素，基于以上考慮因素，本段路對于中濕狀態(tài)提出兩種半剛性基層組合方式，初步確定路面結(jié)構(gòu)組合和各層厚度如下：方案一:半剛性基層：4瀝青混凝土（AC-13）+6瀝青混凝土（AC-20）+9瀝青混凝土（AC-25）+18水泥穩(wěn)定碎石（6%）+？石灰粉煤灰砂礫土 ，以石灰粉煤灰砂礫土為設(shè)計層。方案二:半剛性基層：4瀝青混凝土（AC-13）+8瀝青混凝土（AC-20）+10瀝青混凝土（AC-25）+18水泥穩(wěn)定碎石（6%）+30水泥砂礫，方案二按驗(yàn)算法驗(yàn)

37、算結(jié)構(gòu)層厚度。5.3.3新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算 各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度 土基回彈模量的確定可根據(jù)附錄E查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度已參照規(guī)范給出的推薦值確定。見表5-5和表5-6。表5-5 結(jié)構(gòu)組合參數(shù)（方案一）層次材料名厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）拉應(yīng)力計算用彎沉計算用細(xì)粒式瀝青混凝土4200014001.4中粒式瀝青混凝土6180012001.0粗粒式瀝青混凝土9120010000.8 水泥穩(wěn)定碎5石灰粉煤灰砂礫土待定360013000.7土基7070表5-6結(jié)構(gòu)組合參數(shù)（方案二）層次材料名厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）拉應(yīng)

38、力計算用彎沉計算用細(xì)粒式瀝青混凝土4200014001.4中粒式瀝青混凝土8180012001.0粗粒式瀝青混凝土10120010000.8水泥穩(wěn)定碎5水泥砂礫3036001300 0.5土基7070計算路表設(shè)計彎沉值高速公路，瀝青混凝土面層 =1.0 =1.0（半剛性基層瀝青路面）=22.19=2.219(半剛性基層瀝青路面)各層材料按容許層底拉應(yīng)力瀝青路面層、半剛性材料基層和底基層以拉應(yīng)力為設(shè)計或驗(yàn)算指標(biāo)時，材料的容許拉應(yīng)力按式（8.0.6-1）計算 （8.0.6-1）式中 ： 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力（Mpa）； 瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度（Mpa）

39、； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土的極限劈裂強(qiáng)度，系指15C時的極限劈裂強(qiáng)度；對水泥穩(wěn)定類材料系指齡期為90d的極限劈裂強(qiáng)度；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料系指齡期為180d的極限劈裂強(qiáng)度；對水泥粉煤灰穩(wěn)定類系指齡期為120d的極限劈裂強(qiáng)度。 對瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =3.27 對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =2.11 對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =2.71表5-7 結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒式瀝青混凝土1.43.270.43中粒式瀝青混凝土1.03.270.31粗粒式瀝青混凝土0.83.2

40、70.24水泥穩(wěn)定碎石0.52.11 0.24石灰粉煤灰砂礫土0.7 2.710.26按設(shè)計彎沉值計算路面厚度1）計算綜合修正系數(shù)=0.6372）計算理論彎沉系數(shù)=3.382確定設(shè)計層厚度采用三層體系表面彎沉系數(shù)，由諾莫圖算設(shè)計層厚度。h/=4/10.65=0.376 E2/E1=1200/1400=0.857；由三層體系表面彎沉系數(shù)諾莫圖查得：=5.8。h/=4/10.65=0.376 =70/1200=0.058；由三層體系彎沉系數(shù)諾莫圖查得K1=0.88。又因?yàn)镵2= /(K1）=3.38/（5.80.88）=0.662，=70/1200=0.058，由上查表得：H/=4.5，H= 10

41、.654.5=47.9cm。由可知：=34.1+1.03因?yàn)镠=47.9cm，可知=13.4cm，故取=14cm。如圖所示： _ _h1=4cm E1=1400MPa h=4cm E1=1400Mpa h2=6cm E2=1200MPa h3=9cm E3=1000MPa H=？cm E2=1200MPah4=18cm E4=1500MPa h5=14cm E5=1300MPa E0 =70MPa E0=70MPa 瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算1細(xì)粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2

42、=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=80.9cm E2=1800MPah4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70MPa E0=70MPa =4cm；=80.9cm=0.38，=0.9。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故=0.43滿足要求。2中粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=10.1cm E1=1800Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=117.5cm E2=1200MPah4=18cm E4=3600MPa h5=14c

