二级公路毕业设计

富官庄段DK~DK二级公路设计

FuGuan Zhuang Secondary Road Design

目录

1绪论 .............................................................. 5 1.1设计资料 .................................................... 1 1.2 主要设计内容................................................ 1 2道路技术等级的确定 ................................................ 1 3 路线平面设计...................................................... 2 3.1平面线形技术指标 ............................................ 2 3.2平曲线设计 .................................................. 3 3.3 平曲线要素计算.............................................. 3 4路线纵断面设计 .................................................... 7 4.1纵断面设计技术指标 .......................................... 7 4.2竖曲线设计 .................................................. 8 4.3竖曲线要素计算 .............................................. 8 5路基设计 ......................................................... 10 5.1路基横断面设计指标 ......................................... 10 5.2路基填土高度设计 ........................................... 11 5.3 路基超高计算............................................... 11 5.4视距验算 ................................................... 13 5.5合成坡度验算 ............................................... 14 5.6路基稳定性验算 ............................................. 15 5.7 路基路面排水设计........................................... 19 6沥青路面设计： ................................................... 19 6.1 公路等级及主要技术指标的确定............................... 19 6.2 路面结构设计计算........................................... 20 6.3 路面结构组合与材料选取..................................... 23 7边坡防护 ......................................................... 29 7.1边坡防护工程要求： ....................................... 29 7.1拱型骨架护坡： ........................................... 29 7.3棱形骨架护坡 ............................................... 29 7.4浆砌片石护坡 ............................................. 30 8挡土墙设计 ....................................................... 30 8.1工程概况及设计条件 ......................................... 30

8.2墙身构造设计及截面尺寸拟定 ................................. 31 8.3挡土墙基础形式及尺寸拟定 ....................................... 31 8.4车辆荷载的计算 ................................................. 31 8.5土压力计算 ..................................................... 34 8.6 挡土墙稳定性计算............................................... 35 9涵洞设计 ......................................................... 37 9.1径流计算 ....................................................... 37 9.2圆管涵设计 ..................................................... 38 9.3荷载计算 ....................................................... 39 9.4管壁弯矩计算 ................................................... 40 9.5荷载组合 ....................................................... 40

9.6强度验算 ....................................................... 40 9.7裂缝宽度验算 ................................................... 41 9.8地基应力验算 ................................................... 41 参考文献........................................................... 42 致谢............................................................... 43 附录............................................................... 43 附件

contents

1 Introduction 1 1.1 design data 1

1.2 mostly design substance1

2Determine the technical grade of the road 3flat surface design of the line

3.1 flat surface qualification of the line 3.2 The flat curve design

3.3The elements calculation of the flat curve 4 vertical section design of the line

4.1the qualification design of vertical section of the line 4.2 vertical curve design 7

4.3 The elements calculation of the vertical curve 5 subgrade design 9

5.1The design index of cross section of subgrade 9 5.2 the subgrade design of the depth of fill 11 5.3 the calculation of subgrade superelevation 11 5.4the check of the stopping sight distance 5.5 the check of the resultant gradient

5.6 the check of the stability of the subgrade

5.7the drainage design of the subgrade and pavement 18 6 asphalt pavement design: 19

6.1 Determining the rank and the main technical indexes of the road 6.2 pavement structure design 19

6.3 assembling the pavement structure and selection pavement material 7 slope protection 29

7.1 the requirements of theslope protection engineering 7.2 the skeleton slope protection of arch type : 29 7.3 the skeleton slope protection of prism type29

7.4 the skeleton slope protection of mortar rubble type 8 retaining wall design 30

8.1 engineering survey and design conditions 30

8.2 the design of the structure and size of the wall 8.3the design of the foundation type and size of the wall 8.4 The calculation of vehicle load 33 8.5the calculation of earth pressure

8.6the stability calculation of The retaining wall

9 culvert design 38

9.1 runoff calculation 38

9.2 circular pipe culvert design 39 9.3 load calculation 40

9.4 the calculation of the wall bending moment 41 9.5 the combinations of load 41 9.6 checking the strength of 41 9.7 checking the crack width 42 9.8 checking the foundation stress 42Reference

