公路工程设计

1、路基路面工程课程设计 路基路面工程课程设计 学 院 建筑与环境学院 班 级 土木12102班 姓 名 杜吉平 学 号 40912230 指导教师 马小花 成 绩 目 录重力式挡土墙设计1设计任务书11.1设计题目11.2背景资料11.3完成重力式挡土墙设计11.4完成沥青路面设计12设计计算书32.1设计挡土墙各个参数32.1.1设计最大冻深的确定32.1.2截面形状和尺寸32.2计算土压力42.2.1计算挡土墙的土重42.2.2土压力计算52.3进行挡土墙稳定性验算62.3.1抗滑移验算62.3.2抗倾覆验算62.5排水设施72.5.1挡土墙排水重要性72.5.2具体如下图所示72.6沉降缝

2、的设置72.6.1沉降缝的重要性72.6.2具体做法7参考资料8 沥青路面设计1设计任务书11.1任务依据11.2设计题目11.3设计资料12设计计算书22.1标准轴载p的当量作用次数22.2半刚性材料的拉应力设计值32.3确定各参数42.3.1道路等级的确定42.3.2土基抗压模量的确定42.3.3路基干湿类型的判断42.4初拟路面结构42.4.1初步确定路面结构方案42.4.2设计弯沉值42.4.3计算各层材料的允许拉应力52.5沥青路面结构层厚度计算62.6计算天然土层厚度62.6.1天然砂砾层计算62.6.2查询资料求解62.7中粒式沥青混凝土计算72.7.1换算成三层体系72.7.2

3、查询资料求解82.8粗粒式沥青混凝土82.8.1层底拉应力验算82.8.2计算层底拉应力82.9二灰碎石验算92.9.1层底拉应力验算92.9.2求层底拉应力验算92.10底基层验算102.10.1底基层拉应力102.10.2底基层拉应力验算10I参考文献12路基路面工程课程设计心得13II重力式挡土墙设计1设计任务书1.1设计题目重力式挡土墙课程设计1.2背景资料 新建城市主干路，该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粘质土，稠度为0.9，双向四车道，交通量年平均增长率7%，设计年限12年。地下水位较深，最大冻深0.7m，非地震区域。在一段跨线立交段，两侧各有长150m引堤，引堤两侧为城市辅

4、助路，在引堤段需设置挡土墙。在此区域，石材比较丰富，挡土墙设计过程中应就地取材，路基材料众多，均能满足施工要求。1.3完成重力式挡土墙设计 1、墙后填土为碎石土，重度0=19KN/m³，内摩擦角=30+0（0 为每位学生按0.5的倍数递增，每组的0 起始点都是0.5）；内粘聚力C=0；地基为砾石类土，承载力特征值Fk=450KPa；墙底与岩土摩擦系数=0.6。 2、墙体材料采用MU40片石，M10水泥砂浆，砌体重度0=23KN/m³。 3、挡土墙布置形式及各项计算参数如下图所示：图1.1挡土墙参数图（单位：m）1.4完成沥青路面设计表1.1 交通组成及交通量表车型分类代表车

5、型数量（辆/d）小客车桑塔纳20002000中客车江淮AL6600180大客车黄海DD680210轻型货车北京BJ130380中型货车东风EQ140690重型货车黄河JN163500铰接挂车东风SP9250180注：1.各种车型前后轴重、轴数、轮组数、轴距参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）；2. 各结构层抗压回弹模量，劈裂强度参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）。2设计计算书 (1)04j008挡土墙图集 (2)路基路面工程 (3) 土力学与基础工程2.1设计挡土墙各个参数2.1.1设计最大冻深的确定(1)冻深计算已知最大冻深为0.7米，取冻土深度以下0.4米

6、处。则最大冻深S=0.7+0.4因为S=1.1米>1.0米。所以符合题意。(2)内摩擦角 =30+0.5×11=35.5°(3)挡土墙深度H=187.24-183.24+1.1=5.1米.(4)挡土墙规范得hj=550,hn=290,b=610,bj=340,B=2940,n1=0.10,m1=0.35(5)确定挡土墙墙背的倾角 因为m1=0.35，所以X1=5.1-0.55-0.29-4=0.26 4.2630.35=1.491 即，°2.1.2截面形状和尺寸如下图 图2.1挡土墙尺寸平面图2.2计算土压力2.2.1计算挡土墙的土重(1)计算挡土墙总面积S

7、h4=H-h-hj-hn （式2.1） =5.1-4-0.55-0.29=0.26mx1=(h+h4) ×0.35 （式2.2） =1.491ms1=(1.491+0.61) ×(4+0.26)=4.475mx2=hj×0.35=0.1925ms2=(0.34+0.61+1.491+0.34+0.61+1.491+0.1925) ×0.55÷2=1.395ms3=(2.940+0.34+0.61+1.491+0.1925) ×0.29÷2=0.808ms4= 0.5×2.940×0.29=0.426mS=

