課程設(shè)計(jì)-可編程作息時(shí)間控制器(完整版)資料

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課程設(shè)計(jì)-可編程作息時(shí)間控制器（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）微處理器與接口課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：可編程作息時(shí)間控制器學(xué)院：年級(jí)：專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：張明波王積翔2021年12月15日目錄1.1前言 21.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義 12.原理及工作過程說明 43.1系統(tǒng)電路圖 63.2詳細(xì)設(shè)計(jì) 73.31602LCD液晶顯示器 74，心得與問題 85，具體程序 10參考文獻(xiàn) 32

1.1前言本課程既是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，又是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力和其他后續(xù)課程的教學(xué)都具有重要意義。課程目標(biāo)是通過理論和實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機(jī)的工作原理、基本接口技術(shù)和使用單片機(jī)構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法、設(shè)計(jì)原理。為本課程實(shí)踐環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)，為傳感器與檢測(cè)技術(shù)、PLC，機(jī)電傳動(dòng)與控制、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程創(chuàng)造條件，為學(xué)生從事機(jī)電一體化專業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。本課程的教學(xué)，要求學(xué)生先行學(xué)習(xí)C語言程序設(shè)計(jì)、電子技術(shù)基礎(chǔ)等，同時(shí)掌握程序編制與接口電路設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，著力培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用各項(xiàng)基本理論和方法解決實(shí)際問題的分析能力和動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義實(shí)驗(yàn)名稱：可編程作息時(shí)間控制器實(shí)驗(yàn)要求：本項(xiàng)目利用單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器及LCD接口實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，并具有可調(diào)整的上下課打鈴，燈光控制等功能的作息時(shí)間控制器。實(shí)驗(yàn)涉及內(nèi)容：定時(shí)器實(shí)驗(yàn)，LCD顯示實(shí)驗(yàn)，8279鍵盤顯示接口實(shí)驗(yàn)具體原理說明：1·定時(shí)器部分：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理

計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖源

系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后產(chǎn)生；

T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。

計(jì)數(shù)過程

每來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1（即FFFFH）時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。

定時(shí)應(yīng)用

用作定時(shí)器：此時(shí)設(shè)置為定時(shí)器模式，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t。

計(jì)數(shù)運(yùn)用

用作計(jì)數(shù)器：此時(shí)設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。每來一個(gè)外部脈沖，計(jì)數(shù)器加1。但單片機(jī)對(duì)外部脈沖有基本要求：脈沖的高低電平持續(xù)時(shí)間都必須大于1個(gè)機(jī)器周期。2.LCD顯示；液晶顯示器（LCD）是一種功耗極低的顯示器件，它廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品中，它不僅省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形等，其顯示界面較之?dāng)?shù)碼管有了質(zhì)的提高。近年來液晶顯示技術(shù)發(fā)展很快，LCD顯示器已經(jīng)成為僅次于顯象管的第二大顯示產(chǎn)業(yè)。LCD顯示器由于類型、用途不同，其性能、結(jié)構(gòu)不可能完全相同，但其基本形態(tài)和結(jié)構(gòu)卻是大同小異，通?？蓪CD為筆段型、字符型和點(diǎn)陣圖形型3.8279鍵盤顯示接口：INTEL8279是一種可編程鍵盤、顯示器接口芯片，它含有鍵盤輸入和顯示器輸出兩種功能。鍵盤輸入時(shí)，它提供自動(dòng)掃描，能與按鍵或傳感器組成的矩陣相連，接受輸入信息，它能自動(dòng)消除開關(guān)抖動(dòng)并能對(duì)多鍵同時(shí)按下提供保護(hù)。顯示輸出時(shí)，它有一個(gè)16*8位顯示RAM,其內(nèi)容通過自動(dòng)掃描，可由8或16位LED數(shù)碼管顯示。2.原理及工作過程說明制作一個(gè)可編程作息時(shí)間控制器鬧鐘，當(dāng)4路鬧鐘中的任一路到時(shí)，均會(huì)點(diǎn)亮燈、打鈴。如有需求，可對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整，增加鬧鐘的路數(shù)及到時(shí)后的處理方式。定時(shí)鬧鐘的基本功能如下。(1)顯示時(shí)鐘時(shí)間，格式為“時(shí)時(shí)：分分”，并可重新設(shè)置。(2)顯示鬧鈴時(shí)間，格式為“時(shí)時(shí)：分分”，且顯示閃爍以便與時(shí)鐘時(shí)間相區(qū)分。鬧鈴時(shí)間可重新設(shè)置。(3)程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃爍，表示時(shí)鐘工作為時(shí)鐘顯示模式．LCD顯示的初始時(shí)間為“23:58”。按下K2，閃爍顯示的“00:00”為鬧鈴的時(shí)間，單擊K3又返回時(shí)鐘顯示模式。時(shí)鐘從“23:58”開始計(jì)時(shí)，定時(shí)時(shí)間“00:00”到時(shí)，繼電器開關(guān)接通，控制電器的開啟，且可發(fā)出聲響（可控）。時(shí)鐘與鬧鈴時(shí)問的設(shè)置可通過4個(gè)功能按鍵Kl～K4實(shí)現(xiàn)，具體說明如下。(1)時(shí)鐘時(shí)間的設(shè)置：首先單擊Kl進(jìn)入時(shí)鐘設(shè)置模式。此時(shí)每單擊一下Kl，則小時(shí)增l，單擊一下K2，則分鐘增1，再單擊K3則設(shè)置完成，返回時(shí)鐘顯示模式。此時(shí)小時(shí)和分鐘均已發(fā)生變化。(2)鬧鈴的時(shí)間設(shè)置：首先單擊，K3進(jìn)入鬧鈴的設(shè)置模式。此時(shí)每單擊一下Kl，則小時(shí)增1，單擊一下K2，則分鐘增l，最后單擊．K3則設(shè)置完成，返回鬧鈴顯示模式。此時(shí)鬧鈴的小時(shí)和分鐘均已發(fā)生變化。(3)K4的功能：鬧鐘更換。(4)K2單獨(dú)的功能：顯示鬧鈴時(shí)間。3.1系統(tǒng)電路圖實(shí)際圖3.2詳細(xì)設(shè)計(jì)程序部分主要采用了程序結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，避免了一些函數(shù)的不必要的重復(fù)書寫，使程序變得單間易懂。程序在執(zhí)行時(shí)，主程序要須通過調(diào)用子函數(shù)就可完成相應(yīng)的功能。主程序流程圖如下鬧鈴2時(shí)間到？定時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)間顯示日期顯示鬧鈴4時(shí)間到？鬧鈴3時(shí)間到？鬧鈴1時(shí)間到？3.31602LCD液晶顯示器鬧鈴2時(shí)間到？