路基路面課程設(shè)計(jì)

h嘉應(yīng)學(xué)院土木工程學(xué)院《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)姓專(zhuān)姓專(zhuān)學(xué)日業(yè):號(hào):期:指導(dǎo)教師:一、重力式擋土墻設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)（1） 漿砌片石重力式仰斜路堤墻，墻頂填土邊坡1:1.5，墻身縱向分段長(zhǎng)度為10m；路基寬度26m，路肩寬度3.0m；（2） 基底傾斜角氣:tan氣=0.190,取汽車(chē)荷載邊緣距路肩邊緣d=0.5m；（3） 設(shè)計(jì)車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值按公路一I級(jí)汽車(chē)荷載采用，即相當(dāng)于汽車(chē)一超20級(jí)、掛車(chē)一120（驗(yàn)算荷載）；（4） 墻后填料砂性土容重『=18kN/m3，填料與墻背的外摩擦角t=18.5。；粘性土地基與漿砌片石基底的摩擦系數(shù)U=0.30，地基容許承載力[q0]=250kP;（5） 墻身采用2.5號(hào)砂漿砌25號(hào)片石，圬工容重丫k=22kN/m3，容許壓應(yīng)力[q]=600kP,容許剪應(yīng)力[t]=".]=100kP,容許拉應(yīng)力[ql]=60kP（6） 墻后砂性土填料的內(nèi)摩擦角e=37。，墻面與墻背平行，墻背仰斜坡度1:0.27（二15。10，），墻高H=5m，墻頂填土高』=4m。破裂棱體位置確定（1）破裂角（o）的計(jì)算假設(shè)破裂面交于荷載范圍內(nèi)，則有：W=a+T+。=—15。10'+18。30'+37。=40。20'因?yàn)?<90。B=1ab+(b+d)h-1H(H+2a+2h)tana=0+(0+0)h-1H(H+2h)tanaTOC\o"1-5"\h\z0 2 02 0 02 0=-2H(H+2h)tanaA=1(a+H+2h)(a+H)=1H(H+2h)0 2 0 2 0根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部時(shí)破裂角的計(jì)算公式:tan9=-tanw+(cot巾+tanw)(%+tanw)=0.711A1 o9=35。25'驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)破裂砌體長(zhǎng)度：L0=H(tan9+tana)=5x(0.711-0.27)=2..21m車(chē)輛荷載分布寬度：L=Nb+(N-1)m+d=2x1.8+1.3+0.6=3.5m所以匕＜L，即破裂面交于荷載范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)。荷載當(dāng)量土柱高度計(jì)算墻高5m，按墻高確定附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。按照線(xiàn)性?xún)?nèi)插法，計(jì)算附加荷載強(qiáng)度：h=q=旦=0.78m0y18土壓力計(jì)算A=1(a+H+2h)(a+H)=1(0+5+2x0.78)(0+5)=16.402 0 2B0=2ab+(b+d)h0-1H(H+2a+2h0)tana=0+0-1x5x(5+0+2x0.78)xtan(-15。10')=4.432根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部壓力計(jì)算公式E=丫(Atan9-B)cos，)們aoosin(9+w)=18.0x(16.4x0.711-4.43)xCOS(35525+3”)=40.61Ssin(35。25'+40520')E=Ecos(a+t)=40.61xcos(-15510'+18530')=40.54SE=Esin(a+t)=40.61xsin(-15507'+18530')=2.36kN土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算K1=1+2h。/H=1+2x0.78/5=1.312Z1=H/3+h°/(3K1)=5/3+0.78/(3x1.312)=1.865m土壓力對(duì)墻趾力臂計(jì)算基地傾斜，土壓力對(duì)墻趾力臂Z=Z-btan以=1.865-1.7x0.190=1.542mZ=b-Ztan以=1.7-1.542xtan(-15510')=2.12m穩(wěn)定性驗(yàn)算(1)抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算墻身體積計(jì)算:V=b(H-btana)=1.7x(5-1.7x0.190)=7.95m31 1 1 0V2=0.5b「tana°=0.5x1.72x0.190=0.27m3V=匕+V2=7.95+0.27=8.22m3墻身自重計(jì)算：G1=Vy^=7.95x22=174.9kN， G2=V2y^=0.27x22=5.94kN，G=氣+G2=174.9+5.94=180.84kN抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算:.1G+y(E+Etana)七+(1.1G+yE)tana-yEQ1 yx0 Q1]y 0 Q1x1.1x180.84+1.4x(2.36+40.54x0.190)」x0.3+(1.1x180.84+1.40x2.36)x0.190-1.4x40.54=44.36>0墻身自重力臂計(jì)算:Zg1=0.5[(H-七tana0)-n+b]=0.5xIfc-1.7x0.190)x0.27+1.7]=1.48Zg2=[1/2+1/3(1/2-tanatana。)]-=0.5+3(0.5+0.0513)x1.7=1.16z=G%+G2乙2)=(174.9x1.48+5.94x1.16)=147gG1GG2= 180.84 =.N=q+G2+E=174.9+5.94+2.36=183.2kN抗滑穩(wěn)定系數(shù)：K=[N+Etana°m=1183.2+40.54x0.190]x0.3=999>13C—E-Ntano°0 40.54-183.2x0.190 ' '滿(mǎn)足要求。(2)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

