路基路面工程重力式擋土墻和瀝青路面課程設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 重力式擋土墻設(shè)計(jì)3一、設(shè)計(jì)資料3二、破裂棱體位置的確定41、破裂角的計(jì)算42、驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)4三、荷載當(dāng)量土柱高度計(jì)算5四、土壓力計(jì)算5五、土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算6六、土壓力對(duì)墻趾力臂計(jì)算6七、穩(wěn)定性驗(yàn)算61、墻體重量及其作用位置計(jì)算62、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算73、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算7八、基底應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算71、合力偏心距計(jì)算72、基地應(yīng)力驗(yàn)算8九、截面內(nèi)力計(jì)算8十、設(shè)計(jì)圖紙及工程量8十一、 擋土墻的排水設(shè)施設(shè)計(jì)10第二章 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)11一、設(shè)計(jì)資料11二、軸載換算111、以設(shè)計(jì)彎矩值為標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次122、驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)

2、當(dāng)量軸次13三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)141、初擬路面結(jié)構(gòu)組合142、計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值ld和機(jī)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)K153、計(jì)算確定容許彎拉應(yīng)力R174、計(jì)算路表彎沉lr和底層拉應(yīng)力m175、結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果186、驗(yàn)算防凍層厚度19附錄19參考文獻(xiàn)21第一章 重力式擋土墻設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料某一級(jí)公路，在穿過(guò)一條深溝時(shí)，由于地形限制，無(wú)法按規(guī)定放坡修筑路堤，而采取仰斜式漿砌片石擋土墻。墻身構(gòu)造：墻高5m，b0=1.80m,墻背仰斜坡度1:0.25(=14.2°)，墻身分段長(zhǎng)度20m，其余尺寸如下圖所示。墻后填料為碎石土，容重，計(jì)算內(nèi)摩擦角，填料與墻背間的摩擦角=20.5º；地基為整體性較好

3、的礫石土類(lèi)，其容許承載力=500KPa，基地摩阻系數(shù)f=0.5;墻體材料容重，其容許壓應(yīng)力=500KP，容許剪應(yīng)力=80KP。二、破裂棱體位置的確定假設(shè)破裂面交于荷載范圍內(nèi)，則有：1、破裂角的計(jì)算=+=-14.2°+20.5°+41°=47.3°因?yàn)?lt;90°A0=12a+H+2h0a+H=12H+2h0H B0=12ab+b+dh0-12H2a+H+2h0tan =0+0+012H+2h0Htan =12H+2h0Htan根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部時(shí)破裂角的計(jì)算公式：tan=-tan+cot+tanB0A0+tan =-tan+co

4、t+tantan-tan =-tan47.3°+cot41°+tan47.3°tan47.3°+tan14.2° =0.64441=32.798°2、驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)破裂棱體長(zhǎng)度：L0=H(tan-tan)=5×(0.64441-0.25)=1.97m車(chē)輛荷載分布寬度：L=Nb0+(N-1)m+d=2×1.8+1.3+0.6=5.5m所以L0<L，即破裂面交于荷載范圍內(nèi)，符合假設(shè)。三、荷載當(dāng)量土柱高度計(jì)算墻高5m，按墻高確定附加荷載強(qiáng)度驚醒計(jì)算。按照內(nèi)插法，計(jì)算附加荷載強(qiáng)度：q=16kN/m2，則

5、：h0=q1=1619=0.842m四、土壓力計(jì)算 A0=12a+H+2h0a+H=120+5+2×0.8420+5=16.71m2B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tan =0+0-12×5×5+0+2×0.842×tan(-14.2°) =4.23m2根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部的土壓力計(jì)算公式：Ea=A0tan-B0cos+sin+ =19×16.71×tan32.798°-4.23×cos32.798°+41°sin32.798°+47.

