東南大學(xué)路基路面課程設(shè)計報告報告

瀝青路面厚度設(shè)計

計算書學(xué)號：姓名：班級：成績：20XX9重力式擋土墻設(shè)計基本情況二級公路,路基寬8.5m,雙車道路面，其中K0+007?K0+027需擬設(shè)計路肩式擋土墻，分段長度10m,端部設(shè)錐形護(hù)坡。要求設(shè)置普通重力式擋墻，墻身及基礎(chǔ)采用漿砌片石（250#片石,50#砂漿,丫砌體=22kN/m3,漿砌片石擴(kuò)大基礎(chǔ)下采用砂礫石材料（基礎(chǔ)埋深為地面以下1m,日=0.6o墻后填筑普通粘性土，丫填土=18kN/n?,計算內(nèi)摩擦角0=30。,填土與墻背間的摩擦角3=加2=15。。地基承載應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值為fk=450kPa,垮工砌體的極限抗壓強(qiáng)度為700kPa、極限抗彎拉強(qiáng)度為llOkPa、極限抗剪切強(qiáng)度為80kPa。一、確定墻身斷面構(gòu)造與尺寸墻身斷面如圖1所示圖1重力式擋土墻墻身斷面（單位：cm二、土壓力計算庫侖法適用條件：墻背傾斜、粗糙，墻后填土不水平,假定破裂面為平面、填料為砂性土&=0、破壞土體為剛性。一般粘性土填料的水平填土也可近似用庫侖法計算土壓力。邊界條件：路肩墻,無內(nèi)側(cè)邊坡,荷載布置在全寬范圍，剛好從墻內(nèi)側(cè)布置,破裂角交于荷載中部。采用庫侖法計算主動土壓力：：a-arctan（604-200）-16.7°,°=30°,8=—^=15°車輛荷載換算：那么tang=0.507或tan。=-4.22（舍去，所以,0-26°53fE、=Encos(a+3)=18.5CRNEv=E(lsin(。+b)=17&kN人ci，yci三、墻體抗滑及抗傾覆穩(wěn)定性驗算（1抗滑穩(wěn)定性驗算需滿足:需滿足:需滿足:(0.9G+yQlEy)//+0.9Gtan>yQ]Ex需滿足:取單位長度,可得:故滿足抗滑要求（2抗傾穩(wěn)定性驗算需滿足：0.9GZg+7qi（2Zx—"Zv）>0故滿足抗傾穩(wěn)定性的要求。四、基底應(yīng)力及合力偏心距驗算基底合力偏心距要求：e<-=—=0.4m,符合偏心距要求。44故滿足地基承載力的要求。五、墻身斷面強(qiáng)度驗算1.強(qiáng)度計算〔取1/2高處的水平斷面進(jìn)行驗算:那么tan。=0.507或tan。=-4.22（舍去，所以,。=26°53‘，tan6=0.507又左；=1+24/”'=3.22因止匕Zv'=0.448%,Z」=1.466機(jī)，G'=\8.7kN1—256（引1—256（吟y所以a==-1^--=0.749A=—xL0x（0.6+1.1）=Q.S5m21+12（均21+12（駕）22B1.6因為此路肩墻乜=1.25<1。為矮墻，可以不考慮縱向穩(wěn)定問題。B〔2正截面直接受剪時驗算綜上所述，設(shè)計擋土墻符合要求。懸臂式擋土墻設(shè)計學(xué)號:姓名:班級:

成績：20XX9月20XX9月懸臂式擋土墻設(shè)計A、內(nèi)容要求懸臂式擋土墻由立臂和墻底板組成，呈倒?！弊中?。其具有三個懸臂,即立臂、墻趾板和墻踵板，適用于墻高小于6米的擋土墻，其形式如圖2所示。懸臂式擋土墻的設(shè)計，包括墻身構(gòu)造設(shè)計、墻身截面尺寸的擬定、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和基底應(yīng)力驗算以及墻身配筋計算等。墻身構(gòu)造設(shè)計是指擋土墻的外形構(gòu)造設(shè)計，一般懸臂式擋土墻的外形即如上圖所示；墻身截面尺寸的擬定是指局部條件,根據(jù)對擋土墻的使用要求設(shè)計其它部位的尺寸；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和基底應(yīng)力驗算是根據(jù)設(shè)計的一定尺寸的擋土墻，驗算其在荷載、土壓力等因素作用下是否滿足規(guī)范的設(shè)計要求等。