路基路面工程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 課 程 名 稱 路基路面工程 設(shè) 計(jì) 題 目 a、重力式擋土墻設(shè)計(jì) b、瀝青混凝土路面設(shè)計(jì) 姓 名 專 業(yè) 年 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 成 績 日 期 目 錄路基路面工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱.2路基路面工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書.3路基路面工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.5路基路面工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書.61.重力式擋土墻設(shè)計(jì).6主動土壓力計(jì)算.8抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算.10抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算.10 基底應(yīng)力與偏心距驗(yàn)算.102. 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì).12 初擬各結(jié)構(gòu)層厚度.13 路基厚度驗(yàn)算結(jié)果.143.參考書目.15 路基路面工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱1課程設(shè)計(jì)名稱：路基路面工程課程設(shè)計(jì) 2總周數(shù)：1周 學(xué)分：

2、1.0學(xué)分 3目的及任務(wù)、要求 目的課程的教學(xué)目的是通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課（土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)、道路勘測設(shè)計(jì)、道路建筑材料、路基路面工程）知識在課程設(shè)計(jì)過程中有機(jī)的聯(lián)系在一起，熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范；使學(xué)生熟練掌握路面及路基擋土墻的選型、受力分析與計(jì)算，以及結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的全過程；鞏固和加深所學(xué)的專業(yè)知識，掌握實(shí)際工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程。 任務(wù)重力式擋土墻設(shè)計(jì)、瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求深入領(lǐng)會擋土墻設(shè)計(jì)的基本理論，掌握擋土墻基本的設(shè)計(jì)思路；熟練掌握其設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)的基本程序；通過擋土墻的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，進(jìn)一步掌握調(diào)整擋土墻穩(wěn)定性的措施和方法；對比了解其他類型擋土墻的設(shè)計(jì)方法，明確

3、設(shè)計(jì)的差異；深入領(lǐng)會路面設(shè)計(jì)的基本理論，掌握基本設(shè)計(jì)思路；熟練掌握其設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)的基本程序；能運(yùn)用有關(guān)的資料綜合解決瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題；學(xué)會使用相關(guān)的規(guī)范，取用數(shù)據(jù)應(yīng)有充分的根據(jù)；獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)計(jì)算條理清楚，計(jì)算正確（手算或編程求解均可）；設(shè)計(jì)計(jì)算書的編制應(yīng)結(jié)構(gòu)完整、思路清析，按任務(wù)書的要求逐項(xiàng)完成。4成績評定設(shè)計(jì)資料的完整性 25%設(shè)計(jì)文件質(zhì)量 75%封面目錄擋土墻結(jié)構(gòu)驗(yàn)算瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擋土墻結(jié)構(gòu)圖路面結(jié)構(gòu)圖擋土墻結(jié)構(gòu)尺寸擬定擋土墻結(jié)構(gòu)驗(yàn)算瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算擋土墻結(jié)構(gòu)圖路面結(jié)構(gòu)圖555555178151515路基路面工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)

4、書課程設(shè)計(jì)任務(wù)重力式擋土墻設(shè)計(jì)瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）重力式擋墻設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)資料雙向四車道高速公路某橫斷面，為了收縮邊坡，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，擬設(shè)一段仰斜式路提擋土墻，擬采用漿砌片石仰斜式路提墻，墻高h(yuǎn)米，頂寬1.2米，填土坡度采用1:1.5,墻背仰斜,坡度為1:0.25，基底摩擦系f=0.5，地基容許承載力400 kpa，墻身分段長度為10m。設(shè)計(jì)荷載公路i級。填土性質(zhì)見表1。墻身材料采用7.5號砂漿,25號片石,砌體容重為23kn/m3；按規(guī)范：砌體容許壓應(yīng)力為600kpa,容許剪應(yīng)力為100kpa,容許拉應(yīng)力為60kpa。表1 擋墻設(shè)計(jì)資料填土性質(zhì)填土為砂性土，內(nèi)摩擦角=34，

