路基路面计算书

1、某一级公路路路基路面计算书 1、路基设计 1确定路基横断面形式 根据任务书所给条件确定该路段路基断面形式为路堤式路基，其中前 400 按照标准断面形式设计， 后 100 米设置挡土墙并采取相应的断面形式 . 2确定自然区划和路基干湿类型 由公路自然区划标准 知：江淮丘陵区属于 2分区 . 地基土质为粘性土，由教材表 1-9 知：路基临界高度H1 1.6: 1.7 H 21.1 : 1.2 H 3 0.8 : 0.9 . 该公路为一级汽车专用线，取路基干湿类型为干燥 . 3拟定路基断面尺寸 ，取计算行车速度为 80kmh 路基宽度 查公路工程技术标准 ( JTG B01 2003)，有： 30

2、2：行车道宽度为： 28=16m 30 4：中央带宽 =中央分隔带宽 =2m 305：路肩宽 =硬路肩宽 +土路肩宽 =22.5+2 0.75=6.5m 故路基宽度为： 行车道宽度 + 中央带宽 + 路肩宽 =16+2+6.5=24.5m 路基高度 路基干湿类型为干燥， 则由教材表 1-8 有：路基高度 H H1 ，取路基中线高 度作为设计高度， 故可取公路路基最小填土高度 H =5.3m 路基边坡坡率 路堤上部高度为： 5.3-1.3=4m 8m，路基填料为细料土 . 由教材表 3-3 可取边坡坡度为： 1：m=1： 1.5 ，则边坡宽度为： b=1.5H=6m. 2、路基排水设计 1确定边

3、沟布置，断面形式及尺寸 边沟设置在路堤的坡脚外侧无需水力计算， 横断面采用梯形标准横断面式， 取梯形 边沟内侧边坡坡度为 1:1.5, 外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同， 取为 1:1.5，因江淮丘陵 区降水量较大，故取底宽与深度均为0.6m，边沟纵坡为 0.5% ，边沟采用浆砌片石，砌 筑用砂浆强度采用 M7.5. 2确定排水沟布置，断面形式及尺寸 排水沟断面形式采用梯形,取 纵坡为 0.5%, 采用对称式梯形断 面 m=1.5, n=0.031, Qs = 1.3 m3 s 根据水力计算确定断面尺寸： 假定 b=0.47m ，参照教材表 7-15 有，b h =0.61 取 h=0.77m

4、由式（ 7-23）：bh mh2 =1.25 m2 由式（7-24）：k 2 1 m2 =3.61 ， b kh =3.25 m 由式（ 7-25 ）； R=0.38 m 式（ 7-21）： y 2.5 n 0.13 0.75 R（ n 0.10） 0.28 1y 由式（ 7-20）： CRy =24.60 n 由式（ 7-18 ）： V=C Ri =1.07 m s 由式（ 7-19）： QV =1.34 m3 s 验算： 按照表 7-14 ， Vmax =1.2 m s 1 由式（ 7-22）：当0.5时， VminR2 0.31m s 实际流量介于此二者之间，故流速符合要求 Qs Q Q

5、s 0.031 0.05 ，故流量也符合要求 综上所述，可取底宽为 0.47 m，沟深 H 应为水深 h 加上安全高度 h = 0.10 : 0.20m，此处取 h =0.13 m，所以 H =h+ h=0 .90 m，边坡坡率为 0.5%. 确定沟渠的防护加固形式 因为 i 0.5% 1% ，故沟渠无需进行加固， 采用夯实平整土沟 ,不铺砌 . 3、路基防护 （查 JTJ01395）公路路基设计规范 ） 对于高等级道路，采用六角形空心混凝土预制块防护，本段公路采用六角形空心混凝 土预制块。 空心预制块的混凝土强度不应低于C20，厚度不应小于 150mm 。空心预制 块内应填充种植土，喷播植草

6、。 4、挡土墙设计（重力式挡土墙） 1确定挡土墙的形式及纵横向布置 根据所给资料，在 K26556K26656 段设路肩式重力式挡土墙，采用俯斜 式挡土墙 . 挡土墙采用锥坡与路堤衔接； 为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，防止圬工砌体因收缩硬化和温度变 化而产生裂缝，将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔 10m 设置一道缝，兼有 两者的作用，缝宽 0.025 m，缝内用胶泥填塞，在渗水量大，填料容易流失地区，用沥 青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于 0.15m； 挡土墙基础全部采用浅基础，基础埋深暂取为2 m； 在墙前地面以上设两排泄水孔，排水孔