B、工程實例某城市道路拓寬改造工程，采用輕型懸臂式路肩墻,其構(gòu)造特點、荷載條件、道路狀況初步見圖3：圖2輕型懸臂式路肩墻其它資料：(1行車荷載：道路行車荷載為汽一20級，換算為汽車等代土層厚Ho=O.96m；(2墻后填土：墻后填土的容重?i=15kN/m3,內(nèi)摩擦角產(chǎn)35°；(3墻前填土：墻前填土的容重Y2=18kN/m3；(4墻底參數(shù)：基底摩擦系數(shù)四=0.4,地基承載應(yīng)力值為f=200kPa；(5墻體參數(shù)：墻體采用30號混凝土澆筑，容重為丫3=25kN/m3。C、課程設(shè)計內(nèi)容1根據(jù)以上工程實例資料，參照懸臂式擋墻設(shè)計內(nèi)容要求，設(shè)計該擋土墻。2將其改為普通重力式擋墻，重新設(shè)計該擋土墻，并比擬其與懸臂式擋墻在結(jié)構(gòu)形式和計算方法方面的異同。懸臂式擋土墻設(shè)計一、確定墻身斷面構(gòu)造與尺寸圖3墻身結(jié)構(gòu)設(shè)計圖1單位：cm墻身斷面如下圖，各項數(shù)據(jù)符合作業(yè)設(shè)計要求,下面進(jìn)行擋墻計算。

二、力學(xué)計算.土壓力計算墻外土體水平，墻背豎直且光滑，采用朗肯土壓力理論進(jìn)行土壓力計算。汽車等效土層厚度：/=4=0.96根地面處水平應(yīng)力：？=曲風(fēng)=15x0.96x0.271=3.9(kN/療懸臂底B點水平應(yīng)力：5i(〃°+3)KL15x3.96x0.271=16.10ZN//底板C二、力學(xué)計算.土壓力計算墻外土體水平，墻背豎直且光滑，采用朗肯土壓力理論進(jìn)行土壓力計算。汽車等效土層厚度：/=4=0.96根地面處水平應(yīng)力：？=曲風(fēng)=15x0.96x0.271=3.9(kN/療懸臂底B點水平應(yīng)力：5i(〃°+3)KL15x3.96x0.271=16.10ZN//底板C點水平應(yīng)力：々=6(”。+3+。.5)(=15X4.46x0.271=18.13kN/m2由于擋土墻所受應(yīng)力圖為梯形,力臂難以確定，故將荷載產(chǎn)生的壓力、力臂和土產(chǎn)生的壓力、力臂分開計算：荷載合力:&=5x3=3.90x3=1L7%N/〃荷載力臂:Zfj\3-+0.5=2m2土壓力:土壓力臂:凡=—(a8-crA)x3=0.5x12.2x3=18.3^ImZ/=—x3+0.5=1.5mf23.豎向荷載計算(1立板自重力0.25x3x(0.1+立板重心坐標(biāo)為=0.5+02512^)+-(0.1x3)x-x0.12230.25x3+1(0.1x3)=0.70/72(2底板自重力底板重心坐標(biāo)/；x(1.25+0.35+0.5)=1.05m(3地面均布荷載及填土的自重力：地面均布荷載及填土的總重心坐標(biāo)七二0.625+0.35+0.5=1.475m三、穩(wěn)定性計算與分析.抗滑穩(wěn)定性豎向力之和Gk=ZG攵=22.5+26.25+74.25=123kN/m抗滑力T=Gkf=U3x0.4=49.2kN/m滑移力EK演+Eg1L7+18.33OA7V/m故擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。.抗傾覆穩(wěn)定性

穩(wěn)定力矩：傾覆力矩：故擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。四、基底應(yīng)力與偏心距計算1.偏心距計算地面承載力采用設(shè)計荷載，各項荷載的分項系數(shù)查《規(guī)范》可得：地面活荷載X=1.30.土荷載方=1?2。.自重為=1?2。，O豎向荷載引起的彎矩：水平力引起的彎矩總豎向力：初始偏心距：偏心距：基底應(yīng)力計算；故擋土墻基底應(yīng)力滿足要求。（二改為重力式擋土墻一、確定墻身斷面構(gòu)造與尺寸圖4重力式擋墻設(shè)計構(gòu)造〔單位：cm>墻身斷面如下圖,H=4m,頂寬0.8m,底寬取0.8+4*0.35=2.2m,下面進(jìn)行擋墻計算。二、力學(xué)計算.土壓力計算力臂大?。篫/=H3Ho力臂大?。篫/=H3Hori+rlH

