路基路面课程设计.docx

路基路面工程课程设计任务书 1、挡土墙设计2、边坡稳定性设计3、沥青混凝土路面设计4、水泥混凝土路面设计学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 题目一: 重力式挡土墙设计 初始条件：1浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m；2基底倾斜角：tan0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘=0.5m；3设计车辆荷载标准值按公路I级汽车荷载采用，即相当于汽车超20级、挂车120（验算荷载）；4墙后填料砂性土容重=18,填料与墙背的外摩擦角=0.5；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数=0.30，地基容许承载力=250；5墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重=22，容许压应力，容许剪应力，容许拉应力；6. 以下设计参数区别为每人一题，根据指导教师的安排指定采用（所采用的参数值打标记）： 墙后砂性土填料内摩擦角： 33墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度： 1:0.25墙高H： 4m墙顶填土高： 1.5m要求完成的主要任务: 1.车辆荷载换算； 1. 计算墙后主动土压力及其作用点位置； 绘图的该角度满足要求2. 设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算；计算主动土压力Ea 计算主动土压力的合力作用点位置 墙体前的被动土压力忽略不计，偏于安全。只对荷载组合进行计算。进计算，取挡土墙顶宽b1=1.95m墙身体积计算 墙面与墙背平行，截面最大应力位于接近基底处。由基底应力计算结果知墙身正应力满足墙体材料强度要求。墙身剪应力及弯拉应力很小，计算从略。题目二: 边坡稳定性设计 初始条件：路线经过区域路基填土为粘土，边坡为梯形边坡，分两级，土力学的指标：塑限14%，液限27%，含水量19%，天然容重18KN/m3，粘聚力19KPa，内摩擦角27，公路按一级公路标准，双向四车道，设计车速为80Km/h，路基宽度为24.5m，荷载为车辆重力标准值550KN，中间护坡道取2m，车道宽度3.75m，硬路肩2.5m，土路肩0.75m，进行最不利布载时对左右各布3辆车。H1取值分别为： 6m H2取值分别为： 6m I1取值分别为：1：1 I2取值分别为：1：1.25 可见第一条曲线为极限的滑动面， 因此本设计采用的边坡稳定性偏安全，符合要求。故此设计坡面稳定三：沥青混凝土路面设计。1. 第一套设计资料（13）题：广东IV区高速公路沥青路面设计广东IV区新建双向6车道高速公路，拟采用沥青路面，路基土为高液限粘土，地下水位为0.8m，路基填土高度0.5m，预计通车初年的交通量如下：车型黄河JN163江淮AL6600东风EQ140东风SP9250北京BJ130交通量(辆/d)8801200300110100交通量年平均增长率10，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时轴载小于40KN的轴重忽略不计。车型Pi（KN）C1C2ni（次/日）C1*C2*()黄河JN163前轴58.616.4880550.8后轴114111556江淮AL6600前轴1716.41200/后轴26.5113.7东风EQ140前轴23.616.4300/后轴69.31160.9东风SP9250前轴50.716.411036.7后轴113.331189.4北京BJ130前轴13.416.4100/后轴27.4110.42502.8高速公路的设计年限为15年，双向四车道的车道系数 =0.35,则设计使用期累计当量轴次为： 当验算半刚性基层层底拉应力时：车型Pi（KN）C2ni（次/日）C1*C2*()黄河JN163前轴58.611880226.4后轴114112510.3江淮AL6600前轴17111100/后轴26.511/东风EQ140前轴23.611300/后轴69.31116东风SP9250前轴50.7111108.9后轴113.331298.7北京BJ130前轴13.411100/后轴27.411/3060.3各级轴载（轴载小于40KN的轴重忽略不计）。则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：一 确定路面等级和面层类型 根据“沥规”并结合上面的计算，确定路面等级为高级路面；面层类型为沥青混凝土。2）确定土基的回弹模量1. 确定路基的干湿类型：该路处于7区，路槽底距地下水位高度平均为0.5+0.8=1.3m得此高度在H2和H3之间，属于潮湿路基。2. 确定路基的平均稠度w：查表可知路基平均稠度介于0.80和0.95之间。取w=0.92。3. 查表可得土基的回弹模量=32.5MPa。二 路面结构组合设计1. 拟定路面结构组合设计方案 经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为12421557次左右，查表可得路面为高级路面，面层选用沥青混凝土，又由于该路为高速公路，因此采用三层沥青面层结构。2. 拟定路面结构层的厚度表面层采用4cm细粒式密集配沥青混凝土，中面层采用5cm中粒式密集配沥青混凝土，下面层采用6cm粗粒式密集配沥青混凝土。由于沿线可开采碎石，砂砾，并有粉煤灰，石灰，水泥等材料供应，基层和底基层分别采用刚度较高，水稳定性较好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm）和石灰稳定土层基层。3. 各层材料设计参数四 根据设计弯沉值计算路面厚度1. 计算设计弯沉值高速公路，取=1，面层为沥青混凝土面层，取=1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，取=1.0; 设计弯沉：公路等级：高速公路新建路面层数：5路面设计弯沉值：22.87路面设计层位：5设计最小厚度：15材料名称厚度抗压回弹模量容许拉应力20c15c细粒式密集配混凝土4140020000.43中粒式沥青混凝土5120018000.31粗粒式沥青混凝土6100014000.22两灰碎石2215000.31石灰土235500.08土基27采用HPDS2003A公路路面设计程序计算结果 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 22.87(0.01mm) H( 5 )= 350 mm LS=23.7(0.01mm) H( 5 )= 400 mm LS= 22(0.01mm) H( 5 )= 374 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 5 )= 374 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )=374mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 374 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 374 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 374 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 374 mm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 374 mm(同时考虑弯沉和拉应力)计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 28.9(0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 32.2(0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 37 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 43.2(0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 130.3(0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 286.6 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算) LS= 355.4 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.235(MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.088(MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.035(MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )=0.139(MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )=0.086 (MPa)4. 验算沥青混凝土各面层及半刚性基层，底基层的层底拉应力由以上计算结果可得，各结构层容许拉应力均大于底面最大拉应力，故应力满足要求。四：水泥混凝土路面设计公路自然区划III区拟新建一条二级公路，路基为粘质土，采用普通混凝土路面，路面宽9米，经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为5500，试设计该路面厚度。（交通量年平均增长率为6%，自然区划按III划分）1. 交通分析右表16-1，一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二，由表16-3，车辆轮迹分配系数取0.22。设计车道使用初期标准轴载日作用次数为5500，试设计该路面厚度。（交通量年平均增长率为6%，自然区划按III划分。 属于特重交通等级2. 初拟路面结构由表16-20可知，安全等级为二级的道路对应的变异水平为中级。查表16-17，初拟普通混凝土路面厚度为0.25m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m。垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土的尺寸宽为7.5m，长为5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3. 路面参数的确定查表取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。路基回弹模量取30MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。计算基层顶面当量回弹模量如下 4 荷载疲劳应力按式，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为 因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 ，考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力系数 。根据公路等级，由表可得，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，荷载疲劳应力计算为 5.温度疲劳应力查表，区的最大温度梯度取95，板长5m，l/r=5/0.74=6.76，由图查得普通混凝土板厚h=0.25，=0.52。按公式，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算