路基路面工程课程设计

1、成绩评定等级：路基路面工程课程设计计算书 1、重力式挡土墙设计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： 日 期：大学土木与建筑学院2018.01题目一: 重力式挡土墙设计设计资料：1浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5；取汽车荷载边缘距路肩边缘=0.5m；道路车行道为双向四车道；2墙后填料砂性土容重=19,内摩擦角，粘聚力为；3.填料与挡土墙墙背的摩擦角；4.粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数=0.30，地基容许承载力设计值=300；5墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重=21，抗压强度，抗剪强度；墙后砂性土

2、填料内摩擦角：32°墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度： 1:0.25墙高H： 5m 墙顶填土高： 3.0m要求完成的主要任务: 1. 计算墙后主动土压力及其作用点位置；由,由墙顶填土边坡1:1.5，b=4.5m墙高五米，按照线性插入法可得附加荷载强度q=16.25kN/假设破裂面交于荷载中部，则有： 所以符合规范要求。 E=Ecos()=19.38×cos(-14.03+21.33)=19.22KNE=Esin(=19.38×sin(-14.03+21.33)=2.46KN 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

3、验算；初拟挡土墙宽度 倾斜基底0.2：1， B=0.95（1）.墙体重量及作用点位置计算 （2）抗滑稳定性验算抗滑稳定性满足要求（3）抗倾覆稳定性验算3. 基础稳定性验算与地基承载力验算；因为基地是倾斜的所以 所以满足要求。4. 挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。抗剪强度验算剪力N=Ex=67.708KN= 50.154 KPa =90 KPa题目二: 边坡稳定性设计设计资料：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：天然容重19KN/m3，粘聚力22KPa，内摩擦角24°，公路路基宽度为30m，为双向四车道一级公路。H1取值分别为：.3m H2取值分别为：.8

4、m i1取值分别为： .1：2.0 i2取值分别为： .1：3.0 所以边坡坡度为1：3，查规范可知，如图所示，从A点向下作垂线AG，长度为 11.78m 自G点向右作水平线GE=4.5H=53.01m，如图所示得出F点，连接EF点并延长，为圆心辅助线。 计算结果：ixlcWNTErXrPxPySxSyUQJ10.000.000.1122.024.00.000.000.020.020.000.000.000.000.000.000.000.0020.003.431.8522.024.033.6732.9323.4822.430.000.000.000.000.000.000.000.0033.

5、433.445.3422.024.094.0691.6430.3744.140.000.000.000.000.000.000.000.0046.863.478.8522.024.0140.68136.8135.7658.430.000.000.000.000.000.000.000.00510.293.5112.3922.024.0173.19168.6139.6861.000.000.000.000.000.000.000.000.00613.723.5715.9922.024.0191.10186.7342.1150.050.000.000.000.000.000.000.000.007

6、17.143.6419.6522.024.0193.69190.3342.9526.510.000.000.000.000.000.000.000.00820.573.7423.3922.024.0179.97177.8942.05-5.520.000.000.000.000.000.000.000.00924.002.8026.7122.024.093.2991.0426.61-22.680.000.000.000.000.000.000.000.00L=35.73m, 滑动安全系数: 3.838ixlcWNTEr10.030.05-11.5122.024.00.010.100.410.42

7、20.083.67-9.1722.024.063.4470.8340.7151.9033.703.63-4.5722.024.0176.57181.8058.34124.5447.323.620.0022.024.0269.59269.5972.42196.97510.943.634.5722.024.0342.69337.1183.42253.25614.563.679.1722.024.0395.67386.0091.59282.14718.192.9913.3722.024.0342.54333.6277.71280.62821.093.0417.1722.024.0352.19343.

8、9679.81255.35924.002.6720.7722.024.0282.01276.5865.99218.98L=43.10m, 滑动安全系数: 2.758ixlcWNTErPy10.006.46-21.6522.024.0249.77306.1194.17200.470.0026.006.15-12.2322.024.0687.68737.66156.78510.010.00312.006.02-3.1522.024.01008.671021.12198.49764.320.00418.006.045.8522.024.01220.431203.65226.14866.550.005

9、24.002.5612.2722.024.0528.50519.6997.28851.140.00626.506.3518.9322.024.01291.111282.50240.33662.480.00732.501.8825.0722.024.0368.80374.2670.34567.570.00834.205.1630.3322.024.0819.51851.97166.63281.160.00938.655.6838.4322.024.0560.55627.02136.67-1.4615.61L=52.89m, 滑动安全系数: 2.957ixlcWNTErPy10.007.62-37

10、.0622.024.0381.25558.99107.59422.720.0026.076.73-25.3122.024.01044.881241.43180.971117.080.00312.146.28-14.6622.024.01535.661646.19225.001751.380.00418.225.81-4.7622.024.01793.791820.17242.312143.870.00524.002.502.0522.024.0830.41827.03109.312223.590.00626.506.089.0722.024.02104.262087.08274.552165.

