沥青混凝土路面设计Word格式.doc
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100
轮胎接地压力p(MPa)
0.70
两轮中心距
1.5d
单轮当量圆直径d(cm)
21.30
在整个设计年限内,设计车道上荷载重复作用的累计当量轴次:
2.结构组合和各层材料的选取
根据公路路面设计规范知,该次路面的等级为次高级路面。
根据要求
路面面层采用沥青碎石,厚度为3㎝,基层采用水泥稳定砂砾,厚度待定;
底基层采用天然砂砾,厚度为15㎝。
(1)各层所选路面材料参数
表5.2材料参数
材料名称
抗压模量(MPa)
15º
C劈裂强度(MPa)
热拌沥青砂砾
800
1.4
水泥稳定砂砾
1400
0.5
天然砂砾
180
(2)土基回弹模量的确定:
该路段为Ⅲ区,粘质土,干湿状态为干燥,根据有关的“土基干湿状
态的稠度建议值”以及“二级自然区各土基回弹模量参考值”取稠度取得到土基回弹模量为41MPa。
3设计指标的确定
根据规范,四级公路只取设计弯沉值作为路面刚度指标,进行路面厚
度设计,并不进行层底拉应力验算。
(1)设计弯沉值
公路等级系数取1.2(四级公路),面层类型系数取1.1(热拌沥青碎石),基层类型系数取1.6。
根据沥青路面设计弯沉值公式计算:
(2)各层材料的容许层底来应力:
式中:
—容许拉应力(MPa);
—劈裂抗压强度(MPa);
—抗拉强度结构系数。
对于沥青路面才来说,抗拉强度结构系数:
—沥青混合料级配系数细粒式沥青碎石取为1.0
细粒式沥青碎石:
对于无机结合料稳定集料,水泥稳定砂砾:
4.确定水泥稳定砂砾石的厚度
路面结构体系为三层,假定基层水泥稳定砂砾厚度为16cm,由于路面厚度计算是以弯沉作为控制指标,故按弯沉等小理论进行计算。
第一层h1=3E=800第一层
第二层h2=16E=1400等效转换第二层
H=?
E=1400
第三层h3=15E=180第三层
第四层E=41
通过大量的多层弹性体系的分析得到中层厚度推算公式:
=16+6.23=22.38
查三层体系表面弯沉系数诺莫图,得
则计算路面弯沉
所以路面厚度满足要求。
第六章道路排水设计
6.1路基、路面排水系统的布置原则
6.1.1路基排水原则
1.排水设施要因地制宜,全面规划,合理布局,综合治理,讲究效益,注意经济,并充分利用有利地形和自然水系。
一般情况下地面设的排水沟渠,宜短不宜长,以使水流不过与集中,做到及时疏散,就近分流。
2.各种路基排水沟渠的设置,应注意与农田水利相配合,必要时刻适当地增设涵管或加大涵管孔径,以防农业用水影响路基稳定。
3.设计前必须进行调查研究,查明水源和地质条件,考虑排水系统的全面规划,考虑路基排水与桥涵布置相配合,各种排水渠道的平面布置与竖向布置相配合,做到路基路面综合设计和分期修建。
4.路基排水要注意防止附近山体的水土流失,尽量不要破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利地质来布设人工沟渠,减少排水沟渠的防护与加固工程。
5.路基排水要注意和防止与当地水文条件相违背,应结合当地水文条件和道路等级的具体情况,就地取材,以防为主,既要稳固适用,又必须调宽经济效益。
6.为了减少水对路面的破坏作用,应尽量阻止水流入路面结构,并提供良好的排水设施,以便迅速排除路面结构上的水,以及土质松软和纵横坡较陡地段的,亦可建筑具有承受荷载和雨水共同作用的路面结构。
6.1.2路面排水原则
1.低等级公路中,路面的横坡一般应为3%~4%左右。
当位于小纵坡或超高缓和段的扭曲路面时,最小合成坡度不小于0.5%。
2.在公路交叉口排水困难地段,路面排水设计应满足行驶动力学和排水技术要求,在交叉路口前应设置泄水口。
3.对于纵坡较大的地段,弯道内侧车道、竖曲线的凹部、高路堤的桥梁端部等特殊部位,为防止过大集中水流对路基路肩、边坡冲刷,可局部设置当水缘石。
4.所有排水设施的设置,除能满足排水要求外,均应满足有利于今后养护维修。
5.为减少地表面水和地下水对面层、基层和路基的侵蚀破,迅速排除路面结构的层间水,通常将路面排水与路面结构内部排水系统综合考虑。
6.2排水系统的水力学计算
1.设计流量
流量是路基排水的基本依据,其大小与汇水面积、洪水频率、汇水区域内的地形、地貌及植被等因素有关。
设计流量的计算法有多种,路界内的各项排水设施所需排泄的设计流量可按下式计算确定:
(6.1)
式中:
Q——设计流量,/s;
Q——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度,mm/min;
——径流系数;
——汇水面积,;
在本次设计中径流系数按汇水区域内的地表种类确定为0.60~0.80。
坡面汇流历时可按下式计算确定:
()(6.2)
——坡面汇流历时,min;
——地表粗度系数,按地表情况查表本次设计取0.20
——分别为坡面长度,m和坡度。
计算沟管内汇流历时时,先在断面尺寸、坡面变化点或者有支沟(支管)汇入处分段,分别计算各段的汇流历时后再叠加而得,即:
(6.3)
——沟管内江流历时,min;
和——分段数和分段序号;
——第段的长度,m
——第段的平均流速,m/s。
沟管内的平均流速按下式近似估算:
——该段排水沟管的平均坡度。
2.水力计算
(1)对于具有规则形状的沟渠段面,以及沟底纵坡较缓,流量与流速按等速流的关系式:
(6.4)
(6.5)
——水流的断面流速,m/s;
——通过一定断面的流量,
——水流断面面积,;
——水力影响半径,m;
——水力坡降,在等速的条件下,可以认为与沟底纵坡相同;
——流速系数,通过实验按规定公式计算。
(2)流速系数
流速系数主要取决于水流条件,如沟渠、管道或地表等,以及其粗糙
程度,要求在实验的基础上,确立计算公式。
(6.6)
——水流断面的粗糙系数,其值与沟渠表层材料有关,本次设计的道路沟渠。
——水力半径,m;
——与及有关的指数,三者关系如下:
(6.7)
除此外,值也可查有关的表和图得知。
(3)容许的最小与最大流速
为避免沟渠产生泥沙淤积,设计时应保证沟渠内的水流,具有一定的
流速。
沟渠的容许最小流速(m/s),同水中所含的泥沙粒径有关,可按下列经验公式计算:
(6.8)
