路基路面課程設(shè)計

1、路基路面課程設(shè)計指導(dǎo)老師：張璠姓名學(xué)號一、 擋土墻設(shè)計p1811、設(shè)計題目：南京郊區(qū)某二級公路，路基寬8.5m，雙車道路面，其中K0+007K0+027需擬設(shè)計路肩式擋土墻，分段長度10m，端部設(shè)錐形護(hù)坡。要求設(shè)置普通重力式擋墻，墻身及基礎(chǔ)采用漿砌片石（250#片石，50#砂漿），砌體22kN/m3，漿砌片石擴(kuò)大基礎(chǔ)下采用砂礫石材料（基礎(chǔ)埋深為地面以下1m），0.6。墻后填筑普通粘性土，填土填土18kN/m3，計算內(nèi)摩擦角30，填土與墻背間的摩擦角=/215。地基承載應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為fk=450kPa，圬工砌體的極限抗壓強度為700kPa、極限抗彎拉強度為110kPa、極限抗剪切強度為80kPa。

2、2、設(shè)計內(nèi)容：墻身斷面構(gòu)造與尺寸土壓力計算庫侖法適用條件：墻背傾斜、粗糙，墻后填土不水平，假定破裂面為平面、填料為砂性土（c=0）、破壞土體為剛性。一般粘性土填料的水平填土也可近似用庫侖法計算土壓力。邊界條件：路肩墻，無內(nèi)側(cè)邊坡，荷載布置在全寬范圍，剛好從墻內(nèi)側(cè)布置，破裂角交于荷載中部。采用庫侖法計算主動土壓力： =arctan80200=2148 =15 =30 =+=30+15+2148=6648 q=20kN，=18kN/m3車輛荷載換算：h0=qr=2018=1.11mA0=12a+H+2h0a+H=120+2+21.110+2=4.22 B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2

3、h0tan =0+0-1222+0+21.1180200=-1.688 tan=-tancot+tanB0A0+tan 解得 tan =0.47或-5.13（舍），則=acrtan0.47=2510 Ea=(A0tan-B0)cos(+)sin(+)=184.220.47+1.688cos(2510+30)sin(2510+6648)=37.77kN Ex=Eacos+=37.77cos2148+15=30.24kN ， Ey=Easin+=37.77sin2148+15=22.63kN 墻體抗滑及抗傾覆穩(wěn)定性驗算（1）抗滑穩(wěn)定性驗算需滿足： 其中0為基底傾斜角，0=543取單位長度,則可得

4、G=(0.6+1.522.0+0.31+0.521.9)122=63.13kN(0.9G+Q1Ey)+0.9Gtan0=0.963.13+1.422.630.6+0.963.13tan543=58.79kNQ1Ex=1.430.24=42.34kN故滿足抗滑穩(wěn)定性的要求。（2）抗傾穩(wěn)定性驗算需滿足： G1=20.112(0.1+0.123)+0.620.2+0.3+0.82120.2+0.6+0.813=1.47 G2=0.311.91.912+1.90.19121.923=0.79 ZG=1.47+0.790.6+1.5212+(0.31+0.5)1.912=0.79m k=1+2h0H=2

5、.11 0.9GZG+Q1(EyZx-ExZy)=0.958.790.79+1.422.631.563-30.240.842 =55.67kNm0故滿足抗傾穩(wěn)定性的要求?；讘?yīng)力及合力偏心距驗算 N1=GG+Q1Ey-Wcos0+Q1Exsin0 =63.131.2+1.422.63-00.995+1.430.240.1=111.13kN MG=GB2-ZG=63.131.92-0.79=10.1kNm ME=ExZy-EyZx-0.9=30.240.842-22.631.563-0.9=10.46kNm M=1.4ME+1.2MG=26.76kNme=MN1=0.24mB6=0.32mpma

6、x=N1A1+6eB=111.131.91+60.241.9=102.82kPapmin=N1A1-6eB=111.131.91-60.241.9=14.16kPa基底合力偏心距要求：eB4=1.94=0.48m,符合偏心距要求。pmax(=102.82kPa)1.2f(=1.2490=588kPa)滿足地基承載力的要求。墻身斷面強度驗算（1）強度計算取1/2高處的水平斷面進(jìn)行驗算：A0=1.61 B0=-0.644tan=0.47Ea=181.610.47+0.644cos5510sin9158=14.41kNEx=11.54kN Ey=8.63kN k1=1+2h0H=3.22故Zy0=Z

