本科學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目：黑洛公路（K590-K593+500）段施工圖設(shè)計(jì)學(xué)院：建筑工程學(xué)院年級(jí)：2008級(jí)專業(yè)：土木工程姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2012年5月30日Ⅰ摘要黑洛公路是黑龍江省公路建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，它連接了黑河市和大興安嶺地區(qū)，設(shè)計(jì)行車速度40公里/小時(shí)，采用二級(jí)公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，全長(zhǎng)740km。它的建設(shè)對(duì)完善黑龍江省內(nèi)公路交通網(wǎng)，促進(jìn)公路沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)沿邊地區(qū)早日脫貧致富，促進(jìn)黑河市和大興安嶺市之間的聯(lián)系，有重要意義。本設(shè)計(jì)根據(jù)沿線地質(zhì)、地形、水文等自然條件，以及黑洛公路外業(yè)勘測(cè)資料，參照交通部頒發(fā)的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，完成K590—K593+500段施工圖設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)利用各種計(jì)算機(jī)軟件，包括：應(yīng)用緯地道路輔助設(shè)計(jì)軟件HintCAD5.88、繪圖軟件AutoCAD2004、辦公軟件Offices2003等，對(duì)黑洛公路平面、橫斷面、縱斷面、路基、路面、排水工程、附屬工程、平面交叉及沿線設(shè)施等進(jìn)行了施工圖設(shè)計(jì)，并繪制出相應(yīng)表格和圖紙，確定了瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的各結(jié)構(gòu)層厚度，本著優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)、合理的原則進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞路線設(shè)計(jì)；路基；瀝青混凝土路面；水泥混凝土路面；施工組織ⅡAbstractHeiluoroadisoneofthekeyprojectinHeilongjiangprovince,itconnectstheHeihecityandtheDaxinganlingcity.Itsdesignspeedis40km/h,whichadoptthree-stagehighwaydesignstandard.Thefull-lengthis740km.Themeaningofitsconstructiontotheconsummationoftheroadnetwork,ispromotingalongtherouteareaeconomydevelopment,bringingpovertyareatogetridofpovertyandbecomerichsoon,andpromotingcrosswiserelationbetweenthecitygroupofthenortheastofHeilongjiangProvince,whichissignificant.Thisdesignisbasedonthefieldoperationsurveydata,aswellasalongtheroutenaturalconditionincludinggeology,terrain,hydrologyandtherelatedtechnicalstandard,whichisissuedbytheMinistryofTransportation&Communications.AccordingtotheabovewecancompletetheK590toK593+500sectionconstructiondrawingdesign.Thecomputertechnologyisfullyusedinthisdesign.ThisdesignusesthelatitudepathassistancedesignsoftwareHintCAD5.8,cartographysoftwareAutoCAD2004,officesoftwareOffices2003andsoon.Meantimethisdesignalsocompletesconstructiondrawingdesignwhichincludesthehighwayroute,theroadbed,roadsurface,drainageworkplancross,theattachedprojectandthefacilityalongtherouteandsoon,anddrawsupthecorrespondinggraphandform.ThroughtodesigningoftheAsphalticconcretepavementandCementconcretepavement,IensurethatthicknessoneachStructurallayeranddesigntheconstructionorganizationbythehigh-quality,efficient,economicandrationalprinciples.KeywordsRoutedesign,Roadbed,Asphalticconcretepavement,Cementconcretepavement,Constructionorganization目錄摘要 IAbstract Ⅱ第一章概述 11.1建設(shè)項(xiàng)目背景 11.2工程概況 11.2.1水文、地質(zhì)條件 11.2.2氣候條件 21.2.3地理、地形條件 21.3設(shè)計(jì)依據(jù) 21.4設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 3第二章路線設(shè)計(jì) 42.1選線和定線 42.2平面設(shè)計(jì) 42.2.1平面線形設(shè)計(jì)的一般原則 42.2.2平面設(shè)計(jì)的要求 42.2.3工程實(shí)況 52.3縱斷面設(shè)計(jì) 52.3.1縱斷面設(shè)計(jì)一般原則 52.3.2縱斷面設(shè)計(jì)的要求 62.4平縱組合設(shè)計(jì) 62.4.1基本要求與設(shè)計(jì)原則 62.4.2平、縱組合設(shè)計(jì)基本思路 72.4.3工程實(shí)況 82.5路基橫斷面設(shè)計(jì) 8第三章路基設(shè)計(jì) 103.1一般路基設(shè)計(jì)內(nèi)容 103.2一般路基設(shè)計(jì)要求 103.3路基設(shè)計(jì) 103.3.1路基寬度 103.3.2路基高度 113.3.3路基邊坡坡度 113.3.4路基壓實(shí) 11第四章瀝青混凝土路面設(shè)計(jì) 124.1設(shè)計(jì)要求條件 124.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 124.2.1設(shè)計(jì)軸載 124.2.2軸載換算 134.2.3以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo) 144.3結(jié)構(gòu)組成與材料選取 154.4各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度的確定 164.5設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 164.5.1設(shè)計(jì)彎沉值 164.5.2各層材料容許拉應(yīng)力 174.6路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算 174.6.1確定理論彎沉系數(shù) 184.6.2確定設(shè)計(jì)層厚度 184.7瀝青混凝土面層、半剛性基層和底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 194.7.1驗(yàn)算瀝青面層底部彎拉應(yīng)力 194.7.2驗(yàn)算水泥碎石底部拉應(yīng)力 204.7.3驗(yàn)算水泥砂礫土的底部拉應(yīng)力 204.8確定路面結(jié)構(gòu)層 214.9防凍層厚度檢驗(yàn) 21第五章普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 225.1交通量分析 225.1.