徐州工程学院 土木学院土木工程道桥隧专业 课程设计任 务 书设计题目：高速公路 路基+混凝土路面 使用班级： 09道桥隧 学生姓名： 陈雅南 指导教师： 高兴元 结构教研室2012年12月1日目录一、 设计依据二、 设计标准三、 工程概况四、 设计内容1.1 路基横断面设计1.1.1 确定路基横断面形式1.1.2 确定自然区划和路基干湿类型1.1.3 拟定路基断面尺寸1.2 道路横断面排水设计1.2.1 确定边沟布置、断面形式及尺寸1.2.2 确定截水沟布置、断面形式和尺寸1.2.3 其他排水设施1.3 路基稳定性验算1.3.1 设计参数1.3.2 稳定性验算1.3.3 路基坡面防护1.4 路基施工设计1.4.1 施工要点1.4.2 路基压实2 水泥混凝土路面设计2.1 行车荷载2.1.1 车辆的类型和轴型2.1.2 轴载换算2.1.3 交通分析2.2 路面结构组合设计2.2.1 垫层设计2.2.2 基层设计2.2.3 面层设计2.2.4 路肩设计2.2.5 路面排水设计2.3 路面结构层设计2.3.1. 初拟路面结构2.3.2. 路面材料参数的确定2.3.3. 基层顶面回弹模量2.3.4. 荷载疲劳应力2.3.5. 温度疲劳应力2.4 接缝设计2.4.1 纵向接缝2.4.2 横向接缝2.5水泥混凝土路面机械摊铺施工五、 参考文献一、 设计依据本设计为山东省某地新建的一条双向四车道高速公路,设计速度为120km/h.起止桩号为K00+000-K2+000分为路基设计和路面设计两部分.路基设计中主要以一般路堤形式进行设计,路堤平均高度为 2.5 m，土质为粉性土，平均地下水位1.0m。主要进行了路基横断面设计、道路横断面排水设计、路基稳定性验算和施工设计.其中,路基稳定性验算取10m高一般路堤进行设计.路面设计中主要是初拟路面结构的不同.设计路面为水泥混凝土刚性路面,主要包括路面结构组合设计、混凝土路面板尺寸设计、接缝设计以及施工设计。二、 设计标准 1、路基路面工程（人民交通出版社第二版） 2、公路工程技术标准JTGB01-2003 3、公路沥青路面设计规范JTGD50-2006 4、公路沥青路面设计规范JTGD30-2004 5、公路水泥混凝土路面设计规范JTGD4013-2002 6、公路设计手册（交通部第二版）7、路基路面工程第二版 黄晓明三、 工程概况1、公路自然区划是： 5 ；2、公路等级是： 高速公路 ；3、路线总长度为2000.00米；4、设计年限 30 年 ；5、交通等级为 特重交通 ；6、材料参数均是通过试验获得，具体内容参照设计基础资料。四、 设计内容1 路基设计路基根据其使用要求和当地自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。本路基设计主要依据公路路基设计规范(JTG D302004)、公路工程技术标准(JTJ B012003)、公路自然区划标准及土的工程分类(GBT_50145-2007)和路基路面工程教材进行设计。1.1 路基横断面设计1.1.1 确定路基横断面形式由设计任务书所给条件，路基横断面可采用路堤、路堑和半填半挖三种形式，以及公路曲线的超高、加宽时的路基横断面。本设计主要才用一般路堤形式，按照标准横断面形式进行设计。1.1.2 确定自然区划和路基干湿类型由公路自然区划标准可知：山东大部分位于II5鲁豫平原轻冻区，属于东部温润季冻区。路基土质为粉质土。由公路自然区划标准得公路二级区划的特征和指标：由表1.1可知5 鲁豫平原轻冻区的潮湿系数K值较低。由路基路面工程可得路基临界高度：表1.2 路基临界高度参考值土组路槽底至水位临界高度自然区划粉性土地下水H1H2H3II52.42.91.82.3该公路为高速公路双向四车道,要求标准较高,故取路基干湿类型为干燥,则由表1.2可得路基最小高度H2.9m。1.1.3 拟定路基断面尺寸山东地区地形以平原为主，属于平原微丘区，本公路为高速公路双向四车道，并考虑该地区经济较发达，取计算行车速度为120Km/h。（1） 路基宽度：由公路工程技术标准(JTJ B012003)可归纳得：表1.3 路基宽度参数高速公路四车道120 Km/h行车道宽度(m)中央分隔带(m)左侧路缘带(m)硬路肩(m)土路肩(m)27.530.753.250.75行车道宽度：27.5=15m 中央分隔带：3m 路缘带：0.75m2=1.5m硬路肩宽度：3.25m2=6.5m 土路肩宽度：0.75m2=1.5m则，路基宽度：15+3+1.5+6.5+1.5=27.5m得路基横断面图如图1.1所示：图1.1 路基横断面图（2） 路基高度：由公路路基设计规范(JTG D302004)，设有中央分隔带的高速公路，路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘高程。