7、y=0.45m Zx=1.07m G=20.35kN/m由以上數(shù)據(jù)計算可知ZG=10.0512(0.2+0.0523)+0.610.55+0.4112(0.413+0.85)(0.6+1.25)12=0.58mM=20.350.6-0.58+11.540.45-8.631.07-0.6=1.54kN得e0=MN=0.05B6=0.32 因為此路肩墻,為矮墻，可以不考慮縱向穩(wěn)定問題。（2）正截面直接受剪時驗算設(shè)計的改進(jìn)措施：經(jīng)驗算可知，截面的設(shè)計偏于安全，經(jīng)濟(jì)性相對較差?？梢栽谠O(shè)置傾斜基底、展寬墻趾的基礎(chǔ)上適當(dāng)減小截面尺寸。同時，可以適當(dāng)調(diào)整上下寬度以控制，以優(yōu)化截面的形式和尺寸，提高經(jīng)濟(jì)性。畫

8、出縱斷面布置圖、平面圖及擋墻橫斷面圖縱斷面布置圖平面圖橫斷面圖二、瀝青路面設(shè)計1、設(shè)計題目：南京地區(qū)某高速公路，其中某段經(jīng)調(diào)查路基為粉質(zhì)中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。近期混合交通量為25350 輛/日，交通組成和代表車型的技術(shù)參數(shù)分別如表1、表2 所示，交通量年平均增長率8%。該路沿線可開采砂礫、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、瀝青供應(yīng)。請設(shè)計合適的半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)。2、設(shè)計依據(jù)：公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D502006）鄧學(xué)鈞 主編 路基路面工程（第三版）3、設(shè)計內(nèi)容：土基回彈模量的確定南京屬于東南濕熱區(qū)（IV1區(qū)），雨量充沛集中，雨型季節(jié)性強，臺風(fēng)暴雨多，水毀、沖

9、刷、滑坡是道路的主要病害，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)查表法，設(shè)計路段路基處于中濕狀態(tài)，路基土為粉質(zhì)中液限粘土，0.90c1.05。預(yù)估土基回彈模量設(shè)計值為30.0MPa。設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累積當(dāng)量軸次和設(shè)計彎沉值已知標(biāo)準(zhǔn)軸載P=100kN；同時該高速公路為雙向四車道，車道系數(shù)取0.4。（1）以彎沉值和瀝青的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時的軸載當(dāng)量換算：軸載小于40KN的特輕軸重對結(jié)構(gòu)的影響可以忽略不計，所以不納入當(dāng)量換算。由表可知，桑塔納和五十鈴兩種車型可忽略不計。解放CA10B，N=22.04%25350(60.85100）4.35=643.76黃河JN150， N=9.01%25350

10、6.4（49100）4.35+（101.6100）4.35=3103.82黃河 JN162，N=1.89%253506.4（59.5100）4.35+（115100）4.35=1200.44交通SH361，c1=1+1.2m-1=2.2 N=0.18%253506.4（60100）4.35+1101004.352.2=183.61N1=N=643.76+3103.82+1200.44+183.61=5131.63設(shè)計年限累計當(dāng)量軸載次數(shù)Ne=1+rt-1365rN1Ne=（1+8%）15-1）3658%5131.630.4=20342852設(shè)計彎沉值ld=600Ne-0.2AcAsAB=20.

11、72（0.01mm）（2）以半剛性材料結(jié)構(gòu)層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標(biāo)時的軸載當(dāng)量換算：軸載小于40KN的特輕軸重對結(jié)構(gòu)的影響可以忽略不計，所以不納入當(dāng)量換算。由表可知，桑塔納和五十鈴兩種車型可忽略不計。解放CA10B，N=22.04%25350(60.85100）8=105.02黃河JN150， N=9.01%2535018.5（49100）8+（101.6100）8=2733.72黃河 JN162，N=1.89%2535018.5（59.5100）8+（115100）8=1604.86交通SH361，c1=1+2m-1=2.2 N=0.18%2535018.5（60100）4.35+11010

