路基路面工程课程设计2

1一、重力式挡土墙1、按横断面资料绘制1：1000等高线地形图，1：200路线横断面图以及1：200路基外侧边线纵断面图。2、挡土墙基础与断面设计具体数据资料如下：①山坡基础为中密砾石土，摩擦系数f=0.4，基础承载力=500kPa；②填土边坡1：m=1：1.5；③墙背填料为就地开挖砾石土，容重r=18.6kN/m3，计算内摩擦角=35°；④墙体：用50号砂浆砌片石，容重=18.6kN/m3，容许压应力=2450kPa，容许剪应力=2450kPa,土体与墙背的摩擦角=17.5°；⑤设计荷载用汽车-15级，验算荷载用挂车-80；⑥路基宽度为8.0m；⑦稳定系数：滑动稳定系数=1.3，倾覆稳定系数=1.5；最不利位置的挡土墙设计图如下：3、超载换算土层厚度：0qhr按规范，墙高13.506m，按直线内插法，取310/qKNm∴0100.5418.6qhmr4、土压力计算选取墙身最高的挡土墙进行计算。（桩号K58+100断面）设破裂角为,假定破裂面交于荷载内0abd001(2)2AHhH001(2)tan2BHhH200tanSAB00(tan)GAB00cos()(tan)sin()aEAB1arctan0.2514.043514.0417.538.46令/0adEd，有：00tantancottan(tan)BAtan38.46cot35tan38.46(tan38.46tan14.04)0.729∴36.08∴主动土压力系数coscos(36.0835)(tantan)(tan36.08tan14.04)sinsin(36.0838.46)0.160aK1220.54111.0813.506ohKH＝011(2)2aaEHhHKK118.6(13.50620.54)13.5060.161.082316.58kN5、稳定性计算5.1抗滑稳定性验算（挡土墙取1m长度计算）由22.526.37441593.424GVkNarctan0.211.31ocos593.424cos14.04575.696NoGGkN3sin593.424sin14.04143.964ToGGKN垂直基底方向:sinNaoEE316.58sin(14.0417.511.31)80.71kN平行基底方向:cos316.58cos(14.0417.511.31)306.12TaoEEkN∴575.69680.710.41.621.3306.12143.964NNCCTTGEfKKEG5.2抗倾覆稳定性验算cos316.58cos17.514.04316xaEEkNsin316.58sin17.514.0419.11yaEEkN0113.5060.540.5214.1533331.08xhHZHmKGZ3.187m∴0yGyyoxxMGZEZKMEZ593.4243.18719.113.783164.151.501.5oK∴满足抗倾覆稳定性要求。5.3基底应力及偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基容许承载力，应进行基底应力验算；同时为了避免4挡土墙不均匀沉陷，应控制作用于挡土墙基底合力的偏心距。yoGyyxxNyMMGZEZEZZNGE593.4243.18719.113.783164.15593.42419.111.065m2NBeZ=2.60751.0652=0.239mm[]0.4356Bemm在偏心荷载作用下，基底最大和最小法向应力为：126}(1)yGENMeAWBB593.42419.1160.238(1)2.60752.6075363.56[]500kpakpa基地应力及偏心距验算5.4墙身强度验算5.4.1法向应力验算:选择高11m的挡土墙验算，如图1-1截面为验算截面。已知：B1=1.9mH=11.6243m，h0=0.54m，ψ=38.46°00tantancottan(tan)BAtan38.46cot35tan38.46(tan38.46tan14.04)0.729∴36.085主动土压力系数coscos(36.0835)(tantan)(tan36.08tan14.04)sinsin(36.0838.46)0.160aK1220.54111.0911.6243ohKH＝1011(2)2aEHhHKK118.6(11.624320.54)11.62430.161.092239.52kN垂直基底方向:1sinYaoEE239.52sin(14.0417.5)14.46kN平行基底方向:61cos239.52cos(14.0417.5)239.08XaoEEkN1G=22.522.0861496.935kN1GZ=2.362m11111111121.9496.9352.36214.462.941239.083.852496.93514.46GyyxxyGZEZEZBeGE=0.371m16B=1.96=0.316m11max112()2(496.93514.46)588.8324501.93(0.371)3()22yGEkPakPaBe故满足要求。5.4.2剪应力验算:1111239.08125.83862.41.9XTEkPaAB故满足要求。6、挡土墙工程量计算设置挡土墙的起点为K58+070,终点为K58+130，查挡土墙规范计算可得，挡土墙圬工总体积为700。