定時(shí)計(jì)數(shù)器時(shí)間顯示日期顯示鬧鈴4時(shí)間到？鬧鈴3時(shí)間到？鬧鈴1時(shí)間到？4問題及心得：?jiǎn)栴}：由于準(zhǔn)備的不夠充分對(duì)于燈光的控制并沒有完美實(shí)現(xiàn)。心得：通過自己的不懈努力，我終于完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。功能上基本達(dá)標(biāo)：時(shí)鐘的顯示，日期顯示，調(diào)時(shí)功能、校時(shí)功能、上課下課功能。。在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前沒有做過這樣的設(shè)計(jì)但通過這次設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了很多東西，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個(gè)程序并不是一件簡(jiǎn)單的事，比如寫一個(gè)程序看其功能很少認(rèn)為編寫程序簡(jiǎn)單，但到編程的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的知識(shí)或低級(jí)錯(cuò)誤經(jīng)常犯做不到最后常常失敗，所以有些東西只有學(xué)精弄懂并且要細(xì)心才行，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我們真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，，程序只有在經(jīng)常的練習(xí)的過程中才能提高，我想這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。5具體程序圖：#include<REG51.h>#include<absacc.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineCON82790xCFE9#defineDATA82790xCFE8#defines_site_x6#defines_site_y0 //y為所在列#definem_site_x3#definem_site_y0 //y為所在列#defineh_site_x0#defineh_site_y0 //y為所在列staticucharhour,min,scond; //計(jì)時(shí)時(shí)間staticuchars_hour,s_min,s_scond; //上課時(shí)間設(shè)置staticuchars_hour2,s_min2,s_scond2; //下課時(shí)間設(shè)置staticucharset_ok; //設(shè)置標(biāo)志位staticucharset_ok2;ucharcount=0; //用于記錄定時(shí)器進(jìn)入中斷次數(shù)，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)ucharcodekeyval[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x10,0x11,0x12,0x13,0x18,0x19,0x1a,0x1b};ucharcodeSEG[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};ucharkey;sbitBUSY=P3^4;sbitSTOBE=P3^5;voidinit();voidscan_tim();voiddelay(uinttem);voidKbDisInit();ucharReadKey();voidDisplay(uchary);voidtime0_init();voidsend(uinttem);voidlcd_init();voidlcd_disp_ascii(uintx,uinty,uchardat);voiddisp_time(uintx,uinty,uchars);voidinit() //初始化{ set_ok=0; //允許設(shè)定時(shí)間 set_ok2=0; hour=12; //設(shè)定時(shí)鐘初值 min =0; scond=0; s_hour=12; //設(shè)定鬧鐘初值 s_min=0; s_scond =0; s_hour2=12; //設(shè)定鬧鐘初值 s_min2=0; s_scond2 =0; lcd_init(); KbDisInit(); disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); disp_time(m_site_x,m_site_y,min); disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); disp_time(s_site_x+8,s_site_y+17,scond); disp_time(m_site_x+8,m_site_y+17,min); disp_time(h_site_x+8,h_site_y+17,hour); disp_time(s_site_x+8,s_site_y+25,scond); disp_time(m_site_x+8,m_site_y+25,min); disp_time(h_site_x+8,h_site_y+25,hour); lcd_disp_ascii(2,0,58); lcd_disp_ascii(5,0,58); time0_init();}ucharReadKey(){ if(XBYTE[0xCFE9]&0x07) { XBYTE[0xCFE9]=0x40; key=XBYTE[0xCFE8]; } return0;}voidDisplay(uchary){ XBYTE[0xCFE9]=0x80; XBYTE[0xCFE8]=SEG[y];}voidlcd_disp_ascii(uintx,uinty,uchardat) //{ send(0xf1); send(x); send(y); send(dat); }voidlcd_disp_hanzhi(uintx,uinty,uchardat1,uchardat2) //{ send(0xf0); send(x); send(y); send(dat1); send(dat2);}voiddisp_time(uintx,uinty,uchars) //X為行Y為列s要顯示的時(shí)間（s,m,h對(duì)應(yīng)的x,y要區(qū)分）{ uchari,j; i=s/10+48; j=s%10+48; lcd_disp_ascii(x+1,y,j); lcd_disp_ascii(x,y,i); }voidnokey(){}voidk0(){ s_scond+=5; //秒加1 if(s_scond==60) {s_scond=0;} disp_time(s_site_x+8,s_site_y+17,s_scond); delay(10); delay(10);}voidk1(){ s_min+=5; //分加1 if(s_min==60) {s_min=0;} disp_time(m_site_x+8,m_site_y+17,s_min);}voidk2(){ s_hour++; //時(shí)加1 if(s_hour==12) {s_hour=0;} disp_time(h_site_x+8,h_site_y+17,s_hour);}voidk3(){ s_scond2+=5; //秒加1 if(s_scond2==60) {s_scond2=0;} disp_time(s_site_x+8,s_site_y+25,s_scond2);}voidk4(){ s_min2+=5; //分加1 if(s_min2==60) {s_min2=0;} disp_time(m_site_x+8,m_site_y+25,s_min2);}voidk5(){ s_hour2++; //時(shí)加1 if(s_hour2==12) {s_hour2=0;} disp_time(h_site_x+8,h_site_y+25,s_hour2);}voidk6(){ //確定 set_ok=1; set_ok2=1;}voidk7(){ //取消 set_ok=0; set_ok2=0;}//codevoid(code*keyproctab[])()={nokey,k0,k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7}; //讀取鍵值并執(zhí)行對(duì)應(yīng)函數(shù)voidsend(uinttem){ while(BUSY); P1=tem; STOBE=1; while(!BUSY); STOBE=0;}voidkey_work(){ if(key==0){k0();} if(key==1){k1();} if(key==2){k2();} if(key==3){k3();} if(key==4){k4();} if(key==5){k5();} if(key==6){k6();} if(key==7){k7();} }voidmain(){ init(); //全部功能初始化 lcd_disp_hanzhi(4,0,33,85); lcd_disp_hanzhi(5,0,28,50); lcd_disp_hanzhi(6,0,19,41);// lcd_disp_hanzhi(7,0,28,68); while(1) { if(XBYTE[0xCFE9]&0x07) { ReadKey(); key=key-192; Display(key);// (*keyproctab[ReadKey()])(); //執(zhí)行按鍵對(duì)應(yīng)的功能 