路基路面課程設(shè)計長安大學(xué)

1、目錄課程設(shè)計資料1一、重力式擋土墻設(shè)計資料1二、新建瀝青路面設(shè)計資料2三、水泥路面設(shè)計資料3設(shè)計計算書4一、重力式擋土墻設(shè)計41 擋墻埋深、斷面形狀和尺寸擬定42 主動土壓力計算43 擋土墻截面設(shè)計64 擋墻排水設(shè)施設(shè)置85 擋墻變形縫設(shè)置8二、新建瀝青路面設(shè)計91 確定路面等級和面層類型92 確定路基土回彈模量93 結(jié)構(gòu)組合與厚度94 各層材料的抗壓模量與劈裂強度105 路面厚度計算106 方案比選137 交工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算13三、水泥路面設(shè)計141 確定路面等級和面層類型142 初擬路面結(jié)構(gòu)153 材料參數(shù)154 厚度驗算155 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果16課程設(shè)計資料一、 重力式擋土

2、墻設(shè)計資料1、線路資料：建設(shè)地點為某一級公路K20+415.00K20+520.00段，在穿過一條深溝時，由于地形限制，無法按規(guī)定放坡修筑路堤，而采取了貼坡式（仰斜式）漿砌片石擋土墻。線路經(jīng)過的此處是丘陵地區(qū)，石材比較豐富，擋土墻在設(shè)計過程中應(yīng)就地選材，結(jié)合當?shù)氐牡匦螚l件，節(jié)省工程費用。2、墻后填土為碎石土，重度，內(nèi)摩擦角；墻后填土表面為水平，即，其上汽車等代荷載值q=15kN/m2，地基為礫石類土，承載力特征值；外摩擦角取；墻底與巖土摩擦系數(shù)。3、墻體材料采用MU80片石，M10水泥砂漿，砌體抗壓強1.21 N/mm2，砌體重度。4、擋土墻布置形式及各項計算參數(shù)如下圖所示：圖0-1擋土墻參數(shù)

3、圖（單位：m）二、 新建瀝青路面設(shè)計資料1、交通條件：交通量年增長率=4.5%路面設(shè)計年限t=15年；竣工后第一年雙向平均日交通量見表：表0-1 預(yù)測交通組成車型交通量（輛/d）后軸軸數(shù)系數(shù)c后軸輪組系數(shù)c后軸重（KN）前軸軸數(shù)系數(shù)c前軸輪組系數(shù)c前軸重（KN）解放CA-10B5501160.916.419.4黃河JN616.449.0躍進NJ-131901138.216.420.2太湖XQ-641120116716.433太脫拉138S1902.2（3）18016.451.4黃海DD-6901001110416.456日野KB21111011100.016.447.

4、62、荷載條件：標準軸載BZZ-1003、自然條件：路線經(jīng)過地區(qū)屬區(qū)，土質(zhì)為粉質(zhì)低液限粘土，4、路基條件：地下水位離地面1.5m，填土高度1.0m；土路基不必進行特殊處理；考慮驗算面層剪切時屬夏季高溫月份，路基模量應(yīng)比春融時提高40%；近十年平均凍結(jié)指數(shù)f=630（*d）。5、經(jīng)濟條件：對可行結(jié)構(gòu)進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定采用最經(jīng)濟的路面結(jié)構(gòu)方案。三、 水泥路面設(shè)計資料青海某地擬建一條公路，交通調(diào)查如下：解放CA10B車1000輛/日，黃河JN150車170輛/日，東風EQ140車300輛/日，交通SH141車600輛/日，交通量平均增長率為7%，土質(zhì)為中液限粘土，平均稠度為1.08，土基回彈模量

5、E0=45MPa,季節(jié)性冰凍地區(qū)，冰凍深度為1.2米。詳細交通組成表如下：車型PiC1C2解放CA10B前軸19.411后軸60.8511黃河JN150前軸49.0011后軸101.6011東風EQ140前軸23.7011后軸69.2011交通SH141前軸25.5511后軸55.1011初擬結(jié)構(gòu)并進行驗證，確定水泥路面結(jié)構(gòu)。18設(shè)計計算書一、 重力式擋土墻設(shè)計1 擋墻埋深、斷面形狀和尺寸擬定如圖所示，擋土墻墻體高為H=8.5m，基礎(chǔ)埋置深度d=1.5m,墻身縱向分段長度為L=10m；墻面與墻背平行，墻背仰斜，仰斜坡度1：0.2()，墻底傾斜度0.2:1（=11.31°），墻頂寬a=

