擋土墻與路基路面課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、.路基路面課程設(shè)計(jì)學(xué)校：長安大學(xué)興華學(xué)院專業(yè)：土木工程 - 公路與橋梁：學(xué)號：聯(lián)系：指導(dǎo)老師 ：梅衛(wèi)國老師、銘銘老師時(shí)間：2017/11/12.專業(yè)資料 .目錄（一）擋土墻設(shè)計(jì)-4設(shè)計(jì)任務(wù)書-4設(shè)計(jì)說明書：-5一 . 工程概況- 5二設(shè)計(jì)擋土墻的理由- 5三 . 擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算（極限狀態(tài)法）- 6四 . 擋土墻排水和變形縫設(shè)置- 10（二）瀝青路面設(shè)計(jì)- 11設(shè)計(jì)任務(wù)書- 11設(shè)計(jì)說明書- 121. 公路概況- 122. 軸載換算- 123. 瀝青路面組合設(shè)計(jì)- 134. 路面各層材料參數(shù)確定- 145. 設(shè)計(jì)指標(biāo)與極限標(biāo)準(zhǔn)- 146. 確定路面結(jié)構(gòu)層- 167. 方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較- 168.

2、 瀝青混凝土路面最終確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖示- 16（三）普通水泥混凝土路面設(shè)計(jì)- 18設(shè)計(jì)任務(wù)書- 18設(shè)計(jì)說明書：- 181. 自然狀況- 182. 路面設(shè)計(jì)- 183. 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖- 21.專業(yè)資料 .擋土墻設(shè)計(jì).專業(yè)資料 .（一）擋土墻設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)資料某新建公路 K2+940K3+000路段采用漿砌片石重力式路堤墻，具體設(shè)計(jì)資料列于下：1路線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：山嶺重丘區(qū)一般二級公路，路基寬8.5m，路面寬 7.0m。2車輛荷載：車輛荷載附加荷載強(qiáng)度按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)（ JTG D302015）選取。3橫斷面原地面實(shí)測值及路基設(shè)計(jì)標(biāo)高如表1 所示。表 1 橫斷面原地面實(shí)測值及路基

3、設(shè)計(jì)標(biāo)高左側(cè)樁號右側(cè)中樁標(biāo)高（ m）路基設(shè)計(jì)標(biāo)高（ m）8(-2.6)4(-3)K2+9404(2) 6(4.5)631.45630.576(-2.4)6(-3.6)K2+9504(2.1)6(2.4)631.08630.627(-3) 6(-3)K2+9604(2.2)6(2.8)629.62630.686(-3) 6(-1)K2+9704(1.2)6(2.4)628.51630.736(-2) 6(-2.6)K2+9805(2) 5(1.5)630.30630.795(-1.6)7(-3)K2+9904(2) 6(2)629.08630.856(-1.2)6(-1.8)K3+0002(1)

4、 8(1)629.03630.914擋墻橫斷面布置及擋墻型式如圖1 所示（注：參考尺寸： b1 1.4 m，l d =0.40m，hd =0.60m）。35填料為砂性土，其密度18KN/m，計(jì)算摩擦角=35，填料與墻背間的摩擦角=/ 2 。6地基為整體性較好的石灰?guī)r， 其允許承載力0 =450Kpa，基地摩擦系數(shù)為 f =0.45 。7墻身材料采用 M7.5 砂漿砌 MU30片石，砌體3600a =22KN/m，砌體容許壓應(yīng)力為aKpa，容許剪應(yīng)力 =100Kpa，容許拉應(yīng)力 wl =60 Kpa 。b=3mB =8.5mmb121:1.5=a5.25m:01.28:0=1Hldhd1:5圖

5、1擋墻橫斷面布置及擋墻型式示意圖（二）設(shè)計(jì)依據(jù)和主要參考資料設(shè)計(jì)參考：? 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)（ JTG D30 2015）? 公路路基施工技術(shù)規(guī) （JTG F102006）? 公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工細(xì)則 （中交第二設(shè)計(jì)院， 2008）? 路基支擋工程中相關(guān)章節(jié)的算例 。（三）具體要求擋土墻設(shè)計(jì)包括擋土墻的平面、立面、橫斷面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)容和步驟如下：.專業(yè)資料 .1完成擋土墻平面、立面布置2完成擋土墻橫斷面布置，并初步擬定斷面尺寸（圖1 供參考）；3計(jì)算主動(dòng)土壓力；4驗(yàn)算擋土墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性；5驗(yàn)算基底應(yīng)力及偏心距；6驗(yàn)算墻身截面強(qiáng)度；7進(jìn)行擋土墻的伸縮縫與沉降縫設(shè)計(jì)，以及排水設(shè)施設(shè)計(jì)；8繪制擋土墻