key_work(); delay(10); } }}voidTime0(void)interrupt1using0 //中斷函數(shù)服務(wù)子程序{ count++; if(count>=20) { scan_tim();//一秒時(shí)間到 //顯示時(shí)間 count=0; } TH0=(65536-46083)/256; TL0=(65536-46083)%256;}voidscan_tim() //時(shí)間記錄函數(shù){ scond++; disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); if(scond==60) { scond=0; min++; disp_time(s_site_x,s_site_y,scond); disp_time(m_site_x,m_site_y,min); if(min==60) { min=0; hour++; disp_time(m_site_x,m_site_y,min); disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); if(hour==24) { hour=0; disp_time(h_site_x,h_site_y,hour); } } } if((set_ok==1)&&(scond==s_scond)&&(hour==s_hour)&&(s_min==min)) { //上課時(shí)間到 set_ok=0; //關(guān)閉 lcd_disp_ascii(0,15,'>');// lcd_disp_hanzhi(0,1,41,47);// lcd_disp_hanzhi(1,1,31,46); } if((set_ok2==1)&&(scond==s_scond2)&&(hour==s_hour2)&&(s_min2==min)) { //下課時(shí)間到 set_ok2=0; //關(guān)閉 lcd_disp_ascii(0,25,'<');// lcd_disp_hanzhi(0,1,47,34);// lcd_disp_hanzhi(1,1,31,46); }}voidlcd_init(){ STOBE=0; BUSY=1; send(0xf4); delay(10);}voidtime0_init(){ EA=1; ET0=1; TMOD=0x01; TH0=(65536-46083)/256; TL0=(65536-46083)%256; TR0=1;}voidKbDisInit(){ XBYTE[0xCFE9]=0x00; XBYTE[0xCFE9]=0xD1; while(XBYTE[0xCFE9]&0x80); XBYTE[0xCFE8]=0x34;}voiddelay(uinttem){ uintii,jj; for(ii=0;ii<tem;ii++) { for(jj=0;jj<100;jj++); }}/*************************************************//**ASCII碼說明：48--74對(duì)應(yīng)0--958為：30為上課31為下課14為到點(diǎn)**//*************************************************/// uchari=0;// time0_init();// KbDisInit();// Display(0);//// lcd_init();// send(0xf0);// send(00);// send(00);// send(26);// send(58);//// send(0xf1);// send(8);// send(18);// send(29);//// send(0xf1);// send(10);// send(18);// send(29);參考文獻(xiàn)《微處理器原理及接口實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》黑龍江大學(xué)電子實(shí)驗(yàn)中心王積翔，莊培棟編目錄1 路基設(shè)計(jì) 11.1 路基橫斷面設(shè)計(jì) 1 確定路基橫斷面形式 1 確定自然區(qū)劃和路基干濕類型 1 路基橫斷面尺寸設(shè)計(jì) 21.2 道路橫斷面排水設(shè)計(jì) 3 邊溝設(shè)計(jì) 3 排水溝設(shè)計(jì) 3 截水溝設(shè)計(jì) 41.3 路基穩(wěn)定性驗(yàn)算 4 路基穩(wěn)定性驗(yàn)算 4 路基坡面防護(hù) 61.4 路基施工設(shè)計(jì) 7 施工要點(diǎn) 7 路基壓實(shí) 8 其它路基設(shè)施的施工 92 剛性路面設(shè)計(jì) 102.1 行車荷載 10 車輛類型和軸型 10 軸載換算 10 交通分析 122.2 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì) 13 墊層設(shè)計(jì) 13 基層設(shè)計(jì) 14 面層設(shè)計(jì) 15 路肩設(shè)計(jì) 16 路面排水設(shè)計(jì) 162.3 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì) 17 初擬路面結(jié)構(gòu) 17 路面材料參數(shù)確定 17 基層頂面回彈模量 18 荷載疲勞應(yīng)力分析 20 溫度疲勞應(yīng)力 222.4 接縫設(shè)計(jì) 25 縱向接縫 25 橫向接縫 262.5 水泥混凝土面層混合料設(shè)計(jì) 27 基本要求 27 配合比設(shè)計(jì) 272.6 鋼筋用鋼量計(jì)算 302.7 水泥混凝土路面機(jī)械攤鋪施工 313 柔性路面設(shè)計(jì) 333.1 初擬路面結(jié)構(gòu)方案 333.2 軸載換算并確定路面容許彎沉值 34 車輛類型和軸型 34 以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)軸載換算 34 層底拉應(yīng)力驗(yàn)算軸載換算 363.3 確定路基回彈模量 383.4 確定材料回彈模量 383.5 三層體系簡(jiǎn)化確定路面結(jié)構(gòu) 39 求算綜合修正系數(shù) 403.6 驗(yàn)算結(jié)構(gòu)層底地面拉應(yīng)力 41 驗(yàn)算中粒式瀝青混凝土面層 41 驗(yàn)算水泥砂礫基層 43 驗(yàn)算石灰水泥粉煤灰砂礫底基層 443.7 各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì) 453.8 各結(jié)構(gòu)層施工技術(shù)要求及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 453.9 工程量及材料組成設(shè)計(jì) 46參考文獻(xiàn) 47路基設(shè)計(jì)路基是在地表按照道路路線位置和一定技術(shù)要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物，是道路的主要組成部分之一，其好壞決定道路的使用品質(zhì)。路基既要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟(jì)合理。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)其使用要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件，并結(jié)合施工方案進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，必要時(shí)還要設(shè)計(jì)多種方案，綜合比較后，以選最優(yōu)。在實(shí)際工程中，水是影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的一個(gè)非常重要的因素，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意路基的排水，同時(shí)要結(jié)合路面排水，形成一個(gè)統(tǒng)一的排水系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)、《道路勘測(cè)設(shè)計(jì)》和《路基路面工程》教材進(jìn)行設(shè)計(jì)。路基橫斷面設(shè)計(jì)確定路基橫斷面形式路基橫斷面一般有路堤、路塹、半挖半添路基三種方式。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本設(shè)計(jì)為南京地區(qū)的二級(jí)公路，主要為平原，因此主要采用路堤形式。設(shè)計(jì)為二級(jí)公路，雙車道混合形式。確定自然區(qū)劃和路基干濕類型根據(jù)《路基路面工程》可知：南京位于Ⅳ1長(zhǎng)江下游平原潤(rùn)濕區(qū)。路基土質(zhì)為低液限粘土。