0.8GZ+y(EZ-EZ)=0.8x180.84x1.47+1.4x(2.36x2.12-40.54x1.54)=132.27>0抗傾覆穩(wěn)定系數(shù):K_gZG1+G2ZG2+EZ_174.9x1.48+5.94x1.16+2.36x2.12_434>150_ EZ 40.54x1.54 " "滿(mǎn)足要求?；缀狭ζ木囹?yàn)算n至墻趾A的距離GZ+GZ+EZ-EZn— N_174.9x1.48+5.94x1.16+2.36x2.12—40.54x1.54183.2_1.13m基底合力偏心距e=—-Z蛭-1.1302n2_0.32地基承載力驗(yàn)算N.I 6e、N.I 6e、183.26x0.32、b=—(1+—)= x(1+—-—)1B B 1.621.62N6e、183.2七6x0.32)b=—(1—i)= x1 2B B 1.621 1.62)滿(mǎn)足要求。=247.11kPaV卜0]=250kPa=—20.94*。<卜]=250kPa0一、瀝青路面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)廣東某地區(qū)地區(qū)（IV7區(qū)）某新建雙向4車(chē)道一級(jí)公路，擬采用瀝青混凝土路面，路基土為高液限粘土，地下水位為一1m，路基填土高度1.2m，預(yù)計(jì)通車(chē)初每日雙向混合交通量組成及交通量如下表：汽車(chē)車(chē)型日交通量（輛/d）解放CA10B1137黃河JN150720長(zhǎng)征CZ160337東風(fēng)SP9250350北京BJ1301037上海SH130137小汽車(chē)100預(yù)計(jì)年平均交通量增長(zhǎng)率為7%；沿線(xiàn)可開(kāi)采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)。確定路面等級(jí)和面層類(lèi)型（1）軸載分析路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)各級(jí)軸載換算采用N=寸i=1采用N=寸i=1CC2n4.35kPJ計(jì)算（小于25的軸載不計(jì)），計(jì)算結(jié)果下列表所示:軸載換算結(jié)果匯總表（以彎沉為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)）車(chē)型P.（kN）C1C2n次/日-1）iC'?C'?n.（P/P）4.35/（次?日-1）'解放 前軸19.40//1137/CA10B 后軸60.85111137131.01黃河 前軸49.0016.4720206.95JN150 后軸101.6011720771.47長(zhǎng)征 前軸45.2016.433768.18CZ160 后軸83.702.21337341.91東風(fēng) 前軸50.7016.4350116.69SP9250 后軸113.302.213501325.53北京 前軸13.55//1037/BJ130 后軸27.2016.4103723.03上海 前軸16.50//137/SH130 后軸23.00//137/小汽車(chē)///100/合計(jì)：N二1C1?C21=1? /P禹52948.77一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限為15年，雙向四車(chē)道的車(chē)道系數(shù)門(mén)=0.45則設(shè)計(jì)使用期累計(jì)當(dāng)量軸次為：v &+y）-1-1365 L+0.07為―1!<365,N= N?門(mén)= x2948.77x0.45=12170877次e Y 1 0.07

當(dāng)驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力時(shí)：各級(jí)軸載（軸載小于50KN的不計(jì)）車(chē)型P.(kN)1c1C2n次/日t)iC-C'-n?(P/P》/(次舊-1)'解放 前軸19.40//1137/CA10B 后軸60.8511113721.37黃河 前軸49.00//720/JN150 后軸101.6011720817.49長(zhǎng)征 前軸45.20//337/CZ160 后軸83.702.21337382.90東風(fēng) 前軸50.7016.43509.78SP9250 后軸113.302.213502090.88北京 前軸13.55//1037/BJ130 后軸27.20//1037/上海 前軸16.50//137/SH130 后軸23.00//137/小汽車(chē)///100/合計(jì)：N1=Yc「C2i=1-n1-(P/P為3322.42則用半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算的累計(jì)當(dāng)量軸次為:N='梢T'365-NF=13713095次e y 1（2）確定路面等級(jí)和面層類(lèi)型根據(jù)“瀝規(guī)”并結(jié)合上面的計(jì)算，確定路面等級(jí)為高級(jí)路面；面層類(lèi)型為瀝青混凝土。確定土基的回彈模量（1） 確定路基的干濕類(lèi)型：該路處于IV7區(qū)，路槽底距地下水位高度平均為1m+1.2m=2.2m，查表可知此高度高于氣，屬于干燥路基。