路基路面课程设计

嘉应学院土木工程学院《路基路面工程》课程设计姓名:专业:学号:日期:指导教师:一、重力式挡土墙设计1.设计参数（1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m；（2）基底倾斜角0：tan0＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d=0.5m；（3）设计车辆荷载标准值按公路－I级汽车荷载采用，即相当于汽车超20级、挂车120（验算荷载）；（4）墙后填料砂性土容重=183/mkN,填料与墙背的外摩擦角=o5.18；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30，地基容许承载力[0]=250akP；（5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k=223/mkN，容许压应力aakP600][，容许剪应力ajkP100][][，容许拉应力aLkP60][（6）墙后砂性土填料的内摩擦角o37，墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度1:0.27（=0115o），墙高H=5m，墙顶填土高a=4m。2.破裂棱体位置确定（1）破裂角（）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：02403703180115ooooa因为o90ahHHahHHhahaHHhdbabBtan)2(21tan)2(21)00(0tan)22(21)(21000000)2(21))(2(21000hHHHahHaA根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：711.0)tan)(tan(cottantan00AB5235o（2）验算破裂面是否交于荷载范围内破裂砌体长度：maHL21..2)27.0711.0(5)tan(tan0车辆荷载分布宽度：mdmNNbL5.36.03.18.12)1(所以LL0，即破裂面交于荷载范围内，符合设计。3.荷载当量土柱高度计算墙高5m，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：mqh78.0181404.土压力计算4.16)50)(78.0250(21))(2(2100HahHaAahaHHhdbabBtan)22(21)(2100043.4)0115tan()78.0205(52100o根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部压力计算公式)sin()cos()tan(00BAEakNoooo61.40)02405235sin()375235cos()43.4711.04.16(0.18kNaEEooax54.40)03180115cos(61.40)cos(kNaEEooay36.2)03187015sin(61.40)sin(5.土压力作用点位置计算312.15/78.021/2101HhKmKhHZx865.1)312.13/(78.03/5)3/(3/1016.土压力对墙趾力臂计算基地倾斜，土压力对墙趾力臂m12.2)0115tan(542.17.1tanm542.1190.07.1865.1tan1011oxyyxxZbZbZZ7．稳定性验算（1）抗滑动稳定性验算墙身体积计算：30111m95.7)190.07.15(7.1)tan(bHbV320212m27.0190.07.15.0tan5.0bV321m22.827.095.7VVV墙身自重计算:kN9.1742295.711kVG，kN94.52227.022kVG，kN84.18094.59.17421GGG抗滑稳定性验算：036.4454.404.1190.0)36.240.184.1801.1(3.0)190.054.4036.2(4.184.1801.1tan)1.1()tan(1.110101＞xQyQxyQEEGEEG墙身自重力臂计算：48.17.127.0190.07.155.0])tan[(5.01011bnbHZG16.17.1)0513.05.0(315.0)]tantan2/1(3/12/1[102bZG47.184.18016.194.548.19.174)(2211GZGZGZGGGkN2.18336.294.59.17421yEGGN抗滑稳定系数:99.9190.02.18354.403.0190.054.402.183tan]tan[00NEENKxxC＞1.3满足要求。（2）抗倾覆稳定性验算027.132)54.154.4012.236.2(4.147.184.1808.0)(8.01＞xxyyQGZEZEGZ抗倾覆稳定系数:5.134.454.154.4012.236.216.194.548.19.17422110xxyyGGZEZEZGZGK满足要求。（3）基底合力偏心距验算N至墙趾A的距离m13.12.18354.154.4012.236.216.194.548.19.1742211NZEZEZGZGZxxyyGGN基底合力偏心距32.013.1262.120NZBe（4）地基承载力验算kPa25011.247)62.132.061(62.12.183)61(001＜kPaBeBNkPa25094.2062.132.06162.12.183)61(002＜kPaBeBN满足要求。一、沥青路面设计1.设计参数广东某地区地区（IV7区）某新建双向4车道一级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为高液限粘土，地下水位为－1m，路基填土高度1.2m，预计通车初每日双向混合交通量组成及交通量如下表：汽车车型日交通量（辆/d）解放CA10B1137黄河JN150720长征CZ160337东风SP9250350北京BJ1301037上海SH130137小汽车100预计年平均交通量增长率为7％；沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。