6、平面、立面、橫斷面圖；9編寫設(shè)計(jì)說明書。（四）提交成果提交成果（加封皮和目錄，并按如下順序）統(tǒng)一裝訂為1 冊，規(guī)格為 A3。1設(shè)計(jì)說明書：容包括工程概況、擋土墻設(shè)計(jì)依據(jù)、擋土墻設(shè)計(jì)總體思路、擋土墻技術(shù)參數(shù)、材料要求和擋土墻施工技術(shù)要求。正文4 號字，仿宋體。頁面橫向布置，分兩欄排版。2擋土墻的設(shè)計(jì)圖：容包括， （ 1）平面布置圖與立面圖（比例1:100 ），（2）橫斷面設(shè)計(jì)圖（比例1:50 ）。設(shè)計(jì)圖采用A3 坐標(biāo)紙繪制，按道路制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制邊框和標(biāo)題欄，并簽名。3. 擋土墻計(jì)算書：至少應(yīng)對不同墻高的 2 個(gè)典型橫斷面進(jìn)行驗(yàn)算。正文 4 號字，仿宋體。頁面橫向布置，分兩欄排版。擋土墻設(shè)計(jì)說明書：

7、一. 工程概況欲為某新建公路K2+940K3+000路段設(shè)置擋土墻，形式采用漿砌片石重力式路堤墻，該路段位于山嶺重丘區(qū)，道路等級為一般二級公路，路基寬8.5m，路面寬 7.0m。該路段地基為整體性較好的石灰?guī)r，單軸飽和抗壓強(qiáng)度為3060KPa。填料為砂性土，車輛荷載附加荷載強(qiáng)度為公路等級一級。二設(shè)計(jì)擋土墻的理由擋土墻與抗滑樁統(tǒng)稱為支檔構(gòu)造物，是用來支持路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的設(shè)施。 支檔構(gòu)造物可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，整治塌方、滑坡等路基病害。而其中，擋土墻是最主要也最常見的支檔構(gòu)造物。本地區(qū)為山嶺重丘區(qū)，地形高差起伏較大，山形

8、較陡，大多數(shù)路基屬于半填半挖式，且填方量較大，所以為了節(jié)省施工預(yù)算，減少填方量，也為了防止邊坡滑動(dòng)， 增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性， 需要設(shè)置支檔構(gòu)造物， 而擋土墻是其中最常見的一種。同時(shí)，由于設(shè)置擋土墻的緣故， 減少了路基的填方量， 間接減小了土壓力，使路基邊坡更加穩(wěn)定。 本次采用的擋土墻形式為漿砌片石重力式路堤墻，該類墻型主要依靠墻身自重保持穩(wěn)定。它取材容易，形式簡單，施工方便，適用圍廣泛。本次修筑地點(diǎn)地基為整體性較好的石灰?guī)r，可以為重力式擋土墻提供所需要的地基承載力。設(shè)計(jì)參考 ：? 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)（ JTG D30 2015）? 公路路基施工技術(shù)規(guī) （JTG F102006）? 公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工

9、細(xì)則 （中交第二設(shè)計(jì)院， 2008）.專業(yè)資料 .? 路基支擋工程中相關(guān)章節(jié)的算例 。三 . 擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算（極限狀態(tài)法） ：設(shè)計(jì)參數(shù)：其中 H6.2m ， H 15.3m 墻面與墻背坡度均為 1:0.25（ =14.04）；基底傾斜度 tan 0 1:50 11.31基底 B1 =1.3m B2 1.3m B3 =1.65m B 4 =1.55mB 5=1.60m。1、土壓力計(jì)算路基支檔工程表 2-5中確定，墻身高度為 6.2m 的附加荷載強(qiáng)度為 q14.75KN / m2，查則等代均布土層厚度為：q14.75h00.82m18然后在 路基支檔工程表2-2 可確定邊界條件系數(shù)（破裂面交于荷載

10、中部）為：Aa12h0） aH=35.959（ a H2Ba1 ab (bd )h01 H（ 2aH2h0）tan 12.94122其中 a=1.5 ，b=2.5 ，d=0.75 ；破裂面傾角為：tantancottantanB 0 A 00.731036.10其中： =38.46 主動(dòng)土壓力系數(shù)為：cosKtantan=0.161sin作用于墻背的主動(dòng)土壓力：E1KH（H2h） 70.43KNa20土壓力的水平力和豎向分力分別為：ExEa cos()=70.33 KNEyEa sin()=3.71 KN水平土壓力作用點(diǎn)至墻趾的力臂：Z XH (H3h0 )3 H2.28m2h0豎向力作用點(diǎn)至