6、3° =35.19kN Ex=Eacos+=35.19×cos-14.2°+20.5°=34.98kNEy=Easin+ =35.19×sin-14.2°+20.5°=3.86kN五、土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算K1=1+2h0H=1+2×0.8425=1.34 Zx1=H3+h03K1=53+0.8423×1.34=1.88mZx1表示土壓力作用點(diǎn)到墻踵的垂直距離。六、土壓力對(duì)墻趾力臂計(jì)算基底傾斜，土壓力對(duì)墻趾的力臂：Zx=Zx1-h1=1.88-0.19=1.69m Zy=b1+Zxtan=0.98+1.69

7、×0.25=1.40m七、穩(wěn)定性驗(yàn)算1、墻體重量及其作用位置計(jì)算擋土墻按單位長(zhǎng)度計(jì)算，為方便計(jì)算，從墻趾處沿水平方向把擋土墻分為兩部分，上部分為四邊形，下部為三角形：V1=b1×H1=0.98×4.81=4.71m2G1=V1×2= 4.71×20=94.28kNZG1=0.5H1tan+b1=0.54.81×0.25+0.98=1.09mV2=0.5×b1×h1=0.5×0.98×0.19=0.093m2G2=V2×2=0.093×20 =1.86kNZG2=0.651&#

8、215;b1=0.651×0.98=0.64m2、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算傾斜基底0.2:1（0=11°1836"）,驗(yàn)算公式:1.1G+Q1Ey+Extan0-Q2Eptan0+1.1G+Q1Eytan0-Q1Ex+Q2Ey>0=1.1×96.14+1.4×3.86+34.98×0.2×0.5+1.1×96.14+1.4×3.86×0.2-1.4×34.98+1.4×3.86>0所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 3、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算0.8GZG+Q1EyZx-ExZy+Q1EpZ

9、p>00.8×94.28×1.09+1.86×0.64+1.4×1.69×2.97-34.98×1.4+0=21.63>0所以傾覆穩(wěn)定性滿足要求。八、基底應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算1、合力偏心距計(jì)算e=MN1=1.4ME+1.2MGGG+Q1Ey-Wcos0+Q1Exsin0 ZG1'=ZG1-B2=1.09-0.49=0.6m ZG2'=ZG2-B2=0.64-0.49=0.15m Zx'=Zx+B2tan0=1.69+0.49×0.198=1.79m Zy'=Zy-B2=1.4-0.49

10、=0.91m e=MN1=1.4ME+1.2MGGG+Q1Ey-Wcos0+Q1Exsin0 =1.4EyZy'-ExZx'+1.2G1ZG1'-G2ZG2'GG+Q1Ey-Wcos0+Q1Exsin0 =1.43.86×0.91-34.98×1.79+1.294.28×0.6-1.86×0.1596.14×1.2+1.4×3.86-0×0.98+1.4×34.98×0.19 =-0.12m< B14=0.248m 所以基地合力偏心距滿足規(guī)范的規(guī)定。 2、基地應(yīng)力驗(yàn)算

11、N1=96.14×1.2+1.4×3.86-0×0.98+1.4×34.98×0.19 =127.7kN由于eB6因此pmax=N1A1+6eB=127.70.981+6×0.120.98=226.04kPa pmax=N1A1-6eB=127.70.981-6×0.120.98=34.57kPapmax=226.04kPa=500kPa所以基地應(yīng)力滿足要求。九、截面內(nèi)力計(jì)算墻面強(qiáng)背平行，截面最大應(yīng)力出現(xiàn)在接近基底處，由基底應(yīng)力驗(yàn)算可知，基底應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算滿足地基承載力，墻身應(yīng)力也滿足，驗(yàn)算內(nèi)力通過(guò)，強(qiáng)頂頂寬0.98m，墻

12、高5m。十、設(shè)計(jì)圖紙及工程量1、典型斷面如圖所示，立面布置如圖所示，平面布置如圖所示。2、擋土墻工程數(shù)量見(jiàn)表，工程數(shù)量表墻高斷面尺寸（m）M 漿砌片石（m3m）h1HH1B1b15.00.195.04.810.980.984.84路肩墻墻體間隔20m設(shè)置沉降縫一道，縫內(nèi)用瀝青麻絮嵌塞;泄水孔尺寸為10cm×10cm，每23m布置一個(gè)，泄水孔應(yīng)高出地面不小于30cm，強(qiáng)背均應(yīng)設(shè)置50cm厚的沙礫透水層，并做土工布封層。十一、 擋土墻的排水設(shè)施設(shè)計(jì)在墻身上沿墻高和墻長(zhǎng)設(shè)置泄水孔，其為10cm20cm的方孔，具有向墻外傾斜的坡度，間距取為2.5m，泄水孔的進(jìn)水側(cè)設(shè)反濾層，厚度為0.4m，在