12、04.353=307.61N1=N=105.01+2733.72+1604.86+307.61=4751.21設(shè)計年限累計當(dāng)量軸載次數(shù)Ne=1+rt-1365rN1Ne=（1+8%）15-1）3658%4751.210.4=18834788設(shè)計彎沉值ld=600Ne-0.2AcAsAB=21.04（0.01mm）根據(jù)設(shè)計資料，確定合適的面層類型高速公路一般選用三層瀝青面層結(jié)構(gòu)。通常認(rèn)為密實型中粒式或細(xì)粒式瀝青混凝土混合料（如AC-13、AC-16）最宜用于表面層，可以防止水害及凍害。密實型級配瀝青混合料的抗裂性、疲勞強度和耐久性較優(yōu)越。對于重交通和特重交通等級，普通熱拌和瀝青混凝土混合料不能滿

13、足使用要求時，可以采用SMA-10、SMA-13瀝青混合料，必要時可以采用改性瀝青混合料。瀝青中面層和下面層經(jīng)受著與瀝青上面層相同的不利工作環(huán)境，通常選用密實型中粒式和粗粒式混合料（如DAC-20，DAC-25），有時對于特重交通等級也有采用SMA-20瀝青混合修筑中面層并采用改性瀝青混合料。初步使用：上面層：密實型細(xì)粒式瀝青混凝土混合料中面層：密實型中粒式瀝青混凝土混合料下面層：密實型粗粒式瀝青混凝土混合料擬定2種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案，確定各結(jié)構(gòu)層材料的計算參數(shù)根據(jù)附錄給出的南京地區(qū)材料價格以及示例，初步擬定以下兩種結(jié)構(gòu)層組合：（1）4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8

14、cm粗粒式瀝青混凝土+？水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm水泥石灰沙礫土層，以水泥穩(wěn)定碎石基層為設(shè)計層。 15 20 方差 劈裂強度（單位MPa）-細(xì)粒式瀝青混凝土 4cm 2000 1400 200 1.4-中粒式瀝青混凝土 6cm 1800 1200 100 1.0-粗粒式瀝青混凝土 8cm 1400 1000 50 0.8-水泥穩(wěn)定碎石 ？cm 3600 1500 200 0.5 （拉應(yīng)力）（彎沉）-水泥石灰砂礫土 20cm 1850 1000 100 0.35（拉應(yīng)力）（彎沉）-土基（2）4cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6cm中粒式瀝青混凝土+8cm粗粒式瀝青混凝土+？二灰碎石基層+20cm二灰土，以

15、水泥穩(wěn)定碎石基層為設(shè)計層。 15 20 方差 劈裂強度（單位MPa）-細(xì)粒式瀝青混凝土 4cm 2000 1400 200 1.4-中粒式瀝青混凝土 6cm 1800 1200 100 1.0-粗粒式瀝青混凝土 8cm 1400 1000 50 0.8-二灰碎石 ？cm 3600 1500 200 0.65 （拉應(yīng)力）（彎沉）-二灰土 20cm 2400 750 100 0.25（拉應(yīng)力）（彎沉）-土基根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范，計算或驗算擬定的路面結(jié)構(gòu)（1） 程序結(jié)果： 層位 層間條件 彈性模量 標(biāo)準(zhǔn)差 泊松比 厚度 層間系數(shù) 1 完全連續(xù) 1400.000 200.000 .350 4.00

16、0 .000 2 完全連續(xù) 1200.000 100.000 .350 6.000 .000 3 完全連續(xù) 1000.000 50.000 .350 8.000 .000 4 完全連續(xù) 1500.000 200.000 .250 待設(shè)計 .000 5 完全連續(xù) 1000.000 100.000 .250 20.000 .000 6 30.000 .000 .350 - 荷載 垂直力 半徑 荷載位置 X Y 1 .7000 10.6500 .0000 .0000 2 .7000 10.6500 31.9500 .0000 - 設(shè)計彎沉值與理論彎沉= .2073 .4586 計算厚度 = 38.4

17、9 1 容許強度與計算強度= .3826 -.2592 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 容許強度與計算強度= .3826 -.1285 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 2 容許強度與計算強度= .2733 -.0248 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 容許強度與計算強度= .2733 -.0567 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 3 容許強度與計算強度= .2187 -.1285 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 容許強度與計算強度= .2187 -.1000 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 4 容許強度與計算強度= .2218 .1068 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 容許強度

18、與計算強度= .2218 .1116 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 5 容許強度與計算強度= .1208 .0890 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49 容許強度與計算強度= .1208 .0922 考慮強度設(shè)計厚度 = 38.49（2） 程序結(jié)果： 層位 層間條件 彈性模量 標(biāo)準(zhǔn)差 泊松比 厚度 層間系數(shù) 1 完全連續(xù) 1400.000 200.000 .350 4.000 .000 2 完全連續(xù) 1200.000 100.000 .350 6.000 .000 3 完全連續(xù) 1000.000 50.000 .350 8.000 .000 4 完全連續(xù) 1500.000 200.000 .

