路基路面設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上1 擋土墻設計計算書1.1計算資料1) 墻身構造：擬采用漿砌片石重力式路肩墻，如下圖所示，墻高H=7.0m,墻背俯斜,傾角墻,身分段長度10m ,初擬,墻底寬.擋土墻斷面圖2) 車載荷載: 計算荷載,汽車-20級;驗算荷載,掛車-1003) 填料濕密度內摩擦角填料與墻背的摩擦角4) 地基情況:中密礫石土地基,容許承載力基底摩擦系數. 5) 墻身材料:2.5號水泥砂漿砌25號片石,砌體容重,容許應力,容許切應力.，容許拉應力= 60kpa。1.2.1車輛荷載換算1)計算荷載 求破裂棱體寬度L0假設破裂面交于荷載外，=35+1730=70056，求不計車輛荷載作用的破裂棱

2、體寬L0：A =-0.24tan=arctan0.493=26 L0=(H+a)tan+Htana-b=（7+2）×0.489 +7×0.33-3=3.71 m 求縱向分布長度B:一輛重車的擴散長度為:L0=5.6+（H+2a）*tan30=5.6+（7+2×2）=11.95m小于擋土墻的分段長度,取B=10m,縱向布置一輛重車,總重力為300KN。 計算等代均布土層厚度.車輪中心距路基邊緣,重車在破裂棱體內能布置一輛車.G=300KN 。h=m2）驗算荷載掛車-100，=0.61，布置在路基全寬。B=L0 +（H+2a)*tan30。=6.6+(7+2*2)*t

3、an30。=12.95m h0=G/(BL0)=1000/(12.95*18*7)=0.61m1.2.2 主動土壓力計算1)設計荷載A=-0.21tan= = = 0.512=0.512=27°7L=(H+a)tan+Htan-b=（7+2）×0.512+7×0.33=3.92 m荷載外緣至路基內側邊緣的距離為5.5+0.5=6,小于破裂棱體寬度,裂棱體仍在荷載外,與原假定相符.K=0.397=h=-=7-2.35-0.594=4.056m=E=KNE=Ecos()=272.05KN E=Esin(=272.05KN土壓力作用點：Z= ,Z=B-ZXtan=3.8

4、1-2.51×0.33=2.98m1.2.3驗算荷載掛車布置在路基全寬.A=-0.20tan=0.52=0.52=27°28.5L=(H+a)tan+Htan-b=（7+2）×0.52+7×0.33-3=3.99 m 破裂面交于荷載內。K=0.397=h=-=7-2.31-0=4.69m= E=KNE=Ecos()=279.07KN E=Esin(=279.07 KN土壓力作用點：Z= ,Z=B-ZXtan=3.81-2.52×0.33=2.98m比較設計荷載與驗算荷載可知,應該由驗算荷載來控制墻身斷面。1.3擋土墻穩(wěn)定性的驗算1.3.1基底傾

5、斜抗滑穩(wěn)定性驗算1) 計算墻身重W及力臂(取墻長度1W=KNW=A+A(+b)-A=375.34=17-22 =1.42m=滿足要求。當計算的Kc大于Kc=1.3時，表示擋土墻的抗滑性滿足要求，否則要采取抗滑穩(wěn)定性的措施?；變A斜的斷面圖1.3.2抗傾覆穩(wěn)定性驗算傾覆穩(wěn)定系數K0計算公式：=滿足要求。當計算的K0大于K0=1.5時，表示擋土墻的抗傾覆性滿足要求，否則要采取抗傾覆穩(wěn)定性的措施：（1）展寬墻趾；（2）改變墻面及墻背坡度；（3）改變墻身斷面類型。1.3.3基底應力及合力偏心距驗算N= = =571.93KN= =1.09m=不滿足要求.。將墻趾加寬成寬0.5m,高0.6m臺階再進行驗