13、最下排泄水孔的底部設(shè)置隔水層，由于處于自然區(qū)域處，泄水量較大，在排水層底部加設(shè)縱向滲溝，配合排水層把水排出墻外。第二章 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料某地計(jì)劃修建一條雙向四車(chē)道的高速公路，擬采用瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，沿線土質(zhì)為中液限黏性土。該地區(qū)多年最大道路凍深為165cm，平均凍結(jié)指數(shù)為882·d，最大凍結(jié)指數(shù)為1225·d。該道路設(shè)計(jì)使用年限為15年。在使用期內(nèi)，預(yù)計(jì)未來(lái)十年，交通量年平均增長(zhǎng)率為11.1% ，并有石灰供給。路基中濕, E0=50MPa。預(yù)計(jì)交通量如下：表1 預(yù)測(cè)交通組成車(chē)型序號(hào)車(chē)型名稱(chēng)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

14、（次/日）01成都CD13013.627.11201530黃河QD35249.095.8120127002星牌660M234.032.02222695太脫拉111S38.578.2222326003宇通ZK6116HG60.0105.01201420鎮(zhèn)江ZJ66233.574.5120156204瓦房店WK173A29.075.02241580北京BK66170.090.0224159305東風(fēng)CS93824.070.0224121耶爾奇31652.083.0224106二、軸載換算路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。1、以設(shè)計(jì)彎矩值為標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次軸載換算

15、Ns=i=1kC1C1niPiP4.35 表二 軸載換算表車(chē)型Pi（kN）C1C2ni(次/日)Ns=i=1kC1C1niPiP4.35成都CD130前軸13.616.41530（1.7）0后軸27.11115305.2黃河QD352前軸49.016.41270365.0后軸95.81112701053.8星牌660M2前軸34.016.42695158.0后軸32.02.21269541.7太脫拉111S前軸38.516.43260328.2后軸78.22.2132602460.9宇通ZK6116HG前軸60.016.41420985.0后軸105.01114201755.7鎮(zhèn)江ZJ662前

16、軸33.516.41562145.2后軸74.5111562512.5瓦房店WK173A前軸29.016.4158046.4后軸75.0111580452.0北京BK661前軸70.016.415932160.6后軸90.01115931007.3東風(fēng)CS938前軸24.016.4121（1.6）0后軸70.01112125.6耶爾奇316前軸52.016.410639.5后軸83.01110647.1合計(jì)Ns=i=1kC1C1niPiP4.3511589.8注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)，后面掛車(chē)的荷載不計(jì)。累計(jì)當(dāng)量軸次根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，高速公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取15年，四車(chē)道的車(chē)道系數(shù),

17、0.40.5，取0.45。累計(jì)當(dāng)量軸次： Ne=1+t-1×365Ns=1+11.1%15-1×36511.1%×11589.8×0.45=68020712次2、驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次軸載換算Ns'=i=1kC1C1niPiP8表三 軸載換算車(chē)型Pi（kN）C1C2ni(次/日)Ns'=i=1kC1C1niPiP8成都CD130前軸13.616.415300.0后軸27.11115300.0黃河QD352前軸49.016.41270(27.0)0后軸95.8111270901.0星牌660M2前軸34.016.42695

18、（3.1）0后軸32.0212695（0.6）0太脫拉111S前軸38.516.43260（10.1）0后軸78.2213260911.8宇通ZK6116HG前軸60.016.41420152.6后軸105.01114202098.0鎮(zhèn)江ZJ662前軸33.516.41562（4.2）0后軸74.5111562201.2瓦房店WK173A前軸29.016.41580（0.5）0后軸75.0111580158.2北京BK661前軸70.016.41593587.7后軸90.0111593685.7東風(fēng)CS938前軸24.016.41210.0后軸70.0111217.0耶爾奇316前軸52.01