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算 225.1.2設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù) 235.2初擬路面結(jié)構(gòu) 235.3路面材料參數(shù)確定 245.4計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力 255.5計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力 255.6應(yīng)力驗(yàn)算 275.7防凍厚度檢驗(yàn) 275.8接縫設(shè)計(jì) 275.8.1縱向接縫 275.8.2橫向接縫 27第六章涵洞及排水設(shè)計(jì) 306.1涵洞的設(shè)計(jì) 306.2排水的目的與意義 316.3排水設(shè)計(jì)原則 326.4路基排水設(shè)計(jì) 326.4.1地面排水設(shè)備 326.4.2地下排水設(shè)備 336.5路面排水設(shè)計(jì) 346.6路面內(nèi)部排水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 356.7路面邊緣排水 35第七章平面交叉設(shè)計(jì) 367.1交叉口設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容 367.2交叉口設(shè)計(jì)規(guī)定 377.3交叉口形式選擇 377.4交叉口交通組織設(shè)計(jì) 387.5交叉口立面設(shè)計(jì) 387.5.1交叉口立面設(shè)計(jì)的目的 387.5.2交叉口立面設(shè)計(jì)的原則 387.5.3交叉口立面設(shè)計(jì)的基本類型 39第八章施工組織設(shè)計(jì) 398.1施工組織安排 398.1.1設(shè)備、人員動(dòng)員周期 398.1.2設(shè)備、人員、材料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)方法 398.2施工組織機(jī)構(gòu)及臨時(shí)工程 408.2.1施工組織機(jī)構(gòu)設(shè)置 408.2.2施工任務(wù)劃分 408.2.3總體施工目標(biāo) 418.2.4主要臨時(shí)工程 418.3主要工程項(xiàng)目的施工方案和方法 428.3.1路基工程施工方案 428.3.2路基工程施工方法 428.3.3路面工程 508.3.4涵洞工程 568.4確保工程質(zhì)量和工期的措施 578.4.1保證工程質(zhì)量的措施 578.4.2保證工期的措施 588.5雨季施工措施 598.6質(zhì)量、安全保證體系 618.6.1質(zhì)量保證體系 618.6.2安全保證體系 618.7其它說明的事項(xiàng) 628.7.1廉政措施 628.7.2環(huán)境保護(hù)和文明施工的主要措施 628.7.3對(duì)外關(guān)系協(xié)調(diào)的措施 638.7.4地上和地下三線保護(hù)措施 638.7.5文物保護(hù) 638.7.6施工保險(xiǎn)措施 638.7.7防止疫病的措施 648.7.8夜間施工措施 648.7.9農(nóng)忙季節(jié)施工 648.7.10質(zhì)量回訪保修措施 64結(jié)論 65參考文獻(xiàn) 66致謝 67黑洛公路（K590-K593+500）段施工圖設(shè)計(jì)PAGE22第一章概述1.1建設(shè)項(xiàng)目背景本設(shè)計(jì)是連接黑河市和大興安嶺市的重要公路，黑河市位于黑龍江省西北部，小興安嶺北麓，與俄羅斯的布拉戈維申斯克市隔江相望，是東西文化的融會(huì)點(diǎn)，是北方重要的邊境貿(mào)易中心。黑河是一座煤炭工業(yè)為主的新興城市。黑河礦產(chǎn)資源豐富，現(xiàn)已查明的礦產(chǎn)資源有30余種，尤以煤炭，石墨，黃金為最。大興安嶺位于黑龍江省北部，原始森林茂密，素有“綠色寶庫(kù)”之美譽(yù)，是我國(guó)重要的林業(yè)基地之一。自從振興東北老工業(yè)基地以來，大興安嶺和黑河兩城市的經(jīng)濟(jì)也飛速的發(fā)展，由于工業(yè)與旅游事業(yè)的興旺，經(jīng)過有關(guān)部門的研究，決定在此兩地間修建一條公路，促進(jìn)兩個(gè)城市之間的資源流通，信息共享，共同發(fā)展，減小地區(qū)經(jīng)濟(jì)差異。根據(jù)兩個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以及沿線自然地形條件，遠(yuǎn)景交通量，公路建成后所承擔(dān)的主要任務(wù)，擬修建二級(jí)公路，此公路的開通，對(duì)公路沿線的居民的出行及交通運(yùn)輸和大力發(fā)展當(dāng)?shù)氐穆糜问聵I(yè)，起著非常重要的作用，有利于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。本路段是省級(jí)干線公路的重要路段，是連接兩市的市際區(qū)間路段，建成后，將加快客貨交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)的交流，對(duì)增進(jìn)兩地的經(jīng)濟(jì)模式互補(bǔ)，繁榮兩市經(jīng)濟(jì)具有極其重要的意義。黑洛公路不僅是一條邊防路、旅游路，同時(shí)也是一條便民路，確保其暢通運(yùn)行至關(guān)重要。1.2工程概況黑洛公路全長(zhǎng)740km。該公路是黑龍江省的一條重要旅游線路和沿邊公路，獲得了省交通廳的支持，預(yù)計(jì)總投資4.6億元。該項(xiàng)目K590—K593+500標(biāo)段為二級(jí)公路施工圖設(shè)計(jì)，路線全長(zhǎng)3.5公里，該標(biāo)段設(shè)計(jì)填方35082.96m3，挖方74011.51m3；設(shè)涵洞2道、與大車道平面交叉1處并設(shè)有配套交通工程及沿線設(shè)施。1.2.1水文、地質(zhì)條件沿線地質(zhì)構(gòu)造為新生代第四紀(jì)沉積層和沖積層。表層0～10m的土壤為粉質(zhì)低液限粘土，中層0～15m為沖積形成的砂礫、圓礫，底層為白堊系的砂巖。山體碎石土層厚度較大，土質(zhì)優(yōu)良，儲(chǔ)量豐富，可作為路堤填筑材料。地下水位距路肩1m，地下水位也較低，大多路段的路基不受地下水影響。土壤滲透性好，地層比較穩(wěn)定。本工程施工范圍內(nèi)主要河流有岔林河、大東北岔河，均屬松花江水系，具有豐富的地表及地下水資源，可為施工提供充足的用水。由于該地區(qū)冬季氣溫較低，屬于季節(jié)性凍土區(qū)，主要的病害有凍脹、翻漿、水毀和積雪等。冬季氣溫很低，路面結(jié)冰會(huì)嚴(yán)重影響行車安全，春融期又可能發(fā)生凍脹、翻漿等病害。夏季水量暴漲有可能沖毀路堤，這些都會(huì)對(duì)公路交通構(gòu)成嚴(yán)重威脅；冬季氣溫最低為－41.8℃，夏季最高氣溫為39.5℃，夏冬溫差較大，路面設(shè)計(jì)應(yīng)注意高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。1.2.2氣候條件本項(xiàng)目所在地區(qū)屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。春季干旱風(fēng)大，主風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。年平均降雨量為546.3mm，多集中在6～8月；最大凍結(jié)深度240mm，最大積雪厚度為50cm。無霜期為129天，全年日照時(shí)間為2525.3小時(shí)。1月平均氣溫-20.9℃，7月平均氣溫21.9℃，年平均氣溫2.3℃，年積溫2200～2400℃，項(xiàng)目跨越的主要河流包括岔林河、大東北岔河等。其余多為匯水面積不大的魚塘。1.2.3地理、地形條件黑洛公路沿線地面自然植被茂密，景色優(yōu)美。本設(shè)計(jì)路段(K590—K593+500)屬山嶺重丘地形，海拔高度300米～350米，沿線多為丘陵和森林。全線地勢(shì)由北向南逐漸傾斜，北部漠河縣附近為低山區(qū)，屬大興安嶺山脈，群山密布，森林茂密。中部為低山丘陵和山前臺(tái)地，地勢(shì)較平緩，土質(zhì)肥沃。南部黑河市附近是松花江沖積平原，小部分為季節(jié)性積水形成的沼澤地。