——与所含土粒有关的系数,见表
——水力半径,m。
表6.1系数表
水中含土类
值
粗砂
0.65~0.77
中砂
0.58~0.64
细砂
0.41~0.45
极细砂
0.31~0.41
为使沟渠不致冲刷成害,沟渠的最大流速,应予限制。
本次设计沟渠一种为砂质粘土,容许最大设计流速为1.4(m/s),另一种为浆砌片石,容许最大设计流速为3.0(m/s)。
(4)常用的沟渠断面水力计算
水流断面面积及其流速与流量,同断面形式及水力半径、显周等水力
要素有关。
沟渠断面主要是梯形和矩形,其尺寸有底宽b、水深h及平均边坡率m。
水力要素关系式:
(6.9)
(6.10)
(6.11)
——沟渠边坡坡率,对于矩形,;
对于梯形,;
不对称梯形。
——断面系数,矩形;
对于梯形;
不对称梯形,
。
本次设计的道路在桩号K2+300~K2+637.878范围内有农田,需修灌溉渠,在设计时可将边沟设计为沟渠,沟渠材料采用浆砌片石。
这样既方便了灌溉,又节约了土地。
已知水力梯度0.6%,对称梯形断面,,用选择法试定沟渠的尺寸。
假定,查表知,取
由式(6.9),
由式(6.10),
由式(6.11),
在按式(6.7),取;
由式(6.6),;
由式(6.4),
由式(6.5),
验算:
查表知;
由式(6.8),时,;
因为设计结果,介于与质之间,所以流速符合要求。
又因为设计流量与相差未超过10%,一般认为设计符合要求,否则应重新新假定尺寸,重新计算,直到符合要求为止。
结论:
因为流速与流量均符合要求,本沟渠可采用底宽为0.4m;
而沟深,应为水深加安全高度,本设计中,所以。
6.3排水系统布置及设计
本次设计的村道排水设备有边沟、排水沟,这些排水设备设在路基的不同部位,各自的排水功能,布置要求均有差异。
1.边沟
设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧,多与路中线平行,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。
边沟的排水量不大,一般不需要进行水文和水力计算,根据沿线具体条件,选用标准横断面形式,边沟紧靠路基,通常不允许其他排水沟渠的水流引入,亦不能与其他人工沟渠合并使用。
边沟不宜过长,尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带,必要时设置涵洞,将边沟水横穿路基从另一侧排出。
边沟的纵坡(出水沟附近除外)一般与路线纵坡一致。
平坡路段,边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。
特殊情况容许采用0.3%,但边沟出口间距宜缩短。
在边沟出口附近及排水困难路段,边沟应进行特殊设计。
边沟的横断面形式,有梯形、矩形、三角形及流线形等,边沟横断面一般采用梯形,梯形边沟内侧边坡为1:
1.0~1:
1.5,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
石方路段的边沟宜采用矩形横断面,其内侧边坡直立,坡面应采用浆砌片石防护,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
梯形边沟的底宽与深度约0.4~0.6m,水流少的地区或低段,取底限或更小,但不宜小于0.3m;
降水量集中或地势偏低的路段,取高限或更大一些。
在路堑和高路堤段,由于边沟水流向路堤坡脚处,两者高差大,必须因地制宜,根据地形与地质等条件,将出水口延伸至坡脚外,以免边沟水冲刷填方坡脚。
边沟水流流向桥涵进水口时,为避免边沟流水产生冲刷,应作适当处理。
本次设计的村道边沟采用的是梯形边沟,边沟内侧坡度为1:
1.5,外侧坡度为1:
0.5,底宽和深度均为0.4m,边沟纵坡与路线纵坡坡度保持一致。
除K0+97.637~K0+140左侧路段、K1+000~K1+051.274右侧路段、K1+800~K1+020右侧段、K1+980.132~K2+053.718段、K2+912.104~K3+040段外,其余路段均为土质边沟。
见下图6.1即为本次道路中设计的土边沟,见图6.2则为浆砌边沟。
2.排水沟
排水沟主要用途在于引水,将路基范围内各种水源的水流,引至桥涵或路基范围以外的指定地点。
当路线受到多段沟渠或水道影响时,为保护路基不受侵害,可以设置排水沟以调节水流,整治水道。
排水沟的横断面。
一般采用梯形,尺寸大小应经过水力水文计算选定。
用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟,横断面尺寸根据设计流量确定,底宽与深度不宜小于0.5m,土沟的边坡坡度约为1:
1~1:
1.5。
排水沟的位置,可根据需要并结合当地地形等条件而定,离路基尽可能远些,距路基坡脚不宜小于2m,平面上应力求直捷,需要转弯时尽量圆顺,做成弧形,其半径不宜小于10~20m,连续长度宜短,一般不超过500m。
排水沟应具有合适的纵坡,以保证水流畅通,不致流速太大而产生冲刷,亦不可流速太小而形成淤积,为此宜通过水文力学计算择优选定。
一般情况下,可取0.5%~1.0%,不小于0.3%,亦不宜大于3%。
若纵坡大于3%,应采取相应的加固措施。
在本次设计的道路中桩号K1+810和K2+820两处左侧设置排水沟,根据当地的水文条件可以确定排水沟底宽与深度均为0.5m,边坡坡度为1:
1.5,纵坡为0.5%,材料为M7.5浆砌片石。
目录
第1章概述.....................................1
1.1设计概要.............................................1
1.2设计依据............................................1
1.3设计规范............................................1
1.4设计标准............................................2
1.5现状评价及沿线自然地理概况..........................2
1.5.1道路地理位置..................................2
