公路擋土墻與高級路面設(shè)計

1、路基路面課程設(shè)計公路擋土墻與高級路面設(shè)計目錄道路工程課程設(shè)計任務(wù)書（附頁）重力式擋土墻新建水泥混凝土路面設(shè)計 新建瀝青路面設(shè)計改建瀝青路面 參考文獻道路工程課程設(shè)計任務(wù)書（附頁）一、擋土墻設(shè)計： 設(shè)計資料： 1.漿砌片石重力式路堤墻，墻身高46米，墻上填土高23米，填土邊坡1:1.5，墻背仰斜，坡度1：0.151：0.35，墻身分段長度15米。2.公路等級二級，車輛荷載等級為公路II級，擋土墻荷載效應(yīng)組合采用荷載組合I、II。3.墻背填土容重18kNm3，計算內(nèi)摩擦角35,填土與墻背間的內(nèi)摩擦角/2。 4.地基為砂類土，容許承載力f350kPa，基底摩擦系數(shù)0.40。 5.墻身材料2.5號砂漿

2、砌25號片石，砌體容重23kNm3，砌體容許壓應(yīng)力a=600kPa，容許剪應(yīng)力50kPa，容許彎拉應(yīng)力wl80 KPa。根據(jù)設(shè)計資料進行擋土墻設(shè)計。二、路面設(shè)計：某國道天津段按一級公路標準修建，并將于2011年底通車，設(shè)計道路橫斷面為雙向四車道。根據(jù)可行性研究報告提供的2009年的交通組成情況如下表：車型黃河JN-l 50解放CA10B東風EQ140日野KB222太脫拉l 38交通SH141輛/日682878625256114716 經(jīng)論證分析，該公路自2009年至通車后2015年交通量增長率8.42，其后將以4.0增長。 舊路改建路段現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)為2.5cm瀝青表面處治，25cm石灰土，在不

3、利季節(jié)由BZZ60實測彎沉值(1100)如下：61.8 68.3 69.1 65.7 58.8 66.6 77.8 44.3 31.338.9 45.3 29.1 27.5 30.7 31.9 54.3 79.6 77.268.9 92.3 83.4 91.6 89.7 83.6 路基土回彈模量為E035 Mpa。 根據(jù)以上資料完成：1. 新建與改建瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。2. 新建水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖繪制。三、設(shè)計成果：設(shè)計結(jié)束后，提交設(shè)計說明書一份，擋土墻設(shè)計圖、路面設(shè)計圖各一張（3號圖）新建瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許拉應(yīng)力

4、計算 序號車 型 名 稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61雙輪組 8022解放CA10B 19.460.851雙輪組 10323東風EQ14023.769.21雙輪組 7354日野KB222 50.2104.31雙輪組 3015太脫拉138 51.4802雙輪組 31346交通SH14125.5555.11雙輪組 842設(shè)計年限 15 車道系數(shù) 0.4 序號分段時間(年)交通量年增長率148.42%2114% 當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 : 路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 2065 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸

5、次 : 6756260 當進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 : 路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1549 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 5068013 公路等級 一級公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 25.8 (0.01mm)層位結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱劈裂強度(MPa) 容許拉應(yīng)力(MPa)1細粒式瀝青混凝土10.352中粒式瀝青混凝土 0.80.283粗粒式瀝青混凝土0.60.194水泥穩(wěn)定碎石 0.250.135石灰土 0.250.16天然砂礫 新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 6 標 準 軸

6、載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 25.8 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm) 公路等級 一級公路層位結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱厚度(cm) 抗壓模量(MPa)(20)抗壓模量(MPa)(15)容許應(yīng)力(MPa)1細粒式瀝青混凝土3140020000.352中粒式瀝青混凝土4120016000.283粗粒式瀝青混凝土690012000.194水泥穩(wěn)定碎石22150015000.135石灰土255505500.16天然砂礫151501507土基36按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 25.8 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm L

7、S= 26.9 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 23.9 (0.01mm) H( 4 )= 21.8 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 21.8 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 21.8 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 2

8、1.8 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 70 cm; 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:序號結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（cm）1細粒式瀝青混凝土32中粒式瀝青混凝土43粗粒式瀝青混凝土64石灰粉煤灰碎石225石灰土256天然砂礫157土基竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算:公 路 等 級 : 一級公路新建路面的層數(shù) : 6 標 準 軸 載 : BZZ-100層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（cm）抗壓模量（Mpa）（20）抗壓模量(MPa)（15）計算信息1細粒式瀝青混凝土314002000計算應(yīng)力2中粒式瀝青混凝土