11、墻趾的力臂：ZYB4Z X tan=2.12m2. 擋土墻自重及力臂計(jì)算將擋土墻截面劃分為三部分， 截面各部分對應(yīng)的墻體重力及對墻趾（ O1 ）的力臂：GaBH151.58KN11 1Z1 0.3 0.50.255.30.25 1.3 / 2 1.7375G2221.650.518.15KNZ20.50.25 / 21.65 / 20.88751G3221.650.47.26 KN22Z31.61.55 =2.1m3墻體總重及對墻趾（O1）的力臂：G G1G2G3 176.99KNZGG1Z1G2Z2G3Z3 / G 1.67m.專業(yè)資料 .3. 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算3-1 沿基底平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性驗(yàn)

12、算.NG n2.08 1.3K CEx沿過墻踵水平面的抗滑穩(wěn)定性滿足要求。3-1-1 抗滑穩(wěn)定方程4. 傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算滑動(dòng)穩(wěn)定應(yīng)滿足下式要求：4-1傾覆穩(wěn)定方程1.1GQ 1EyEx tan0(1.1GQ1 Ey ) tan0Q1 Ey0傾覆穩(wěn)定應(yīng)滿足下式要求：由于土壓力的作用效應(yīng)增大對擋土墻結(jié)構(gòu)起不利作用。故Q11.4 , 則有：0.8GZ GQ 1Ey Z yExZ x022.98 KN m01.1 176.991.43.7170.330.20.451.1 176.991.43.710.21.470.33=40.32KN04-2 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0GZGEy Z y1.891.53-1-2

13、抗滑穩(wěn)定系數(shù)Ex Z xNGEy176.993.71 180.7KN抗傾覆性穩(wěn)定性滿足要求。K CNExtan 02.561.35 偏心距及地基承載力驗(yàn)算ExN tan05-1 荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合抗滑穩(wěn)定性滿足要求。查下表確定荷載綜合效應(yīng)組合系數(shù)ZL 1.0 。3-2 沿過墻踵水平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性驗(yàn)算荷載組合、施工荷載計(jì)入傾斜基底與水平滑動(dòng)面之間的土楔的重力G :ZL1.00.80.7G11.550.4185.58KN23-2-1 滑動(dòng)穩(wěn)定方程作用于基底中心處的力矩組合：1.1GQ 1EynQ1Ex66.35KN0M dB4Ey Z yB4ExZ x0.3G ZG27.50 KN m223-2-2

14、 抗滑穩(wěn)定系數(shù)作用于傾斜基底的軸向力組合.專業(yè)資料 .N dGEy cos0Ex sin0 =191.10 KN5-2 合力偏心距驗(yàn)算對于傾斜基底，其合力偏心距為：e0M d0.04mB50.27mNd6合力偏心距滿足要求。5-3 基底應(yīng)力驗(yàn)算基礎(chǔ)埋深（算至墻趾點(diǎn)）為：hD0.8 0.51.30m 1.0m因 hD 3.0m 、基礎(chǔ)寬度 B5 2.0m, 所以不對承載力特征值進(jìn)行修正。即 fa于荷載組合，地基承載力特征值提高系數(shù)K=1.0，因此， f afa 400kpa基底應(yīng)力由下式求得：maxNd 16e0137.93KPa fa400KPaB5B5Nd 16e0101.52KPa0B5B

15、5基底應(yīng)力滿足要求：6 墻身截面驗(yàn)算取基頂截面（即 - 截面）為驗(yàn)算截面6-1 土壓力計(jì)算由前面的主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果可知: K0.161， h00.82m- 截面寬度 BsB21.30m ， - 截面計(jì)算墻高為H 15.3m.土壓力為：E1H K（H2h） 53.30KN12110土壓力的水平力和豎向分力分別為：E1xE1 cos()53.27 KNE1 yE1 sin()2.80 KN水平土壓力的作用點(diǎn)至- 截面趾點(diǎn)（ O ）的力臂：Z1xH1( H13h0 )3 H 11.98m2h0豎向土壓力的作用點(diǎn)至I-I截面趾點(diǎn)（ O ）的力臂：f a。對Z1 yBsZ1x tan1.80m。6-2

16、 合力偏心距驗(yàn)算作用于 - 截面的軸向力的合力：N kG1E1 y154.38KN墻身自重 G1 對 - 截面趾點(diǎn)（ O ）的力臂：BsH 1tan1.31mZs2作用于 - 截面形心總力矩：M kG1 ZsBsE1yZ1 yBsE1xZ1x2.27KN m0.322截面上的軸向力合力偏心距：M ke00.015mN k.專業(yè)資料 .由下表可知圬工結(jié)構(gòu)合力偏心距容許限值為：ak ARa290.39KNef0 0.25 Bs 0.25 1.30.325m作用于 - 截面的軸向力組合設(shè)計(jì)值為：圬工擋土墻界面上軸向力合力偏心距的限值荷載組合施工荷載NdGG1Q 1Ey187.09 KN容許偏心距0.