19、6.41063.6后軸83.01110623.9合計(jì)Ns'=i=1kC1C1niPiP85730.7注：軸載小于25KN的軸載作用不計(jì)，后面掛車(chē)的荷載不計(jì)。累計(jì)當(dāng)量軸次 Ne=1+t-1×365Ns'=1+11.1%15-1×36511.1%×5730.7×0.45=32644644次三、瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)1、初擬路面結(jié)構(gòu)組合根據(jù)交通狀況，結(jié)構(gòu)層的最小施工厚度等因素綜合考慮，初擬各結(jié)構(gòu)層厚度如下：方案一：細(xì)粒式瀝青混凝土： 3cm中粒式瀝青混凝土： 5cm粗粒式瀝青混凝土： 7cm二灰碎石： 40cm二灰土： ？以二灰土為設(shè)計(jì)層方案二：

20、細(xì)粒式瀝青混凝土： 4cm中粒式瀝青混凝土： 6cm水泥穩(wěn)定碎石： ？級(jí)配碎石： 40cm以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層2、計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值ld和機(jī)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)K ld=600Ne-0.2AcAsAb K1=0.09AsNe0.22/Ac (用于瀝青層) K2=0.35Ne0.11/Ac (用于二灰碎石和水泥碎石) K3=0.45Ne0.11/Ac (用于二灰土)取Ac=1.0，面層為瀝青混凝土，As=1.0,半剛性基層，底基層總厚度大于20cm，Ab=1.0計(jì)算結(jié)果如下：ld=600Ne-0.2AcAsAb=600×68020712-0.2×1×1×1=16.28

21、mm（方案一）ld=600Ne-0.2AcAsAb=600×32644644-0.2×1×1×1=18.85mm（方案二）細(xì)粒式瀝青混凝土K1=0.09AsNe0.22/Ac=0.09×1.0×680207120.221=4.76中粒式瀝青混凝土 K1=0.09AsNe0.22/Ac=0.09×1.0×680207120.221=4.76粗粒式瀝青混凝土K1=0.09AsNe0.22/Ac=0.09×1.1×680207120.221=5.23水泥穩(wěn)定碎石，二灰碎石：K2=0.35Ne0.11/

22、Ac=0.35×326446440.11/1=2.54石灰土：K3=0.45Ne0.11/Ac=0.45×326446440.11/1=3.27設(shè)計(jì)參數(shù)E0，E1，sp資料給出：E0=50MPa 按試驗(yàn)規(guī)程的方法試驗(yàn)確定20的瀝青混合料和其他結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量E1。15的瀝青混合料和其他結(jié)構(gòu)層材材料的彎拉回彈模量E1，以及瀝青混合料15彎拉強(qiáng)度和半剛性材料的彎拉強(qiáng)度值sp，見(jiàn)下表：表四 材料名稱(chēng)瀝青針入度抗壓模量E1MPa劈裂強(qiáng)度15°CMPa備注20°C15°C細(xì)粒瀝青混凝土90140020001.4中粒瀝青混凝土90120018001

23、.0粗粒瀝青混凝土90100014000.8水泥穩(wěn)定碎石15000.55%6%（配合比或規(guī)格要求）二灰土7500.210：30：60（配合比或規(guī)格要求）二灰碎石15000.67：13：80（配合比或規(guī)格要求）級(jí)配碎石250符合級(jí)配要求，做底基層用3、計(jì)算確定容許彎拉應(yīng)力RR=spK表五材料名稱(chēng)spMPaKRMPa細(xì)粒瀝青混凝土1.44.760.29中粒瀝青混凝土1.04.760.21粗粒瀝青混凝土0.85.230.15水泥穩(wěn)定碎石0.52.540.20二灰土0.23.270.06二灰碎石0.62.540.244、計(jì)算路表彎沉lr和底層拉應(yīng)力m通過(guò)計(jì)算，兩個(gè)設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)層厚度未定，先假設(shè)初始厚度，若計(jì)算不滿足不等式，再調(diào)整厚度，直至滿足為止。lrlamR5、結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果一方案假設(shè)設(shè)計(jì)層二灰土厚度：Hs=50cm，設(shè)計(jì)彎沉：ld=16.280.01mm路表計(jì)算彎沉：lr=12.800