了2乜西+但43x0.96x15+15x4,“—?=1.55ni32x0.96x15+15x4.擋土墻自重及重心計算漿砌塊石重度〃=22軌為簡便計算，將擋土墻劃分為三角形和矩形,分別計算重心和自重。和自重。三角形自重:和自重。三角形自重:G和自重。三角形自重:G、=S楙4=-xl.2x4x22=52.8^/m2矩形自重：G2=lx4x22=88^/mG］和G2作用點距墻趾O點的水平距離:21x=—x1.2=0.8m=1.2h—x1=1.7m132三、穩(wěn)定性計算1.抗滑穩(wěn)定性計算故擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。3.2抗傾覆穩(wěn)定性故擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。四、基底承載力與偏心距計算總豎向力：V=G,+G2=52.8+88=140.8^/m合力作用點距墻趾O點的水平距離：偏心'星巨：e=--x()=一0.833=0.267<—=0.367加TOC\o"1-5"\h\z2°26日-八V“6e、140.86x0.267、一八’……「“八…取大壓應(yīng)力：PriX=—(1+一)=(1+)=110.604攵＜f=200kPa3BB2.22.2最小壓應(yīng)力：Pmin=E(1-%)=(1-6X0?267)=173963〈于=200kPaBB2.22.2平均壓應(yīng)力：P=L+Pn.n)=-(110.604+17.396)=64kpei<f=200kPa故基底應(yīng)力符合要求。五、墻身強(qiáng)度驗算根據(jù)設(shè)計要求，僅驗算墻身的1/2截面處的強(qiáng)度：該截面上的水平壓力：水平壓力力臂：截面上的自重〔劃分為三角形和矩形分別計算：G3=-x0.6x2x22=13.2^/mG4=lx2x22=44ZN/m截面上的豎向力之和：5和G2作用點到截面前緣點O點的水平距離:2七=—x0.6=OAm%4=0.6+0.5=l.lm9合力作用點至1/2截面最遠(yuǎn)處A點水平距離：偏心距：g=4一/=--0.707=0.093m<^=0.267m127426截面上的法向應(yīng)力驗算：故截面強(qiáng)度符合要求。綜上，擋土墻的設(shè)計符合要求。六、重力式擋土墻與懸臂式擋土墻的異同.共同點：均是目前較為常用的擋土墻形式。.不同點：(1重力式擋土墻：重力式擋土墻依靠墻身自身重力支撐土壓力來維持其穩(wěn)定,形式簡單，墻背豎直，施工方便，不需配筋，土壓力計算簡便。(2懸臂式擋土墻：懸臂式擋土墻由立臂和底板構(gòu)成，有三個懸臂，即立臂、趾板和踵板,墻身斷面較小，屬于輕型擋墻，但需要配筋，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性依靠踵板上的填土重量來保證。瀝青路面厚度設(shè)計A、基本情況某地擬新建一條二級公路省道，路線總長21km,雙向四車道，路面寬度為16m,該地屬公路自然區(qū)劃IV區(qū),路基為低液限粘土土質(zhì)，填方路基最大高度2.1m,路床頂距地下水位平均高度L4m,屬中濕狀態(tài)，根據(jù)室內(nèi)試驗法確定土基回彈模量50Mpa,年降雨量1200mm,最高氣溫39℃,最低氣溫-10℃。擬采用瀝青混凝土路面，根據(jù)規(guī)范規(guī)定,查表得其設(shè)計使用期12年。B、交通荷載情況根據(jù)區(qū)域交通分析預(yù)測近期交通組成和交通量如表1所示，交通量年平均增長率為4%。表1近期交通組成與交通量要求：試根據(jù)交通荷載等級，選擇相應(yīng)的基層（和底基層材料進(jìn)行組合設(shè)計,并根據(jù)進(jìn)行瀝青路面厚度設(shè)計計算，編制計算書（計算書格式及編目例如附后。