路基路面課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 路基路面課程設(shè)計(jì)目錄專心-專注-專業(yè)1章 重力式擋土墻設(shè)計(jì)1.1重力式路堤墻設(shè)計(jì)資料1.1.1墻身構(gòu)造墻高5m，墻背仰斜坡度：1：0.25（14°），墻身分段長度20m，其余初始擬采用尺寸如圖1.1示；1.1.2土質(zhì)情況墻背填土容重=18kN/m3，內(nèi)摩擦角；填土與墻背間的摩擦角16°；地基為石灰?guī)r地基，容許承載力480kPa，基地摩擦系數(shù)；1.1.3墻身材料：5號砂漿，30號片石，砌體容重=22kN/m3， 砌體容許壓應(yīng)力610kPa，容許剪應(yīng)力110kPa，容許壓應(yīng)力。圖1. 1初始擬采用擋土墻尺寸圖1.2破裂棱體位置確定1.2.1破裂角（）

2、的計(jì)算假設(shè)破裂面交于荷載范圍內(nèi)，則有：， 根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部時破裂角的計(jì)算公式：故1.2.2驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)破裂面至墻踵:荷載內(nèi)緣至墻踵: 荷載外緣至墻踵: 因?yàn)?.75<5.25<10.25,假設(shè)滿足要求。1. 3荷載當(dāng)量土柱高度計(jì)算墻高5米，按墻高確定附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。按照線性內(nèi)插法，計(jì)算附加荷載強(qiáng)度：，即當(dāng)量土柱高度為0.903m。1.4土壓力計(jì)算1.4.1土壓力大小計(jì)算 根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部土壓力計(jì)算公式： 1.4.2土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算1.5穩(wěn)定性驗(yàn)算1.5.1墻體重量及其作用點(diǎn)位置計(jì)算擋墻按單位長度計(jì)算，為方便計(jì)算從墻趾處沿水平

3、方向把擋土墻分為兩部分，上部分為四邊形，下部分為三角形： 1.5.2抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，取擋土墻寬B=2m，驗(yàn)算公式：即：所以抗滑穩(wěn)定性滿足。1.5.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算驗(yàn)算公式：其中， 所以傾覆穩(wěn)定性滿足。1.6基地應(yīng)力和合力偏心矩驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。1.6.1基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力和偏心距1）軸心荷載作用時： 所以=267.5÷(2×1)=133.7kPa<=480kPa故基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力滿足要求。合力偏心距2）偏心荷載作用時作用于基底的合力偏心距 則:故偏心距與基礎(chǔ)地面

4、壓應(yīng)力均滿足要求。1.6.2地基承載力驗(yàn)算1）軸心荷載作用時，=133.7<480=2）當(dāng)偏心荷載作用時， 故地基承載力抗力值符合要求。1.7 墻身截面強(qiáng)度計(jì)算1.7.1強(qiáng)度計(jì)算要求： 其中：=0.569,為軸向力偏心影響系數(shù)，按每延米長計(jì)算； =0.95×1.2×220+1.4×2.49=254.1kN=0.69×2×610÷2.31=364.4KN 所以 <,故強(qiáng)度滿足要求。1.7.2穩(wěn)定計(jì)算 要求： 其中： = =0.977×0.569×2×610=293.57KN，故穩(wěn)定性滿足要求。1

5、.7.3正截面直接受剪驗(yàn)算要求： 其中=71.16KN，=2×110÷2.31+0.42×207.58=207.59kN即<，抗剪滿足要求。由上述可得K10+000截面的擋土墻符合要求,擋土墻最終截面按照擬定設(shè)計(jì)。1.8設(shè)計(jì)圖紙1.8.1典型斷面、立面布置圖、平面布置圖典型斷面如圖1.2所示，立面布置圖1.3所示， 平面布置圖1.4所示。每間隔10米設(shè)置變形縫一道，縫內(nèi)用瀝青麻絮嵌塞；泄水孔尺寸10×10cm，2-3米布置一個，泄水孔應(yīng)高出地面不小于30厘米；墻背均應(yīng)設(shè)置50厘米砂礫透水層，并做土工布封層。圖1. 2典型斷面圖第2章瀝青路面設(shè)計(jì)2.