43Acknowledgements 44Appendix 45attachment

富官庄二级公路设计

作者：刘帅 10级桥渡专业 指导老师：路桂华 职称：讲师

设计内容简介：本设计是富官庄二级公路（沥青路面）设计，该路段全长2713.828m,设计车速为60km/h。此次设计的主要内容有路线设计、路基路面设计、支挡构造物设计等。本设计首先通过收集相关资料，依据地形图内容，选定最优方案进行平面设计，纵断面设计，横断面设计；其次根据路线设计部分的成果进行路基稳定性验算，路面排水设计，路面结构设计。本文分别给出了上述各部分的相关计算过程、表格和图纸。

关键词：二级公路，路线设计，路基路面设计，挡土墙设计，涵洞设计

FuGuan Zhuang Secondary Road Design

Author：Liu Shuai grade 2010 of Specialty in road, bridge and

river-crossing engineering

Advisor:Professor Lu Gui-hua

Brief introduction of design: The design in this thesis is the FuGuan Zhuang secondary road design (asphalt pavement) with the total road length of 2713.828 meters and the designed vehicle speed of 60 kilometers per hour. The contents of the design consist of five aspects, including route design, roadbed and pavement design ,dewatering design, culvert design and retaining wall design and so on. At first, the design determines two feasible programs in accordance with the topographic map by collecting relevant data and makes planar design, longitudinal section design and cross section design on the best program selected. Then the checking calculation of the roadbed stability, the road drainage design and the pavement structure design are conducted in accordance with the results of the road design section. At last, the construction organization design is conducted. In addition, the thesis presents the related calculating processes, tables and drawings respectively.

Keywords: secondary road, road design,roadbed and pavement design, retaining wall design,culvert design

1绪论

1.1设计资料

（1）地质和水文条件

该地区地面起伏较大，属于山岭重丘区。境内以石灰岩、白云岩为主的矿产资源丰富，施工时可因地制宜，就地取材。沿线山体稳定，无不良地质状况，山岗处树木较多，农田处有灌木区，多粘质土。山坡地下水3米以下，洼地地下水1.5米以下，沿线有河流和多座水库，道路沿线应做好排水工作，以免水毁路基 气候条件

（2）气候条件

气候属温带大陆性季风气候，四季分明。春季干燥，多风少雨；夏季高温多雨，雨量集中，年平均降水量792mm，最高气温38C°，最低气温-18 C°，最大冻深约为0.6m，夏冬温差较大，路面设计应注意高温稳定性和低温抗裂性。

1.2 主要设计内容

本设计设计内容包括： （2）路线选择 （3）路线平曲线设计 （4）路线纵断面设计 （5）路基横断面设计 （6）路基稳定性验算 （7）道路排水设计 （8）沥青路面结构设计

（9）涵洞设计 （10）挡土墙设计

本次设计中使用了多种软件辅助设计，其中路线选择，平面设计，纵断面设计，路基横断面设计，等内容主要采用了纬地三维道路CAD系统5884软件和CAD2007；沥青路面结构设计采用了HPDS2011路面设计软件；涵洞设计采用了纬地涵洞设计系统V2.0 。

2道路技术等级的确定

设计依据：

《公路路线设计规范》[1]（JTG D20—2006）2.1公路分级 课本《道路勘测设计》[2]第一章第四节道路控制设计

经调查该地区近期交通量资料如下，交通年平均增长率：γ=7% 表1 交通量资料 序号

汽车车型 日交通量（辆/日） 车辆折算系数 1

1 2 3 4 5 6 7 东风M340 江淮HF150 东风SP9135B 五十铃EXR181L 江淮HF140A 五十铃NPR595G 三菱FR415 500 450 360 330 220 450 580 1.5 2.0 3.0 3.0 1.5 1.5 1.5 查《公路工程技术标准》[3]得小客车和中型载重汽车折算系数如下： 表2 汽车折算系数