（2） 確定路基的平均稠度。:查表可知路基平均稠度介于o（1.03）cl和oG.20）之間，取0=1.1。c0（3） 查表可得土基的回彈模量E0=40MPa。路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)（1）擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案經(jīng)計(jì)算，路基設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載次為596.7x104次左右，查表可得路面為高級(jí)路面，面層宜選擇瀝青混凝土，又由于該路為一級(jí)公路，因此采用雙層式結(jié)構(gòu)。（2）擬定路面結(jié)構(gòu)層的厚度表面層采用4cm厚細(xì)粒式密集配瀝青混凝土，下面層采用6cm厚粗粒式密集配瀝青混凝土。由于沿線(xiàn)可開(kāi)采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)，基層和底基層分別采用剛度較高、水穩(wěn)定性好的石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層（厚20cm）和石灰穩(wěn)定土底基層（厚度待計(jì)算確定）。（3）各層材料設(shè)計(jì)參數(shù)土基及路面材料的回彈模量及各強(qiáng)度值列于下表中材料名稱(chēng)抗壓回彈模（MPa）劈裂強(qiáng)度（MPa）20。C15。C細(xì)粒試瀝青混泥土140020001.4中粒試瀝青混泥土120018001粗粒試瀝青混泥土100014000.8兩灰碎石15000.65石灰土5500.225土基 27根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度計(jì)算設(shè)計(jì)彎沉值一級(jí)公路，取A=1.0，面層為瀝青混凝土，取人=1.0，半剛性基層、底基層總厚度大于20cm，取a廣1.0。設(shè)計(jì)彎沉：L=600-N-0.2?A?A?A=600x5967456-0.2x1.0x1.0x1.0=26.48d e csb計(jì)算各層材料的容許層底拉應(yīng)力：°廣氣/K細(xì)粒式密集配瀝青混凝土：K=0.09?A-N0.22/A=0.09x1.0x59674560.22/1.0=2.79°r=o/K=1.4/2.79=0.5MPa中粒式密集配瀝青混凝土：K=0.09?A?N0.22/A=0.09x1.0x59674560.22/1.0=2.79°r=°/K=1/2.79=0.36MPa粗粒式密集配瀝青混凝土：K=0.09.A?N0.22/A=0.09x1.1x59674560.22/1.0=3.08MPabr=b/K=0.8/3.08=0.26MPa兩灰碎石：K=0.35-N0.11/A=0.35x5967456o.ii/1.0=1.91MPabr=b/K=0.65/1.91=0.34MPa石灰土：K=0.45-No.ii/A=0.45x59674560.11/1.1=2.5MPab日=b/K=0.225/2.5=0.09MPa設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表材料名稱(chēng)厚度(cm)20°C抗壓模量(MPa)15C抗壓模量(MPa)容許拉應(yīng)力(MPa)細(xì)粒式瀝青混凝土4140020000.5中粒式瀝青混凝土5120018000.36粗粒式瀝青混凝土6100014000.26兩灰碎石2215000.34石灰土235500.09土基34采用HPDS2003A公路路面設(shè)計(jì)程序計(jì)算結(jié)果：公路等級(jí):一級(jí)公路新建路面的層數(shù)：5標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100路面設(shè)計(jì)彎沉值:26.5(0.01mm)路面設(shè)計(jì)層層位:5設(shè)計(jì)層最小厚度:15cm按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度：LD=26.5(0.01mm)H(5)=20cm LS=27.8(0.01mm)H(5)=25cm LS=25.5(0.01mm)H(5)=22.8cm(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度：H(5)=22.8cm(第1層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求)H(5)=22.8cm(第2層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求)H(5)=22.8cm(第3層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求)H（5）=22.8cm（第4層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求）H（5）=22.8cm（第5層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求）（2）路面設(shè)計(jì)層厚度：H（5）=22.8cm（僅考慮彎沉）H（5）=22.8cm（同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力）通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整，最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下:TOC\o"1-5"\h\z細(xì)粒式瀝青混凝土 4cm粗粒式瀝青混凝土 6cm石灰粉煤灰碎石 22cm石灰土 23cm土基三、水泥混凝土路面設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)參數(shù)廣州郊區(qū)（IV7區(qū)）某新建雙向2車(chē)道二級(jí)公路，擬采用水泥混凝土路面，行車(chē)道寬度為9m。