5、墻背與填土間的摩擦角17,容重為=18 kn/m3。學(xué)生學(xué)號091328048墻高h(yuǎn)=8.8m填土高a=4m提交設(shè)計(jì)計(jì)算書（包含土壓力計(jì)算、設(shè)計(jì)擋土墻截面尺寸、擋土墻強(qiáng)度與穩(wěn)定性驗(yàn)算等）。繪制與設(shè)計(jì)擋土墻一致的擋土墻設(shè)計(jì)圖一張，含擋土墻橫斷面、立面布置、錐坡布置、單位長度工程量清單等（至少一張a3圖紙）。擋土墻設(shè)計(jì)資料根據(jù)學(xué)生班級及學(xué)號尾數(shù)按照表1采用，若學(xué)號尾數(shù)超過34，則35號選用1號的資料，36號選用2號的資料，依此類推。（學(xué)生也可自擬，但原則上要求自擬數(shù)值不和其他同學(xué)相似）。（2）瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)（雙向4車道高速公路）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（一張a3圖紙） 瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)計(jì)算書

6、交通量根據(jù)學(xué)生班級及學(xué)號尾數(shù)按照表2采用表2 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)交通量與土基資料學(xué)號091328048交通量（輛/晝夜） 路基中濕，e35mpa 路基干燥，e50mpa黃河jn1503100太脫拉1381720交通sh141600上海sh1301500交通量年平均增長率（%）10.2注：上表為雙車道雙向交通量調(diào)查結(jié)果，學(xué)生采用相應(yīng)的交通量與路基資料。 表3 瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)軸載換算系數(shù)車型前軸（單輪）后軸總換算系數(shù)前軸重（kg）軸數(shù)系數(shù)輪組系數(shù)換算系數(shù)后軸重（kg）軸數(shù)系數(shù)輪組系數(shù)換算系數(shù)黃河jn15049.016.40.287101.6111.0711.358交通sh14125.616.4

7、0.01755.1110.0750.092太脫拉13851.416.40.3542*802.210.8331.187上海sh13016.5/23.0/設(shè)計(jì)要求 要求綜合應(yīng)用有關(guān)基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課所學(xué)的知識，依照部頒有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，獨(dú)立完成本設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)。 掌握路面設(shè)計(jì)參數(shù)的選用及計(jì)算。 說明設(shè)計(jì)原則，考慮設(shè)計(jì)問題的條件與原因，說明材料規(guī)格、施工技術(shù)、施工方法、程序、要求、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等。設(shè)計(jì)圖表中要有說明。 要求能獨(dú)立的、認(rèn)真的完成設(shè)計(jì)的內(nèi)容，設(shè)計(jì)思想正確、合理，圖紙清晰、正確，設(shè)計(jì)計(jì)算無誤，文理通順，字跡端正。設(shè)計(jì)文件要求設(shè)計(jì)部分：設(shè)計(jì)計(jì)算與說明書，內(nèi)容包括：目錄、設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介

8、、指導(dǎo)書、設(shè)計(jì)計(jì)算書等。提交設(shè)計(jì)要求的相關(guān)圖紙。所提交的設(shè)計(jì)文件，應(yīng)充分考慮施工的可行性，并注重經(jīng)濟(jì)性，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。必要時可進(jìn)行論證。路基路面工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（一）重力式擋土墻課程設(shè)計(jì)的步驟與方法：1. 研讀擋土墻設(shè)計(jì)算例及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的有關(guān)例題；2. 認(rèn)真分析設(shè)計(jì)任務(wù)書所提供的設(shè)計(jì)依據(jù)；3. 進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算；4. 進(jìn)行車輛荷載換算；5. 利用所學(xué)知識中的相應(yīng)公式，計(jì)算主動土壓力，求出土壓力的大小、方向及作用點(diǎn)；6. 設(shè)計(jì)擋土墻截面 先擬定墻身尺寸，然后進(jìn)行：1) 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算；2) 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算；3) 基底應(yīng)力驗(yàn)算；4) 截面應(yīng)力驗(yàn)算；7. 擋土墻截面尺寸的調(diào)整與選

9、取8. 畫出選用的擋土墻橫斷面圖，整理計(jì)算書等有關(guān)設(shè)計(jì)文件。（二）瀝青混凝土路面課程設(shè)計(jì)的步驟與方法：1. 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)；2. 確定道路的交通分級，選定設(shè)計(jì)年限及車道系數(shù)；3. 計(jì)算使用年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次；4. 確定容許回彈彎沉值 lr；5. 確定各路段干濕類型和路基與各層的回彈模量值；6. 進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)；7. 按三層體系理論計(jì)算路面厚度，確定采用方案，并驗(yàn)算防凍厚度。8. 繪制路面結(jié)構(gòu)圖。路基路面工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1.課程設(shè)計(jì)：重力式擋土墻設(shè)計(jì)一、計(jì)算資料 雙向四車道高速公路設(shè)計(jì)速度120km/h，路基寬度25m，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，擬設(shè)一段仰斜式路堤擋土墻，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。