计算结果如下表：工程量计算表序号项目类型代号单位数量/10实体本路段所用工程量1原木101m30.0231.612锯材102m30.0130.91738-12号铁丝655kg2140432.5级水泥832t0.73951.735硝铵炸药841kg0.5356导火线842m1707水866m374908中（粗）砂899m33.77263.99黏土911m30.149.810片石931m38.91623.711碎石954m30.085.612块石981m32.36165.213其他材料费996元5.236414基价1999元19641374808二、柔性路面结构设计1、轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，设计初期的日交通量如下表：设计初期的日交通量车型前轴重)(kN后轴重)(kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量解放CA-10019.4060.85120275黄河JN-15049.00101.60120151跃进MJ-13020.2038.20120142日野KB-21150.20104.30120641.1、以设计弯沉值为指标急验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。○1轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：kiiiPPnCCN135.421)(式中：N——标准轴载的当量轴次。（次/日）in——被换算车辆的各级轴载作用次数。（次/日）P——标准轴载。（kN）iP——被换算车辆的各级轴载。（kN）k——被换算车辆的类型数。1C——轴数系数，111.2(1)Cm，m是轴数。2C——轮组系数，单轮值为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。计算结果如下表所示轴载换算结果（弯沉）9车型Pi/KNC1C2in(次/日)35.411PPnCCii/（次/日）解放CA-100后轴59.71127529.2黄河JN-150前轴48.5111556.9后轴101.611155166.4跃进NJ-130后轴38.3111452.3日野KB211后轴99.7116564.2合计269.1注：轴载小于25KN的轴载作用不计。○2累计当量轴次由题意得，该路段为二级公路，设计年限为12年，交通量平均每年增长率为8%，混合交通，根据设计规范，车道的车道系数是0.6~0.7，取0.651211136510.081365269.10.6512483900.08teNN次式中：eN——设计年限内的累计交通；1N——设计的初始平均日交通量；——设计年限内交通量是年平均增涨率；t——设计年限。1.2、验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次○1轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：8111'''kiiiPPnCCN式中：'N——标准轴载的当量轴次；1'C——轴数系数；102'C——轮组系数。计算结果如下表所示：轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）车型Pi/KN1'C2'Cin(次/日)821''PPnCCii/（次/日）解放CA-100后轴59.7112754.4黄河JN-151后轴101.611155176.7日野KB212后轴99.7116563.5合计244.7注：轴载小于50KN的轴载作用不计。○2累计当量轴次参数取值同上，设计年限为12年，车道系数取累计当量轴次为1211136510.081365244.70.65'=11356180.08teNN次2、土基回弹模量的确定该路段处于6V区,路槽底距底下水位1.4+0.4=1.8米，为粘性土,由《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97附录E表E1得高度1.8m介于干燥与中湿状态,取稠度为1.1,查表E2“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值(MPa)”查得土基回弹模量值为44Mpa.3、结果组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为120万次左右。现选取两种结构进行比较。方案Ⅰ：路面结构面层采用上层为密级配细粒式沥青混凝土(厚度取5cm)，下层采用密级配粗粒式沥青混凝土(厚度取8cm)，基层采用水泥稳定碎石(厚度取30cm)，底基层采用石灰土（厚度待定）11方案Ⅱ：路面结构面层采用上层为中粒式沥青混凝土(厚度取5cm)，下层采用沥青贯入式(厚度取6cm),基层采用水泥稳定碎石(厚度取30cm),底基层为石灰土（厚度待定）查规范得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20C的模量，各值取规范给定范围的中值。方案Ⅰ20℃的抗压模量为：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa，水泥碎石为1500MPa，石灰土为550MPa。方案Ⅰ各层材料的劈裂度为：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，水泥碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。方案Ⅱ20℃的抗压模量为：中粒式沥青混凝土为1200MPa，沥青贯入式为500MPa，水泥碎石为1500MPa，石灰土为550MPa。方案Ⅱ各层材料的劈裂度为：中粒式沥青混凝土为1.0MPa，水泥碎石为0.5MPa，石灰土为0.225MPa。分别列表如下：方案Ⅰ材料名称抗压模量E1/（MPa）（20℃）劈裂强度σ/（MPa）细粒式沥青混凝土14001.4粗粒式沥青混凝土10000.8水泥碎石15000.5石灰土5500.225方案Ⅱ材料名称抗压模量E1/（MPa）（20℃）劈裂强度σ/（MPa）中粒式沥青混凝土12001.0沥青贯入式500—水泥碎石15000.5石灰土5500.2254、设计指标的确定对