車型分類代表車型數(shù)量（輛/d小客車桑塔納20002280中客車江淮AL6600220大客車黃海DD680450輕型貨車北京BJ130260中型貨車東風(fēng)EQ140660重型貨車黃河JN163868校接掛車東風(fēng)SP9250330一、基本設(shè)計條件與參數(shù)依題意得,基本設(shè)計條件如下：新建二級公路，雙向四車道，路面寬度16m,公路自然區(qū)劃IV區(qū)，低液限粘土土質(zhì)，填方路基最大高度2.1m,路床頂距地下水位平均高度1.4m,中濕狀態(tài),年降雨量1200mm,最高氣溫39℃,最低氣溫-10℃?；緟?shù)如下：土基回彈模量50Mpa,設(shè)計使用期12年，交通量年平均增長率為4%。二、交通量分析本設(shè)計的累計當(dāng)量軸次的計算以雙輪組單軸載WOkN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。1.當(dāng)設(shè)計彎沉值為指標(biāo)時，當(dāng)量軸次計算公式及計算結(jié)果如下：汽車車型Pi<kN>Cic2Hi＜次/日》CiC2ni<Pi/P>435次/日黃海DD680前軸49.001145020.2100后軸91.5011450305.7696東風(fēng)EQ140后軸69.2011660133.0471黃河JN163前軸58.61186884.8935后軸114.00118681534.8143東風(fēng)SP9250前軸50.701133017.1909后軸113.303.413301931.4922/=1\P)4027.418注：軸載小于25kN的軸載作用不計查《規(guī)范》得該公路車道系數(shù)為0.4,累計當(dāng)量軸次計算如下:屬于中等交通。2.以半剛性基層層底拉應(yīng)力為指標(biāo)計算當(dāng)量軸次注：軸載小于50kN的軸載作用不計汽車車型Pi<kN>c「C2‘ni〈次/日》CiC2ni<Pi/P>8次/日黃海DD680后軸91.5011450221.0962東風(fēng)EQ140后軸69.201166034.7051黃河JN163前軸58.61186812.0698后軸114.00118682476.045東風(fēng)SP9250前軸50.70113301.4407后軸113.30513304480.4664“=之"小二［〔P二100kN/=iJ7225.823查《規(guī)范》得車道系數(shù)為0.4,累計當(dāng)量軸次計算如下：屬于重交通。由1、2計算可得，該設(shè)計道路的累積軸載情況屬于重交通級別。三、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計.初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取參照《規(guī)范》，本道路設(shè)計選用6層基本層位,路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土＜18cm＞,其中外表層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土＜厚度4cm＞,中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土＜厚度6cm＞,下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土〈厚度8cm＞；基層采用水泥穩(wěn)定碎石〔厚度取20cm；底基層采用石灰土（厚度待定，初擬厚度40cm。.各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度查表得到各層材料的抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度?？