7、尺寸取为10cm 10cm ，排水孔的出口 高出墙前地面 0.4m ，排间距为 0.40 m，为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底 部铺设 30cm 厚的粘土隔水层， 泄水孔的进水口部分设置粗粒料及滤层， 以免孔道阻塞。 2拟定挡土墙断面尺寸 采用俯斜式路肩挡土墙，初步拟定尺寸拟如下： 采用浆砌块石，墙顶宽度 b 1.7m，墙高 5.0m，填土高 a=0m，墙背俯斜 15o ，墙 身分段长度 10m. 3主动土压力计算 车辆荷载换算： 由 表 6-5 知 ： 当 墙 高 H 2.0m 时 ， q 20.0kpa ；当 墙高 H 10.0m ， q 10.0kpa ，（附加荷载强度） 取墙高

8、 H 5m，根据线性插值的方法： 20 10 2 10 20 x 20 x ，即 x 16.25. 25 h0 16.25 17.5 0.93. 由规范得： o 8o32 : 21o 48 ，取 15o. 设计已知： 计算内摩擦角 26o ,墙背填土与墙背间摩擦角 13o,填背填 土容重 17.5 KN m3 ，c 23kpa . 土压力计算： 、 假设破裂面交于荷载内，则： 26o 15o 13o 54o 90o A 2c(H hc)(H hc 2h0) 其中： hc 1 (5 4.2)(5 4.25 2 0.93) 4.42m 2c tan(45o r 1H 2 1 2 2) 4.2m (

9、H (5 2h0 ) tan 2 0.93) tan15o 4.60 ) B cos( ) c cos Asin (H hc )cos Asin( 4.42sin(26o 54o ) 4.6cos(26o 54o) 2.236 2.3 cos54o 4.42 sin 26o(5 4.2)cos26o 17.5 tan tan sin 2 D0.065 ， 3o41 、验算破裂面位置： 堤顶破裂面距墙踵距离： H tan 5 ( 0.065) 0.325 荷载内边缘距墙踵距离： 0.5 5 tan15o0.83 荷载外边缘距墙踵距离： 0.5 5 tan15o 9.5 8.67 因 0.83 0

10、.325 8.67 ， 故破裂面交于荷载面内， 与所假设的计算图式相符合 、主动土压力： Ea cos( (A tan B)csoins( ) c(H hc )cos ) cos sin( ) EX EY 17.5 (4.42 ( 90.72 21.53 Ea cos( ) Ea sin( ) o o 0.065) 4.60)csoins( 33oo4411 5246oo) 69.2KN 69.2 cos(15o 13o ) 61.1KN 69.2 sin(15o 13o) 32.5 KN 23(5 4.2) cos26o cos( 3o41)sin( 3o41 54o ) 前面已求得： H

11、oo 13o ,54o. 路肩墙连续均布荷载，破裂面交于荷载内 o 5m,h0 0.93m, hc 4.2m, 15 , 即： hc hc h0 4.2 0.93 3.27m 2c(H r hc )(H hc 2h0) 1 (5 3.27)(5 3.27 2 0.93) 8.76 2 1 B H (H 2h0) tan 2 1o 5 (5 2 0.93) tan15o 4.60 Asin( ) B cos( ) cos A sin(H hc)cos cos54o 8.76 sin 26o 2.3 (5 3.27)cos 26 17.5 tan sin 2 D 0.33，18o16 ( A ta

12、n B) cos() sin( ) c(H hc ) cos cos sin( ) 8.76sin(26o 54o) 4.60cos(26o 54o) o tan Ea 0.015 17.5 (4.42 0.33 4.60) cos(18oo16 26o) sin(18o16 23(5 3.27) cos 26o 54o) cos18o16 sin(18o16 54o) 59.02KN EX Ea cos( ) 59.02 cos(15o 13o ) 52.1KN EY Ea sin() 59.02 sin(15o 13o ) 27.7KN 11 Zy(H hc )(5 3.27) 0.577

13、m 33 4设计挡土墙截面 ： ZG 的确定： 1.7 1 5 23 1.7 2 取 B1 1.7m, B2 3.04m 1 5 1.34 ( 1 1.34 1.7) 23 23 即：Gx 331.58. (1.7 3.04) 5 1 23 x 2 因G 272.55KN ，故有： ZG x 1.22m 5挡土墙验算 ： 抗滑稳定性验算： 0.9G Q 1Ey 0.9G tan 0 0.9 272.55 1.4 24.77 0.45 0.9 272.55 0 127.8 Q1E X 1.4 52.1 72.84KN ，满足要求 . 抗倾覆稳定性验算： 0.9GZGQ1 Ey Z X EX ZY