6、1基本設(shè)計(jì)資料某地公路自然區(qū)劃IV區(qū)擬建一級公路，采用瀝青路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)年限為15年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，回彈模量取36MPa，路基干濕狀態(tài)為中濕狀態(tài), 有關(guān)資料如下： （1）公路技術(shù)等級為一級，為雙向四車道,車道系數(shù)。 （2）交通組成如表1.1（示例）所示，交通量年增長率：前五（十）年：= 8%；中間五（十）年：= 7%；后五（十）年：= 6%。設(shè)15年內(nèi)的平均交通量年增長率為，則，求得。表2. 1交通組成及交通量表車型雙向交通量東風(fēng)EQ140625解放CA10B800黃河JN150400長征XD250300依土姿TD501485菲亞特650E245太脫拉138472.2

7、軸載分析我國瀝青路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ-100。標(biāo)準(zhǔn)軸載的計(jì)算參數(shù)按表2.2確定。表2. 2標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載名稱BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（KN）100單輪當(dāng)量圓直徑d（mm）21.30輪胎接地壓強(qiáng)P（Mpa）0.70兩輪中心距（cm）15d2.2.2以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值設(shè)計(jì)指標(biāo)及瀝青基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時，凡前、后軸軸載大于25kN的各級軸載的作用次數(shù)均換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)，計(jì)算過程見表2.3。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級軸載

8、換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； C1 軸數(shù)系數(shù)； C2 輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38。當(dāng)軸間距離大于3m時，按單獨(dú)的一個軸載計(jì)算；當(dāng)軸間距離小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下面公式計(jì)算：，式中：m軸數(shù)。表2. 3軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）東風(fēng)EQ140前軸23.7016.4625后軸69.2011625126.00解放CA10B前軸19.4016.4800后軸60.851180092.18黃河JN150前軸49.0016.4400114.97后軸101.6011400428.60長征XD250前軸37.8016.430028

9、.79后軸2*72.60113001519.41依士姿TD50前軸42.2016.41485222.85后軸90.001114851878.07菲壓特650E前軸33.0016.424512.61后軸72.001124558.69太脫拉138前軸51.4016.44716.63后軸2*80.002.214798.81N4357.67則其設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道上的累計(jì)量軸次： 式中， 設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道的累計(jì)當(dāng)量次數(shù)； t 設(shè)計(jì)年限，由材料知，t=15年； 設(shè)計(jì)端竣工后一年雙向日平均當(dāng)量軸次； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的交通量平均增長率，由材料知，=0.07 車道系數(shù)，由材料知=0.5。則： 次。2.2.3以半剛

10、性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的累計(jì)當(dāng)量軸次時，凡軸載大于50KN的各級軸載的作用次數(shù)均按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量作用次數(shù)，計(jì)算過程見表2.4。式中： 以設(shè)計(jì)彎沉值和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量次數(shù)； 被換算車型的各級軸載換算次數(shù)（次/日）； 標(biāo)準(zhǔn)軸載（）； 各種被換算車型的軸載（）； 輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09。 軸數(shù)系數(shù)；表2. 4軸載換算結(jié)果車型（）（次/日）東風(fēng)EQ140前軸23.70118.5625后軸69.201162532.86解放CA10B前軸19.40118.5800后軸60.851180015.04黃河J

11、N150前軸49.00118.5400后軸101.6011400454.16長征XD250前軸37.80118.5300后軸2*72.60113005927.26依士姿TD50前軸42.20118.5148527.63后軸90.00111485639.24菲壓特650E前軸33.00118.5245后軸72.001124517.69太脫拉138前軸51.40118.5474.24后軸2*80.00314713142.17N13198.63 年限內(nèi)一個車道上的累計(jì)量軸次為： 次。2.3結(jié)構(gòu)組合與材料選取 根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，考慮公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)層如下：面層采

12、用三層式瀝青混凝土（200），基層采用水泥穩(wěn)定碎石（厚度待定），底層采用二灰土（300），其中表層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝（50mm），中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土（70），下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土（80）。2.4壓模量和劈裂強(qiáng)度土基回彈模量的確定可根據(jù)查表法查得。各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓模量及劈裂強(qiáng)度已 參照規(guī)范給出的推薦值確定，見表2.5。表2. 5結(jié)構(gòu)組合參數(shù)、材料名次厚度(cm)抗壓回彈模量強(qiáng)度劈裂（Mpa）15°C模量20°C模量細(xì)粒式瀝青混凝土5268019911.2中粒式瀝青混凝土7217514251.0粗粒式瀝青混凝土813209780.8水泥穩(wěn)定碎石