11、560.00732.500.8914.7822.024.0317.67317.5741.592124.730.00833.365.1919.7622.024.01703.671728.31228.221755.090.00938.245.5628.5722.024.01499.221607.27216.421176.6215.89L=66.50m, 滑动安全系数: 3.872ixlcWNTErPy10.009.12-48.7022.024.0503.26889.75111.84742.220.0026.007.35-35.1022.024.01360.831789.43179.611918.0

12、00.00312.006.56-23.6122.024.01978.622253.35215.073017.500.00418.006.17-13.0922.024.02435.662556.22238.743829.180.00524.002.51-5.9222.024.01101.661118.33103.694047.690.00626.506.011.1222.024.02823.092818.55259.974252.580.00732.506.4211.3922.024.03055.003059.60281.803924.630.00838.796.8122.3222.024.02

13、825.152979.70276.723048.9836.39945.087.6234.2422.024.02415.322820.01266.741682.7566.02L=80.13m, 滑动安全系数: 5.336题目三: 沥青混凝土路面设计设计资料：（第3套题）广州市二级公路沥青路面设计广州郊区（IV区）某新建双向2车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，行车道中央划双线分隔。路基土为高液限粘土，地下水位为1.05m，路基填土高度0.5m，预计通车初年的交通量如下： C组车型黄河JN163桑塔纳2000黄海DD680江淮AL6600东风EQ140东风SP9250北京BJ130交通量(辆/d)

14、6002500180900280250230 交通量年平均增长率6，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。(1)轴载换算序号 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JN163 58.6 114 1 双轮组 600 2 黄海DD680 49 91.5 1 双轮组 180 3 江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 900 4 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 280 5 东风SP9250 50.7 113.3 3 双轮组 >3 250 6 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 23

15、0 7 红旗CA630 19.3 27.9 1 双轮组 2500 设计年限 15 车道系数 .4 交通量平均年增长率 6 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 524 ,属轻交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 3073 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.044295E+07 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 4037 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 1.37189E+07 属重交通等级路面设计交通等级为重交通等级（2）三种方案方案一公路等级

16、二级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 23.7 (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 1.4 .44 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .25 4 水泥稳定碎石 .6 .28 5 石灰土 .25 .09 6 天然砂砾二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 23.7 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度

17、 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .44 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1600 0 .32 3 粗粒式沥青混凝土 80 900 0 1200 0 .25 4 水泥稳定碎石 ? 1500 0 1500 0 .28 5 石灰土 150 550 0 550 0 .09 6 天然砂砾 150 150 0 150 0 7 新建路基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 23.7 (0.01mm) H( 4 )= 250 mm L

18、S= 25.1 (0.01mm) H( 4 )= 300 mm LS= 22.5 (0.01mm) H( 4 )= 276 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 276 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 276 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 276 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 276 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 276 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 276 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 276 mm(

19、同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青混凝土 80 mm - 水泥稳定碎石 180 mm - 石灰土 150 mm - 天然砂砾 150 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60

20、1200 0 1600 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 80 900 0 1200 0 1 4 水泥稳定碎石 180 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 150 550 0 550 0 1 6 天然砂砾 150 150 0 150 0 1 7 新建路基 36 1 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= 29.8 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 33.6 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 40.1 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 50 (0.01mm) 第

21、5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 127.2 (0.01mm) 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 287.2 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 258.8 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算) LS= 322.9 (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 )=-.243 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.052 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.021 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力

22、 ( 4 )= .156 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .08 (MPa)方案二公路等级 二级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 23.7 (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 1.4 .44 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .25 4 石灰粉煤灰碎石 .6 .28 5 石灰土 .25 .09 6 天然砂砾二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 23.7 (

23、0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 .44 2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1600 0 .32 3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 .25 4 石灰粉煤灰碎石 ? 1500 0 1500 0 .28 5 石灰土 250 550 0 550 0 .09 6 天然砂砾 150 150 0 150 0 7

24、新建路基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 23.7 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 26.6 (0.01mm) H( 4 )= 250 mm LS= 23.7 (0.01mm) H( 4 )= 250 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 250 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 250 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 250 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 250 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 250 mm(第 5 层底面

25、拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 250 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 250 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 30 mm - 中粒式沥青混凝土 40 mm - 粗粒式沥青混凝土 60 mm - 石灰粉煤灰碎石 250 mm - 石灰土 250 mm - 天然砂砾 150 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa)

26、 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1600 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 1 4 石灰粉煤灰碎石 250 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 250 550 0 550 0 1 6 天然砂砾 150 150 0 150 0 1 7 新建路基 36 1 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= 23.7 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 25.3 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交

27、工验收弯沉值 LS= 27.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 31.1 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 83.4 (0.01mm) 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 287.2 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 258.8 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算) LS= 322.9 (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 )=-.246 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力

28、( 2 )=-.107 (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 )= .115 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .06 (MPa)方案三公路等级 二级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1路面设计弯沉值 : 23.7 (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 1.4 .44 2 中粒式沥青混凝土 1 .32 3 密级配沥青碎石 .8 .25 4 水泥稳定砂砾 .6 .28 5 级配砂砾二、新建路面结构厚度计算 新建

29、路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 23.7 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .44 2 中粒式沥青混凝土 80 1200 0 1600 0 .32 3 密级配沥青碎石 150 900 0 1200 0 .25 4 水泥稳定砂砾 ? 1500 0 1500 0 .28 5 级配砂砾 1

30、80 550 0 550 0 6 新建路基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 23.7 (0.01mm) H( 4 )= 200 mm LS= 24.9 (0.01mm) H( 4 )= 250 mm LS= 22.3 (0.01mm) H( 4 )= 223 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 223 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 223 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 223 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 223 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层

31、厚度 : H( 4 )= 223 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 223 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 80 mm - 密级配沥青碎石 150 mm - 水泥稳定砂砾 230 mm - 级配砂砾 180 mm - 新建路基三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 80 1200 0 1600 0 1 3 密级配沥青碎石 150 900 0 1200 0 1 4 水泥稳定砂砾 230 1500 0 1500 0 1 5 级配砂砾 180 5