汽车代表车型 小客车 中型车 大型车 托挂车 年平均增长率：γ=7% 交通量计算：

ADT=（580+450+220+500）×1.5+450×2.0+（360+330）×3.0=5505辆/日 远景设计年限为15年的设计交通量为： AADT=ADT×（1+γ） =5505×（1+7%）

15?1车辆折算系数 1.0 1.5 2.0 3.0 n?1

=14195辆/日（5000辆/日<14195辆/日<15000辆/日）

一级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为15000—30000辆（四车道）或25000－55000辆（六车道），二级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为5000—15000辆。同时由于地形所限，当山岭重丘区设计时速为80km/h则工程量过大不经济，且线路不能及时避让农田水库等造成永久性影响，综合考虑设计道路选用双车道二级公路，行车速度V=60km/h

3 路线平面设计

路线平面设计采用了纬地道路5.88版设计软件进行设计，在对地形图的仔细研究下，综合考虑设计道路对当地经济环境等的影响，最终确定了一条设计路线。

3.1平面线形技术指标

2

技术指标确定依据：

《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）7公路平面

通过上述技术规范查到与本设计有关的平面线形技术指标，汇总与表3

表3平面线形指标

圆曲线最小半径（m） 圆曲线最大半径（m） 缓和曲线最小长度（m） 平曲线最小长度（m） 不设超高最小半径（m） 圆曲线间最小直线长度（m） 一般值 最小值 一般值 最小值 路拱≤2% 路拱＞2% 同向曲线6V 反向曲线2V 一般值 极限值 200 125 10000 80 60 500 100 1500 1900 360 120 1200 75 直线的最大长度（m） ≤20V 停车视距（m） 3.2平曲线设计

平曲线设计是在纬地道路5.88设计软件上完成，设计中首先利用软件等高

线分色功能将地形图分色，直观了解到地形变化情况，然后再确定路线的起终点和3个交点，在此基础上根据上述技术指标设计了平面线形的基本参数，具体数据见附表1直线曲线及转角表（道路平面设计成果表 ） 路线设计简图见下图1（手绘）

3.3 平曲线要素计算

3.3.1以JD1为例进行平面要素设计计算。

3

JDaTqHYEQZLRaBoBoYHpZHLsHZo 图2 平曲线计算图示

14.6″ 半径R?260m, 缓和曲线Ls?75m,偏转角??36?24′,

tg?2?0.329, sec?2?1.053

LsL375752s???37.500(m) 切线增长值： q??2240R22240?26024L2L752754ss????0.901(m) 内移值 ：p?3324R2384R24?2602384?260缓和曲线角：?0?28.6479切线长：T?(R?p)?tg平曲线长：

L?(??2?)?Ls75?28.6497?8.264? R260?2?q?(260?0.901)?0.329?37.500?123.336(m)

?180R?2Ls?(36?24'14.6\?2?8.264?)?180??260?2?75?240.195(m)

外距：E?(R?p)?sec?2?R?(260?0.901)?1.053?260?14.729(m)

切曲差： D?2T?L?2?123.336?240.195?6.477(m) 3.3.2主点桩号计算

以JD1为例进行主点桩号计算。 JD1桩号为K0+377.854，

直缓点桩号：ZH=JD1-T=K0+254.518 缓圆点桩号：HY=ZH+Ls=K0+329.518

4

曲中点桩号：QZ=ZH+L/2=K0+374.616 圆缓点桩号：YH=HZ-Ls=K0+419.713 缓直点桩号：HZ=ZH+L=K0+494.713 具体结果见主点坐标表 3.3.3逐桩坐标计算

NNA1ZYJDQZ图3 中桩坐标计算示意图(具体图见课本

1、本设计路段已有地区的平面控制网，因此逐桩坐标计算采用原有坐标系统进行计算。

2、逐桩坐标计算即路线中桩坐标计算，其计算方法、原理、步骤具体如下： （1）计算交点坐标，其坐标可从地形图上直接量取。 （2）计算各中桩坐标，可先计算直线和曲线主要点坐标，然后计算缓和曲线上每一个中桩的坐标，计算公式如下：(具体公式见课本