10、一、 計(jì)算資料 1.墻身構(gòu)造：擬采用漿砌片石重力式路堤墻，見下圖。墻高h(yuǎn)=8.8m，填土高 a=4m，填土邊坡1：1.5（），墻背仰斜，傾角（1:0.25）， 墻身分段長度10m，初擬墻頂寬b1=5m，墻底寬b=6.16m。 2車輛荷載：i級荷載3填料：砂性土，容重=18kn/m3，計(jì)算內(nèi)摩擦角=34，填料與墻背的摩擦角 4地基情況：中密礪石土，地基容許承載力f=400 kpa，基底摩擦系數(shù)。 5墻身材料：7.5號砂漿，25號漿砌片石，砌體容重，容許壓應(yīng)力，容許剪應(yīng)力 ，容許拉應(yīng)力為60kpa。 二、計(jì)算公式 采用路堤墻，破裂面交于荷載內(nèi)的主動土壓力計(jì)算公式 ， ， 三、計(jì)算與驗(yàn)算 1車輛荷載

11、換算 當(dāng)時，；當(dāng)時， 由直線內(nèi)插法得：h=8.8m時， 換算均布土層厚度： 2主動土壓力計(jì)算（假設(shè)破裂面交于荷載中部） （1）破裂角由 b=6m d=0.75ma=4m h=8.8m得： 驗(yàn)核破裂面位置：路堤破裂面距路基內(nèi)側(cè)水平距離： 荷載外邊緣距路基內(nèi)側(cè)水平距離： 7.5+0.75=8.25 因?yàn)椋?.731m8.25m，所以破裂面交于荷載內(nèi)，假設(shè)成立 （2）主動土壓力系數(shù)k和 （3）求主動土壓力及土壓力的作用點(diǎn) 3穩(wěn)定性驗(yàn)算 一般情況下，擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性較容易滿足，墻身斷面尺寸主要由抗滑穩(wěn)定性和基底承載力來控制，故選擇基底傾斜（1） 計(jì)算墻身重g及力臂（取墻長1m計(jì)） b1=5m b=

12、6.16m 由力矩平衡原理： （其中：， , ）則： =3.844（2）抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 ， （） 由于642.267280.083，故滿足抗滑穩(wěn)定性的要求。（3）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 故滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求 4基底應(yīng)力與偏心距驗(yàn)算 1) 偏心荷載作用時，作用于基底的合力偏心距： 因?yàn)?，故，故滿足基底合力偏心距的要求。2) 基底應(yīng)力驗(yàn)算 ，其中當(dāng)基底有傾斜時：取 驗(yàn)算通過，所擬尺寸合理，可以使用。2.課程設(shè)計(jì)：瀝青混凝土路面設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料新建一條雙向四車道的高速公路，路面寬25m， 硬路肩寬度為2*2.5m,交通量年增長率為10.2%,路基屬于干燥類型,土基回彈模量為50mpa, 表1車型黃河

13、jn150交通sh141太脫拉138上海sh130輛/d310060017201500表3二、設(shè)計(jì)1、新建柔性路面交通路年增長率r=10.2%，設(shè)計(jì)年限t=15年 （1）交通量的計(jì)算根據(jù)柔性路面設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)時計(jì)算的當(dāng)量交通量由相關(guān)規(guī)定可以得出下表4，由 得 表4車型交通量前軸（單輪）后軸總換算系數(shù)當(dāng)量軸次前軸重（kg）軸數(shù)系數(shù)輪組系數(shù)換算系數(shù)后軸重（kg）軸數(shù)系數(shù)輪組系數(shù)換算系數(shù)黃河jn150310049.016.40.287101.6111.0711.3584210交通sh14160025.616.40.01755.1110.0750.09255太脫拉138172051.416.4

14、0.3542*802.210.8331.1872042上海sh130150016.5/23.0/6307 n=6307 其中在路基路面工程查表得t=15,r=10.2%，=0.45（2）確定土基回彈模量值 由設(shè)計(jì)資料可以得到其土基回彈模量值e0=50mpa（3）路面等級以及路面類型的確定 由建設(shè)方要求其道路等級為高速公路，路面等級選為高級路面，路面類型為瀝青混凝土。（4）基層類型的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，基層設(shè)置如下 ：基層、底基層分別用水泥穩(wěn)定碎石和水泥石灰砂礫土（5）確定路面結(jié)構(gòu)層次、初擬各結(jié)構(gòu)層厚度，初步擬定厚度如圖2所示 圖2 初擬結(jié)構(gòu)層以及其厚度（6）計(jì)算確定路面設(shè)計(jì)彎沉值ld根據(jù)路基路