6、算.=1.58m=滿足要求。=1.4墻身應力驗算由于墻背為直線,最大應力接近基底處,從基底應力驗算知,其基底應力與偏心距均能滿路要求.故墻身材料法向應力也能滿足要求，故可不作驗算。通過上述驗算，決定采用的斷面尺寸為:墻頂寬b1=1.5m，墻底寬墻趾加寬臺階高寬。1.5 擋土墻縱斷面設計1)確定擋土墻的起訖點（k2+340k2+408），選擇擋土墻與路基或其他結構物銜接方式；2)按地基及地形情況進行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置，每隔10m15m設置一道，伸縮縫與沉降縫可以設在一起；3)布置各段擋土墻的基礎，包括基礎的形式和相應的埋置深度；墻地面有縱時，擋土墻的基底宜做成不大于5%的縱坡。但地基

7、為巖石時，為減少開挖，可沿縱向做成臺階;4) 確定泄水孔的位置，包括數量、間距、尺寸等。2、柔性路面設計2.1計算累計標準軸載作用次數Ne2.1.1當以設計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，凡軸載大于25KN的各級軸載的作用次數，按下式換算成標準軸載的作用次數：換算公式為： 2.1.2當進行半剛性基層層底拉應力驗算時，凡軸載大于50KN的各級軸載的作用次數，按下式換算成標準軸載的作用次數： 累計當量軸次的計算：2.2設計彎沉值計算2.3擬定路面結構組合形式瀝青路面在進行路面結構組合時，應考慮以下幾點因素：(1) 適應行車荷載作用的要求；(2) 在各種自然因素作用下穩(wěn)定性好；(3) 考慮結構

8、層的特點。假定本設計的路面結構組合形式為：面層：上面層：細粒式瀝青混凝土3cm中面層：中粒式瀝青混凝土5cm下面層：粗粒式瀝青混凝土7cm基層：石灰粉煤灰 25cm墊層：石灰穩(wěn)定土（厚度待定）2.4 確定設計層厚度設計層的確定： 當采用半剛性基層、底基層結構時，可選用任一層為設計層；當采用半剛性基層、粒料類為底基層時，應擬定面層、底基層厚度，以半剛性基層為設計層。當采用柔性基層、底基層的瀝青路面時，宜擬定面層、底基層厚度，以基層為設計層。根據擬定的路面結構，確定各結構層材料的設計參數；面層、基層、底基層材料的抗壓模量與劈裂強度；確定土基的回彈模量。2.5 彎拉應力驗算對高速公路、一級公路、二級

9、公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層應進行拉應力的驗算，采用公式如下：spR（瀝青面層底拉應力驗算，半剛性基層拉應力驗算）:Ks抗拉強度結構系數；sp瀝青混凝土或半剛性材料的劈裂強度。R路面結構層材料的容許拉應力。不同材料的抗拉強度結構系數的計算公式不同，見下式：對瀝青混凝土面層：對無機結合料穩(wěn)定集料類：對無機結合料穩(wěn)定細粒土類：2.6 計算過程：2.6.1軸載分析路面設計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載。1）以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次。軸載換算。軸載換算采用如下的計算公式：2004的軸載換算計算數據如下表:軸載換算結果表（彎沉）車型小客車CA50前軸16.

10、516.428907.3后軸23.01128904.8中客車SH130前軸25.5516.4114019.3后軸45.1011114035.7大客車CA50前軸28.716.489425.1后軸68.2011894169.2小貨車BJ130前軸13.4016.421822.2后軸27.401121827.8中貨車CA50前軸28.7016.491425.6后軸68.2011914172.9中貨車EQ140前軸23.7016.4130315.9后軸69.20111303262.7大貨車JN150前軸49.0016.4993285.4后軸101.6011993 1064特大車KB222前軸50.2

11、016.41161370.7后軸104.30111161 1394.3累計4061.4根據公式：=由2004年的軸載換算數據，可計算2007年的軸載換算累計軸次為： =4061.4=4701.6次累計當量軸次。根據設計規(guī)范，高速公路瀝青路面的設計年限取15年，四車道的車道系數是0.40.5，取0.45。=次2）驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次。軸載換算。驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為：2004的軸載換算計算數據如下：軸載換算結果表（半剛性基層層底拉應力）車型P/kNCCnN大客車CA50后軸68.201189441.8中貨車CA50后軸68.201191442.8中貨車EQ1