1直线上中桩坐标计算 ○

设交点坐标为JD（XJ，YJ）交点相邻直线的方位角分别为A1和A2 则ZH坐标：

X?XJ?Tcos(Az?180) Y?YJ?Tsin(Az?180) HZ点坐标：

XHZ?XJ?TcosAz XHZ?XJ?TcosAz

设直线上加桩里程为L，ZH，HZ表示曲线起终点里程，则前直线上任意点坐标（L≤ZH ）

XHZ?XJ?TcosAz

5

αA2Yz 212页手绘)

212页)

X?XJ?(T?ZH?L)cos(Az?180)Y?YJ?(T?ZH?L)sin(Az?180)

后直线上任意点坐标(L>HZ)

X?XJ?(T?L?ZH)cosAz Y?YJ?(T?L?ZH)sinAz

2设缓和曲线单曲线中桩坐标计算 ○

曲线上任点的切线横距

x?l?l540RLs22?l93456RLs44?l13599040RLs66??

式中：l—缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)的曲线长；

Ls—缓和曲线长度。

第一缓和曲线（ZH—HY）任意点坐标 X?XZH?30l2?x/cos???RLs???30l2???cos??A1???RLs????? ?Y?YZH?30l2?x/cos???RLs???30l2???sin??A1???RLs????? ?

式中：?—转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。

圆曲线内任意点坐标 (i)由HY～YH时

90(l?Ls)???90l?X?XHY?2Rsin??cosA????1?R???R???90(l?Ls)???90l?Y?YHY?2Rsin???sin?A1??? ?R?R???? 式中: l—圆曲线内任意点至HY点的曲线长；

XHY、YHY —HY点的坐标。 （ii）由YH～HY时

90(l?Ls)???90l?X?XYH?2Rsin???cos?A2?180??? ?R?R????90(l?Ls)???90l? Y?YYH?2Rsin? ?sinA?180???2???R???R??

6

式中: l—圆曲线内任意点至YH点的曲线长。 第二缓和曲线（HZ～YH）内任意点的坐标 X?XHZ?30l2?x/cos???RLs???30l2???cos??A2?180???RLs????? ?Y?YHZ?30l2?x/cos???RLs???30l2???sin??A2?180???RLs????? ?式中: l—第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。 3、坐标计算成果见逐桩坐标表.（cad出图逐桩坐标表）

4路线纵断面设计

沿着道路中线竖直剖开然后展开即为道路纵断面，它反映了道路中线地面高低起伏的情况及设计路线的纵向坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能完整的表达出道路的空间位置。

4.1纵断面设计技术指标

技术指标确定依据： 《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）8公路纵断面 根据上述规范查找到与本设计相关的技术资料汇总与表4-1

表4路线纵断面设计指标

凸形竖曲线最小半径（m） 凸形竖曲线最小长度（m） 凹形竖曲线最小半径（m） 凹形竖曲线最小长度（m） 最小坡长（m） 一般值 极限值 一般值 极限值 一般值 极限值 一般值 极限值 一般值 最小值 3% 纵坡长度限制（m） 4% 5% 6% 最小纵坡 合成坡度最大值 合成坡度最小值

7

2000 1400 120 50 1500 1000 120 50 200 150 1200 1000 800 600 0.3% 9.5% 0.5%

4.2竖曲线设计

4.2.1变坡点确定

根据以上规定，同时考虑到“平包竖”，即：竖曲线起、终点分别设在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内，经过反复试坡、调坡，根据土石方填挖大致平衡和道路设计规范中最小坡长等设计要求，最后确定出，本方案共设置有两处设有变坡点，依次为： 1：变坡点1凹形竖曲线，桩号K0+370，半径R=10000m，前纵坡坡度i1=-1.9023%，后纵坡坡度i2=0.3017%，竖曲线长L=220.3962m，前直坡段长259.8019m，后直坡段长670.3127m;