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)(1)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01－2003)(2)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20－2006)(3)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30－2004)(4)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50－2006)(5)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40－2004)(6)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)(8)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62－2004)(9)《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ018－97)1.4設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)公路技術(shù)指標(biāo)是根據(jù)路線在公路網(wǎng)中的功能、規(guī)劃交通量和交通組成、設(shè)計(jì)速度等因素確定的，公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指在一定的自然環(huán)境條件下能夠保持車輛正常行駛性能所采用的技術(shù)指標(biāo)體系，反映我國(guó)公路建設(shè)的技術(shù)方針，是法定的技術(shù)要求。公路設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)當(dāng)遵守。根據(jù)黑龍江省及中華人民共和國(guó)交通部公路網(wǎng)整體規(guī)劃，按照設(shè)計(jì)交通量、公路使用功能及服務(wù)水平等，依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01-2003)，采用公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表1-1所示。路面結(jié)構(gòu)類型為瀝青混凝土路面；路面設(shè)計(jì)年限12年；橋涵設(shè)計(jì)荷載為公路－Ⅱ級(jí)。公路技術(shù)指標(biāo)如表1-1所示。表1-1公路技術(shù)指標(biāo)序號(hào)指標(biāo)單位技術(shù)指標(biāo)一般路段1設(shè)計(jì)速度km/h402路基寬度m8.53行車道寬度m2×3.54土路肩寬度m2×0.755汽車荷載等級(jí)公路-Ⅱ級(jí)6橋涵設(shè)計(jì)洪水頻率小橋涵、路基：1/507圓曲線最小半徑m1008最大縱坡%79最小坡長(zhǎng)m12010最大坡長(zhǎng)m110011豎曲線最小半徑凸形m700凹形m70012豎曲線最小長(zhǎng)度m90第二章路線設(shè)計(jì)2.1選線和定線本設(shè)計(jì)利用緯地5.88軟件進(jìn)行平面選線和定線，本地區(qū)地表起伏較大，最低高程為306.0m，最高高程為348.6m。相對(duì)高差在42.6m左右，故定線可按山嶺重丘區(qū)定線線原則進(jìn)行，所選定路線可見地形圖所示。山嶺重丘區(qū)選線應(yīng)注意正確處理好道路高度的選擇。其次應(yīng)該合理考慮路線與城鎮(zhèn)的關(guān)系，應(yīng)盡量方便運(yùn)輸又保證安全，避開重要的電力電信設(shè)施，保持足夠的距離和凈空。還應(yīng)處理好路線和橋位的關(guān)系，注意土壤水文條件，正確處理新舊路的關(guān)系，盡量靠近建筑材料產(chǎn)地，以節(jié)省運(yùn)費(fèi)。本圖路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)均已確定，即路線的基本方向基本確定，按地形、地質(zhì)、水文等自然條件選出一些細(xì)部控制點(diǎn)，進(jìn)行路線布局，又充分考慮道路與周圍環(huán)境的配合、道路與生態(tài)平衡的關(guān)系、道路自身線性的美觀和協(xié)調(diào)，以及駕駛員視覺和心理反映等問題，最后通過試算和比選的方法選擇了最優(yōu)方案。2.2平面設(shè)計(jì)2.2.1平面線形設(shè)計(jì)的一般原則(1)平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。(2)保持平面線型的均衡與連貫。(3)平曲線應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，使汽車駕駛員在操縱方向盤時(shí)不感到困難，緩和曲線上離心加速度的變化率不超出定值，轉(zhuǎn)角α小于7度時(shí)按規(guī)范中給出的表格采用。2.2.2平面設(shè)計(jì)的要求平面線形設(shè)計(jì)中，在受地形、地物限制的丘陵地區(qū)、路線交叉點(diǎn)、市鎮(zhèn)近郊或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等應(yīng)盡量選用直線。為適應(yīng)地形和汽車行駛軌跡的要求在直線交點(diǎn)處插入相應(yīng)的圓曲線緩和曲線、圓曲線。此外結(jié)合公路沿線自然環(huán)境，重點(diǎn)考慮處理好公路與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉水網(wǎng)的關(guān)系，重視路線與河流溝渠的位置關(guān)系，處理好新建二級(jí)公路與地方道路的交叉關(guān)系，處理好路線線位與地方村鎮(zhèn)的關(guān)系。使公路的修建能更方便的為當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)濟(jì)服務(wù)，更有利方便群眾，并盡量減小拆遷的干擾。最終滿足汽車行駛的平順、舒適、以及速度上的要求，且線形優(yōu)美，盡可能做到安全、適用、經(jīng)濟(jì)和美觀。2.2.3工程實(shí)況本路段內(nèi)共設(shè)8個(gè)交點(diǎn)，圓曲線半徑在60～790m之間，最小半徑60m，最大半徑790m。平曲線半徑小于2500m者，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01－2003)要求進(jìn)行超高設(shè)計(jì)其超高旋轉(zhuǎn)方式為繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)，設(shè)置緩和曲線最小緩和曲線長(zhǎng)度50米。同向曲線間的最小直線長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)車速的6V（即240m）為宜。反向曲線間的最小直線長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)車速的2V（即80m）為宜。具體詳見直線、曲線及轉(zhuǎn)角表及路線平面設(shè)計(jì)圖。全線設(shè)計(jì)均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，且與地形變化相協(xié)調(diào)，可以保證行車的安全與舒適。2.3縱斷面設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)路段（K590—K593+500）最大縱坡為5.96%，最小縱坡為0.91%，最小直坡段長(zhǎng)為137.20米。全線共設(shè)5處豎曲線，其中2個(gè)為凸形豎曲線，3個(gè)為凹形豎曲線。均大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一般最小值，滿足規(guī)范要求。2.3.1縱斷面設(shè)計(jì)一般原則(1)應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項(xiàng)規(guī)定（最大縱坡、最小縱坡、坡長(zhǎng)限制、坡段最小長(zhǎng)度、豎曲線最小半徑及最小長(zhǎng)度）。(2)設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定應(yīng)結(jié)合沿線自然條件綜合考慮；沿河路線標(biāo)高應(yīng)在設(shè)計(jì)洪水位0.5m以上，并計(jì)入壅水和浪高的影響；稻田低濕路段應(yīng)有最小填土高度的保證。(3)縱坡應(yīng)均勻平順，變坡點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置大半徑豎曲線。(4)縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，按照平豎曲線相協(xié)調(diào)及半徑的均衡來確定縱斷面的設(shè)計(jì)線。(6)適當(dāng)照顧當(dāng)?shù)孛耖g運(yùn)輸工具、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)田水利等方面要求。