6、2.1m，墻底寬b=2m。圖1-1擋墻整體示意圖2 主動土壓力計算2.1 計算破裂角按破裂面交于荷載中部進行計算：< 90°tan=-tan+ =-0.773+=0.690= 34.6°2.2 計算主動土壓力系數(shù)K和K12.3 計算主動土壓力及合力作用點3 擋土墻截面設(shè)計圖1-2墻身截面計算圖示3.1 墻身自重G及力臂ZG計算墻身體積計算：墻身自重計算：力臂ZG計算：ZG1=0.125H+0.476a=0.125×8.5+0.476×2.1=2.06mZG2=0.651a=0.651×2.1=1.37m3.2 抗滑穩(wěn)定性驗算抗滑穩(wěn)定性滿足

7、要求。3.3 抗傾覆穩(wěn)定性驗算墻底傾斜，需將Zx、Zy修正為Zx1、Zy1?？箖A覆穩(wěn)定性滿足要求。3.4 基底應(yīng)力驗算基底應(yīng)力滿足要求。3.5 墻身截面應(yīng)力驗算取墻底截面，按每延米墻長計算。1）強度計算 強度滿足要求。2）穩(wěn)定計算，故墻為矮墻，取穩(wěn)定性滿足要求。3）正截面直接受剪時驗算受剪滿足要求。4 擋墻排水設(shè)施設(shè)置墻身排水：設(shè)置直徑為10cm的泄水孔，泄水孔向墻外傾斜5%，間距2.5m，上下交錯布置。最下排泄水孔底部高出墻外地面0.3m。最下排泄水孔進水口底部鋪設(shè)0.3m的黏土隔水層，并在墻頂處鋪設(shè)0.3m的黏土隔水層，泄水孔進水側(cè)設(shè)置厚度為0.3m的反濾層。在最下排泄水孔的底部設(shè)置隔水層

8、。5 擋墻變形縫設(shè)置將沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置為變形縫，沿墻長隔10m均勻布置，寬度取2cm，縫內(nèi)塞瀝青木板填縫料，深度15cm。二、 新建瀝青路面設(shè)計1 確定路面等級和面層類型根據(jù)所給交通量及交通組成計算設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次。設(shè)計年限15年，預(yù)測交通量增長率4.5%，計算結(jié)果如下：一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量Nh= 620 ,屬中等交通等級（1）當以設(shè)計彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標時 :路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 1339 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次 : 406.3萬次屬中等交通等級。 （2）當以半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標時 :路

9、面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 1064設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次 : 322.9萬次屬中等交通等級。綜上，路面設(shè)計交通等級為中等交通等級，采用瀝青混凝土面層。路面設(shè)計彎沉值 : 28.6 (0.01mm)2 確定路基土回彈模量該路段處于5區(qū)，為粉質(zhì)低液限粘土，查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D502006）附錄F“土基回彈模量參考值”表F.0.3“二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（MPa）”，干燥路基，取C=1.10，再查表確定E0=51MPa。3 結(jié)構(gòu)組合與厚度路面結(jié)構(gòu)面層擬采用三層瀝青混合料初步擬定兩種方案方案一：上面層采用細粒式密級配瀝青混凝土（厚度4cm），中面層采用

10、中粒式密級配瀝青混凝土（厚度5cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度8cm），基層采用二灰穩(wěn)定碎石（厚度15cm），底基層采用二灰土（厚度待定）。方案二：上面層采用細粒式瀝青瑪蹄脂碎石（厚度4cm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（厚度6cm），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（厚度8cm），基層采用二灰穩(wěn)定碎石（厚度15cm），底基層采用二灰土（厚度待定）。4 各層材料的抗壓模量與劈裂強度對于瀝青面層材料，由于彎沉值以20為標準溫度，因此以路面設(shè)計彎沉計算路面結(jié)構(gòu)厚度時，抗壓模量取20的模量；驗算層底拉應(yīng)力以15為標準溫度，故用15的抗壓模量。查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D50

11、2006）附錄E“材料設(shè)計參數(shù)”的表E.1“瀝青混合料設(shè)計參數(shù)”和表E.2“基層、底基層材料設(shè)計參數(shù)”，選取各層材料的抗壓模量與劈裂強度各值均取規(guī)范規(guī)定的范圍的中值，因此得到20和15的抗壓模量及劈裂強度：表2-1方案一各結(jié)構(gòu)層材料的設(shè)計參數(shù)表層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(mm)抗壓模量(MPa)容許應(yīng)力(MPa)20151細粒式瀝青混凝土40140020000.552中粒式瀝青混凝土50120016000.393粗粒式瀝青混凝土8090012000.314石灰粉煤灰碎石150150015000.335石灰粉煤灰土?5505500.116新建路基51表2-2方案二各結(jié)構(gòu)層材料的設(shè)計參數(shù)表層位結(jié)構(gòu)層材

12、料名稱厚度(mm)抗壓模量(MPa)容許應(yīng)力(MPa)20151細粒式瀝青瑪蹄脂碎石40140020000.552中粒式瀝青混凝土60120016000.393粗粒式瀝青混凝土8090012000.314石灰粉煤灰碎石150150015000.335石灰粉煤灰土?5505500.116新建路基515 路面厚度計算根據(jù)東南大學(xué)公路路面設(shè)計程序Hpds2011，計算結(jié)果如下。方案一：按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 :LD= 28.6 (0.01mm)H( 5 )= 200 mm LS=29.3(0.01mm)H( 5 )= 250 mm LS=26.7(0.01mm)H( 5 )= 213 mm(僅考