2：变坡点2凸形竖曲线，桩号K1+540，半径R=37000m，前纵坡坡度i1=0.3017%，后纵坡坡度i2=-1.8037%，竖曲线长L=778.9782m,前直坡段长670.3127m，后直坡段长784.3389m;

对照表4，选取的竖曲线满足规范的要求。

图4纵断面示意图 （cad出图纵断面图） 4.3竖曲线要素计算

4.3.1计算竖曲线要素

如图5所示，i1和i2分别为两相邻两纵坡坡度，ω= i2- i1，ω为“+”时，

8

表示凹形竖曲线；ω为“-”时，表示凸形竖曲线。 yT1LT22PohQxE1x 图5竖曲线要素示意图 竖曲线长度L或竖曲线半径R： L?R?或R?竖曲线切线长T：

L? （1-11）

T?LR? （1-12） ?22竖曲线任意一点竖距h：

x2h? （1-13）

2R竖曲线外距E：

R?2L?T?T2 或 E? （1-14） E???82R84K0+370，高程为178.725m，i1=-1.9023%，i2=0.3017%,ω= i2-i1=0.3017%-（-1.9023%）=2.204%，为凹形。竖曲线半径R=10000m。

曲线长L?R?=10000×2.204%=220.4m 切线长T?LR?=110.2m ?22R?2L??外距E?=0.607m 884.3.2计算设计高程

竖曲线起点桩号=K0+370-T=K0+259.8

竖曲线起点高程=178.725+T×2.204%=181.538m

变坡点2按照同样方法计算，具体结果见（表的名字见表头）《纵坡、竖曲

9

线表》。（cad出图竖曲线高程坐标表）

5路基设计

设计依据：《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）6公路横断面 《公路路基设计规范》(JTG_D30—2004)、《路基路面工程》

路基的设计采用低路堤设计理念，路基尽量避免高填深挖，填方高度不宜超过20 m，挖方高度不宜超过30 m。

5.1路基横断面设计指标

根据上述规范查找到与本设计相关的技术资料汇总与表5-1

表5路基横断面设计指标

车道数 车道宽度（m） 路基宽度（m） 硬路肩宽度（m） 土路肩宽度（m） 停车视距（m） 会车视距（m） 不设加宽圆曲线最小半径（m） 一般值 最小值 一般值 最小值 一般值 最小值 2 3.50 10.00 8.50 1.5 0.75 0.75 0.50 75 150 250 5.1.1横断面组成设计

（1）路基宽度：

公路等级：二级 车道数：二 设计速度：60km/h 车道宽度：3.5m 硬路肩宽度：0.75m 土路肩宽度：0.75m 路基宽度：3.5×2+0.75×2+0.75×2=10.00m （2）路拱坡度：查《公路路线设计规范》知：

路拱坡度取2% 双向坡面 由路中央向两侧倾斜 （3）路肩坡度：

硬路肩：2% 土路肩：3% （4）超高横坡度：

最大超高横坡度ih=5%

（5）路基边坡坡度：由《公路路基设计规范》（JTG D30－2004）[4]得知：

10

当H≤8 m时，路堤边坡坡度按1:1.5设计；

当8 m﹤H≤20 m，路堤边坡坡度按1:1.75设计；（H——路基填土高度） 当H≤20 m，路堑边坡按1:1设计；（H——路基挖方高度）。 （6）边沟设计：由《公路路基设计规范》（JTG D30－2004）[4]得知：

采用梯形边沟，底宽0.40m，深0.40m，内侧边坡坡度为1:1

布置如下图5-1所示：

图6 二级公路的横断面组成（cad

出图横断面简

图）

5.2路基填土高度设计

由《公路路基设计规范》(JTG D30-2004) [4]、《路基路面工程》[6]知当路基填筑高度H?8m,采用1:1.5的坡度；当路基填筑高度8m?H?20m,采用1:1.75的坡度；当路堑挖方深度H?20m,采用1:1的坡度。