14、 0.9 272.55 1.22 1.4 27.7 2.885 52.1 0.557 369.05 0 ，满足要求 . 基底应力及偏心验算： 、基础地面的压应力： 轴心荷载作用时 N P ，其中 P 为基底平均压应力 A A B2 1.0 3.04 m2 N (G G Q1Ey W )cos 0 Q1EX sin 0 (272.55 0.9 1.4 27.7 0) 1 0 284.1KN 204.1 3.04 93.45kpa 偏心荷载作用时 BZ ZN ZN M yM 0 GZG EyZx ExZ y N G Ey 1.273 272.55 1.22 27.7 2.885 52.1 0.55

15、7 272.55 27.7 即： e BZ ZN 3.04 1.27 0.25m 2N2 axin Pmm N1 ) B2 66e .06 139.6 kpa 47.7 kpa B 基底合力偏心距 e0 0.25 B 06 3.04 6 0.51，满足要求 、地基承载力抗力值： 查表得： K1 0, K2 1.1, fk 216kpa ，基础底面埋深 h 2.0m. 则： f f k k1 1 b 3 k2 2 h 0.5 216 0 1.1 17.5 2 0.5 244.9KN pmax 139.6 1.2f 293.9KN ,满足要求 . 墙身截面强度验算： Nj0( GNGQ1NQ1)Q

16、i Ci NQi 查表可知： 0 1.05, Q1 1.40, G 0.9 ， NG G G 272.55 58.6 331.2 KN 1 其中： G5 (3.04 1.7) 1 17.5 58.6KN NQ1 Ey 27.7KN , k 2.31,NQi 0 综上可得： N j 1.05 (0.9 331.2 1.40 27.7) 353.7KN 1 256 8 e0 B 1 256 8 0.25 8 3.04 0.925 k 2 2 0.925 1 12 e0 1 12 0.25 B 3.04 轴心力偏心系数： 6 Rk 140 106 pa ， A B 1.0 3.04 1.0 3.04

17、 即： k RkA0.925 140 103 3.04 170424KN N j 353.7KN ，满足要求 . H5 又由于 1.64 10 ，为矮墙，根据规范规定，可不考虑纵向稳定 B 3.04 验算内容全部通过，故决定采用墙顶宽1.7m ，底宽 3.04m ，墙高 5m，墙背 俯斜15o ，墙身分段长度为 10m的挡土墙。 5、半刚性路面结构层设计 交通组成表 车型 前轴重 后轴重 后轴数 后轴轮组数 后轴距 (m) 交通量 解放 CA10B 19.40 60.85 1 双 1860 黄河 JN150 49.00 101.60 1 双 1270 依士兹 TD50 46.55 96.40

18、1 双 380 1轴载分析 路面设计以双轴组单轴载 100KN 作为标准轴载 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 轴载换算 验算半刚性基底层底拉应力公式为 8 c1c2 ni ( pPi) 式中： c1 为轴数系数， c1 1 2(m 1) c2 为轮组系数， 单轮组为 1.85，双轮组为 1，四轮组为 0.09。 轴载换算结果如表所示 车型 pi c1 c2 ni c1c2ni ( pPi ) 解放 CA10B 后轴 60.85 1 1 1860 34.962 黄河 JN150 前轴 49.00 1 1.85 1270 7.808 后轴 101.60 1 1 1270 1441.960

19、依士兹 TD50 前轴 46.55 1 1.85 380 1.550 后轴 76.00 1 1 380 42.295 Nc1c2ni ( pi )8 i 1 P 1528.575 注：轴载小于 40KN 的轴载作用不计。 （1 ）t 1 365 N1 15 （1 0.095）15 1 365 1528.575 0.45 7667688.198次 0.095 累计轴次计算结果如表所示，属于C级交通。 轴载换算与累计轴载 换算方法 半刚性层拉应力指标 设计年限内累计交通轴次 766.769 万次 2路面结构组合层组合 结构组合与材料选取 由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 8

20、00 万次 左右，根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（15cm ）、基层采用水泥碎 石（厚度待定） 、底基层采用石灰土碎石（ 30cm）。 规范规定高速公路一级公路的面层由二至三层组成，查规范，采用三层沥 青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚4cm），中间层采用中粒式密级 配沥青混凝土（厚 5cm），下面层采用沥青贯入式（厚 6cm）。 各层材料的抗压模量与劈裂强度 查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20）与劈裂强度 材料名称 H（cm） 20抗压模量 劈裂强度 细粒式沥青混凝土 4 1400 1.4 中粒式沥青混凝土 5 1200 1.0 沥青贯入式 6 600 水泥碎石