13、慮彎沉)按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 :H( 5 )= 213 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 213 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 213 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 213 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 213 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度 :H( 5 )= 213 mm(僅考慮彎沉)H( 5 )= 213 mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 500 mm驗算結(jié)果表明，路面總厚度滿足防凍要求。最下層以及設(shè)計人員對路面厚度進一步的修改，

14、最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下： - 細粒式瀝青混凝土 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 50 mm - 粗粒式瀝青混凝土 80 mm - 石灰粉煤灰碎石 150 mm - 石灰粉煤灰土 220 mm - 新建路基方案二：按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 :LD= 28.6 (0.01mm)H( 5 )= 150 mm LS=31.4(0.01mm)H( 5 )= 200 mm LS=28.5(0.01mm)H( 5 )= 198 mm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度 :H( 5 )= 198 mm(第 1 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 198 mm(第 2 層底面拉應(yīng)力計算滿足要

15、求)H( 5 )= 198 mm(第 3 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 198 mm(第 4 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H( 5 )= 198 mm(第 5 層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度 :H( 5 )= 198 mm(僅考慮彎沉)H( 5 )= 198 mm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度 :路面最小防凍厚度 500 mm驗算結(jié)果表明，路面總厚度滿足防凍要求。最下層以及設(shè)計人員對路面厚度進一步的修改，最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下： - 細粒式瀝青瑪蹄脂碎石 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 60 mm - 粗粒式瀝青混凝土 80 mm - 石灰粉煤灰碎石 15

16、0 mm - 石灰粉煤灰土 200 mm - 新建路基6 方案比選方案一采用細粒式瀝青混凝土，存在高溫穩(wěn)定性不足的問題。方案二采用細粒式瀝青瑪蹄脂碎石，雖然造價較細粒式瀝青混凝土稍高，但高溫穩(wěn)定性有所改善，且采用方案二的設(shè)計可降低二灰土底基層厚度，降低造價。故綜合考慮決定采用方案二。最終方案如下： - 細粒式瀝青瑪蹄脂碎石 40 mm - 中粒式瀝青混凝土 60 mm - 粗粒式瀝青混凝土 80 mm - 石灰粉煤灰碎石 150 mm - 石灰粉煤灰土 200 mm - 新建路基7 交工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算表2-3各結(jié)構(gòu)層材料的設(shè)計參數(shù)及厚度層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(mm)抗壓模量(MPa

17、)容許應(yīng)力(MPa)20151細粒式瀝青瑪蹄脂碎石40140020000.552中粒式瀝青混凝土60120016000.393粗粒式瀝青混凝土8090012000.314石灰粉煤灰碎石150150015000.335石灰粉煤灰土2005505500.116新建路基51計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及路基頂面交工驗收彎沉值 :第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 28.5 (0.01mm)第 2 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 32.3 (0.01mm)第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 39.1 (0.01mm)第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 49.8 (0.01mm)第 5 層路

18、面頂面交工驗收彎沉值 LS= 115.5 (0.01mm)路基頂面交工驗收彎沉值 LS= 130.5 (0.01mm)( 根據(jù)“公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范”公式計算)LS= 169.9 (0.01mm)( 根據(jù)“公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范”計算)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :(未考慮綜合影響系數(shù))第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.242 (MPa)第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.047 (MPa)第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.014 (MPa)第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.154 (MPa)第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= 0.092 (

19、MPa)三、 水泥路面設(shè)計1 確定路面等級和面層類型交通組成如下表所示。表3-1交通組成表車型PiC1C2交通量（輛/d）解放CA10B前軸19.4111000后軸60.8511黃河JN150前軸49.0011170后軸101.6011東風EQ140前軸23.7011300后軸69.2011交通SH141前軸25.5511600后軸55.1011根據(jù)東南大學(xué)公路路面設(shè)計程序Hpds2011，軸載計算結(jié)果如下設(shè)計車道使用初期設(shè)計軸載日作用次數(shù) : 79 設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計車道上設(shè)計軸載累計作用次數(shù) : 709263 路面承受的交通荷載等級 :中等交通荷載等級此公路等級定為雙車道二級公路，路面設(shè)為高級路面。2 初擬路面結(jié)構(gòu)設(shè)計基準期內(nèi)設(shè)計軸載累計作用次數(shù)Ne=709263，屬中等交通荷載等級，根據(jù)規(guī)范表3.0.8，水泥混凝土彎拉強度不得低于4.5MPa?；炷撩鎸雍穸瘸鯏M為230mm，基層選用級配碎石，厚度初定為200mm。普通水泥混凝土板的平面尺寸寬為