公路挡土墙与高级路面设计.doc

路基路面课程设计公路挡土墙与高级路面设计目录道路工程课程设计任务书（附页）重力式挡土墙新建水泥混凝土路面设计 新建沥青路面设计改建沥青路面 参考文献道路工程课程设计任务书（附页）一、挡土墙设计： 设计资料： 1.浆砌片石重力式路堤墙，墙身高46米，墙上填土高23米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.151：0.35，墙身分段长度15米。2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路II级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。3.墙背填土容重18kNm3，计算内摩擦角35,填土与墙背间的内摩擦角/2。 4.地基为砂类土，容许承载力f350kPa，基底摩擦系数0.40。 5.墙身材料2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重23kNm3，砌体容许压应力a=600kPa，容许剪应力50kPa，容许弯拉应力wl80 KPa。根据设计资料进行挡土墙设计。二、路面设计：某国道天津段按一级公路标准修建，并将于2011年底通车，设计道路横断面为双向四车道。根据可行性研究报告提供的2009年的交通组成情况如下表：车型黄河JN-l 50解放CA10B东风EQ140日野KB222太脱拉l 38交通SH141辆/日682878625256114716 经论证分析，该公路自2009年至通车后2015年交通量增长率8.42，其后将以4.0增长。 旧路改建路段现有路面结构为2.5cm沥青表面处治，25cm石灰土，在不利季节由BZZ60实测弯沉值(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 路基土回弹模量为E035 Mpa。 根据以上资料完成：1. 新建与改建沥青路面结构设计计算；结构方案及结构设计图。2. 新建水泥混凝土路面结构设计计算；结构设计及结构构造图绘制。三、设计成果：设计结束后，提交设计说明书一份，挡土墙设计图、路面设计图各一张（3号图）新建沥青路面结构设计 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号车 型 名 称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1黄河JN15049101.61双轮组 8022解放CA10B 19.460.851双轮组 10323东风EQ14023.769.21双轮组 7354日野KB222 50.2104.31双轮组 3015太脱拉138 51.4802双轮组 31346交通SH14125.5555.11双轮组 842设计年限 15 车道系数 0.4 序号分段时间(年)交通量年增长率148.42%2114% 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2065 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6756260 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1549 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5068013 公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 25.8 (0.01mm)层位结 构 层 材 料 名 称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土10.352中粒式沥青混凝土 0.80.283粗粒式沥青混凝土0.60.194水泥稳定碎石 0.250.135石灰土 0.250.16天然砂砾 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 25.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm) 公路等级 一级公路层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm) 抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020000.352中粒式沥青混凝土4120016000.283粗粒式沥青混凝土690012000.194水泥稳定碎石22150015000.135石灰土255505500.16天然砂砾151501507土基36按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 25.8 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 26.9 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 23.9 (0.01mm) H( 4 )= 21.8 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 21.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 21.8 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 21.8 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 21.8 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 70 cm; 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:序号结构层材料名称厚度（cm）1细粒式沥青混凝土32中粒式沥青混凝土43粗粒式沥青混凝土64石灰粉煤灰碎石225石灰土256天然砂砾157土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算:公 路 等 级 : 一级公路新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（Mpa）（20）抗压模量(MPa)（15）计算信息1细粒式沥青混凝土314002000计算应力2中粒式沥青混凝土412001600计算应力3粗粒式沥青混凝土69001200计算应力4石灰粉煤灰碎石2215001500计算应力5石灰土25550550计算应力6天然砂砾15150150不算应力7土基36计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.6 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.6 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 30.4 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 34.4 (0.01mm)第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 84.5 (0.01mm)第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 293.5 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 331.5 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 266.2 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.259 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.113 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.057 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .124 (MPa)第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .066 (MPa)旧路改建沥青路面结构设计轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1黄河JN15049101.61 双轮组8022解放CA10B19.460.851 双轮组10323东风EQ14023.469.21 双轮组7354日野KB22250.2104.31 双轮组3015太脱拉13851.4802 双轮组31346交通SH14125.5555.11 双轮组842设计年限 15 车道系数 .5序号分段时间(年) 交通量年增长率148.42%2114%当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2065 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 6756260 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 1549 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 5068013公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 25.8 (0.01mm)层位结 构 层 材 料 名 称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1中粒式沥青混凝土 10.352粗粒式沥青混凝土 0.80.253水泥稳定碎石 0.60.314石灰土0.250.1改建路段原路面当量回弹模量计算： 原路面实测弯沉值(0.01mm)61.868.369.165.758.866.677.844.331.338.945.329.127.530.731.954.379.677.268.992.383.491.689.783.6原路面有效弯沉数 : 24 原路面平均弯沉值 : 61 (0.01mm)原路面弯沉值标准差 : 22 (0.01mm)测定汽车轴载 100 kN改建公路等级 一级公路保证率系数 1.5 原沥青面层厚度 2.5 (cm)测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和 55 ()原路面基层类型 : 粒料类或沥青稳定类基层季节影响系数 1.2 湿度影响系数 1 温度修正系数 1 原路面计算弯沉值 : 113 (0.01 mm)原路面当量回弹模量 : 145.1 (MPa)改建路面补强厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 加铺路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 25.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)(15)抗压模量(MPa)(20)容许应力(MPa)1中粒式沥青混凝土4120016000.352粗粒式沥青混凝土690012000.253水泥稳定碎石20150015000.314石灰土 155505500.15改建前原路面 550145.1按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 25.8 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 21.3 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 4 )=Hmin时 LS=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 4 )= 15 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 15 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 15 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 15 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 15 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 15 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 15 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 70 cm 改建前原路面总厚度 28 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 . 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 中粒式沥青混凝土 4 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 水泥稳定碎石 20 cm - 石灰土 15 cm - 改建前原路面竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 加铺路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100层位结 构 层 材 料 名 称厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa)(15)计算信息1中粒式沥青混凝土412001600计算应力2粗粒式沥青混凝土69001200计算应力3水泥稳定碎石 2015001500计算应力4石灰土15550550计算应力5 改建前原路面 145.1计算应力计算改建路面各加铺层顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 21.3 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.7 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.8 (0.01mm) 第 4