12、40后軸69.2011130368.5大貨車JN150后軸101.60119931127.4特大車KB222前軸50.20118.5116186.6后軸104.301111611625.9累計2993根據公式：=由2004年的軸載換算數據，可計算2007年的軸載換算累計軸次為： =2993=3464.8次累計當量軸次。=次2.6.2確定道路設計彎沉值根據表查得：A=1.0 ，A=1.0 ，A=1.0 由式：=1.01.01.0=20.60mm2.6.3 基回彈模量E0值根據表，對中液限粘土，W=1.1，對該地區(qū)（5區(qū)中濕路段），取E=45.5Mpa。2.6.4 計算設計層厚度土基及路面材料的回

13、彈模量及各強度值列于表材料名稱抗壓回彈模量Ey(MPa)劈裂強度15C20C15C細粒式瀝青混凝土140018001.4中粒式瀝青混凝土120016001.0粗粒式瀝青混凝土100012000.8石灰粉煤灰14000.5石灰穩(wěn)定土5500.225土基45.5- 根據l=l,利用公式,求理論彎沉系數：l= , F=1.63(對于BZZ-100 , p=0.7MP , 因為：l=l=20.6（0.01mm） 所以：20.6=1000*得：=3.69 計算設計層厚度。將該多層體系換算成當量三層體系如圖,其中中層厚度H由h、h和h組合而成,其計算方法如下：細粒式瀝青混凝土 h1=3cm （連續(xù)）E1=

14、1400MPa h1=3cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm 粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm （連續(xù)）E2=1200MPa H=61.8cm石灰粉煤灰 h3=25cm 石灰穩(wěn)定土 h4=？cm多層結構當量換算：計算H 由，查圖得；a=6.7由，得K1=1.22；由，得 K2=0.469，由K2， 得。得出 H=5.810.65=61.8cm由式計算h：H=61.8=h+h+h+ =5+7+25+得：h=32.7cm2.6.5驗算整體性材料層底部的最大彎拉應力確定容許拉應力由公式，有=；由公式：對瀝青混凝土面層有：K；對無機結合料穩(wěn)定集料類有：K；對無機結合穩(wěn)定土類有：K。經計算得： 細粒式瀝青

15、混凝土： A K中粒式瀝青混凝土： A K粗粒式瀝青混凝土： A K石灰粉煤灰： K石灰穩(wěn)定土： K容許拉應力得：細粒式瀝青混凝土：=Mpa中粒式瀝青混凝土：=MPa粗粒式瀝青混凝土：=Mpa石灰粉煤灰：=石灰穩(wěn)定土：=細粒式瀝青混凝土瀝青混凝土層底拉應力將多層結構換算為當量三層體系 ，如圖：細粒式瀝青混凝土 h1=3cm （連續(xù)）E1=1800MPa h1=3cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm （連續(xù)）E2=1600MPa H=61.8cm粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm 石灰粉煤灰 h3=25cm 石灰穩(wěn)定土 h4=32.7cm多層結構當量換算：h=hH=h+h+ h+ =5+7+ 25+

16、32.7 =41.6cm由，查圖得，這表明該層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求. 確定中粒式瀝青混凝土層底彎拉應力。同步驟，當量換算如圖：細粒式瀝青混凝土 h1=3cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm （連續(xù)）E1=1600MPa h1=8.1cm 粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm （連續(xù)）E2=1200MPa H=50.4cm石灰粉煤灰 h3=25cm 石灰穩(wěn)定土 h4=32.7cm多層結構當量換算：h=5+3=8.1cmH=7+25+32.7=50.4cm由，查圖得，這表明該層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。確定粗粒式瀝青混凝土層底彎拉應力。同步驟，當量換算如圖：細粒式瀝青混凝土 h1=3