由《路基路面工程》得路基臨界高度：表1.1路基臨界高度參考值土土組路槽底至水位臨界高度自然區(qū)劃粉性土地下水H1H2H3Ⅳ11.7~1.91.2~1.30.8~0.9根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該公路為二級(jí)公路雙車道混合行駛，路基高度為0.5m，地下水位1m，因此臨界高度H=0.5+1=1.5m，H2<H<H1，故該路基干濕類型為中濕。路基橫斷面尺寸設(shè)計(jì)南京在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，以平原為主，本公路為二級(jí)公路雙車道混合行駛，并考慮該地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，取計(jì)算行車速度為60Km/h（1）路基寬度：由《道路勘測(cè)設(shè)計(jì)》可歸納得：表1.2路基寬度參數(shù)二級(jí)公路雙車道80Km/h行車道寬度(m)硬路肩(m)土路肩(m)3.751.50.75行車道寬度：3.75×2=7.5m硬路肩寬度：0.75×2=1.5m土路肩寬度：0.75×2=1.5m則，路基寬度：7.5+1.5+1.5=10.5m得路基橫斷面圖如圖1.1所示：圖1.1路基橫斷面圖（2）路基邊坡坡率：路堤填土高度為0.5m，路基填料為細(xì)粒土，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)，由表1.3可得，取路基邊坡坡率為1?1.5，則邊坡寬度b=1.5H=0.75m。表1.3路堤邊坡坡率填料類別邊坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）細(xì)粒土1?1.51?1.75粗粒土1?1.51?1.75巨粒土1?1.31?1.75道路橫斷面排水設(shè)計(jì)邊溝設(shè)計(jì)路基邊溝參照規(guī)范邊溝類型及使用條件表，在一些低填方路（高度小于邊溝深度）或者挖方段的路肩外側(cè)設(shè)置邊溝排水。邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致。邊溝橫斷面采用梯形，內(nèi)測(cè)邊坡坡率為1?1.5，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。由于該公路位于東南潮熱區(qū)，降雨量較大，邊溝采用漿砌片石鋪砌，砌筑用砂漿M7.5號(hào)。溝底寬度0.4m邊溝尺寸如圖1.2圖1.2邊溝構(gòu)造圖排水溝設(shè)計(jì)排水溝用來將邊溝、截水溝、和取土坑匯聚的水、邊坡坡面水及路基附近的積水引出路基附近。排水溝應(yīng)盡量采用直線，必須轉(zhuǎn)彎時(shí)其半徑不宜小于10m，排水溝的長(zhǎng)度不宜大于500m。截水溝設(shè)計(jì)南京地區(qū)由于位于河流下游平原開闊地帶，一般不必設(shè)截水溝。如必須設(shè)置，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)，挖方路基的塹頂截水溝應(yīng)設(shè)在坡口5m之外，并宜結(jié)合地形進(jìn)行布設(shè)。填方路基上側(cè)的路堤截水溝距填方坡腳的距離，應(yīng)不小于2m。截水溝斷面形式應(yīng)結(jié)合設(shè)置位置、排水量、地形及邊坡情況確定，一般情況下，溝底縱坡不宜小于0.3%。截水溝應(yīng)進(jìn)行防滲加固。圖1.3截水溝構(gòu)造圖路基穩(wěn)定性驗(yàn)算路基穩(wěn)定性驗(yàn)算路堤填土高h(yuǎn)1=8m，路堤邊坡坡率為m=1?1.5，路堤填料為粘質(zhì)土，粘聚力C=20KPa，內(nèi)摩擦角φ=35°（tanφ=0.7）。土的容重取γ=20KN/m3。（1）車輛荷載的換算在進(jìn)行路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，需將車輛荷載按最不利情況排列，并換算成相當(dāng)?shù)耐翆雍穸?，在?jì)入條塊面積內(nèi)一起進(jìn)行重力計(jì)算。由《路基路面工程》有：(1-1)式中：N—并列車輛數(shù)，雙車道混合形式N=2；L—標(biāo)準(zhǔn)車輛軸載為12.8mQ—一輛重車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550KN）；γ—路基填料的重度為20KN/m3；B—荷載橫向分布寬度，近似取路基寬10.5m數(shù)值帶入計(jì)算可得：h0=0.41m，取h0=0.4m（2）路堤橫斷面用4.5H法滑動(dòng)面圓心位置的輔助線，取通過路堤坡腳和距路基左邊緣1/3路基跨度處的圓弧。繪出圓弧滑動(dòng)面的計(jì)算圖示，如圖1.4所示：圖1.44.5H法確定圓心位置圖示其中，輔助線的作圖表值參考表1.4：表1.4輔助線的作圖表值邊坡坡度邊坡角β1β21?1.530°40′26°35°（3）穩(wěn)定系數(shù)K值由《路基路面工程》有：(1-2)式中：Ni—各土條的法向分力，Ni=Qicosαi；Ti—各土條的切向分力，Ti=Qisinαi；αi—各土條重心與圓心連接線對(duì)豎軸y的夾角；L—圓弧滑動(dòng)面全長(zhǎng)，L=18.64f—巖土的摩擦系數(shù)，f=tanφ邊坡計(jì)算高度H=8m綜上可列穩(wěn)定性計(jì)算表如表1.5所示：表1.5路堤穩(wěn)定性計(jì)算表編號(hào)αicosαisinαiAiQiNiTi1-4°53′0.99-0.081.4128.227.92-2.2622°36′0.990.043.9979.8793.19310°9′0.980.176.07121.4118.9720.64417°52′0.950.37.63152.6144.9745.78525°57′0.90.438.62172.4155.1674.13634°40′0.820.578.91178.2146.12101.57744°27′0.710.77.46149.2105.93104.44856°28′0.550.832.8356.631.1346.98總和46.92938.4809.2394.47則，穩(wěn)定系數(shù)。由于K>1.45，所以路基穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果滿足要求。路基坡面防護(hù)由于南京地區(qū)處于亞熱帶濕熱氣候區(qū)，年降雨量在1000~1500mm，對(duì)路基沖刷較大，結(jié)合二級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)設(shè)置路基坡面防護(hù)。根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)，路基較低，路基邊坡坡率為1:1.5，可設(shè)植被防護(hù)。植被防護(hù)時(shí)宜選擇易成活、生長(zhǎng)快、根系發(fā)達(dá)、葉莖矮或有匍匐莖的多年生草種。路基挖方較大時(shí)，可設(shè)骨架加固，即骨架植物防護(hù)。圖1.5植被坡面防護(hù)圖示圖1.6骨架植物坡面防護(hù)圖示路基施工設(shè)計(jì)路基施工主要是修筑路堤，并將其壓實(shí)，同時(shí)注意排水工作。修筑路堤時(shí)要注意合理取土，因地制宜，符合環(huán)保要求，防止污染環(huán)境，以適當(dāng)處理，減少棄土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。施工要點(diǎn)1）基本要求土質(zhì)路基的挖填，首先必須搞好施工排水，包括地面臨時(shí)排水溝槽及設(shè)法降低地下水位,以便始終保持施工場(chǎng)地的干燥。路基挖填范圍內(nèi)的地表障礙物，事先應(yīng)予以拆除。路塹開挖，應(yīng)在全橫斷面進(jìn)行，自上而下一次成型。土質(zhì)路堤分層填平壓實(shí)，是確保施工質(zhì)量的關(guān)鍵。主要采用機(jī)械化施工，人工輔助配合的方式進(jìn)行路基施工。路堤填方材料，應(yīng)有一定的強(qiáng)度。經(jīng)野外取土試驗(yàn)，二級(jí)公路應(yīng)符合表1.6的規(guī)定時(shí)才能使用。表1.6路堤填方材料最小強(qiáng)度和最大粒徑表填料應(yīng)有部位（路床頂面以下深度）（m）填料最小強(qiáng)度（CBR）(%)路堤上路床（0~30）6下路床（30~80）4上路堤（80~150）3下路堤（>150）2零填及路塹路床（0~30）6（30~80）4（2）填挖方案土質(zhì)路堤填筑，主要采用不同的土水平分層平鋪的方式，以保證強(qiáng)度均應(yīng)。層填筑層壓實(shí)分層的最大攤鋪層厚土質(zhì)類別實(shí)機(jī)具功能碾壓遍數(shù)最大攤鋪厚度，不宜超過50m，填筑至路床底面，最后一層的最小壓實(shí)厚度，不應(yīng)小于8m。路基壓實(shí)采用重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2004)的要求。路基基底為耕地或土質(zhì)松散時(shí)，應(yīng)在填前進(jìn)行壓實(shí)路基設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮了清理場(chǎng)地后進(jìn)行填筑壓實(shí)，厚度按需要開挖時(shí)，土質(zhì)路塹開挖，主要采用縱向全款掘進(jìn)和橫向通道掘進(jìn)兩種方式。