(7)應(yīng)爭(zhēng)取填挖平衡，以節(jié)省土石方量，降低工程造價(jià)。2.3.2縱斷面設(shè)計(jì)的要求坡度設(shè)計(jì)：根據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件以及工程和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素，通過綜合分析，全面考慮，合理確定的。設(shè)計(jì)速度為40Km/h，最大坡度為7%。為了保證排水，防止水滲入路基而影響路基的穩(wěn)定性，應(yīng)設(shè)置不小于0.3%的縱坡（一般情況下以采用不小于0.5%為宜）。坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)：最小縱坡通常規(guī)定汽車以設(shè)計(jì)速度行駛9～15s的行程為宜，設(shè)計(jì)速度為40Km/h時(shí)，最小坡長(zhǎng)一般值為100m。路線所處地區(qū)地形起伏較大，地面平均縱坡在1%左右，但為保證路面和邊溝排水，將全線最小縱坡控制在大于等于0.3%。由于該設(shè)計(jì)的路段坡度很小，故不需要設(shè)計(jì)爬坡車道。本次設(shè)計(jì)中盡量使路線順應(yīng)自然地形的起伏；充分考慮與地方道路在縱面的交叉關(guān)系；盡量控制路基填土高度，保證填挖方量的平衡；并減小拆遷占地；變坡點(diǎn)位置及標(biāo)高、坡率和坡長(zhǎng)在滿足平縱組合的情況下優(yōu)化組合，豎曲線半徑盡量采用較大值。2.4平縱組合設(shè)計(jì)2.4.1基本要求與設(shè)計(jì)原則平縱線形組合的基本要求：(1)當(dāng)豎曲線與平曲線組合時(shí)，豎曲線宜包含在平曲線之內(nèi)，且平曲線稍長(zhǎng)于豎曲線。應(yīng)避免平、豎曲線同起點(diǎn)、同終點(diǎn)相連接。應(yīng)保證兩點(diǎn)之間應(yīng)至少10s的行程。如下圖2-1所示。這種布置通常稱為平曲線與豎曲線的對(duì)應(yīng)。圖2-1平曲線與豎曲線組合(2)要保證平曲線與豎曲線的大小的均衡，豎曲線半徑為平曲線半徑的10～20倍。(3)當(dāng)曲線緩而長(zhǎng)、縱斷面坡差較小時(shí)，不要平、豎曲線一一對(duì)應(yīng)，平曲線中可包含多個(gè)豎曲線或豎曲線略長(zhǎng)于平曲線。(4)要選擇合適的合成坡度。平縱線形組合的設(shè)計(jì)原則：(1)視覺上能自然的引導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。(2)注意保持平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡。(3)選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露龋岳诼访媾潘托熊嚢踩?4)注意與道路周圍環(huán)境相配合。2.4.2平、縱組合設(shè)計(jì)基本思路平、縱組合是指在滿足汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)要求的前提下，研究如何滿足視覺和心理方面的連續(xù)、舒適及與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的要求并有良好的排水條件。道路作為一種人工構(gòu)造物，應(yīng)將其視為一種景觀的對(duì)向來研究，盡量做到線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。修筑道路會(huì)對(duì)自然景觀產(chǎn)生影響，有時(shí)產(chǎn)生一定的破壞作用。而道路兩側(cè)的自然景觀反過來也會(huì)影響道路上汽車的行駛，特別是對(duì)駕駛員的視覺、心理以及駕駛員操作等都有很大影響。平縱線形組合必須是在充分與道路所經(jīng)地區(qū)的景觀相配合的基礎(chǔ)上進(jìn)行。否則，即使線形組合符合相關(guān)規(guī)定也不一定是良好的設(shè)計(jì)。對(duì)于駕駛員來說，只有看上去具有優(yōu)美的線形和景觀，才能稱為舒適安全的道路。對(duì)設(shè)計(jì)速度高的道路，平、縱線形組合設(shè)計(jì)與周圍景觀配合尤為重要。2.4.3工程實(shí)況本設(shè)計(jì)在滿足平面設(shè)計(jì)和縱斷面設(shè)計(jì)要求的前提下，進(jìn)行平、縱組合設(shè)計(jì)。在K590+960等五處各設(shè)置豎曲線，均設(shè)置在相應(yīng)的平曲線緩和曲線段內(nèi)，或設(shè)在直線段內(nèi)，均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范及駕駛員視覺和心理上的要求。2.5路基橫斷面設(shè)計(jì)路基寬度：二級(jí)公路路基的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面應(yīng)由車道、路肩（土路肩）等組成。該設(shè)計(jì)選用整體式路基，路基寬度按表2-1而定。表2-1二級(jí)公路整體式路基寬度公路等級(jí)二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度（Km/h）4030車道數(shù)22路基寬度（m）一般值8.57.5注：“一般值”為正常情況下的采用值。車道：二級(jí)公路、二級(jí)公路應(yīng)為雙車道。車道寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度規(guī)定表2-2取值。表2-2車道寬度設(shè)計(jì)速度（Km/h）1201008060403020車道寬度（m）3.753.753.753.503.503.253.00路肩：二級(jí)公路右側(cè)路肩寬度規(guī)定如表2-3所示。表2-3二級(jí)公路右側(cè)路肩寬度設(shè)計(jì)速度（Km/h）二級(jí)公路4030右側(cè)硬路肩寬度（m）一般值1.500.75最小值0.750.25土路肩寬度（m）一般值0.750.75最小值0.500.50注：“一般值”為正常情況下的采用值；“最小值”為條件受限制時(shí)可采用的值。該設(shè)計(jì)標(biāo)段降雨量較適中。規(guī)范規(guī)定二級(jí)公路應(yīng)采用雙向路拱坡度，有路中央向兩側(cè)傾斜。路拱坡度應(yīng)根據(jù)路面類型和當(dāng)?shù)刈匀粭l件確定，但不應(yīng)小于2%。土路肩的橫坡：土路肩的排水性能遠(yuǎn)低于路面，其橫坡度較路面宜增大1%~2%。本設(shè)計(jì)中路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面路基寬度：8.5m。其中：行車道2×3.5m，土路肩2×0.75m。路基設(shè)計(jì)標(biāo)高為路基邊緣標(biāo)高。車道土路肩設(shè)3%橫坡。路堤坡腳或排水溝外緣2.0m，橋梁上部構(gòu)造水平投影邊緣外側(cè)2.0m以內(nèi)的土地為公路用地范圍。第三章路基設(shè)計(jì)3.1一般路基設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)選擇路基斷面形式，確定路基寬度和高度。(2)選擇路基填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。(3)確定邊坡形狀與坡度。(4)路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(5)坡面防護(hù)與加固設(shè)計(jì)。(6)附屬設(shè)施設(shè)計(jì)。3.2一般路基設(shè)計(jì)要求(1)路基是公路的承重主體，主要在應(yīng)力作用區(qū)承受行車荷載作用，其深度一般在路基頂面以下0.8m范圍以內(nèi)，所以路基路面的綜合設(shè)計(jì)至關(guān)重要。(2)為保證路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性，使路基在外界因素作用下，不至于產(chǎn)生不允許的變形，還必須包括各項(xiàng)附屬設(shè)施，如路基排水，防護(hù)與加固以及棄土堆、取土坑、護(hù)坡道、碎落臺(tái)及錯(cuò)車道等。(3)由于路基標(biāo)高與原地面標(biāo)高有差異，且各路段巖土性質(zhì)的變化，各處附屬設(shè)施的布置不盡相同，因此各路段的路基橫斷面形狀差別很大。(4)一般路基可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、地形情況，直接選用典型斷面圖或設(shè)計(jì)規(guī)定，不必進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。