中南大学本科生毕业设计 第6章 挡土墙设计
3.532?0.566 k?1.55?9.8查表得到相应的hkd?0.867。故临界水深hk?0.867?1.5?1.30m。
(2) 临界流速和临界坡度的确定
查表可得，当hkd?0.867时，k1?0.723 ，k2?0.683，k3?0.303。 则：临界流速vk： vk?k1gd0.723?9.8?1.5??3.945m/s k20.683
临界坡度ik为：
ik?2vk?123???dk3???n?2?3.9452?1?1.5?0.303?23???0.014??2?8.78‰
(3) 最大纵坡的确定
假设涵洞内正常流速采用允许流速（v0?6.0m/s），则涵洞纵坡可增大。 由流量公式，涵内过水断面面积为A?Qv0?3.53/6.0?0.588m2。
则k1?Ad?0.5881.5?0.261，查表的充满度h0d?0.367。由此，正常水深
22h0?0.367?1.5?0.551m。
查表知断面的流速特征相对值W0/Wd?0.861,其中
Wd?28.35d23?28.35?1.523?37.200,由此，W0?0.861?37.3?32.029。
2则i?v0W02?6.0232.0292?35.1‰。
可见涵洞纵坡I可在ik=8.78‰～35.1‰范围内选择。
(4) 确定涵洞长度
?1?i2csc???13?1.5??1?0.022?csc51?＝27.78mL上＝?B上?m（H上?h上）（7.5?1.8）
?1?i2csc???13?1.5??1?0.022?csc51?＝28.75mL下＝?B下?m（H下?h下）（7.9?1.7）
试中 B——路基宽度，为26米
B上 , B下——由路基中心至上，下游路基边缘的宽度，当路基无加宽时均为0.5B，
中南大学本科生毕业设计 第6章 挡土墙设计
即为13米；
H上、H下——路基填土总高度，即由路基中心至上、下游路基边缘高度，此涵洞
处为分别为9.4、7米；
h上，h下——涵洞上下游洞口建筑高度，h上取2.5米，h下取2.5米 m——路基边坡坡度（按1：m），m=1.5 i0——涵底坡度（以小数表示） i0=2%
L上，L下——涵洞上，下游长度； α——道路中线和涵洞的夹角；
涵洞全长： L= L上+L下=27.78+29.62= 57.40m
中南大学本科生毕业设计 第7章 桥涵设计
7.3 涵洞设计
第9章 路面结构设计
9.1 路面结构设计要求与基本资料 9.1.1 设计任务与内容
设计任务：
（1）沥青路面结构设计； （设计内容：
（1）确定路基回弹模量与路面结构设计参数； （2）路面结构组合设计； （3）路面结构层厚度计算； （4）路面排水设计。 9.1.2 设计方法
沥青混凝土路面结构设计：采用弹性层状体系作为力学分析基础理论，以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。 9.1.3 设计资料
（1）自然地理条件
拟建道路地区属亚热带大陆型气候，热量充足，雨水较多，季节分明，春雨秋干，冬冷夏热。全年主导风向为东北风，夏季主导风向为西南风；最大风速20 米/秒，年平均风速2 米/秒；年平均气温18.4 度，最热月平均气温30.6 度，最冷月平均气温6.3 度，年极端最高气温43.1 度，年最低气温-8.7 度；年平均降雨量1113.1mm，年最大降雨量1434.6mm；年平均气压1010.1hpa；年平均日照1577小时；最冷月平均相对湿度82%，最热月平均相对湿度74%。土壤地质情况见下表。
表9-1土壤地质情况
自然区划 填方段 路基土壤 Ⅳ7 否 粉质黏土 地下水位距路底面 1.0~0.4m 土基干湿类型 潮湿 平均稠度 1.0 回弹模量（Mpa） 40.0 （2）交通组成与交通量
根据可行性报告可知路段所在地的近期交通组成与交通量，见表9-2。预测交通量增长率为10%。
中南大学本科生毕业设计 第7章 桥涵设计
表9-2 近期交通组成与交通量
车型 三菱T653B 黄河JN163 江淮HF150 解放SP920 湘江HQP40 东风EQ155 前轴重/KN 29.3 58.6 45.1 31.3 23.1 26.5 后轴重/KN 48.0 114.0 101.5 78.0 73.2 56.7 后轴数 1 1 1 3 2 2
后轴轮组数 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 后轴距 —— —— —— >3m >3m 3m 交通量/次/日 300 400 400 300 400 400 9.2 沥青路面设计 9.2.1 设计轴载计算
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。各种车型按规定的法则做当量换算，得到当量的标准轴载次数。轴载小于40KN的特轻轴重对路面结构的影响可以忽略不计。由于不同力学参数的疲劳等效效应不同，当量轴载换算分两种情况进行。
（1）当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时，按式（9.1）完成轴载当量换算，当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，按下式（9.2）完成轴载当量计算：
??PN??C1C2ni(i)8 （式9.1）
Pi?1/KPN??C1C2ni(i)4.35 （式9.2）
Pi?1K（3）设计年限累计标准当量轴次计算
设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数Ne按下式计算：
Ne?[(1??)t?1]?365?N1?
本工程的设计年限为10年，设计年限内交通量平均增长率为10%，车道系
数为0.45（两车道）。
表9-3 轴载换算与累计轴载
车型 三菱T653B 黄河JN163 江淮HF150 解放SP920 湘江HQP40 前轴重/KN 29.3 58.6 45.1 31.3 23.1 后轴重/KN 48.0 114.0 101.5 78.0 73.2 后轴数 1 1 1 3 2 后轴轮组数 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 后轴距 —— —— —— >3m >3m 交通量/次/日 300 400 400 300 400 中南大学本科生毕业设计 第7章 桥涵设计 东风EQ155 26.5 56.7 2 双轮组 3m 400 换算方法 累计交通轴次 弯沉值及沥青层拉应力指标 5476797.9 半刚性层 拉应力指标 4722370.5
设计年限内一个车道上大客车以及中型以上各种货车日平均交通量Nh=1093，属于中等交通等级。
当以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne1约550万次，属重交通等级。
当以半刚性材料结构层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne2约为470万次，属重交通等级。 9.2.2 设计标准计算 （1）设计弯沉计算
我国《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）规定路面设计弯沉值ld由下式计算确定：
?.02ld?600NeAcAsAb
（2）容许拉应力计算
根据承受一次加载断裂的极限弯拉应力与多次加载后达到同样断裂所施加的疲劳应力之间的比值与加载的次数之间存在如下相关关系，可以按照式。。得到弯拉应力设计控制指标容许拉应力：
?R?9.2.3 路面结构组合设计及验算
?SPKS
（1） 结构组合与材料选取
规范规定城市住干道,面层由两层至三层组成,查规范可锝，采用三层式沥青面层，表面采用抗滑表层（厚度4cm），中层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm），下层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）。 （2）各层材料的抗压模量与劈裂度
20℃抗压模量劈裂强度层数 材料名称
（MPa）
（MPa）
1 2 3 4
细粒式沥青混
凝土
中粒式沥青混凝土
粗粒式沥青混泥土 水泥碎石
1400 1200 1000 1500
1.4 1.0 0.8 0.5