9、412001600計算應(yīng)力3粗粒式瀝青混凝土69001200計算應(yīng)力4石灰粉煤灰碎石2215001500計算應(yīng)力5石灰土25550550計算應(yīng)力6天然砂礫15150150不算應(yīng)力7土基36計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 25.6 (0.01mm)第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 27.6 (0.01mm)第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 30.4 (0.01mm)第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 34.4 (0.01mm)第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 84.5 (0.01mm)第 6 層路面頂面竣工驗

10、收彎沉值 LS= 293.5 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 331.5 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 266.2 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-.259 (MPa)第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-.113 (MPa)第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-.057 (MPa)第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= .124 (MPa)第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )= .066 (MPa)舊路改建瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計軸載換算及設(shè)計彎沉值和容許

11、拉應(yīng)力計算序號 車 型 名 稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61 雙輪組8022解放CA10B19.460.851 雙輪組10323東風EQ14023.469.21 雙輪組7354日野KB22250.2104.31 雙輪組3015太脫拉13851.4802 雙輪組31346交通SH14125.5555.11 雙輪組842設(shè)計年限 15 車道系數(shù) .5序號分段時間(年) 交通量年增長率148.42%2114%當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 2065 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 :

12、 6756260 當進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時 :路面竣工后第一年日平均當量軸次 : 1549 設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次 : 5068013公路等級 一級公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 基層類型系數(shù) 1 路面設(shè)計彎沉值 : 25.8 (0.01mm)層位結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱劈裂強度(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)1中粒式瀝青混凝土 10.352粗粒式瀝青混凝土 0.80.253水泥穩(wěn)定碎石 0.60.314石灰土0.250.1改建路段原路面當量回彈模量計算： 原路面實測彎沉值(0.01mm)61.868.369.165.758.866.677.844.331.338.9

13、45.329.127.530.731.954.379.677.268.992.383.491.689.783.6原路面有效彎沉數(shù) : 24 原路面平均彎沉值 : 61 (0.01mm)原路面彎沉值標準差 : 22 (0.01mm)測定汽車軸載 100 kN改建公路等級 一級公路保證率系數(shù) 1.5 原瀝青面層厚度 2.5 (cm)測定時路表溫度與測定前5d日平均氣溫的平均值之和 55 ()原路面基層類型 : 粒料類或瀝青穩(wěn)定類基層季節(jié)影響系數(shù) 1.2 濕度影響系數(shù) 1 溫度修正系數(shù) 1 原路面計算彎沉值 : 113 (0.01 mm)原路面當量回彈模量 : 145.1 (MPa)改建路面補強厚度

14、計算 公 路 等 級 : 一級公路 加鋪路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 25.8 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)層位結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)(15)抗壓模量(MPa)(20)容許應(yīng)力(MPa)1中粒式瀝青混凝土4120016000.352粗粒式瀝青混凝土690012000.253水泥穩(wěn)定碎石20150015000.314石灰土 155505500.15改建前原路面 550145.1按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : LD= 25.8 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm

15、 LS= 21.3 (0.01mm) 由于設(shè)計層厚度 H( 4 )=Hmin時 LS=LD, 故彎沉計算已滿足要求 . H( 4 )= 15 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 15 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 15 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 15 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 4 )= 15 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 15 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 15 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚

16、度 70 cm 改建前原路面總厚度 28 cm 驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 . 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 水泥穩(wěn)定碎石 20 cm - 石灰土 15 cm - 改建前原路面竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 公 路 等 級 : 一級公路 加鋪路面的層數(shù) : 4 標 準 軸 載 : BZZ-100層位結(jié) 構(gòu) 層 材 料 名 稱厚度(cm)抗壓模量(MPa)(20)抗壓模量(MPa)(15)計算信息1中粒式瀝青混凝土412001600計算應(yīng)力2粗粒式瀝青混凝土69001200計算應(yīng)力3水泥穩(wěn)定碎石 2015001500計算應(yīng)力4石灰土15550550計算應(yīng)力5 改建前原路面 145.1計算應(yīng)力計算改建路面各加鋪層頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 21.3 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 23.7 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 27.8 (0.01mm) 第 4