17、cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm 粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm （連續(xù)）E1=1200MPa h1=15.7cm石灰粉煤灰 h3=25cm （連續(xù)）E2=1400MPa H=36.6cm石灰穩(wěn)定土 h4=32.7cm多層結構當量換算：h=7+5+3=15.7cmH=25+32.7=36.6cm由，查圖得，這表明該層層底承受彎曲壓應力，自然滿足要求。石灰粉煤灰層底彎拉應力。體系換算如圖：細粒式瀝青混凝土 h1=3cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm 粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm 石灰粉煤灰 h3=25cm （連續(xù)）E1=1400MPa h1=44.1cm石灰穩(wěn)定土 h4=32.7cm （

18、連續(xù)）E2=550MPa H=32.7cm 多層結構當量換算： 由， 查圖得，由， 查圖得m；由， 查得m0.74。故：= 滿足要求。 石灰穩(wěn)定土層底彎拉應力。體系換算如圖：細粒式瀝青混凝土 h1=3cm 中粒式瀝青混凝土 h2=5cm 粗粒式瀝青混凝土 h2=7cm 石灰粉煤灰 h3=25cm （連續(xù)）E1=1400MPa h1=44.1cm石灰穩(wěn)定土 h4=32.7cm （連續(xù)）E2=550MPa H=32.7cm 多層結構當量換算： 由， 查圖得，由， 查圖得n；由， 查得n0.37。故：= 滿足要求。通過計算可以確定本方案做擬定路面結構符合要求，即：細粒式瀝青混土 3cm，中粒式瀝青混

19、凝土 5cm，下粒式瀝青混凝土 7cm，石灰粉煤灰 25cm ，石灰穩(wěn)定土 32.7 cm 。2.7路面最小防凍厚度的的復核由于該設計瀝青路面的總厚度為72.7cm，遠大于該地區(qū)的最小凍深0.3m因此它的最小防凍厚度滿足要求。3 剛性路面設計本設計中，擬建區(qū)平原微丘區(qū)某地杭瑞高速公路，采用水泥混凝土路面，根據交通部頒公路水泥混凝土路面設計規(guī)范，故選用雙輪單軸軸載BZZ-100，設計年限為30年。3.1交通分析3.1.1軸載換算根據公路水泥混凝土路面設計規(guī)范規(guī)定，以雙輪單軸軸載100kN為標準軸載，用BZZ-100表示，標準軸載的計算參數按照下表確定： 標準軸載的計算參數標準軸載BZZ-100標

20、準軸載BZZ-100標準軸載P(kN)100單圓傳壓面單量直徑d(cm)21.3輪胎接地壓強P(MPa)0.7兩輪中心距1.5d3.1.2交通分級 交通等級使用初期設計車道日標準軸載作用次數設計使用年限普通混凝土碾壓混凝土特重>150030>25>26重20015003023252426中等52002021232224輕<50<2<223.1.3設計使用年限和累計作用次數根據水泥混凝土路面的交通等級，確定其設計使用年限；按下式計算設計使用年限內的標準軸載累計作用次數。車輛輪跡橫向分布系數化公路等級縱縫邊緣處高速、一級公路0.170.22二級、三級、四級公路行

21、車道寬>7m0.340.39行車道寬7m0.540.623.2初擬路面結構根據本設計的技術資料和沿線材料的分布情況，結合路面結構組合設計的原則，擬訂路面結構形式。假定本設計的路面結構形式為：根據公路等級、交通量等級和變異水平等級，查表，初擬普通混凝土面層厚度為0.28m?；鶎舆x用瀝青混凝土，厚0.2m。墊層為0.18m無機結合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸寬4.25m、長5.5m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。水泥混凝土路面層的參考范圍交 通 等 級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度(mm)26025024027024026023025

22、0220250220交 通 等 級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度(mm)2402102302202202002302203.3水泥混凝土面板和路基模量值的確定根據設計資料確定水泥混凝土面板EC和路基模量E0值；計算基層頂面的當量回彈模量值。首先，查圖得出基層頂面的當量回彈模量值，然后，對其進行修正得出計算回彈模量值。土彎拉強度標準值交通等級特重重中等輕水泥混凝土的玩啦強度標準值（Mpa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值（Mpa）6.06.05.55.0注：表中所列的水泥混凝土及鋼纖維混凝土彎拉強度標準為我國公路水泥混凝土路面設計規(guī)