8、 s1+ s2 + s3-s4=6.432m （式2.3）(2)计算挡土墙自重 G=S×1×h （式2.4） =6.432×1×23=147.936KNtan0= 0=7°=G×cos7°=146.833KN （式2.5）=G×sin7°=18.029KN （式2.6）2.2.2土压力计算(1)因为=35.5°，=17.75°,°, =0°利用库伦土压力计算的主动土压力系数Ka （式2.7） =0.405由土压力公式得： （式2.8） =20×5.1

9、15;0.4050.5×19×5.1×5.1×0.405 =141.383KN/m其作用方向与水平方向成：°其作用点的位置为：D= （式2.9） 式2.10）所以 =1.97m2.3进行挡土墙稳定性验算2.3.1抗滑移验算因为 （式2.11）代入数据得： （式2.12）代入数据得： 所以 （式2.13）代入数据得：此满足要求。2.3.2抗倾覆验算因为 （式2.14） =112.848KN/m同理 （式2.15） =141.383× =85.185KN/m又因为 （式2.16） =2.940-1.948×° =2.2

10、58m （式2.17） =1.948-2.940×° =1.587m重心到墙趾O点的距离为 则： （式 2.18）所以满足要求。因此该挡土墙断面尺寸符合要求。2.5排水设施2.5.1挡土墙排水重要性性挡土墙的排水设施处理是否得当直接影响挡土墙的安全和使用的效果。挡土墙应设置排水设施，防止地下水造成挡土墙积水、是挡土墙受附加水压力的影响、根据材料和规范规定本挡土墙泄水孔间距为两米。成0.1m×0.1m的方孔，最下排泄水孔的底部应高处墙趾0.3m.以避免墙外水流倒灌，为防止水进入地基。在最下一排泄水孔的底部因设置30厚的粘性隔水层。以避免堵塞孔道。2.5.2具体如下图

11、所示图2.2挡土墙排水设施构造图2.6沉降缝的设置2.6.1沉降缝的重要性防止低级不均匀沉降而引起墙身开裂，根据低级的地质条件及强身断面的变化情况设置沉降缝；为防止砂浆硬化收缩和温度变化而产生的裂缝须设置收缩缝。2.6.2具体做法a.每隔10 m设置一个沉降缝b.沉降缝的宽为2c.浆砌挡土墙沉降伸缩缝内可用胶泥填赛。d.用沥青麻筋沿墙内顶边三缝填赛，填深不易小于0.15 m. 参考资料1 岳强,单景松. 路基路面工程（第二版）M. 北京：机械工业出版社,2009.122 JTG D50-2006公路沥青路面设计规范8沥青路面设计1设计任务书1.1任务依据根据宁夏理工学院土木工程系土木工程专业道

12、桥方向设计任务书。1.2设计题目沥青路面设计1.3设计资料新建城市主干路，该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粘质土，稠度为0.9，双向四车道，交通量年平均增长率7%，设计年限12年。地下水位较深，最大冻深0.7m，非地震区域。在一段跨线立交段，两侧各有长150m引堤，引堤两侧为城市辅助路，在引堤段需设置挡土墙。在此区域，石材比较丰富，挡土墙设计过程中应就地取材，路基材料众多，均能满足施工要求。完成沥青路面设计表2.1交通组成及交通量表车型分类代表车型数量（辆/d）小客车桑塔纳20002000中客车江淮AL6600180大客车黄海DD680210轻型货车北京BJ130380中型货车东风EQ1

13、40690重型货车黄河JN163500铰接挂车东风SP9250180注：1.各种车型前后轴重、轴数、轮组数、轴距参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）；各结构层抗压回弹模量，劈裂强度参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）。2设计计算书2.1标准轴载p的当量作用次数(1)当以设计弯沉值和沥青层层底拉引力位指标时由公式 N= (式2.1) (式2.2)表2.2各种车辆的当量轴次表车型分类代表车型数量（辆/d）前轴后轴前轴后轴中客车江淮AL66001806.41110.5170.558大客车黄海DD6802106.411160.360142.692轻型货车北京BJ1303

14、806.41110.38801.361中型货车东风EQ1406906.41118.264139.971重型货车黄河JN1635006.4111312.971884.109铰接挂车东风SP92501806.411,113.42.2199.8871053.541881.7309.865则总的当量轴次 N=0.517+0.558+60.360+142.692+0.3880+1.361+8.264+139.971+312.971+884.109+99.887+1053.541+881.7+309.865=3696.214(次)(2)设计年限内的当量轴次 （式2.3）带入数据得=1206.5（万次 ）

15、查表11-34知该交通等级为重交通。2.2半刚性材料的拉应力设计值 标准荷载p的当量交通次数 （式2.4）表2.3半刚性各种车辆当量轴次车型分类代表车型数量（辆/d）前轴后轴前轴后轴中客车江淮AL660018018.51110.00230.0809大客车黄海DD68021018.511112.91103.18轻型货车北京BJ13038018.51117.310.012中型货车东风EQ14069018.51110.12336.7重型货车黄河JN16350018.5111128.41426.3铰接挂车东风SP925018018.511,1153114.46495.72478.61435.6488.