13、待定318831880.6二灰土357507500.25土基30302.5 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定2.5.1設(shè)計(jì)彎沉值 公路為一級，則公路等級系數(shù)取1.0；面層是瀝青混凝土，則面層類型的系數(shù)取1.0；路面結(jié)構(gòu)為半剛性基層瀝青路面，則路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)取1.0。式中： 設(shè)計(jì)彎沉值 設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量年標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù) 公路等級系數(shù)，一級公路為1.0 面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為1.0 基層類型系數(shù)，半剛性基層為1.0所以，2.5.2各層材料按容許層底拉應(yīng)力按下列公式計(jì)算：式中 ： 路面結(jié)構(gòu)材料的極限抗拉強(qiáng)度（Mpa）； 路面結(jié)構(gòu)材料的容許拉應(yīng)力，即該材料能承受設(shè)計(jì)年限次加載的疲勞彎拉應(yīng)力（Mpa）；

14、抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)；對瀝青混凝土面層的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：；對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：；對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)：表2. 6結(jié)構(gòu)層容許彎拉應(yīng)力材料名稱（Mpa）（Mpa）細(xì)粒瀝青混凝土1.45.210.27中粒瀝青混凝土1.05.210.19粗粒瀝青混凝土0.85.210.15水泥穩(wěn)定碎石0.52.510.20二灰土0.253.230.082.6 路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算以水泥穩(wěn)定碎石為設(shè)計(jì)層，用HPDS計(jì)算得其厚度為16.5cm，取17cm。其具體計(jì)算結(jié)果如下： 假設(shè)水泥穩(wěn)定碎石H（4）=15cm，此時實(shí)際彎沉值LS=21.6（0.01mm）>20.6（0.01

15、 mm）,不滿足彎沉值要求；H( 4 )= 20 cm時， 實(shí)際彎沉值LS= 19 (0.01mm) ）<20.6（0.01 mm），滿足彎沉值要求；此外，H( 4 )= 20 cm時，各層均滿足層底彎拉應(yīng)力要求。 綜上，取水泥穩(wěn)定碎石厚度為17cm。具體計(jì)算結(jié)果見附錄A。2.7 防凍層厚度檢驗(yàn)根據(jù)規(guī)范知：在季節(jié)性冰凍地區(qū)的中濕、潮濕路段，路面設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行防凍厚度的檢驗(yàn)，如小于規(guī)范定的最小防凍厚度時，應(yīng)增設(shè)或加墊層使路面總厚度達(dá)到要求。路面結(jié)構(gòu)層總厚度h=5+7+8+17+30=67cm>60cm(最大冰凍深度60cm)，滿足防凍層厚度檢驗(yàn)。2.8瀝青路面結(jié)構(gòu)圖瀝青路面結(jié)構(gòu)圖見圖2.

16、1。圖2. 1瀝青路面結(jié)構(gòu)圖第3章 水泥混凝土路面設(shè)計(jì)此進(jìn)行最常見的普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)。3.1 交通量分析3.1.1標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸載換算我國公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范以汽車軸重為100kN的單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ100。凡前、后軸載大于40KN（單軸）的軸數(shù)均應(yīng)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)，換算公式為：式中： 100KN的單軸雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)的通行次數(shù)； 各類軸輪型；級軸載的總重（KN）； 軸型和軸載級位數(shù)； 各類軸輪型級軸載的通行次數(shù)； 軸輪型系數(shù)。 表3. 1軸載換算結(jié)果車型（KN）（次/日）東風(fēng)EQ140前軸23.70569.13625后軸69.201.06251.73解放CA10B前

17、軸19.40620.29800后軸60.851.08000.28黃河JN150前軸49.00416.464001.84后軸101.601.0400515.66長征XD250前軸37.80465.62300后軸2*72.600.003001.13依士姿TD50前軸42.20444.0914850.67后軸90.001.001485275.17菲壓特650E前軸33.00493.62245后軸72.001.02451.28太脫拉138前軸51.40407.98470.46后軸2*80.000.00470.84N799.08則設(shè)計(jì)年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù):式中： 標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)當(dāng)量作用次數(shù)

18、； t 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限，取t=30年； 交通量年平均增長率，由材料知， =0.07； 臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，如下表3.2，此處取=0.20。表3. 2混凝土路面臨界荷位車輛輪跡橫向分布系數(shù)公路等級縱縫邊緣處高速公路、一級公路、收費(fèi)站0.170.22二級及二級以下公路行車道寬>7m0.340.390.540.62行車道寬7m所以，次。其中，計(jì)算過程如下：，求得。3.2 初擬路面結(jié)構(gòu)因?yàn)榻煌?00×104551.01×1042000×104次，故交通屬于重交通。由以上可知相應(yīng)于安全等級為二級的變異水平等級為低級，根據(jù)一級公路、重交通等級和低級變異水平