17、25B0.30B0.33BZL因 ee其中根據(jù) 路基支檔工程表 3-4荷載的綜合效應(yīng)組合系數(shù) 取綜合效應(yīng)系數(shù)ZL 1.0, 并00 故合力偏心距滿足要求。按照 表 3-3 承載能力極限狀態(tài)荷載分項(xiàng)系數(shù)取荷載分項(xiàng)系數(shù)G 1.2, Q1 1.4。6-3 截面強(qiáng)度驗(yàn)算因 0 N d212.46KN290.39KN擋土墻墻身受壓時(shí)截面強(qiáng)度應(yīng)滿足下式要求：故截面強(qiáng)度滿足要求。ak ARa0 N d6-4 截面穩(wěn)定性驗(yàn)算f查下表 1 可知，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0 1.05 ，表 2 可知材料抗力分項(xiàng)系數(shù)f2.31 。擋土墻墻身偏心受壓時(shí)，穩(wěn)定性應(yīng)滿足下式要求：公路等級高速、一級、二級公路二級以下公路0 N dk

18、 ak ARa墻高 H5.0m1.00.95f墻高 H5m1.051.0表 1 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 0s2H / Bs2 5.3 /1.38.15圬工種類受力情況k10.92受壓受彎、剪、拉21.852.311ass3e0石料s1 16片石砌體、片石混凝土砌體2.312.31Bs塊石、粗料石、混凝土預(yù)制塊、磚砌體1.922.31其中，由下表可知 as 0.002?；炷?.542.31表 2 圬工構(gòu)件或材料的抗力分項(xiàng)系數(shù)則1256(e0 )8k ak ARa=267.16 KNBsfak0.8612( e0 )21因Bs0 N d 1.05187.09196.44 KN267.16 KNA1Bs1

19、.3m2則故：截面穩(wěn)定性滿足要求。.專業(yè)資料 .為防止因地基不均勻沉陷而引起堵身開裂，根據(jù)地基地質(zhì)條件及墻高、墻身斷面四 . 擋土墻排水和變形縫設(shè)置的變化情況， 設(shè)置沉降縫。 同時(shí)，為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產(chǎn)生裂縫，須設(shè)置伸縮縫。為防止地表水滲入墻背填料或地基，因此設(shè)立地面排水溝。瀝青路面設(shè)計(jì).專業(yè)資料 .6交通 SH361280.00150.00（二）瀝青路面設(shè)計(jì)表 2 車型技術(shù)參數(shù)車型分類一類車二類車三類車四類車五類車六類車代表車型桑塔納五十鈴解放 CA10B黃河 JN150黃河 JN162交通 SH361設(shè)計(jì)任務(wù)書比重（ %）25.5842.3021.049.011.8

20、90.182.設(shè)計(jì)依據(jù)請你為某新建公路進(jìn)行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。? 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī) （JTG D502006、2017）（恰逢規(guī)改版）1. 新建公路概況?二級自然區(qū)劃各土組土基回彈模量參考值（1） 新建公路的所處地理位置可自選為你熟悉的地區(qū)，調(diào)查當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文條件，選定設(shè)計(jì)需?路基路面工程，沙愛民主編， 2011.01要參數(shù)；3.設(shè)計(jì)容（2） 新建公路等級請結(jié)合選定地區(qū)公路建設(shè)需求設(shè)計(jì)為高速、一級或二級公路，并根據(jù)確定（1）根據(jù)自然區(qū)劃、路基土類型和地下水位高度，確定土基回彈模量值；的公路等級，參考表 1 提供的車型技術(shù)參數(shù)， 擬定初期交通量（ XXX輛/ 日）及交通組成（參照表 2），（2）計(jì)