路基壓實(shí)（1）機(jī)具選擇與操作根據(jù)各種填料的不同性質(zhì)以及不同土層厚度，采用最適宜的壓實(shí)機(jī)械進(jìn)行施工。路基壓實(shí)應(yīng)在最佳含水率條件下進(jìn)行。（2）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)本公路為二級(jí)公路，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，路基壓實(shí)度應(yīng)滿足表1.7的要求。表1.7路基壓實(shí)度填挖類別路床頂面以下深度（m）路基壓實(shí)度（%）零填及挖方0~0.3≥950.3~0.8≥95填方0~0.8≥950.8~1.5≥94>1.5≥92其它路基設(shè)施的施工這里主要包括邊坡施工和排水設(shè)施（包括邊溝、排水溝、截水溝等）施工，前面已經(jīng)說明，這里不再贅述。但需要說明的是，邊坡和排水設(shè)施施工時(shí)，應(yīng)注意有足夠的壓實(shí)度。比如邊坡坡面的壓實(shí)，邊溝、排水溝、截水溝溝底和溝底兩側(cè)坡面的壓實(shí)，要符合相應(yīng)的技術(shù)要求。剛性路面設(shè)計(jì)剛性路面即水泥混凝土路面，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，在車輪荷載作用下變形較小。所以，混凝土板通常工作在彈性階段。本水泥混凝土路面設(shè)計(jì)主要依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)和《路基路面工程》教材。在荷載圖示方面采用靜力作用均布面荷載；在路面板形態(tài)方面，采用半空間彈性地基有限大矩形板理論。行車荷載車輛類型和軸型根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書及有關(guān)資料，得車輛軸重參數(shù)如下表：表2.1車輛軸重參數(shù)參考表車型分類汽車車型前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距（m）交通量小客車桑塔納200000000959中客車江淮AL66001726.5120143大客車黃海DD6804991.5120248輕型貨車北京BJ13013.427.4120361中型貨車東風(fēng)EQ14023.669.3120185中型貨車黃河JN16358.6114120290鉸接掛車東風(fēng)SP925050.7113.3324196軸載換算根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，我國(guó)路面設(shè)計(jì)規(guī)范中選用雙輪組單軸軸載100KN（以BZZ-100表示）為標(biāo)準(zhǔn)軸載，標(biāo)準(zhǔn)軸載的有關(guān)計(jì)算參數(shù)具體見表2.2：表2.2標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ—100軸載P（KN）100輪胎接地壓強(qiáng)p（MPa）0.70單輪傳壓面當(dāng)量直徑d（cm）21.30兩輪中心距（cm）1.5d水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。不同軸輪型和軸載的作用次數(shù)，換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)有(2-1)(2-2)或(2-3)或(2-4)式中：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-雙輪組軸型級(jí)軸載的總重（KN）；—軸型和軸載級(jí)位數(shù)；—各類軸型級(jí)軸載的作用次數(shù)；—軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時(shí)，=1；單軸-單輪時(shí)，按（2-2）計(jì)算；雙軸-雙輪組時(shí)，按（2-3）計(jì)算；三軸-雙輪組時(shí)，按（2-4）計(jì)算。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的統(tǒng)計(jì)，去掉影響較小的軸載小于40KN的交通量。并由式2.1~2.3計(jì)算結(jié)果列表如下：表2.3軸載換算計(jì)算表軸載Pi（KN）每日通過次數(shù)（次/d）BZZ-100軸次（次/d）095910026.514310091.524810.24146027.436110069.318510.00281114.029018.137223603×113.31960.79×10-8317408558.9492∑=2913則可知本路建成初期每晝夜雙向混合交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)為2913次/d。交通分析由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)可得二級(jí)公路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，具體數(shù)值見表2.4：表2.4可靠度設(shè)計(jì)指標(biāo)公路技術(shù)等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（a）30302020目標(biāo)可靠度（％）95908580目標(biāo)可靠指標(biāo)1.641.281.040.84變異水平等級(jí)低低～中中中～高則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)路面所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)為Ni，則有：(2-5)其中，t=20，n1=2913，γ=7%。則有由于路面設(shè)計(jì)依據(jù)的交通量是設(shè)計(jì)車道上的交通量，所以，應(yīng)對(duì)道路交通量乘以方向不均勻系數(shù)及車道不均勻系數(shù)。方向不均勻系數(shù)取0.5，車道不均勻系數(shù)取1.0。則有設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ns為：Ns=Ni×0.5×1.0=43588253×0.5×1.0=21294127(2-7)車道橫斷面上各點(diǎn)所受的軸載作用次數(shù)，僅為通過該車道斷面的軸載作用次數(shù)的一部分。水泥混凝土路面的臨界疲勞荷位為縱縫邊緣中部，該處的輪跡橫向分布系數(shù)，按實(shí)際測(cè)定結(jié)果參照表2.5所示。表2.5車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級(jí)縱縫邊緣處高速、一級(jí)公路、收費(fèi)站0.17~0.22二級(jí)及二級(jí)以下公路行車道寬大于7m0.34~0.39行車道寬小于或等于7m0.54~0.62本公路為二級(jí)公路雙向混合形式，取η=0.38。則，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)面層臨界荷位出得標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用次數(shù)Ne。Ne=Ns·η=×0.38=(2-8)水泥混凝土路面所承受的交通軸載作用，按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車道所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)分為四級(jí)，分級(jí)范圍如表2.6所示。表2.6交通分級(jí)交通等級(jí)特重重中等輕設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne（104）＞2000100～20003～100＜3由表2.6可知，本道路交通屬于重交通。路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)墊層設(shè)計(jì)本公路由于位于南京地區(qū)，地下水位為1m，路基高度為0.5米，路基干濕類型為中濕，降雨量較多，需要在路基和基層之間設(shè)置墊層，以改善路基的濕度和溫度狀況，保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度及溫度性。由于修筑墊層的材料，強(qiáng)度要求不一定要求很高，但水穩(wěn)性和隔溫性能要好，本設(shè)計(jì)考慮到公路所在地區(qū)降雨量較大，地下水位較高，主要采用排水墊層。排水墊層所采用的材料是砂礫，砂礫墊層應(yīng)采用潔凈的中、粗砂及礫石，含泥量不大于5%，并將其中的植物、雜質(zhì)清除干凈，也可以采用天然級(jí)配的砂礫料，其最大粒徑不大于50mm。應(yīng)注意防止粗細(xì)粒料分離現(xiàn)象。由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，墊層的寬度應(yīng)與路基同寬，其最小厚度為150mm。本設(shè)計(jì)取墊層厚度為160mm基層設(shè)計(jì)在面層下設(shè)置基層的主要目的是防止唧泥、錯(cuò)臺(tái)和由此引起的面板斷裂等損壞的出現(xiàn)，并承受面層傳遞下來的荷載。