19、等級，查規(guī)范知：初擬普通混凝土面層厚為h=220mm；考慮到區(qū)為東南濕熱區(qū)，雨量較多，故基層選用瀝青穩(wěn)定碎石排水基層，厚為；墊層為200mm的水泥穩(wěn)定粒料。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.75m；長為5m。3.3 確定材料參數(shù)取普通混凝土面層的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為；路基回彈模量為36Mpa；瀝青穩(wěn)定碎石基層回彈模量去；水泥穩(wěn)定粒料墊層回彈模量取?；鶎禹斆娈?dāng)量的回彈模量值計(jì)算如下：= =0.275m =4.16 普通混凝土面層的相對剛度半徑為：3.4 計(jì)算荷載疲勞應(yīng)力根據(jù)一級公路、重交通，由路基路面工程查得初擬普通混凝土面層厚度為0.25m。由下列公式求得： ， ，式中 ：

20、混凝土板的相對剛度半徑（m）；H 混凝土板的厚度（m）； 水泥混凝土的彎沉彈性模量（Mpa）； 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）； 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)桿拉的平縫， =0.87 0.92，縱縫為不設(shè)桿拉的平縫或自由邊界=1.0，縱縫為設(shè)桿拉的企口縫，=0.76 0.84； 考慮偏載和動載因素對路面疲勞損壞影響綜合系數(shù)，按公路等級查下表3.3，此處取=1.25； 標(biāo)準(zhǔn)軸載在四邊自由板的臨界荷載處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力（MPa）。 表3. 3綜合系數(shù)公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路1.301.251.201.10則：= ，荷載疲勞應(yīng)力為：。3.5 計(jì)算溫

21、度疲勞應(yīng)力由路基路面工程知，區(qū)最大溫度梯度取88/m。板長5m，已知混凝土板厚0.25m，。則最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力： 式中： 混凝土的溫度線膨脹系數(shù)，取； 最大溫度梯度，Tg=88°c/m； 綜合溫度翹區(qū)應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力的溫度應(yīng)力系數(shù)； 最大溫度梯度時土板的溫度翹取應(yīng)力（Mpa）。 =溫度疲勞系數(shù) ，式中a，b和c為回歸系數(shù)，按所在地區(qū)公路自然區(qū)劃查下表 3.4。表3. 4回歸系數(shù)a，b和c系數(shù)公路自然區(qū)a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.

22、3821.270取a=0.841，b=0.058，c=1.323，則：=溫度疲勞應(yīng)力： 因?yàn)橐患壒返陌踩燃墳槎?，相?yīng)于二級的安全等級的變異水平等級為低級，目標(biāo)可靠度為90。再根據(jù)查得的目標(biāo)可靠度和變異水平等級，確定可靠度系數(shù)。，故滿足要求。3.6防凍厚度檢驗(yàn)和接縫設(shè)計(jì)3.6.1防凍厚度檢驗(yàn)由公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范知，路面防凍厚度為0.5m，而設(shè)計(jì)路面總厚度為0.52m，由于0.5<0.52，故滿足設(shè)計(jì)要求。3.6.2接縫設(shè)計(jì)為避免由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，所以，在混凝土板中設(shè)置橫縫與縱縫，這段路為重交通，縫中設(shè)拉桿，拉桿長0.5m，直徑22mm，每隔40cm設(shè)置一個。取a=0.84

23、1，b=0.058，c=1.323。1) 橫向脹縫縫隙寬20mm，縫隙上部5cm深度內(nèi)澆填縫料拉桿的半段固定在混凝土內(nèi)，另一半涂以瀝青，套上長約10cm的塑料套筒，筒底與桿端之間留有3cm空隙，用木屑與彈性材料填充。2) 橫向縮縫縮縫采用假縫，縫隙寬5mm，深度為5cm.3) 施工縫施工縫采用平頭縫或企口縫的構(gòu)造形式，縫上深3cm，寬為5mm的溝槽，內(nèi)澆填縫料。4) 橫縫的布置縮縫間距一般為5m，混凝土路面設(shè)置脹縫。5) 縱縫的設(shè)置在平行于混凝土路面行車方向設(shè)置縱縫，縫間距3.75cm，設(shè)置為假縫帶拉桿形式，縫的上部留有5cm的縫隙，內(nèi)澆注填縫料，縫與橫縫一般做成垂直正交，使混凝土具有90°的角隅。3.7混凝土路面結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖混凝土路面結(jié)構(gòu)圖見圖3.1。圖3. 1混凝土路面結(jié)構(gòu)圖參考文獻(xiàn)1鄧學(xué)鈞 ：路基路面工程(第二版).人民交通出版社，20052中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006).北京：人民交通出版社20063中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40-2002).北京：人民交通