路基土為中液限粘土，地下水位為一0.7m，路基填土高度0.6m,預(yù)計(jì)通車(chē)初每日雙向混合交通量組成及交通量如下表：汽車(chē)車(chē)型日交通量（輛/d）解放CA10B437黃河JN150737長(zhǎng)征CZ160637東風(fēng)SP9250350北京BJ1301037上海SH130837預(yù)計(jì)年平均交通量增長(zhǎng)率為7%；沿線(xiàn)可開(kāi)采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)。2.可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及變異系數(shù)范圍、可靠度系數(shù)的選用公路技術(shù)等級(jí)一級(jí)公路安全等級(jí)二級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（a）30

目標(biāo)可靠度（％）90目標(biāo)可靠指標(biāo)1.28變異水平等級(jí)低-中可靠度系數(shù)1.16標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的換算計(jì)算設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)七，軸載換算的N=W5N［乙丫6計(jì)算公式為： ，，=1，’1100J軸載換算結(jié)果表車(chē)型P.(kN)1軸型軸-輪型系數(shù)51n次/日t)i解放前軸19.40單軸單輪2.22X103p-0.43i437CA10B后軸60.85單軸雙輪1437黃河前軸49.00單軸單輪2.22X103p-0.43i737JN150后軸101.60單軸雙輪1737長(zhǎng)征前軸45.20單軸單輪2.22X103p-0.43i637CZ160后軸83.70雙軸雙輪1.07X10-5P-0.22i637東風(fēng)前軸50.70單軸單輪2.22X103p-0.43i350SP9250后軸113.30雙軸雙輪1.07X10-5P-0.22i350北京前軸13.55單軸單輪2.22X103p-0.43i1037BJ130后軸27.20單軸雙輪11037上海前軸16.50單軸單輪2.22X103p-0.43i837SH130后軸23.00單軸雙輪1837按規(guī)范查表得：交通等級(jí)為重，水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30年，安全等級(jí)為二級(jí)，臨界荷載處的車(chē)輪輪跡橫向分布系數(shù)門(mén)二0.22。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計(jì)車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計(jì)作用次數(shù)為：心Nil+Y)—11365 1053.86^+0.085為—11365,N= 門(mén)= x0.22=10511666次e Y 0.085屬于重交通等級(jí)普通混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度f(wàn)r(MPa)5.0鋼纖維混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度f(wàn)(MPa)6.0確定土基的回彈模量確定路基的干濕類(lèi)型：該路處于iv7區(qū)，路槽底距地下水位高度平均為0.7m+0.6m=1.3m，查表可知此高度在H2范圍內(nèi)，屬于中濕路基。（2） 確定路基的平均稠度。:查表可知路基平均稠度介于o1（1.03）和01（0.94）之間，取o=1。（3） 查表可得土基的回彈模量E=34.5MPa結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)（1） 選擇面層類(lèi)型及厚度查表得相應(yīng)于安全等級(jí)二級(jí)的變異水平為中級(jí)。查表得初擬普通混凝土面層厚度為0.24m；排水基層選用多孔隙水泥碎石，厚0.12m。底基層采用水泥穩(wěn)定粒料，厚0.2m；墊層為0.15m石灰粉煤灰土，普通混凝土板的平面尺寸為寬4.5m，長(zhǎng)5m。縱縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。（2） 路肩及路面排水設(shè)計(jì)路肩采用混凝土面層，其厚度與行車(chē)道面層相同，集成寬度與路基寬度相同。行車(chē)道路面設(shè)置為雙向橫坡，坡度為1%--2%，路肩輔面的橫向坡度值宜比行車(chē)道路面的橫坡值大1%—2%（3） 路面材料參數(shù)確定混凝土彎拉強(qiáng)度5MPa混凝土彎拉模量31000MPa混凝土面層板長(zhǎng)度5m地區(qū)公路自然區(qū)劃IV7面層最大溫度梯度92°C/m接縫應(yīng)力折減系數(shù)0.87使用HPDS2003A計(jì)算得：層位基(墊)層材料名稱(chēng)厚度(mm)回彈模量(MPa)1多孔隙水泥碎石12015002水泥穩(wěn)定粒料20013003石灰粉煤灰土1506004土基基層頂面當(dāng)量回彈模量：E=254.5MPa普通混凝土面層的相對(duì)剛度半徑：r=0.639m標(biāo)準(zhǔn)荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)