19、250 待設(shè)計 .000 5 完全連續(xù) 750.000 100.000 .250 20.000 .000 6 30.000 .000 .350 - 荷載 垂直力 半徑 荷載位置 X Y 1 .7000 10.6500 .0000 .0000 2 .7000 10.6500 31.9500 .0000 - 設(shè)計彎沉值與理論彎沉= .2073 .4586 計算厚度 = 41.89 1 容許強度與計算強度= .3826 -.2477 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 容許強度與計算強度= .3826 -.1166 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 2 容許強度與計算強度= .2733 -.0188

20、考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 容許強度與計算強度= .2733 -.0505 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 3 容許強度與計算強度= .2187 -.1265 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 容許強度與計算強度= .2187 -.0980 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 4 容許強度與計算強度= .2883 .0828 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 容許強度與計算強度= .2883 .0861 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 5 容許強度與計算強度= .0863 .0938 考慮強度設(shè)計厚度 = 41.89 .ADD THE THICKNESS. 5 容許強度與計算強度= .

21、0863 .0857 考慮強度設(shè)計厚度 = 45.55 容許強度與計算強度= .0863 .0884 考慮強度設(shè)計厚度 = 45.55 .ADD THE THICKNESS. 容許強度與計算強度= .0863 .0860 考慮強度設(shè)計厚度 = 46.68（3） 方案比較方案一：價格為27.49+34.3+49.95+39+2029.3120+18=216.20 總厚度為4+6+8+39+20=77方案二：價格為27.49+34.3+49.95+4729.3520+16.4+18=215.11總厚度為4+6+8+47+20=87綜上所述，兩種方案的價格差不多，厚度也均滿足與最小防凍厚度的要求。但

22、是方案一的底基層選擇更適合于重載交通，且其厚度更小，所以選擇方案一。三、普通水泥混凝土路面設(shè)計1、設(shè)計題目：公路自然區(qū)劃III 區(qū)擬新建一條二級公路，路基回彈模量根據(jù)以往經(jīng)驗取30MPa，采用普通混凝土路面，路面寬16m（雙向四車道），經(jīng)交通調(diào)查與預(yù)測知設(shè)計車道使用初期標(biāo)準(zhǔn)軸載日作用次數(shù)為3200，交通量年增長率取4%。試設(shè)計該水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。（平面尺寸可按板長5m、板寬4m 設(shè)計，縱縫采用設(shè)拉桿平縫，橫縫采用不設(shè)傳力桿的假縫；初擬路面結(jié)構(gòu)建議值：底基層20cm 石灰粉煤灰穩(wěn)定土，基層18cm 水泥穩(wěn)定碎石）2、設(shè)計內(nèi)容：交通分析二級公里路的設(shè)計基準(zhǔn)期為20年，安全等級為三級。查表得臨界荷

23、位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.39.計算得到設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)為Ne=Ns1+grt-1365gr =3200（1+0.04）20-13650.040.39 =13564510次屬于重交通等級初擬路面結(jié)構(gòu)因本路段屬重交通荷載等級，適宜的基層材料為：水穩(wěn)碎石、密級配瀝青穩(wěn)定碎石等；必須設(shè)置底基層，適宜材料類型：級配碎石、水穩(wěn)碎石、二灰碎石等。查表可知，安全等級為三級的道路對應(yīng)的變異水平等級為中級，厚度為0.210.24m。根據(jù)二級公路，重交通等級和中級變異水平等級，初擬結(jié)構(gòu)組合：普通混凝土面層厚度為0.23m?；鶎舆x用水泥穩(wěn)定粒料(水泥用量5%)，厚0.18m。底基層選用

24、石灰粉煤灰穩(wěn)定土，厚0.2m。普通混凝土板的平面尺寸為寬4m，長5m。縱縫為拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。路面材料參數(shù)取普通混凝土面層的彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31GPa，路基回彈模量取30MPa，計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：Ex=h12E1+h22E2h12+h22=13000.182+6000.220.182+0.22=850.28MPaDx=E1h1312+E2h2312+h1+h2241E1h1+1E2h2-1 =13000.18312+6000.2312+0.18+0.224113000.18+16000.2-1=3.90KNm hx=312DxEx=0.380(m) a=6.221-1.51(ExE0)-0.45=4.135