16、7同理=0.0023+0.0809+12.91+103.18+7.31+0.012+0.123+36.7+128.4+1426.3+14.46+495.7+2478.6+1435.6+488.7=6546.465 （式2.5）2.3确定各参数2.3.1道路等级的确定因为该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粘质土，稠度为0.9，双向四车道，交通量年平均增长率7%，设计年限12年。所以查询路基路面设计规范知该公路为二级公路2.3.2土基抗压模量的确定因为该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粘质土，稠度为0.9，所以查公路沥青路面设计规范得土基回弹模量值为22 MPa2.3.3路基干湿类型的判断

17、查有关资料的知潮湿系数K=(0.75，1.5)因此可将全年分为中湿区。公里等级系数1.1面层类型系数1.0基层类型系数1.02.4初拟路面结构2.4.1初步确定路面结构方案a.更具本地区路用材料，面层分为两层，材料为别4cm 中粒式沥青混凝土和7cm粗粒式沥青混凝土b.基层为半刚性材料石灰粉煤灰厚度为30cmc.底基层为石灰土，厚度待求？表2.4路面结构面层基层底基层2.4.2设计弯沉值由于公路等级，设计年限内的累计标准当量轴次，已知公路为二级公路设计年限为12年，处于中湿。则设计弯沉公式为 2.4.3计算各层材料的允许拉应力 (1)求抗拉结构系数a.沥青混凝土面层 （式2.6）b.石灰稳定基

18、层 （式2.7）c.粗粒式沥青混凝土 （式2.8）d.石灰土稳定类垫层,同上的 (2)各层材料的允许拉应力a中粒式沥青混凝土允许拉应力 （式2.9）b.石灰稳定基层 c.粗粒式沥青混凝土 d.石灰土 表2.5设计资料如下，设计弯沉值为25（0.01mm）材料名称h(cm)抗压模量20抗压模量15允许拉应力劈裂强度中粒式4130018000.301.0粗粒式7100012000.270.8二灰砂砾20120012000.290.6石灰土？5005000.130.2土基-2222-2.5沥青路面结构层厚度计算已知我国公路设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，查路基路路面设计规范得 （式2.10）

19、2.6计算天然土层厚度2.6.1天然砂砾层计算H=? 2.6.2查询资料求解有公式得 （式2.11）因为， （式2.12） 查三层体系表面位移系数得 查三层体系表面位移系数得 又因为 查三层体系表面位移系数得：所以：有公式： （式2.13）带入数据得所以石灰土的厚度为47cm2.7中粒式沥青混凝土计算对于中粒式沥青混凝土层底拉应力验算，此时采用15各材料模量2.7.1换算成三层体系h1=4cm E1=1400MPa h2=6cm E2=1200MPa h1=4cm E1=1400MPa h3=8cm E3=1000MPa H=? E2=1200MPah4=30cm E4=1200MPa E6=

20、40MPah5= ? E5=1000MPa E6=40MPa2.7.2查询资料求解 （式2.14）因为：由， 又因为查三层体系表面位移系数知： 所以：2.8粗粒式沥青混凝土对于粗粒式沥青混凝土进行层底拉应力验算，此时取15的材料模量2.8.1层底拉应力验算 由公式得带入数据得：2.8.2计算层底拉应力 查三层体系表面位移系数得 查三层体系表面位移系数得 查的，则， （式2.15） （式2.16）代入数据得的：满足要求。2.9二灰碎石验算对于二灰粉煤灰层底拉应力验算此时以15为材料模量2.9.1层底拉应力验算 由公式2.9.2求层底拉应力验算 查三层体系表面位移系数得 查三层体系表面位移系数得 查的，则， 代入数据得的：满足要求。2.10底基层验算2.10.1底基层拉应力 由公式得：2.10.2底基层拉应力验算 查三层体系表面位移系数得 查三层体系表面位移系数 查三层体系表面位移系数得 参考文献1 岳强,单景松. 路基路面工程（第二版）M. 北京：机械工业出版社,2009.122 JTG D50-2006公路沥青路面设计规范路基路面工程课程设计心得光阴似箭，日月如梭。我们两年的大学生活即