因此要求剛度與面層匹配，細(xì)粒土含量少、耐沖刷能力強(qiáng)和有排水設(shè)施，具有一定的剛度和承載能力。（1）類型由于本公路交通屬于重交通。由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)可得適宜的基層類型如表2.7所示。表2.7適宜各類交通等級(jí)的基層類型交通等級(jí)基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或?yàn)r青混凝土基層重交通水泥穩(wěn)定粒料或?yàn)r青穩(wěn)定碎石基層中等或輕交通水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級(jí)配粒料基層根據(jù)路基的基本參數(shù)和南京地區(qū)的自然環(huán)境，決定采用多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層，并在基層下鋪設(shè)底基層，采用石灰粉煤灰穩(wěn)定集料，以滿足重交通的需要。（2）寬度由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)知，基層的寬度應(yīng)比混凝土面層每側(cè)至少寬出300mm（采用小型機(jī)具施工時(shí)）或500mm（軌模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）或650mm（滑模式攤鋪機(jī)施工時(shí)）。路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同時(shí)，基層寬度宜與路基同寬。級(jí)配粒料基層的寬度也宜與路基同寬。本設(shè)計(jì)采用與路基同寬度的基層。（3）厚度由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)?？芍黝惢鶎雍穸鹊倪m宜范圍，如表2.8所示。表2.8各類基層厚度的適宜范圍基層類型厚度適宜的范圍（mm）貧混凝土或碾壓混凝土基層120～200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150～250瀝青混凝土基層40～60瀝青穩(wěn)定碎石基層80～100級(jí)配粒料基層150～200多孔隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100～140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層80～100考慮到二級(jí)公路的設(shè)計(jì)要求，且交通量較大，多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層采用120mm，石灰粉煤灰穩(wěn)定集料底基層采用200mm。面層設(shè)計(jì)類型根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面層一般采用設(shè)接縫的普通混凝土；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結(jié)構(gòu)下埋有地下設(shè)施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路基等有可能產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，應(yīng)采用設(shè)置接縫的鋼筋混凝土面層。面層類型可根據(jù)適用條件按表2.9選用。表2.9其他面層類型選擇面層類型適用條件連續(xù)配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續(xù)配筋混凝土或橫縫設(shè)傳力桿的普通混凝土下面層組成的復(fù)合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級(jí)及二級(jí)以下公路、服務(wù)區(qū)停車場(chǎng)鋼纖維混凝土面層標(biāo)高受限制路段、收費(fèi)站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異形混凝土預(yù)制塊面層服務(wù)區(qū)停車場(chǎng)、二級(jí)及二級(jí)以下公路橋頭引道沉降未穩(wěn)定段本設(shè)計(jì)為二級(jí)道路，根據(jù)表2.9可知應(yīng)采用碾壓混凝土面層。寬度根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，本設(shè)計(jì)面層寬度即路面寬度，為9m。厚度普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土或配筋混凝土面層所需的厚度，可參照表2.10所示參考范圍。表2.10水泥混凝土面層厚度的參考范圍交通等級(jí)特重重公路等級(jí)高速一級(jí)二級(jí)高速一級(jí)二級(jí)變異水平等級(jí)低中低中低中低中面層厚度（mm）≥260≥250≥240270～240260～230250～220交通等級(jí)中等輕公路等級(jí)二級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)變異水平等級(jí)高中高中高中面層厚度（mm）240～210230～200220～200≤230≤220根據(jù)表2.10可知，二級(jí)公路，交通等級(jí)為重交通，因此碾壓混凝土面層采用250mm。路肩設(shè)計(jì)路肩鋪面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定的承載能力，其結(jié)構(gòu)層組合和材料選用應(yīng)與行車道路面相協(xié)調(diào)，并保證進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)中的水的排除。路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或?yàn)r青面層。本設(shè)計(jì)采用水泥混凝土硬路肩，設(shè)計(jì)厚度與行車道面層同厚，為250mm，且跟行車道面層一樣采用碾壓混凝土結(jié)構(gòu)。路面排水設(shè)計(jì)路面橫坡設(shè)計(jì)根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，行車道路面應(yīng)設(shè)置雙向或單向橫坡，坡度設(shè)計(jì)為2％。路肩鋪面的橫向坡度值宜比行車道路面的橫坡值大1％～2％，設(shè)計(jì)為3%。（2）集水管和集水溝設(shè)計(jì)由于行車道路面結(jié)構(gòu)設(shè)置了排水基層或墊層，應(yīng)在排水基層或墊外側(cè)邊緣設(shè)置縱向集水溝和帶孔集水管，并間隔80m設(shè)置橫向排水管。帶孔集水管和孔徑采用120mm。集水溝的寬度采用300mm。集水溝的深度應(yīng)能保證集水管管頂?shù)陀谂潘畬拥酌?，并有足夠厚度和回填料使集水管不被施工機(jī)械壓裂。溝內(nèi)回填料宜采用與排水基層或墊層相同的透水性材料，或者不含細(xì)料的碎石或礫石粒料?；靥盍吓c溝壁間應(yīng)鋪設(shè)無紡反濾織物。橫向排水管不帶孔，其管徑與集水管相同。集水溝和集水管的縱坡與路線縱坡相同，且不小于0.25%。橫向排水管的坡度為7%。路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)初擬路面結(jié)構(gòu)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，可知路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：表2.11路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)路面結(jié)構(gòu)層厚度（m）寬度（m)結(jié)構(gòu)類型面層0.259碾壓混凝土面層基層0.1210.5多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層底基層0.210.5石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料墊層0.1610.5天然砂礫路面材料參數(shù)確定面層由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)可得普通混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值如表2.12所示。表2.12水泥混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值交通等級(jí)特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）6.06.05.55.0同時(shí)可得相應(yīng)的彎拉彈性模量如表2.13所示。表2.13水泥混凝土彎拉彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考值彎拉強(qiáng)度（MPa）1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5抗壓強(qiáng)度（MPa）5.07.711.014.919.324.229.735.841.848.4彎拉彈性模量（GPa）10151821232527293133根據(jù)本設(shè)計(jì)交通等級(jí)為重交通，取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa?；鶎颖?.14墊層和基層材料回彈模量經(jīng)驗(yàn)參考值材料類型回彈模量（MPa）天然沙礫150~200石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料1300~1700由表2.14得石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層回彈模量取1400MPa。（3）墊層同樣由表2.14得天然砂礫墊層的回彈模量取180MPa。（4）路基由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，路基回彈模量為32MPa?；鶎禹斆婊貜椖Ａ坑伞豆匪嗷炷谅访嬖O(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)得基層頂面回彈模量的計(jì)算公式如下：(2-9)(2-10)(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)式中：Et——基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa)；E0——路床頂面的回彈模量(MPa)；Ex——基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa)；E1、E2——基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa)；hx——基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)；Dx——基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m)；h1、h2——基層和底基層或墊層的厚度(m)；a、b——與Ex／E0有關(guān)的回歸系數(shù)。將數(shù)據(jù)代入上式，可解得：由《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，有基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et的最低要求見表2.15所示。表2.15基層頂面回彈模量Et最低要求交通量等級(jí)特重重中等輕回彈模量Et（MPa）1201008080由于所以算的Et=152MPa，大于100MPa，所以滿足要求。荷載疲勞應(yīng)力分析（1）公式根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)，選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位。標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按式（2-15）確定。σpr=krkfkcσps（2-15）式中：σpr——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力(MPa)；σps——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)，按式（2-16）計(jì)算確定；kr——考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫時(shí)，kr=0.87～0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；縱縫為不設(shè)拉桿的平縫或自由邊時(shí)，kr=1.0；縱縫為設(shè)拉桿的企口縫時(shí)，kr=0.76～0.84；kf——考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按式（2-18）計(jì)算確定；kc——考慮偏載和動(dòng)載等因素對(duì)路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級(jí)查表2.16確定。表2.16綜合系數(shù)kc公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三、四級(jí)公路kc1.301.251.201.10標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按下式計(jì)算。σps=0.077（2-16）r=0.537h（2-17）式中：σps——標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)；r——混凝土板的相對(duì)剛度半徑(m)，按式（2-17）計(jì)算；h——混凝土板的厚度(m)；Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa)；Et——基層頂面當(dāng)量回彈模量(MPa)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)按下式計(jì)算確定。kf=（2-18）式中：kf——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)；Ne——設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)；ν——與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，ν=0.057；碾壓混凝土和貧混凝土，ν=0.065。（2）碾壓混凝土面層荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算kr=0.87kc=1.20r=0.537h=0.537×0.25×=0.377σps1=0.077=0.077××=0.686σpr1=krkfkcσps=0.87×1.20×2.476×0.686=1.773（MPa）（3）多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算kr=0.87kc=1.20r=0.537h=0.537×0.12×=0.227σps2=0.077=0.077××=2.197σpr2=krkfkcσps=0.87×1.20×2.812×2.197=6.450（MPa）溫度疲勞應(yīng)力（1）公式在臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按式(2-19)確定。（2-19）式中：σtr——臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力(MPa)；σtm——最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)；kt——考慮溫度應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力按式(2-20)計(jì)算。（2-20）式中：σtm——最大溫度梯度時(shí)混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)；αc——混凝土的線膨脹系數(shù)(1／℃)，通?？扇?×10-5／℃；Tg——最大溫度梯度，按表2.17查?。籅x——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)，可按／r和h查用圖確定；——板長(zhǎng)，即橫縫間距(m)。表2.17最大溫度梯度標(biāo)準(zhǔn)值Tg公路自然區(qū)劃Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大溫度梯度(℃/m)88～8390～9586～9293～98圖2.1溫度應(yīng)力系數(shù)Bx溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)可按式(2-21)計(jì)算確定。（2-21）式中：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2.18確定。表2.18回歸系數(shù)a、b和c系數(shù)公路自然區(qū)劃IIIIIⅣVⅥV11a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270碾壓混凝土面層溫度疲勞應(yīng)力計(jì)算（3）多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層荷載疲勞應(yīng)力計(jì)算故不會(huì)出現(xiàn)溫度翹曲應(yīng)力。接縫設(shè)計(jì)混凝土路面板由于溫度或濕度變化、硬化時(shí)的收縮等原因，會(huì)出現(xiàn)脹縮合翹曲。設(shè)置接縫，可減小混凝土板因變形受到約束而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，并滿足施工的需要?？v向接縫縱縫應(yīng)與路線中縫平行。在路面等寬的路段內(nèi)或路面變寬路段的等寬部分，縱縫的間距和形式應(yīng)保持一致。路面變寬段的加寬部分與等寬部分之間，以縱向施工縫隔開?？