5.3 路基超高计算

由于交点半径均大于250m，故不需要设置加宽，只需进行超高设计 5.3.1 超高过渡段长度确定

（1）双车道公路最小超高过渡段长度按下式计算：

B??i （5-4） Lc??式中 Lc—最小超高过渡段长度（m）；

，当绕内边线旋转时，B?=B； B?—旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）

，当绕内边线旋转时，?i=ih； ?i—超高坡度与路拱横坡度的代数差（%）

?—超高渐变率，当V=60km/h时，绕内边线旋转时最大值为1/125。但

从排水角度考虑不得小于1/330。

（2）以JD1处为例：超高过渡段最小长度：Lcmin?

11

B??i?28.75m ?

超高过渡段最大长度：Lcmax?B??i?75.90m ?根据《公路路线设计规范》取超高过渡段Lc与缓和曲线长度Ls相等，即Lc=Ls=75m 5.3.2超高计算

超高计算公式如表6所示。

表6绕内边线旋转超高值计算公式

计算公式 超高位置 注 x≤x0 x＞x0 1．计算结果均为与设计高之外缘hc bjij?(bj?B)ih 圆曲线上 中线hc' Bbjij?ih 2bjij?(bj?b)ih 高差 2．临界断面距缓和段起点：内缘hc\ x0?外缘hcx bj(ij?iG)?[bjiG＋(bj＋B)ih]x Lc3．X距离处的加宽值为： iGLc ih过渡段上 中线hcx? Bbjij＋iG 2Bxbjij＋.ih 2Lcxbjij?(bj＋bx)ihLc bx?xb Lc 内缘hcx?? bjij－(bj＋bx)iG 式中 B—路面宽度； bj—路肩宽度； iG—路拱横坡度；

ij—路肩横坡度； ih—超高横坡度；

Lc—超高过渡段长度（或缓和曲线长度）；

x0—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；

12

x—超高过渡段中任一点至起点的距离； hc—路基外缘最大抬高值；

hc?—路中线最大抬高值； hc??—路基内缘最大降低值；

hcx—x距离处路基外缘抬高值；

hcx?—x距离处路中线抬高值； hcx??—x距离处路基内缘降低值；

b—圆曲线加宽值； bx—x距离处路基加宽值。

以上长度单位均为m。

1、以JD1为例进行超高计算。 圆曲线上超高计算： 超高横坡度ih=5%

x0?2iG4%Lc??75?60(m) ih5%外缘： hc?bJiJ??bJ?B?ih?0.75?3%?(0.75?8.5)?5%?0.485m

??bjij?中线： hcB8.5ih?0.75?3%??5%?0.235(m) 22内缘： h??c?bJiJ?(bJ?b)ih?0.75?3%?(0.75?0)5%??0.015m 过渡段上超高计算： 外缘hc? 中线 h'c?bJiJ?hc'?bJiJ?B8.5iG?0.75?3%??2%?0.1075m（x?x0?60） 22xhc?6.4667?10-3x LcBx8.5x ?ih?0.75?3%??5%?0.0225?2.83?10?3x（x?60m）2Lc275 内缘hc'' =bJiJ?(bJ?bx)iG?0.75?3%（ -0.75?0）2%?7.5?10-3m（x?60m）hc''=bJiJ-(bJ?bx)xxih?0.75?3%（-0.75?0）5%?0.025-5?10-4x(x?60m) Lc755.4视距验算

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本设计公路为二级公路，应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的2倍。设计速度为60km/h时，停车视距为75m，则会车视距为150m。采用横净距法进行视距验算。

视距验算如图7所示。

h切除计算起点h。yH=1.2mb：路面加宽值一般情况下y=0.1m（岩石）y=0.3m（土壤）3.5/2+0.750.75m1.2m1.0m

图7视距切除台

平曲线2处视距验算（课本115页）

已知：半径R?260m, 缓和曲线Ls?75m,视距S=150m 圆曲线 L'?L-2l?468.2?2?75?318.2m

r由L'?S得h?Rs(1?cos)