對(duì)于超過規(guī)定的高填、深挖路基，以及地質(zhì)、水文條件特殊的路基，需要進(jìn)行個(gè)別設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。3.3路基設(shè)計(jì)3.3.1路基寬度查《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》后確定設(shè)計(jì)路段路基的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面路基寬度為8.5m。其中：行車道2×3.5m，土路肩2×0.75m。路拱橫坡2%，土路肩設(shè)3%橫坡。路基占用土地，是公路通過農(nóng)田或用地受限制地區(qū)時(shí)的突出問題。建路占地必須綜合規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，講究經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)業(yè)與交通相互促進(jìn)。公路建設(shè)應(yīng)盡可能利用非農(nóng)業(yè)用地，少占農(nóng)田。山坡路基應(yīng)盡量使填挖平衡，擴(kuò)大和改善林業(yè)用地，保護(hù)林區(qū)綠地，防止水土流失，維護(hù)生態(tài)平衡，減少高填深挖，利用植物防護(hù)，綠化與美化路基。這些都要在路基設(shè)計(jì)與施工過程中，綜合考慮。3.3.2路基高度路基高度是指路基中心線處設(shè)計(jì)標(biāo)高與原地面標(biāo)高之差。路基邊坡高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對(duì)高差，所以路基高度有中心高度和邊坡高度之分。路基的填挖高度，是在路線縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮路線縱坡要求、路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟(jì)等因素確定的。從路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性出發(fā)，路基上部土層應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)，路基高度應(yīng)根據(jù)臨界高度并結(jié)合公路沿線具體條件和排水及防護(hù)措施確定路堤的最小填土高度。沿河及受水浸淹的路基，其高度應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率（對(duì)于二級(jí)公路是1/50），求得設(shè)計(jì)水位，再增加0.5m的余量。3.3.3路基邊坡坡度路基邊坡坡度對(duì)路基穩(wěn)定十分重要，可用邊坡高度H與寬度B表示，并取H=1。路基邊坡坡度的大小，取決于邊坡的土質(zhì)、巖石的性質(zhì)及水文地質(zhì)條件等自然因素和邊坡的高度。在陡坡和填挖較大的路段，邊坡坡度不僅影響土石方工程量和施工的難易，而且是路基整體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此，確定邊坡坡度對(duì)于路基的穩(wěn)定性和工程的經(jīng)濟(jì)合理性至關(guān)重要。一般路基的邊坡坡度可根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的數(shù)值采用。3.3.4路基壓實(shí)路基填土需分層壓實(shí)，使之具有一定的壓實(shí)度，土質(zhì)路塹開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需檢驗(yàn)路基頂面工作區(qū)內(nèi)天然狀態(tài)土的密實(shí)度，該密實(shí)度通常低于設(shè)計(jì)要求，必要時(shí)，應(yīng)在挖開后再分層壓實(shí)，使之達(dá)到一定的密實(shí)度。分層壓實(shí)的路基頂面能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)生的壓密變形，確保路面的使用品質(zhì)和壽命。土的壓實(shí)效果同壓實(shí)時(shí)的含水量有關(guān)，路基土在最佳含水量狀態(tài)下進(jìn)行壓實(shí)可以提高路基的抗變形能力和水穩(wěn)定性。路基土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按重型、輕型兩種標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)驗(yàn)方法確定，由于本公路處于季節(jié)性冰凍地區(qū)，為了緩和凍脹和翻漿的產(chǎn)生，壓實(shí)度應(yīng)高些。第四章瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)要求條件該設(shè)計(jì)路段（黑洛公路K590—K593+500段）設(shè)計(jì)年限為12年，是一條雙車道的二級(jí)公路，使用期內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率為10%，車道系數(shù)為0.6。該路段處于Ⅱ2區(qū)，土質(zhì)屬于粉質(zhì)中液限粘土，地下水位距路肩1m，填土高度0.5m，土基回彈模量為40Mpa，沿線有砂石、碎石、石灰、粉煤灰、瀝青、水泥等供應(yīng)。路面寬度為B=8.5m，行車道為2×3.5m。此公路設(shè)有一個(gè)收費(fèi)站，要求收費(fèi)站處采用水泥混凝土路面，其它路段均采用瀝青混凝土路面，該設(shè)計(jì)路段處于中濕路段。其交通組成及交通量見表4-1。表4-1交通組成及交通量車型名稱雙向交通量（次/日）依土茲TD5045黃河JN15085東風(fēng)EQ140295解放CA10B5854.2設(shè)計(jì)內(nèi)容4.2.1設(shè)計(jì)軸載本設(shè)計(jì)采用雙輪組單軸載100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ—100表示。如表4-2所示。表4-2BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪壓傳面當(dāng)量圓直徑d（mm）21.3輪胎接地壓強(qiáng)（Mpa）0.7兩輪中心距（cm）1.5d4.2.2軸載換算當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值及瀝青層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)驗(yàn)算時(shí)，凡前后軸軸載大于25KN的各級(jí)軸載作用次數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)N。其計(jì)算公式為： N—以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次； ni—被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次/d）；Pi—被換算車型的各級(jí)軸載； C1—被換算車型的軸載系數(shù)，C1=1+1.2(m-1)；m—軸數(shù)；C2—被換算車型的輪組系數(shù)。雙輪組為1.0； P—標(biāo)準(zhǔn)軸載； K—被換算車型的軸載級(jí)別。軸載換算與累計(jì)軸載如表4-3所示。表4-3軸載換算與累計(jì)軸載車型前軸重KN后軸重KN后軸數(shù)后軸輪組數(shù)日交通量（次/日）解放CA10B19.4060.851雙輪組585黃河JN15049.00101.601雙輪組85依土茲TD5042.2090.001雙輪組45東風(fēng)EQ14023.7069.201雙輪組295軸載計(jì)算結(jié)果如表4-4所示。表4-4軸載計(jì)算結(jié)果表車型解放CA10B前軸19.40115850.47后軸60.851167.40黃河JN150前軸49.0011853.82后軸101.601191.08依土茲TD60前軸42.2011451.06后軸90.001128.46東風(fēng)EQ140前軸23.70112950.56后軸69.201159.47累計(jì)當(dāng)量軸次次該道路的設(shè)計(jì)交通等級(jí)為：輕交通（＜）4.2.3以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)凡是軸載大于50KN的各級(jí)軸載（包括車輛前、后軸），Pi的作用次數(shù)ni應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)，軸載換算公式如下：—以半剛度材料層的拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量次數(shù)（輛/天）；—被換算車型的軸數(shù)系數(shù)，=1+2(m-1）；m—軸數(shù)；—被換算車型的輪組系數(shù)。