1.5.2道路现状......................................2
1.5.3远景交通量预测................................3
1.5.4自然地理概况..................................4
1.6工程概况............................................5
1.6.1工程概述......................................5
1.6.2本公路的建设意义..............................8
1.7计算机辅助设计.....................................8
第2章道路平面设计..............................11
2.1路线方案的选择....................................11
2.1.1选线的原则..................................11
2.1.2路线选线的过程..............................11
2.1.3路线方案的确定..............................12
2.2道路定线..........................................12
2.2.1定线的原则..................................12
2.2.2定线的方法及过程............................12
2.2.3平面线型设计原则............................14
2.2.4平曲线计算..................................14
第3章道路纵断面设计............................20
3.1设计原则..........................................20
3.2设计要点及方法....................................20
3.2.1设计的要点....................................20
3.2.2设计的方法....................................23
3.3竖曲线计算........................................24
第4章路基设计..................................28
4.1一般路基设计的原则.................................28
4.2路基横断面的布置...................................28
4.3道路加宽和超高设计计算.............................30
4.4路基设计...........................................34
4.5路基压实标准与压实度...............................38
第5章路面设计..................................40
5.1路面设计原则及依据.................................40
5.2路面设计及土路肩加固形式...........................40
5.3路面结构类型的计算.................................41
第6章道路排水设计..............................45
6.1路基、路面排水系统的布置原则......................45
6.2排水系统的水力学计算..............................46
6.3排水系统布置及设计................................50
第7章路基支档工程设计..........................54
7.1不良地质地段路基设计原则..........................54
7.2路基支档工程设计..................................54
7.2.1支档工程位置及型式..........................54
7.2.2支档工程的设计验算..........................54
第8章桥梁与涵洞设计............................59
8.1桥涵的设计标准....................................59
8.2桥涵设计..........................................59
8.2.1桥梁涵洞的分布情况..........................59
8.2.2水文概况等与桥涵位置及孔径的关系............59
8.2.3工程地质与桥涵结构类型选择的关系............59
8.2.4桥涵特征和水文计算及孔径确定................59
第9章路线交叉..................................63
9.1平面交叉的设计原则................................63
9.2平面交叉采用的类型................................63
第10章交通工程及沿线设施.......................65
10.1设置要求.........................................65
10.2设置情况.........................................65
第11章筑路材料.................................66
总结
参考文献
外文原文和译文
致谢
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