2BRs?R??1.5?260?4.25?1.5?257.25m

2r?180?S180?150??33.4? ??Rs??257.253.5?0.75?0.75?1.2?1.0?1.2?6.65m?10.9m，不满足 2h?10.9m

h0?需切除h-h0?10.9?6.65?4.25m

5.5 合成坡度验算

根据《公路路线设计规范》〔JTG D20-2006〕表8.5.1中，丘陵区汽车专用

14

1 2 3 4 5 6 7 东风M340 江淮HF150 东风SP9135B 五十铃EXR181L 江淮HF140A 五十铃NPR595G 三菱FR415 24.6 45.1 20.1 60 18.9 23.5 30 67.8 101.5 72.6 100 41.8 44 51 1 1 2 3 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 — 0 4 4 0 0 0 500 450 360 330 220 450 580 6.2 路面结构设计计算

6.2.1 轴载换算

由《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006) [7] 知，我国沥青路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ-100表示。如表6-3所示。

表11 标准轴载计算参数

标准轴载 标准轴压P（KN） 轮胎接地压强P(MPa) BZZ-100 100 0.7 标准轴载 单轮传压面当量圆直径d（cm） 两轮中心距（cm） BZZ-100 21.30 1.5d （1）以设计弯沉值和沥青层底拉应力为指标

把各级轴载的作用次数按照公式换算成标准轴载的当量作用次数，轴载换算采用以下公式：

4.35?P? N1??C1C2ni?i?i?1?p?k

式中 N1—标准轴载的当量轴次，次/日；

ni—被换算车型的各级轴载作用次数，次/日；

P—标准轴载，KN；

Pi—被换算车型的各级轴载，KN；

C1—轴数系数，C1?1?1.2?m?1?，m是轴数，当轴间距大于3m时，应

按一个单独的轴载计算，当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴系数按上式计算；

C2—轮组系数，双轮组为1；单轮组为6.4。

以东风M340为例，其余算法同：

前轴：Pi=24.6KN C1?1?1.2??1?1??1 C2?6.4 ni?500

20

?P?N1??C1C2ni?i?i?1?p?k4.35?7.17次/日

后轴：Pi=67.8KN C1?1?1.2??1?1??1 C2?1 ni?500

?P?N1??C1C2ni?i?i?1?p?k4.35?92.22次/日

将上述计算结果汇总入累计当量轴次表，如表6-4所示。

表12 累计当量轴次表

车型 东风M340 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 kPi?KN? 24.6 67.8 45.1 101.5 20.1 72.6 60 100 18.9 41.8 23.5 44 30 51 4.35C1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C2 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 6.4 1 ni 500 500 450 450 360 360 330 330 220 220 450 450 580 580 N1 7.17 92.22 90.17 480.11 2.14 178.82 228.90 990 1.00 4.95 5.29 12.65 19.73 31.00 2144.15 江淮HF150 东风SP9135B 五十铃EXR181L 江淮HF140A 五十铃NPR59G 三菱FR415 ?P?总计N1??C1C2ni?i?i?1?p?（2）以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，各种车型的前、后轴载均应按下式换算成标准轴载的当量作用次数N2，即：

?P?N2??C1?C2?ni?i? （7-2）

i?1?p?

k8式中 C1?—轴数系数，C1??1?2?m?1?，m是轴数，双轴或多轴的轴系数按上

21

式计算；

C2?—轮组系数，双轮组为1.0；单轮组为18.5；四轮组为0.09。

以东风M340为例，其余算法同：

C??1?2??1?1??1 C2??18.5 ni?500 前轴：Pi=24.6KN 1?P? N2??C1?C2?ni?i??0.12次/日

i?1?p?k8C??1?2??1?1??1 C2??1.0 ni?500 后轴：Pi=67.8KN 1?P? N2??C1?C2?ni?i??22.33次/日

i?1?p?k8将上述计算结果汇总入累计当量轴次表，如表6-5所示。

表13累计当量轴次表

车型 东风M340 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 kPi?KN? 24.6 67.8 45.1 101.5 20.1 72.6 60 100 18.9 41.8 23.5 44 30 51 8C1? 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C2? 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 18.5 1 ni 500 500 450 450 360 360 330 330 220 220 450 450 580 580 N2 0.12 22.33 14.25 506.92 0.02 55.57 102.54 990 0.01 0.21 0.08 0.63 0.70 2.65 1696.03 江淮HF150 东风SP9135B 五十铃EXR181L 江淮HF140A 五十铃NPR59G 三菱FR415 ?P?总计N2??C1?C2?ni?i? i?1?p?6.2.2 累计当量轴次