軸載換算如表4-5所示。表4-5軸載換算Pi解放CA10B前軸19.40115850.001后軸60.851110.996黃河JN150前軸49.0011850.282后軸101.601196.509依土茲TD50前軸42.2011450.045后軸90.001119.371東風(fēng)EQ140前軸23.7112950.003后軸69.21115.512次次根據(jù)雙指標(biāo)算得的累計(jì)當(dāng)量軸次=1181654.46次，=668375.64次4.3結(jié)構(gòu)組成與材料選取由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車道上的累積標(biāo)準(zhǔn)軸次大約118萬次，屬于輕交通。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，考慮到公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供應(yīng)，根據(jù)黑龍江地區(qū)路面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和該路材料的供應(yīng)情況以及結(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，路面采用如下結(jié)構(gòu)：面層：4cm中粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-167cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-25基層：(設(shè)計(jì)層)水泥碎石(6%)底基層：20cm水泥穩(wěn)定砂礫(6%)墊層：20cm天然砂礫4.4各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度的確定土基回彈模量的確定可查表，各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度，由規(guī)范查得。以路面彎沉設(shè)計(jì)值計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度時(shí)，采用20℃的抗壓模量，驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí)用15℃的抗壓模量。各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度如下表4-6所示:表4-6各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度結(jié)構(gòu)層次材料名稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)15℃劈裂強(qiáng)度(MPa)20℃15℃面層表面層中粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-164140020001.0下面層粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土AC-257120014000.8基層水泥碎石(6%)設(shè)計(jì)層1500－0.6底基層水泥穩(wěn)定砂礫(6%)201300－0.5墊層天然砂礫20180－－土基粘土－40－－注：干燥路段不設(shè)墊層，中濕及潮濕路段設(shè)置20cm厚天然砂礫墊層。4.5設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定4.5.1設(shè)計(jì)彎沉值路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo)，是路面設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。該公路為二級(jí)公路，公路等級(jí)系數(shù)取Ac=1.1；面層是瀝青混凝土，As=1.0；基層類型為半剛性基層，Ab=1.0。則:4.5.2各層材料容許拉應(yīng)力各層材料容許層底拉應(yīng)力，按公式σR=σSP/KS計(jì)算：式中：σR—路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(Mpa)；σSP—瀝青混凝土或半剛性材料的極限劈裂強(qiáng)度(Mpa)，對(duì)瀝青混凝土是15℃的劈裂強(qiáng)度，二灰穩(wěn)定類材料為齡期為180d的劈裂強(qiáng)度；KS—抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。中粒式密級(jí)配瀝青混凝土：粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土：，水泥碎石：水泥穩(wěn)定沙礫：總結(jié)：設(shè)計(jì)彎沉值為34.90mm。各層材料抗壓模量和容許應(yīng)力如表4-7所示。表4-7各層材料的抗壓模量和容許拉應(yīng)力材料H(cm)20℃抗壓模量容許拉應(yīng)力中粒式密級(jí)配瀝青混凝土414000.56粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土712000.45水泥碎石？15000.405水泥石灰沙礫土2013000.264.6路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算按等彎沉換算法，將多層體系換算成三層體系：h1=4cmE1=1400Mpah1=4cmE1=1400Mpah2=7cmE2=1200Mpah3=?E3=1500MpaH=？E2=1200Mpah4=20cmE4=1300MpaE0=40MpaE0=40Mpa4.6.1確定理論彎沉系數(shù)理論彎沉系數(shù)公式如下：其中：ld—設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）；δ—當(dāng)量圓半徑（cm）；E1，E2，En-1—各結(jié)構(gòu)層回彈模量（Mpa）；h1，h2，hn-1—各結(jié)構(gòu)層的厚度（cm）；p—標(biāo)準(zhǔn)車軸載輪胎接地壓力（Mpa）；F—彎沉綜合修正系數(shù)，F(xiàn)=1.63[Ld/(2000δ)]0.38(E0/P)0.36；E0—路基回彈模量（Mpa）。代入數(shù)值，有：=4.6.2確定設(shè)計(jì)層厚度由三層體系表面彎沉系數(shù)諾模圖查得：=6.3，由三層體系表面彎沉系數(shù)諾模圖查得：K1=1.42，因此；由公式：得由，，，根據(jù)三層體系表面彎沉系數(shù)諾模圖查得，則H=4.1×10.65=43.67cm，則h3=14.58cm，取為h3=15cm。4.7瀝青混凝土面層、半剛性基層和底基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算4.7.1驗(yàn)算瀝青面層底部彎拉應(yīng)力h1=4cmE1=2000Mpah2=7cmE2=1400Mpah=？E1=1400Mpah3=15cmE3=1500MpaH=？E2=1500Mpah4=20cmE4=1300MpaE0=40MpaE0=40Mpa換算后的厚度：H=由三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得σ=0<σR=0.48Mpa,故滿足要求。4.7.2驗(yàn)算水泥碎石底部拉應(yīng)力h1=4cmE1=2000Mpah2=7cmE2=1400Mpah3=15cmE3=1500Mpah=？E1=1500Mpah4=20cmE4=1300MpaH=20cmE2=1300MpaE0=40MpaE0=40Mpa=由三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得=0.06Mpa。，由三層連續(xù)體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得m1=1.65，m2=1.0。故滿足要求。4.7.3驗(yàn)算水泥砂礫土的底部拉應(yīng)力h1=4cmE1=2000Mpah2=7cmE2=1400Mpah3=15cmE3=1500Mpah=？E1=1500Mpah4=20cmE4=1300MpaH=20cmE2=1300MpaE0=40MpaE0=40Mpa由三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得=0.5，由三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得，不符合要求。需要加大水泥沙礫土層的厚度。取水泥沙礫土層厚度。