21、算設(shè)計(jì)年限一個(gè)車道的累積當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值；交通量年平均增長率為前5 年 8%、5 年以后 6%。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)資料，確定合適的面層類型（包括面層材料級配類型） ；（3） 沿線自然地理?xiàng)l件、筑路材料狀況通過調(diào)查確定。（4）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(jì)算參數(shù)；表 1 車型技術(shù)參數(shù)序汽車總重載重前軸重后軸重輪組數(shù)軸距號型號（ kN）（ kN）（kN）后軸數(shù)出產(chǎn)國（ kN）（ cm）1桑塔納212五十鈴423解放 CA10B80.2540.004黃河 JN150150.6082.605黃河 JN162174.50100.00（5）根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)驗(yàn)算擬定的路面

22、結(jié)構(gòu)。4. 設(shè)計(jì)要求（1） 結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)要求、國外的路面結(jié)構(gòu)、國的路面結(jié)構(gòu)、選定地區(qū)常用路面結(jié)構(gòu)組合型式，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，要求擬定至少2 種方案，論證方案的可行性，并對2 種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較（僅考慮初期修建費(fèi)用） ，確定最終方案。.專業(yè)資料 .（ 2）設(shè)計(jì)成果包括設(shè)計(jì)說明書和路面結(jié)構(gòu)圖。設(shè)計(jì)說明書1. 公路概況1-1 自然地理?xiàng)l件新建二級瀝青路面位于省市，為雙向四車道。建成后會(huì)成為連接與戶縣的重要道路，該地區(qū)自然區(qū)劃為 4 區(qū)，位于關(guān)中平原中部，南依秦嶺，北臨渭河，本區(qū)屬于大陸溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。年降水量 528.3 716.5 毫米，由北向南遞增。 7 月、 9 月為兩個(gè)明顯降水高

23、峰。地下水位高度為20m左右，對于道路施工基本沒有影響。 氣候冷暖干濕四季分明。 冬季寒冷、風(fēng)小、多霧、少雨雪；春季溫暖、干燥、多風(fēng)、氣候多變；夏季炎熱多雨， 伏旱突出，多雷雨大風(fēng)；秋季涼爽，氣溫速降，秋淋明顯。年平均氣溫 13.1 14.3 ，最冷 1 月平均氣溫 -1.2 0.5 ，最熱 7 月平均氣溫 26.5 27.0 ，年極端最低氣溫 -21.2 （藍(lán)田 1991 年 12 月 28 日），年極端最高氣溫 43.4 （長安 1966年 6 月 19 日）。沿線水泥、沙石、石灰等材料供應(yīng)充足。該地區(qū)土基類型為低液限粘土，干濕類型為中濕。土基回彈模量調(diào)查得知為 45Mpa。1-2 交通量

24、及交通組成序汽車總重（ kN）載重（ kN）前軸重（ kN）后軸重（ kN）后軸輪組軸距出產(chǎn)交通量（次 / 日）號型號數(shù)數(shù)（cm）國1桑塔納2113.5520.2012-中國7002五十鈴4225.5555.1012-中國2503解放80.2540.0020.2038.2012-中國380CA10B4黃河150.6082.6023.7060.2012-中國300JN1505黃河174.50100.0049.00101.6012-中國200JN1626交通280.00150.0050.20107.3012-中國100SH3612. 軸載換算以彎沉值和瀝青層的層底拉應(yīng)力為設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，按下式完成軸載

25、當(dāng)量換算：K4.35piNc1c2nipi 1N 標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次 / 日）；ni - 被換算的車型的各級軸載作用次數(shù)（次/d ）；P - 標(biāo)準(zhǔn)軸載（ kN）；PI - 被換算車型的各級軸載（ kN）；c1 - 被換算車型的軸數(shù)系數(shù)；c2 - 被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0 ，單輪組為 6.4 ，四輪組為 0.38 ；K - 被換算車型的軸載級別4.35車型p ic1c2nipic1c2 nip前軸13.5516.47000.75桑塔納25.5516.470011.84后軸前軸25.5516.42504.23五十鈴55.101125018.70后軸前軸20.2016.43802.31解放 CA10B38.20113805.78后軸前軸23.7016.43003.66黃河 JN15060.201130032.99后軸前軸49.0016.420057.49黃河 JN162101.6011200214.30后軸前軸150.0016.41003734.02交通 SB361107.3011100135.87后軸K4.35pi4221.94合計(jì)Nc1c2nipi12-1 累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次設(shè)計(jì)年限一個(gè)車道通過的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne按照下式計(jì)算：.專業(yè)資料 .1t3651Ne=NNe - 設(shè)計(jì)年限一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次（次/ 車道）；t - 設(shè)計(jì)年限（年），二級公路設(shè)計(jì)年限為12 年