23、范中強制性條文，在設計混凝土路面結構時，必須嚴格執(zhí)行?；炷翉澙瓘椥阅Ａ拷涷瀰⒖贾祻澙瓘姸龋∕pa）1.01.52.02.53.0抗壓強度（Mpa）5.07.711.014.919.3彎拉彈性模量（Mpa）1015182123彎拉強度（Mpa）3.54.04.55.05.5抗壓強度（Mpa）24.229.735.841.848.4彎拉彈性模量（Mpa）2527293133粒料基層和土基彎拉強度和抗壓回彈模量項目抗彎拉強度Mpa抗壓回彈模量Mpa水泥穩(wěn)定粒料1.013001600二灰穩(wěn)定粒料1.013001600土基3080基層材料回彈模量參考值范圍材料類型回彈模量（Mpa）材料類型回彈模量（M

24、pa）中、粗砂80100石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料13001700天然砂粒150200水泥穩(wěn)定粒料13001700未篩分礫石180220瀝青碎石（粗礫式，20）600800級配碎礫石（墊層）200250瀝青混凝土（粗礫式，20）8001200級配碎礫石（基層）250350瀝青混凝土（中礫式，20）10001400石灰土200700多孔隙水泥碎石（水泥計量9.5%11%）13001700石灰粉煤灰土600900多孔隙瀝青碎石（20瀝青含量2.5%3.5%）6008003.4計算荷載疲勞應力按下式計算荷載疲勞應力：3.5計算溫度疲勞應力按下式計算溫度疲勞應力：3.6檢驗初擬厚度3.7交通分析3.7.1軸載

25、換算根據公式：2004年軸載換算結果如下表：車型小客車CA50前軸16.5-2890-后軸23.0-2890-中客車SH130前軸25.55551.5114050.94后軸45.10111403.34×10-3大客車CA50前軸28.7524.28949.93×10-4后軸68.2018941.96小貨車BJ130前軸13.40-2182-后軸27.40121822.2×10-6中貨車CA50前軸28.70524.29141.02×10-3后軸68.2019142.0中貨車EQ140前軸23.70-1303-后軸69.20113032.85大貨車JN15

26、0前軸49.00416.59934.57后軸101.6019931280.11特大車KB222前軸50.20412.111617.78后軸104.30111612277.09累計3627.31根據公式：=由2004年的軸載換算數據，可計算2007年的軸載換算累計軸次為： =3627.31=4199.06 次根據表，高速公路的設計基準期為30年，安全等級為一級，臨界荷位出車輛輪跡橫向分布系數取0.2。取交通量年平均增長率為8%。按公式計算得到設計基準期內設計車道標準荷載累計作用次數為：=×107次>2×107次屬于特重交通。3.7.2 初擬路面結構根據二級公路、重交通等

27、級和中級變異水平等級，查表，初擬普通混凝土面層厚度為0.28m。瀝青混凝土粒料基層厚度為0.2m。墊層為0.18m無機結合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸寬4.25m、長5.5m?？v縫為設拉桿平縫，橫縫為設傳力桿的假縫。3.7.3路面材料參數確定查表，取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0Mpa，相應彎拉彈性模量標準值為31Gpa路基回彈模量取45.5Mpa，瀝青混凝土粒料基層基層回彈模量取1400Mpa，無機結合料穩(wěn)定土墊層回彈模量為600Mpa。按公式計算基層頂面當量回彈模量如下： 普通混凝土面層的相對剛度半徑計算為： 3.7.4 荷載疲勞應力標準軸載在臨界荷位處產生的何在應力計算為： 考慮接縫傳荷能力的應力折減系數，縱縫位設拉桿的平縫：，縱縫為不設拉桿平縫或自由邊界：，縱縫為設拉桿的企口縫：.因縱縫為設拉桿平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數0.87，考慮設計基準期內荷載應力累