由于该公路位处5 鲁豫平原轻冻区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，且公路等级要求高，设计需求路基干湿类型为干燥，由表1.2知，路基高度H2.9m，设计资料中路基平均高度为2.5m。综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素，本设计取路基高度H=6m。（3） 路基边坡坡率：路堤填土高度为6m，路基填料为细粒土，由表1.4可得，取路基边坡坡率为11.5，则边坡宽度b=1.5H=9m。表1.4 路堤边坡坡率填料类别边坡坡率上部高度（H8m）下部高度（H12m）细粒土11.511.75粗粒土11.511.75巨粒土11.311.751.2 道路横断面排水设计公路位于5 鲁豫平原轻冻区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，其次崩塌、土流。自然条件对公路工程的影响主要表现在冻土多，公路的不利季节为11月-次年3月，公路由宽广的平原地通过条件不太困难。1.2.1 确定边沟布置、断面形式及尺寸边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断面形式。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为11.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号。边沟断面如图1.2所示：图1.2 边沟构造图1.2.2 确定截水沟布置、断面形式和尺寸截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩短截水沟的长度。沟底采用0.5%的纵坡。截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采用11.5，沟底采用干砌片石铺筑。对截水沟断面尺寸采用试算法进行水力计算，以获得最佳断面。（1） 设计参数：纵坡i=0.005，坡率m=1.5，粗糙系数n=0.025，设计流量 =1.10m3/s。（2） 假定沟底宽度b=0.4m；由表1.5可得b/h=0.61,取h=0.66m；表1.5 水力最佳断面宽深比边坡率m00.250.50.751.001.251.502.003.00b/h21.561.241.000.830.700.610.470.32（3） 水流断面积： (1-1)由 得，=0.92m2； 断面系数： (1-2)由 得，=3.6； 湿周： (1-3)由 得，=2.78m； 水力半径： (1-4)由 得，=0.33m；（4） 指数： (1-5)由 得，=0.24； 流速系数： (1-6)由 得，=32.05； 水流断面流速： (1-7)由 得=1.3m/s； 断面流量： (1-8)由 得，=1.2 m3/s；（5） 验算 沟底铺砌采用干砌片石。则由表1.6可得最大容许设计流速为=2.0m/s；表1.6 容许流速表沟渠类型最大容许设计流速（m/s）沟渠类型最大容许设计流速（m/s）粗砂0.8草皮护面1.6黏土质砂1.0干砌片石2.0高限黏土1.2浆砌片石3.0石灰岩4.0混凝土4.0假设水中主要含土类为中细沙，取=0.5； 最小容许流速： (1-9)由得=0.26 m/s；因为设计结果=1.3 m/s，介于与值之间，所以流速符合要求。又因为计算流量=1.2 m3/s，与 =1.10m3/s相差为超过10%，一般可认为符合设计要求。综上可知：因为流量和流速均符合要求，本截水沟可采用底宽0.4m，而沟深H，应为水深h加安全高度h=0.100.20m，本设计取h=0.14m，所以沟深H=h+h=0.66+0.18=0.8m。截水沟断面如图1.3所示： 图1.3 截水沟构造图1.2.3 其他排水设施道路的排水设施主要包括路基排水和路面排水。常用的路基地面排水设施，除了已经进行设计的边沟和截水沟外，还包括排水沟、跌水与急流槽。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和构造形式均有所差异。各类地表水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上。当地下水影响路基路面的强度或边坡稳定时，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施。路面表面排水主要是迅速把降落在路面和路肩表面得降水排走，一面造成路面积水而影响行车安全。主要包括中央分隔带排水、路面内部排水和边缘排水系统，以及排水基层的排水系统等。1.3 路基稳定性验算由于本设计标准横断面采用一般路堤形式，路堤平均填土高度为2.5m。对于路基的稳定性分析，采用一般路堤的最高值8m。由公路路基设计规范(JTG D302004)得路堤边坡坡度为定值。1.3.1 设计参数路堤填土高h1=10m，路堤边坡坡率为m=11.5，路堤填料为粘质土，粘聚力C