由三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得=0.28，；；由三層連續(xù)體系中層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾莫圖查得，，符合要求。4.8確定路面結(jié)構(gòu)層綜上所述，確定路面結(jié)構(gòu)形式為：4cm中粒式瀝青混凝土上面層；7cm粗粒式瀝青混凝土下面層；15cm水泥穩(wěn)定碎石基層；35cm水泥砂礫土層。4.9防凍層厚度檢驗(yàn)根據(jù)《公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50－2006）表5.2.4查得最小防凍厚度為60～70cm，在潮濕狀態(tài)下最小防凍厚度為70～90cm。按照規(guī)范要求進(jìn)行抗凍厚度驗(yàn)算，設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)厚度為：干燥:d=4+7+15+35=61cm，滿足最小防凍厚度要求。中濕/潮濕:d=4+7+15+35+20=81cm，滿足最小防凍厚度要求。故可不考慮防凍層。PAGE68第五章普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)5.1交通量分析5.1.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算我國(guó)公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范以汽車軸重為100KN的單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，后軸載大于40KN（單軸）的軸數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)，其公式為：。Ns—100KN的單軸-雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；Pi—單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i級(jí)軸載的總重；n—軸型和軸載級(jí)位數(shù)；Ni—各類軸型i級(jí)軸載的作用次數(shù)；δi—軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，δi=1.0；單軸-單輪時(shí)，按式計(jì)算；雙軸-雙輪組時(shí)，按式計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí)，按式計(jì)算。軸載換算結(jié)果如表5-1所示。表5-1軸載換算結(jié)果車型Pi(KN)δiNi（次/日）δiNi(pi/100)16解放CA10B前軸19.41585—后軸60.8510.21黃河JN150前軸49.0185—后軸101.61109.58依土茲TD50前軸42.2145—后軸9018.34東風(fēng)EQ140前軸23.71295—后軸69.210.82∑Ns118.955.1.2設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)混凝土路面臨界荷載車輛輪跡橫向分布系數(shù)表5-2所示。表5-2混凝土路面臨界荷載車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速公路、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.17～0.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬>7m0.34～0.390.54～0.62行車道寬≤7m注：車道或行車道或者交通量較大時(shí)，取高值；反之，取低值。由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)可知收費(fèi)站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期t=12年，臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)=0.2，代入公式求得：次由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)表3.0.5可知該路段交通等級(jí)為：中等交通（3×100～100×100）。5.2初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)可知，水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性、表面抗滑移、耐磨性、平整性。面層一般采用設(shè)接縫的混凝土，普通混凝土面層板一般采用矩形，其縱向和橫向接縫應(yīng)垂直相交，縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯(cuò)位；縱向接縫為平縫，間距按路面寬度在3.0m~4.5m之間確定。普通混凝土面層橫向接縫的間距一般為4~6m，面板的長(zhǎng)寬比不宜超過1.30，尺寸不宜超過25m2。根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)表3.0.1可知，相應(yīng)安全等級(jí)二級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)。根據(jù)二級(jí)公路、中等交通等級(jí)和中級(jí)變異水平等級(jí)，查規(guī)范中表4.4.6給定的水泥混凝土面層厚度的參考范圍，初擬普通混凝土面層厚度為22cm；基層選用水泥穩(wěn)定粒料基層，厚度為20cm；墊層選用天然砂礫，中濕路段厚度為20cm，潮濕路段厚度為40cm。混凝土面板的平面尺寸：寬為中央分隔帶至路肩為3.5m，長(zhǎng)4m。縱縫為設(shè)拉桿的平縫，橫縫為不設(shè)傳力桿假縫。路面各層結(jié)構(gòu)厚度匯總?cè)绫?-3所示。表5-3路面各層結(jié)構(gòu)厚度結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（㎝）面層（面板）普通水泥混凝土（長(zhǎng)4m，寬3.75m）22基層水泥穩(wěn)定碎石20墊層天然砂礫（中濕路段）20天然砂礫（潮濕路段）405.3路面材料參數(shù)確定由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40－2002)表3.0.6可知普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.5MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31×100MPa。查附錄F.1，路基回彈模量取40MPa。查附錄F.2，天然砂礫墊層回彈模量取200MPa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1500MPa。面板（面層）:22cmEc=31×100MPa水泥穩(wěn)定碎石：20cmE1=1500MPa天然砂礫:20cmE2=200MPa路基:E0=40MPa按《規(guī)范》式(B.1.5)計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下其中：Ex—基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa)Dx—基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m)hx—基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)Et—基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa)a、b—與Ex/E0有關(guān)的回歸系數(shù)。普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑按《規(guī)范》式(B.1.3.2)計(jì)算為5.4計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力按《規(guī)范》式(B.1.3)，標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計(jì)算為:因縱縫為拉桿平縫，傳荷能力應(yīng)力折減系數(shù)Kr=0.87，考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累積疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，根據(jù)公路等級(jí)，由《規(guī)范》表B.1.2，考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞的影響綜合系數(shù)按《規(guī)范》式(B.1.2)荷載疲勞應(yīng)力為：5.5計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力由《規(guī)范》表3.0.8，Ⅱ區(qū)最大溫度梯度取88(℃/m)。