箟夯貜椖Ａ咳?0℃的模量，得到20℃的抗壓回彈模量:細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為1400MPa,中粒式密級配瀝青混凝土為1200MPa,粗粒式密級配瀝青混凝土為lOOOMPa,水泥碎石為1500MPa,石灰土550MPao彎拉回彈模量和彎拉強(qiáng)度瀝青層取15c的值，分別為2000MPa.1800MPa.1200MPa.3550MPa、1480MPao各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式密級配瀝青混凝土為1.4MPa,中粒式密級配瀝青混凝土為1.OMPa,粗粒式密級配瀝青混凝土為0.8MPa,水泥碎石為0.5MPa,石灰土0.225MPao.土基回彈模量確實定依題意得土基回彈模量為50MPao四、彎沉計算本公路為二級公路，公路等級系數(shù)取1.1,面層是瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取1.0,半剛性基層，底基層總厚度大于20cm,基層類型系數(shù)取l.Oo該路面結(jié)構(gòu)屬于彈性層狀體系，計算較復(fù)雜,因此借助計算機(jī)軟件完成計算任務(wù)，計算結(jié)果如下：路面設(shè)計彎沉=0.269mm五、層底拉應(yīng)力計算通過電算程序計算得到，各層層底拉應(yīng)力與容許拉應(yīng)力計算結(jié)果如下:層位厚度(cm類型層底拉應(yīng)力(MPa容許拉應(yīng)力(MPa14細(xì)粒式密級配瀝青碎-0.23300.507126中粒式密級配瀝青研-0.03970.362238粗粒式密級配瀝青碎-0.02040.2898420水泥穩(wěn)定碎石0.25370.2537540石灰土0.08880.8888六、設(shè)計極限狀態(tài)驗證極限狀態(tài)驗證如下：路面厚度驗證如下：因此方案一符合設(shè)計要求。七、設(shè)計成果優(yōu)化由于設(shè)計道路等級僅為二級公路,出于節(jié)省瀝青用料的目的，新的方案從減少瀝青層厚度的角度考慮，同時加厚水泥穩(wěn)定碎石基層厚度，在保證路面承載能力和滿足最小防凍厚度的要求，底基層厚度也可得到一定的縮減。設(shè)計方案如下：.初擬結(jié)構(gòu)組合和材料選取路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝±<15cm〉,其中外表層采用細(xì)粒式密級配瀝青混凝土〈厚度4cm>,中面層采用中粒式密級配瀝青混凝土〈厚度5cm>,下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土〈厚度6cm>；基層采用水泥穩(wěn)定碎石〔厚度取30cm；底基層采用石灰土(厚度待定，初擬厚度30cm。.各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度與設(shè)計彎沉計算同方案一。路面設(shè)計彎沉乙=600Ne~02A,、A4=°269S機(jī)五、層底拉應(yīng)力計算通過電算程序計算得到，各層層底拉應(yīng)力與容許拉應(yīng)力計算結(jié)果如下：層位厚度(cm類型層底拉應(yīng)力(MPa容許拉應(yīng)力(MPa14細(xì)粒式密級配瀝青研-0.23310.507126中粒式密級配瀝青碎-0.06890.362238粗粒式密級配瀝青砂-0.04330.2898420水泥穩(wěn)定碎石0.25370.2537540石灰土0.08880.8888六、設(shè)計極限狀態(tài)驗證極限狀態(tài)驗證如下：路面厚度驗證如下：因此方案二符合設(shè)計要求。綜上,方案二和方案一都能滿足強(qiáng)度和彎沉指標(biāo)的要求，但方案二中路面結(jié)構(gòu)層總厚度和瀝青面層厚度降低，造價更加低廉，因此，在道路要求不高的條件下，可選擇方案二。普通水泥混凝土路面板厚設(shè)計算