15、面工程表得ac=1.0、as=1.0、ab=1.0由此計(jì)算ld， （7）驗(yàn)算整體性材料層底部的最大彎拉應(yīng)力確定各土層底部的容許拉應(yīng)力 因有，則（1） 細(xì)粒式瀝青混凝土的容許拉應(yīng)力 ；（2） 中粒式瀝青混凝土的容許拉應(yīng)力 ； （3） 粗粒式瀝青混凝土的容許拉應(yīng)力 ；（4） 水泥穩(wěn)定碎石；（5） 水泥石灰砂礫土 ；材料名稱厚度（cm）抗壓回彈模量（mpa）允許拉應(yīng)力（mpa）層底拉應(yīng)力（mpa）20度15度細(xì)粒式密級配瀝青混凝土4140020000.290中粒式密級配瀝青混凝土6120018000.250粗粒式密級配瀝青混凝土8100012000.200水泥穩(wěn)定碎石25150015000.250.

16、061水泥石灰砂礫土？100010000.130.091土基50該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1.0，設(shè)計(jì)彎沉值為18.76（0.01mm）。利用東南大學(xué)公路瀝青路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件計(jì)算可以得到，滿足彎沉指標(biāo)的設(shè)計(jì)層厚度為23.3cm。面層各層的層底拉應(yīng)力均滿足要求；水泥穩(wěn)定碎石層的層底拉應(yīng)力為0.061mpa，小于容許拉應(yīng)力值0.25mpa；水泥石灰砂礫土層的層底拉應(yīng)力為0.091mpa，小于容許拉應(yīng)力0.13mpa。計(jì)算結(jié)果圖1：（7）結(jié)論：同時考慮彎沉和拉應(yīng)力，由軟件計(jì)算結(jié)果得：h(5)=15.2cm，故取第5層水泥石灰沙礫土取16cm，總厚度61cm，確定瀝青路面結(jié)構(gòu)為： 1

17、 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm 2 中粒式瀝青混凝土 8cm 3 粗粒式瀝青混凝土 9cm 4 水泥穩(wěn)定碎石 25 cm 5 水泥石灰砂礫土 16cm注：課程設(shè)計(jì)參考書目公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（jtj 0522000）公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（jtj 05794）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（jtg b012003）城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范（cjj 3790）公路環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范（jtj/t 00698）土力學(xué)（第三版），張克恭 劉松玉，中國建筑工業(yè)出版社，2010路基路面工程（第三版），鄧學(xué)鈞，人民交通出版社，2011道路勘測設(shè)計(jì)（第三版），楊少偉，人民交通出版社，20113、 確定石灰土層厚

18、度（換算成三層體系）（20 oc抗壓模量）（1）將六層路面結(jié)構(gòu)換算為三層體系，由于路面厚度計(jì)算是以彎沉作為控制指標(biāo)，故按彎沉等效原理進(jìn)行換算。（2）綜合修正系數(shù)ff=1.63 路面實(shí)際彎沉值（0.01mm）土基回彈模量值p、標(biāo)準(zhǔn)軸的輪胎接地壓強(qiáng)（mpa）和當(dāng)量圓半徑（cm）f=1.63（3）理論彎沉系數(shù)（4）求h由，查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得又由， 則 查三層體系表面彎沉系數(shù)諾謨圖得 則h=5.2（5）石灰土層厚度根據(jù) 55.4=4+5*0.927+25*1.097+h5*0.722h5=26.8 , 取h5=30cm4、層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算：對于瀝青混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力驗(yàn)算時，應(yīng)為15時的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度，將六層路年結(jié)構(gòu)體系換算為三層體系，按彎拉應(yīng)力等效原理進(jìn)行換算。（1）細(xì)粒式密級配瀝青混凝土層底 查三層體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖，為負(fù)值，結(jié)構(gòu)層受壓。（2）中粒式密級配瀝青混凝土層底 查三層體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖，為負(fù)值，結(jié)構(gòu)層受壓。（3）粗粒式密級配瀝青混凝土層底 查三層體系上層底面拉應(yīng)力系數(shù)諾謨圖，為負(fù)值，結(jié)構(gòu)層