2.确定路面等级和面层类型（1）轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时各级轴载换算采用kiiippnCCN135.421计算（小于25的轴载不计），计算结果下列表所示：轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）车型)(kNPi1C2C1/日次in)/(/135.41'2'1日次PPnCCi解放前轴CA10B后轴19.4060.85/1/111371137/131.01黄河前轴JN150后轴49.00101.60116.41720720206.95771.47长征前轴CZ160后轴45.2083.7012.26.4133733768.18341.91东风前轴SP9250后轴50.70113.3012.26.41350350116.691325.53北京前轴BJ130后轴13.5527.20/1/6.410371037/23.03上海前轴SH130后轴16.5023.00////137137//小汽车///100/kiiPPnCCN135.41211/合计：2948.77一级公路沥青路面的设计年限为15年，双向四车道的车道系数0.45则设计使用期累计当量轴次为：次1217087745.077.294807.0365107.0136511151NNte当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载（轴载小于50KN的不计）车型)(kNPi1C2C1/日次in)/(/181'2'1日次PPnCCi解放前轴CA10B后轴19.4060.85/1/111371137/21.37黄河前轴JN150后轴49.00101.60/1/1720720/817.49长征前轴CZ160后轴45.2083.70/2.2/1337337/382.90东风前轴SP9250后轴50.70113.3012.26.413503509.782090.88北京前轴BJ130后轴13.5527.20////10371037//上海前轴SH130后轴16.5023.00////137137//小汽车///100/kiiPPnCCN181211/合计：3322.42则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：次13713095365111NNte(2)确定路面等级和面层类型根据“沥规”并结合上面的计算，确定路面等级为高级路面；面层类型为沥青混凝土。3.确定土基的回弹模量（1）确定路基的干湿类型：该路处于IV7区，路槽底距地下水位高度平均为1m+1.2m=2.2m，查表可知此高度高于1H,属于干燥路基。（2）确定路基的平均稠度：查表可知路基平均稠度介于03.11c和20.10c之间，取1.1。（3）查表可得土基的回弹模量MPaE400。4.路面结构组合设计（1）拟定路面结构组合方案经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为4107.596次左右，查表可得路面为高级路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为一级公路，因此采用双层式结构。（2）拟定路面结构层的厚度表面层采用4cm厚细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。由于沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，基层和底基层分别采用刚度较高、水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。（3）各层材料设计参数土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于下表中材料名称抗压回弹模（MPa）劈裂强度（MPa）20C15C细粒试沥青混泥土140020001.4中粒试沥青混泥土120018001粗粒试沥青混泥土100014000.8两灰碎石15000.65石灰土5500.225土基27－5.根据设计弯沉值计算路面厚度（1）计算设计弯沉值一级公路，取0.1cA，面层为沥青混凝土，取0.1sA，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取0.1bA。设计弯沉：48.260.10.10.159674566006002.02.0bscedAAANL计算各层材料的容许层底拉应力：sspRK/细粒式密集配沥青混凝土：79.20.1/59674560.109.0/09.022.022.0ceasANAKMPa5.079.2/4.1/sspRK中粒式密集配沥青混凝土：79.20.1/59674560.109.0/09.022.022.0ceasANAKMPa36.079.2/1/sspRK粗粒式密集配沥青混凝土：MPa08.30.1/59674561.109.0/09.022.022.0ceasANAKMPa26.008.3/8.0/sspRK两灰碎石：MPa91.10.1/596745635.0/35.011.011.0cesANKMPa34.091.1/65.0/sspRK石灰土：MPa5.21.1/596745645.0/45.011.011.0cesANKMPa09.05.2/225.0/sspRK设计参数汇总表材料名称厚度（cm）20℃抗压模量（MPa）15℃抗压模量（MPa）容许拉应力(MPa)细粒式沥青混