v縫設(shè)在劃分車道線的位置，由于一次鋪筑寬度小于路面寬度，設(shè)置縱向施工縫?？v縫與路線中縫平行?？v向施工縫采用平縫加拉桿形式，上部鋸切槽口，深度為30mm，寬度為5mm，槽內(nèi)灌塞填縫料，構(gòu)造如圖2.2所示。圖2.2縱向施工縫構(gòu)造圖拉桿采用螺紋鋼筋，設(shè)在板厚中央，并對(duì)拉桿中部100mm范圍內(nèi)進(jìn)行防銹處理。拉桿的直徑、長(zhǎng)度和間距，參照表2.19選用。施工布設(shè)時(shí)，拉桿間距按橫向接縫的實(shí)際位置予以調(diào)整。表2.19拉桿直徑、長(zhǎng)度和間距（mm）面層厚度（mm）到自由邊或未設(shè)拉桿縱縫的距離（m）3.003.503.754.506.007.5200~25014×700×90014×700×80014×700×70014×700×60014×700×50014×700×400260~30016×800×90016×800×80016×800×70016×800×60016×800×50016×800×400由于設(shè)計(jì)混凝土面層厚度為250mm，一車道寬度即到自由邊距離為3.75m。選用直徑Φ14螺紋鋼筋，長(zhǎng)度700mm，間距700mm。橫向接縫橫縫垂直于縱縫，有縮縫、脹縫和施工縫三種。由于設(shè)置脹縫不僅給施工帶來不便，而且也容易出現(xiàn)碎裂、唧泥和錯(cuò)臺(tái)等病害。因此本設(shè)計(jì)主要采用縮縫和施工縫兩種接縫形式。每日施工結(jié)束或因臨時(shí)原因中斷施工時(shí)，設(shè)置橫向施工縫，其位置選在縮縫處。采用傳力桿的平縫形式，其構(gòu)造如圖2.3所示。圖2.3橫向施工縫構(gòu)造圖橫向縮縫等間距布置，采用假縫形式。由于重交通，采用設(shè)傳力桿假縫形式。橫向縮縫頂部鋸切槽口，深度為面層厚度的1/4，寬度為6mm，槽內(nèi)填塞填縫料。傳力桿采用光面鋼筋。其尺寸和間距可按表2.20選用：表2.20傳力桿尺寸和間距（mm）面層厚度（mm）傳力桿直徑傳力桿最小長(zhǎng)度傳力桿最大間距2202840030024030400300260324503002803545030030038500300最外側(cè)傳力桿距縱向接縫或自由邊的距離為200mm。水泥混凝土面層厚度250mm。則采用傳力桿直徑Φ32光面鋼筋，長(zhǎng)度500mm，間距200mm圖2.4橫向縮縫構(gòu)造圖水泥混凝土面層混合料設(shè)計(jì)基本要求水泥混凝土混合料根據(jù)公路交通量及公路的使用任務(wù)、性質(zhì)，并結(jié)合氣候、水文、土質(zhì)、材料、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及施工和養(yǎng)護(hù)條件等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。獲得符合使用要求與環(huán)境條件相適應(yīng)的路面。混凝土混合料由水泥、粗集料、細(xì)集料、水與外加劑等原材料組成。各種材料的基本技術(shù)要求應(yīng)滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范?；拘阅馨拐蹚?qiáng)度、抗折疲勞強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、變形性能和耐久性等性能也應(yīng)滿足要求。配合比設(shè)計(jì)設(shè)配置52.5級(jí)普通水泥礫石混凝土（1）配置抗折強(qiáng)度設(shè)配置滑模攤鋪的水泥混凝土，高速公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度5MPa，強(qiáng)度施工保證系數(shù)K=1.15。則配置抗折強(qiáng)度由下式確定：則有，（2）計(jì)算水灰比W/C實(shí)測(cè)28d抗折強(qiáng)度平均值取8.40MPa。參照下列兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：帶入數(shù)據(jù)則有，W/C=0.3642或W/C=0.544上述兩個(gè)公式計(jì)算的水灰比，一個(gè)偏小，一個(gè)偏大，取兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果的平均值W/C=0.454較合適。（3）計(jì)算單位用水量W0取細(xì)度模數(shù)為2.6，參考表2.21得Sp=32%；表2.21砂的細(xì)度模數(shù)與最優(yōu)砂率關(guān)系砂細(xì)度模數(shù)2.2~2.52.5~2.82.8~3.13.1~3.43.4~3.7砂率（%）碎石30~3432~3634~3836~4038~42礫石28~3230~3432~3634~3836~40塌落度h=5cm，由下列經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算：代入數(shù)據(jù)得，Sp=162.15kg/m3>160kg/m3用水量過大，需使用減水劑。（4）外加劑用量使用外加劑，應(yīng)采用引氣緩凝減水劑用量1.5‰，最優(yōu)減水率7%。減水量計(jì)算如下：7%×162.15=11.35kg/m3，162.12-11.35=120.8kg/m3，符合礫石混凝土最大控制單位用水量155kg/m3的要求。外加劑用量Y0=359×0.0015=0.5385kg/m（5）計(jì)算單位水泥用量C0C0=W0（C/W）=150.8×2.2026=332.15kg考慮到施工的波動(dòng)，增加水泥用量ΔC=7.85。取C0=340kg/m3，水灰比為150.8/340=0.044。對(duì)比耐久性的要求，高速公路水泥混凝土路面的水灰比不大于0.44，基本符合要求，單位用水量不小于300（6）計(jì)算砂石材料用量使用假定密度法計(jì)算，假定礫石混凝土密度2450kg/m3代入上式得，（8）計(jì)算結(jié)果匯總上述計(jì)算結(jié)果如表2.22所示。表2.22施工配合比材料名稱水水泥砂礫石外加劑（kg/m3）15134062713320.52比例0.44411.983.291.5‰鋼筋用鋼量計(jì)算由2.5接縫設(shè)計(jì)可歸納得路面用拉桿及傳力桿所用鋼筋的直徑、長(zhǎng)度和間距等參數(shù)，匯總得表2.22所示。表2.22路面用鋼筋參數(shù)（mm）接縫縱縫橫縫直徑Φ1432長(zhǎng)度L700500間距S700200路面混凝土板長(zhǎng)度為4m，寬度依據(jù)行車道寬度及硬路肩寬度分別為3.75m和0.75m，截取計(jì)算路線長(zhǎng)1000依據(jù)路線長(zhǎng)度和混凝土面板的平面尺寸，計(jì)算可得縱縫和橫縫所分別消耗的鋼筋數(shù)量?？v向：N1=2×(1000/0.7)=2857橫向：N2=(1000/4)×(3.75×2+0.75×2)/0.2=11250查閱相關(guān)資料可得鋼筋單位質(zhì)量如表2.23所示。表2.23鋼筋單位質(zhì)量表接縫縱縫橫縫種類螺紋鋼筋光圓鋼筋直徑(mm)1432單根面積(cm2)1.5398.042單位質(zhì)量(kg/m)1.216.31則可計(jì)算得到所用鋼筋的質(zhì)量：縱縫：G1=2857×0.7×1.21=2420kg橫縫：G2=11250×0.5×6.31=35494kg則，總量G=2420+35494=37914kg水泥混凝土路面機(jī)械攤鋪施工本設(shè)計(jì)水泥混凝土路面施工采用滑模施工技術(shù)。主要參考《公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)范》。本設(shè)計(jì)采用螺旋布料器布料、多根振動(dòng)棒振動(dòng)密實(shí)、振搗器上下振搗壓入粗骨料、成型模板擠壓成型和抹光等工序，確保水泥混凝土路面密度，特別是路面的平整度有了明顯的提高，能滿足高速公路的高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求。施工要求：（1）施工前的準(zhǔn)備：根據(jù)質(zhì)量要求驗(yàn)收基層標(biāo)高與平整度，避免因基層的標(biāo)高或平整度的不良而影響水泥混凝土面層。在合格的基層頂面用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀測(cè)量出道路中心線和標(biāo)高，然后，放出攤鋪機(jī)一側(cè)的基準(zhǔn)線，放線時(shí)每5m（彎道段）或10m（直線段）測(cè)設(shè)一個(gè)點(diǎn)，確保標(biāo)高準(zhǔn)確，線形平順。攤鋪機(jī)履帶行走部位的地基，應(yīng)稍整平并有能承載履帶接地壓力的承載力。（2）混凝土制備螺旋布料器均勻布料虛方控制板控制砼進(jìn)入成型模板的數(shù)量振搗棒將砼加以振動(dòng)密實(shí)振搗器將表面上的粗料壓入砼之中螺旋布料器均勻布料虛方控制板控制砼進(jìn)入成型模板的數(shù)量振搗棒將砼加以振動(dòng)密實(shí)振搗器將表面上的粗料壓入砼之中成型模板使路面板擠壓成型浮動(dòng)模板對(duì)擠壓成型出來的砼表面進(jìn)行修整抹光板對(duì)路表面進(jìn)行搓柔抹光（3）全自動(dòng)鋪筑攤鋪機(jī)定位后，安裝自動(dòng)找平傳感裝置并檢查其完好性及操作靈活性，它將直接影響到鋪筑路面的質(zhì)量