43、m E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =10.1cm；=117.5cm=0.95，=0.7。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知=0,故=0.31滿足要求。3粗粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=20.2cm E1=1200Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=34cm E2=3600MPah4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =20.2cm；=32cm=1.90，=3。查三層連續(xù)體系上層底面拉

44、應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故=0.24滿足要求。4水泥穩(wěn)定碎石層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=14cm E2=3600MPah4=18cm E4=3600MPa h5=14cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =33.3cm ， =14cm由h/=33.3/10.65=3.13, =3600/3600=1.0,查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得=0.03h/=3.13, E2/E1=3600/3600=1.0,/=70/3

45、600=0.02查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得=2.25H/=1.31,h/=3.13,/=70/3600=0.02 , E2/E1=3600/3600=1.0查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得 =1.6由公式m=P得m=0.70.032.251.6=0.08Mpa=0.26MPa，故不滿足要求，需增加石灰粉煤灰砂礫土層厚度到22cm。1.1細(xì)粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=4cm E1=2000Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=98.1cm E2=1800MPah4=18cm E

46、4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =4cm；=98.1cm=0.38，=0.9。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故=0.43滿足要求。2.1中粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=10.1cm E1=1800Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=144.6cm E2=1200MPah4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0 =70MPa =10.1cm；=144.6cm=0

47、.95，=0.7。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知=0,故=0.31滿足要求。3.1粗粒式瀝青混凝土面層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm E1=2000MPa h=20.2cm E1=1200Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=40cm E2=3600MPah4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =20.2cm；=40cm=1.90，=3。查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖，知，故=0.24滿足要求。4.1水泥穩(wěn)定碎石層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 _ _h1=4cm

48、E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=22cm E2=3600MPah4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =33.3cm ， =22cm由h/=33.3/10.65=3.13, =3600/3600=1.0,查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得=0.03h/=3.13, =3600/3600=1.0,/=70/3600=0.02查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得=2.25H/=2.07,h/=3.13,/=7

49、0/1300=0.02 , E2/E1=3600/3600=1.0查三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖得 =1.5由公式m=P得m=0.70.032.251.5=0.07MpaR=0.24Mpa滿足要求。5.1石灰粉煤灰砂礫土層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算_ _h1=4cm E1=2000MPa h=33.3cm E1=3600Mpa h2=6cm E2=1800MPa h3=9cm E3=1200MPa H=22cm E2=3600MPah4=18cm E4=3600MPa h5=22cm E5=3600MPa E0 =70 MPa E0=70MPa =33.3cm由=2.07，=0.02查三層連續(xù)體系

50、中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖可知=0.45； 由=2.07，=1.0，查三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖可知=1.19 由=2.07，=1.0，=3.13，查三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖可知=0.55。由公式=0.21MPa=0.26MPa，故滿足要求5.3.4方案二各層材料按容許層底拉應(yīng)力瀝青路面層、半剛性材料基層和底基層以拉應(yīng)力為設(shè)計或驗(yàn)算指標(biāo)時，材料的容許拉應(yīng)力按式（8.0.6-1）計算 （8.0.6-1）式中 ： 路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力（Mpa）； 瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度（Mpa）； 抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土的極限劈裂強(qiáng)度，系指15C時的極限劈裂強(qiáng)度；對

51、水泥穩(wěn)定類材料系指齡期為90d的極限劈裂強(qiáng)度；對二灰穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類材料系指齡期為180d的極限劈裂強(qiáng)度；對水泥粉煤灰穩(wěn)定類系指齡期為120d的極限劈裂強(qiáng)度。 對瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =3.27 對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =2.11 對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，按下式計算： =2.71 表5-8結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒瀝青混凝土1.43.270.43中粒瀝青混凝土1.03.270.31粗粒瀝青混凝土0.83.270.24水泥穩(wěn)定碎石0.52.110.24水泥砂礫0.5 2.710.18 驗(yàn)算路表設(shè)計彎沉值高速公路，瀝青混凝土面層 =1.0 =1.0（半剛性基層瀝青路面）設(shè)計彎沉值：=22.19=2.219(半剛性基層瀝青路面)_ _h1=4cm E1=1400MPa h=4cm E1=1400Mpa h2=8cm E2=1200MPa h3