板長(zhǎng)為4m，，由《規(guī)范》圖B.2.2可查普通混凝土板厚h=0.22m，=0.76，按式(B.2.2)，最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力計(jì)算為:其中：σtm—最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力（Mpa），按B.2.3條確定；αc—混凝土線膨脹系數(shù)（1/℃），通常可取1×10-5/℃；Tg—最大溫度梯度，查表3.0.8取用；Bx—綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，按l/r和h查用圖B.2.2確定；l—板長(zhǎng)。即橫縫間距（m）。其中：kt—考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式B.2.3確定；—水泥混凝土彎沉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）;a、b和c—回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表B.2.3（即表5-4）確定。表5-4回歸系數(shù)a，b和c系數(shù)公路自然區(qū)劃ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270該路段設(shè)計(jì)自然區(qū)為Ⅱ區(qū)，由表5-4知：a=0.828，b=0.041，c=1.323。溫度疲勞應(yīng)力為σtr—臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力（Mpa）；查《規(guī)范》表3.0.1，二級(jí)公路的安全等級(jí)為二級(jí)，相應(yīng)于二級(jí)安全等級(jí)的變異水平等級(jí)為中級(jí)，目標(biāo)可靠度為85％。再據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級(jí)，查表3.0.3，確定可靠度系數(shù)=1.13。5.6應(yīng)力驗(yàn)算水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)，其表達(dá)式為：因而，所選普通混凝土面層厚度可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力。5.7防凍厚度檢驗(yàn)由規(guī)范知水泥混凝土路面防凍厚度0.5m，路面總厚度為0.62m，0.5m<0.62m故滿足要求。5.8接縫設(shè)計(jì)混凝土面層由一定厚度的混凝土板所構(gòu)成，它具有熱脹冷縮的性質(zhì)。為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，故在混凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫。5.8.1縱向接縫縱縫是指平行于混凝土路面行車方向的那些接縫。縱縫間距按4m設(shè)置，這對(duì)行車和施工都較方便。當(dāng)雙車道路面按全幅寬度施工時(shí)，縱縫可做成假縫形式。為了有利于板間傳遞荷載，也可采用企口式縱縫，縫壁應(yīng)涂瀝青，縫上部應(yīng)留有寬5mm的縫隙，內(nèi)澆灌填縫料。為防止板沿兩側(cè)路拱橫坡滑動(dòng)，拉開和形成錯(cuò)臺(tái)，以及防止橫縫搓開，可在關(guān)鍵路段縱縫上設(shè)置拉桿，拉桿長(zhǎng)60cm，直徑20mm，間距1.5m并進(jìn)行防銹處理。5.8.2橫向接縫橫向接縫是垂直于行車方向的接縫，共有三種：縮縫、脹縫和施工縫。縮縫保證板因溫度和濕度降低而收縮時(shí)沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫。脹縫保證板在溫度升高時(shí)能部分伸張，從而避免產(chǎn)生路面板在熱天的拱脹和折斷破壞，同時(shí)起到縮縫的作用，另外，每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，必須設(shè)置施工縫，其位置應(yīng)盡可能選在縮縫或脹縫處。無論是哪種形式的接縫處，板體都不可能完全連續(xù)，其傳遞荷載的能力均無法達(dá)到連續(xù)板體的要求。而且任何形式的接縫都不免要漏水。因此，對(duì)各種形式的接縫，都必須提供相應(yīng)的傳荷與防水設(shè)施。(1)脹縫的構(gòu)造：脹縫寬20mm，縫隙上部3~4cm深度內(nèi)澆灌填縫料，下部則設(shè)置富有彈性的填縫板，它可用油浸或者瀝青浸制的軟木板制成。縫內(nèi)設(shè)置填縫料和可滑動(dòng)的傳力桿。脹縫的構(gòu)造如下圖5-1所示。傳力桿其尺寸和間距可由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD40-2002表5.2.5選用，本設(shè)計(jì)選用傳力桿直徑30mm，傳力桿最小長(zhǎng)度400mm，傳力桿最大間距300mm。圖5-1脹縫構(gòu)造（尺寸單位：mm）(2)縮縫的構(gòu)造：縮縫一般采用假縫形式即只在板上部設(shè)縫隙，當(dāng)板收縮時(shí)即沿此最薄弱斷面有規(guī)則的自行斷裂。深度為板厚度的1/5~1/4，一般為5~6cm，寬度為3~8mm。本設(shè)計(jì)橫向縮縫采用假縫，縫隙寬5mm，深度5cm。假縫縫隙內(nèi)亦須澆灌填縫料，以防地面水下滲及石砂雜物進(jìn)入縫內(nèi)。一般不用設(shè)置傳力桿，其構(gòu)造如圖5-2b)所示。但對(duì)于具體繁重或地基水文條件不良的路段，應(yīng)采在板厚中央設(shè)傳力桿，其構(gòu)造如圖5-2a)所示。a）設(shè)傳力桿假縫型b）不設(shè)傳力桿假縫型圖5-2橫向縮縫構(gòu)造（尺寸單位：mm）(3)施工縫構(gòu)造：設(shè)在縮縫處的施工縫，應(yīng)采用傳力桿的平縫形式，其構(gòu)造如圖5-3a)所示;設(shè)在脹縫處的施工縫，其構(gòu)造與脹縫相同.遇有困難需設(shè)在縮縫之間時(shí)，施工縫采用設(shè)拉桿的企口縫形式，其構(gòu)造如圖5-3b)所示。縫上部應(yīng)設(shè)置深為3cm，寬為6mm的溝槽，內(nèi)澆灌填縫料。為利于板間傳遞荷載，在板厚中央應(yīng)設(shè)置傳力桿，長(zhǎng)約40cm，直徑20cm，半段錨固在混凝土中，另半段涂瀝青或者潤(rùn)滑油。a)設(shè)傳力桿平縫型b）設(shè)拉桿企口縫型圖5-3橫向施工縫構(gòu)造（尺寸單位：mm）第六章涵洞及排水設(shè)計(jì)6.1涵洞的設(shè)計(jì)公路涵洞設(shè)計(jì)的作用分為永久作用、可變作用和偶然作用三類。永久作用的標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)結(jié)構(gòu)自重（包括結(jié)構(gòu)附加重力），可按結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料的重力密度計(jì)算確定；可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD60-2004有關(guān)章節(jié)中的規(guī)定采用；偶然作用應(yīng)根據(jù)調(diào)查、試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定其標(biāo)準(zhǔn)值。公路涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以上可能同時(shí)出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行作用效應(yīng)組合，取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。涵洞孔徑的設(shè)計(jì)必須保證設(shè)計(jì)洪水以內(nèi)的各級(jí)洪水及流冰、泥石流、漂流物等安全通過，并應(yīng)考慮壅水、沖刷對(duì)上下游的影響，確保涵洞附近路堤的穩(wěn)定。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)及地理?xiàng)l件，該設(shè)計(jì)的涵洞孔徑均為1.0米。涵洞的布置應(yīng)根據(jù)公路功能及等級(jí)、通行能力，結(jié)合地形、河流水文、河床地質(zhì)、同行要求、河堤防洪、環(huán)