21、？ 1500 0.5 石灰土碎石 30 900 0.35 土基 35 3路面结构层厚度的确定及强度验算 土基回弹模A量的确定 1.2，查相关表的土基回弹模量为 该路段处于 2 区，为粘质土，稠度为 35.0MPa。 A 细粒 B 中粒 C 沥青贯入式 ？ D 水泥碎石 E 石灰土碎石 土基 5）2、 设计指标的确定 对于一级公路， 规范要求以设计弯沉值作为设计指标， 并进行结构层层底拉 应力的验算。 、设计弯沉值（一级公路） 该公路为一级公路， 路面等级系数 Ac 1.0 ，面层是沥青混凝土路面 As取 1.0， 半刚性基层， 底基层总厚度大于 20cm，基层类型系数 Ab 1.0 。 设计弯

22、沉值为： Ld 600Ne0.2 AcAsAb 600 7667688.198 0.2 1.0 1.0 1.0 25.19 0.01mm 、各层材料的容许层底拉应力 sp Ks 细粒式密级配沥青混凝土 KS 0.22 0.09Ne0.22 0.09 7667688.198 0.22 1.0 2.94 SP 1.4 KS 2.94 0.4762MPa 中粒式密级配沥青混凝土 KS 0.09Aa Ne0.22 Ac 0.09 7667688.198 0.22 1.0 2.94 SP KS 1.0 2.94 0.3401MPa 沥青贯入式 水泥碎石 KS 0.11 0.35Ne0.11 0.35 7

23、667688.1980.11 2.00 R R 2.0 石灰土碎石 KS 0.45Ne0.11 Ac SP 0.35 R R 2.57 SP 0.5 0.1362MPa 0.25MPa 0.11 0.45 7667688.1980.11 2.57 设计资料总结 设计弯沉值为 25.19（ 0.01mm）相关资料汇总如下表： 设计资料汇总表 材料名称 H(cm) 20抗压模量 容许拉应力 （ MPa ） 细粒式沥青混凝土 4 1400 0.4762 中粒式沥青混凝土 5 1200 0.3401 沥青贯入式 6 600 水泥碎石 ？ 1500 0.25 石灰土碎石 30 900 0.1362 土基

24、 35 确定水泥碎石层厚度（换算成三层体系） F AF 0.38 Ls 0.36 E0 2000 P 0.38 0.36 1.63 25.19 35 0.515 2000 10.65 0.7 取设计弯沉值等于计算弯沉值为25.19（ 0.01mm） L 2P F 0.025 1400 2 0.7 10.65 0.515 4.558 h h1 4cm E1 1400 MPa H E2 查表得 a 6.3 查表得 K 1 1.42 K2 L aK1 4.558 6.3 1.42 0.510 H 查表得： H 6.2 H 6.2 10.65 6.2 66.03cm n1 根据 H h2 k3 66.

25、03 h4 29.647cm 取 h4 30 cm 弯拉应力的验算 A 点 细粒式密级配沥青混凝土底 h h1 4cm 1 hk 0.9 2 30 56 Ek Ei 1 600 1200 0.9 1500 30 0.9 900 1200 1200 0.9 410.65 72.905cm E2E1 0.38 12001400 0.857 E0E2 0.029 查图 14-18 得 为压应力，不需验算。 点 中粒式密级配沥青混凝土底 hk4 Ei4 4 1400 1200 4 1200 9.1572cm 1200 30 0.9 900 600 30 0.9 1500 600 136.11cm 9.

26、1572 10.65 351000 0.035 0.860 10001200 0.833 查图 14-18 得 为压应力，不需验算。 C 点 沥青贯入式底 Ek 4 4 1400 Ei600 1200 600 6 16.890cm 30 30 0.9 1500 47.007cm 16.584 1.557 10.65 1.557 E2 E1 1500600 2.5 0 E2 351500 0.023 查图 14-18 得 为压应力，不需验算 D 点 水泥碎石层底 1400 5 1500 5 1200 6 1500 6 1650000 30 42.486cm H 30cm 44.0819 10.6

27、5 4.1391 9001500 0.6 查图 14-18 得 0.09 h42.48610.65 4.1391 0.6 E2 35 900 0.039 查图得 m1 1.56 查图得 m2 0.72 E2E1 9001500 0.6 p m1m2 0.7 0.09 1.56 0.72 0.0708MPa 0.25 E 点 底层弯拉应力 1000 6 1500 30 43.432cm 查图 14-19 得： 0.27 n1 9001500 0.6 H 30cm 1.30 n2 0.52 R 0.1362 p n1n2 0.7 0.27 1.30 0.52 0.1278MPa 确定剪应力和抗剪强度 路面结构等效换算 h h1 4cm H 72.905cm 计算剪应力和正应力 410.65 0.376 12001400 0.857 m(0.2) m(0.3) 1.3( f 0.3) p 0.29 1.3 (0.2 0.3) 0.7 0.20MPa 1( 0.2 ) 1(0.3) 0.46