设计年限内一个方向一个车道的累计当量轴次Ne按下式计算：

22

??1?r?t?1??365? N?? ?N1?? （7-3）er式中 Ne—设计年限内一个方向一个车道的累计当量轴次，次/日；

t—设计年限，年；t?12

N1—路面营运第一年双向日平均当量轴次，次/日；

r—设计年限内的交通量平均年增长率，%；r?7%

?—车道系数，??0.65

则累计当量轴次为：

Ne?'365N1?1????1t?????910万次

交通等级如表6-2-4所示。

表14 交通等级

交通等级 A B C D E 特轻交通 轻交通 中交通 重交通 特重交通 BZZ-100KN累计标准 轴次Ne(万次/车道) <100 100～400 400～1200 1200～2500 >2500 中型以上货车及大客车（日/辆） <300 300～1000 1000～4000 4000～10000 >10000 由上表可知交通等级为中等交通。 6.3 路面结构组合与材料选取

6.3.1 初拟路面结构

根据本地区的路用材料及已有工程经验拟定以下结构组合方案，根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：

6cm中粒式沥青混凝土（AC—20）+8cm密级配粗粒式沥青混凝土（AC—25）+20cm水泥碎石基层+？水泥石灰砂砾土，以水泥石灰砂砾土为设计层。

路面结构参数如表7-3所示。

表15 路面结构参数表

材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 密级配

20°C抗压回弹模量（MPa） 1400 1200 1000 23

15°C抗压回弹模量（MPa） 2000 1800 1200 15°C劈裂强度（MPa） 1.4 1.0 0.8

粗粒式沥青混凝土 水泥砂砾 水泥碎石 水泥石灰砂砾土 二灰土 抗压回弹模量（MPa）（弯沉计算用） 1300 1500 1000 750 抗压模量（MPa） （拉应力计算用） 3600 3600 1850 2400 劈裂强度?（MPa） 0.5 0.5 0.35 0.25 6.3.2 路基回弹模量的确定

由设计资料知，沿线土质为砂粘土，地下水位埋深1.5m，当地多年平均最大冻深1.1m，查知，该区位于自然区区划IV2区。路基临界深度H1?1.6~1.7m，

H2?1.1~1.2m。由H2?h?1.5m?H1，处于中湿状态。根据路基土干湿类型查

得稠度建议值1.10?wc≥0.95，取wc?1.08，由《公路沥青路面设计规范》[7]得路基回弹模量为30MPa，由规范知，可提高20%～35%,故路基回弹模量为：

30??1?20%??36MPa。

6.3.3 路面结构厚度设计

(1)设计弯沉值应根据公路等级、设计年限内累计标准当量轴次、面层和基层类型按下式确定，即：

ld?600Ne?0.2AcAsAb （7-4）

式中 ld—设计弯沉值(0.01mm)；

Ne—设计年限内一个车道累计当量轴次，次/车道；

Ac—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四

级公路为1.2；

As—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌和冷拌沥青碎石、沥青

贯入式路面（含上拌下贯式路面）、沥青表面处治为1.1；

Ab—路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面

为1.6。

由设计资料知：二级公路沥青路面，公路等级系数Ac=1.1，沥青混凝土面层系数As=1.0，柔性基层沥青路面Ab=1.0，带入上述公式得：

ld?600Ne?0.2AcAsAb?26.78mm (2)层底容许拉应力计算

路表弯沉作为设计指标能从总体结构与强度方面控制路面结构在设计年限

24

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