書學(xué)號：姓名：班級：成績：日期：20XX9月普通水泥混凝土路面板普通水泥混凝土路面板普通水泥混凝土路面板厚設(shè)計A、基本情況普通水泥混凝土路面板厚設(shè)計某地擬新建一條二級公路省道，路線總長21km,雙向四車道，路面寬度為16m,該地屬公路自然區(qū)劃IV區(qū),路基為低液限粘土,路床頂距地下水位平均高度L4m,本地石料以砂巖為主。擬采用普通水泥混凝土路面，根據(jù)規(guī)范規(guī)定,查表得其設(shè)計基準(zhǔn)期20年，目標(biāo)可靠度85%。綜合以往工程情況，結(jié)合施工企業(yè)一般技術(shù)、設(shè)備和工藝水平，確定其變異水平等級為”中“。B、交通荷載情況根據(jù)區(qū)域交通分析確定:設(shè)計車道初始年平均日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)乂為3775,交通量年平均增長率為4%；設(shè)計荷載選定為單軸雙輪100kN,單次極限荷載經(jīng)調(diào)研選定為單軸雙輪170kNoC、其他情況選定平面尺寸：5m長,4m寬。接縫：縮縫為設(shè)傳力桿的假縫,縱縫為帶拉桿的平頭真縫。路肩：基層材料與路面相同，面層采用與面層同厚度水泥混凝土，與路面板間設(shè)拉桿連接。要求：試根據(jù)交通荷載等級，選擇相應(yīng)的基層（和底基層材料進(jìn)行組合設(shè)計,并根據(jù)初估板厚進(jìn)行板厚設(shè)計計算，編制計算書（計算書格式及編目例如附后。一、基本設(shè)計條件與參數(shù)依題意得：設(shè)計道路為二級公路，路面寬度16m,屬公路自然區(qū)劃IV區(qū)，路基為低液限粘土,路床頂距地下水位平均高度1.4m,設(shè)計基準(zhǔn)期20年，目標(biāo)可靠度85%,變異水平等級為“中設(shè)計車道初始年平均日標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)M為3775,交通量年平均增長率為4%；設(shè)計荷載選定為單軸雙輪100kN,單次極限荷載經(jīng)調(diào)研選定為單軸雙輪170kNo二、交通量分析由題意可知年交通量平均增長率為4%,由《規(guī)范》得臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)為0.39o計算設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)如下：查表得設(shè)計道路交通量等級屬于重交通。

三、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計參照《規(guī)范》，根據(jù)二級公路、重交通和中級變異水平,查表得初擬定路面結(jié)構(gòu)組合如下:面層選用普通混凝土，厚度為0.25m；基層選用水泥穩(wěn)定碎石,厚度為0.20m,底基層選用水泥穩(wěn)定碎石,厚度為0.20m。普通混凝土板的尺寸選定為長5m，寬4mo四、路基參數(shù)計算.參數(shù)選擇查表得取重交通荷載等級要求路基綜合回彈模量該值為80Mpa。查表得水泥混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值5.0MPa,相應(yīng)彎拉模量31GPa,泊松比取0.15,線脹系數(shù)為1.0xl0-5/℃o查表得取水泥穩(wěn)定碎石基層回彈模量為2500MPa,水泥穩(wěn)定碎石底基層為1500MPa,7d浸水抗壓強(qiáng)度分別為5.5MPa和2.5MPa,上層的泊松比取為0.20。.綜合回彈模量計算因雙層水泥穩(wěn)定碎石基層,應(yīng)選擇別離式雙層板模型。因除路基外只有單層基層,所以：五、荷載應(yīng)力計算.上層板在設(shè)計荷載作用下的荷載應(yīng)力計算上層板彎曲剛度:=41.29MN-m可山31000x0.2534(上層板彎曲剛