路基路面设计说明书

1、. .京港澳高速公路*段路基挡墙及沥青路面设计一、路基挡墙局部京港澳高速公路*段K80+100-K80+460段为填方路基，路堤边坡高度6-20m，最大边坡高度为20m。由于该路段临近阳逻城区，建立用地紧X，拟在较高填方路段设计路堤挡土墙。结合地形、地质条件，并考虑地材供应情况、施工条件、工期要求和工程费用等多种因素，初步确定采用浆砌片石重力式挡墙。路堤采用卵石土填筑，要求压实度不小于95%。经试验测定，压实后卵石土的物理力学指标如下:重度=20.3 kN/m3, 内摩擦角 , 黏聚力c=27kPa. 墙背与填土间的外摩擦角=17º,基底摩擦系数 , 地基容许承载力为kPa。一挡土墙

2、的横向布置挡土墙按路堤挡土墙设计，墙高为7.69m，墙顶以上土质边坡坡率为1:1.5.按"公路路基设计标准"JTG D30-2004“5.4款的要求进展挡土墙设计。初步设计此段路堤挡土墙各尺寸如下：1.主动土压力的计算1.1假设破裂面交于内边坡，如下列图：与挡土墙相关的根本参数如下：与挡土墙相关参数参数含义大小H挡土墙高7.69m墙后填土的重度压实后卵石土的重度20.3KN/m³B挡土墙基底宽度2.76m墙背倾斜角，俯斜墙背为正，仰斜墙背为负18°墙后填土外表的倾斜角32.69°填土的内摩擦角等效后33°墙背与填土间的摩擦角17

3、76;辅助计算角= +65°0基底倾斜角15°P=cossincos(-)-sincoscos(-)当参数、固定时，Ea随破裂面的位置而变化，即Ea是破裂角的函数。为求最大土压力Ea，首先要求对应于最大土压力时的破裂角。Q=cos(-)cos(+)-cos(-)cos(+)其中：=0.23634629；R=cossincos(-)-sincos(-)cos =-0.85101955； =0.537383361。tan=-Q±Q2-4PR2P那么： =0.816696575或2.784035004舍去0<<40.4507°所以：=39.24&#

4、176;。又因为，所以假设正确，即破裂面交于内边坡。1.2计算主动土压力Ea=12H2Ka=12H2cos(-)2cos2cos(+)1+sin(+)sin(-）cos(+)cos-2主动土压力：Ex=Eacos(+)=求得Ea=597.5016462KN。Ey=Easin (+)=土压力的水平和垂直分力为：506.7101335KN316.6276327KN2.挡土墙抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。由"公路路基设计标准"JTG D30-2004“5.4.2款中第11条：G=砌S0=23*S0=11车辆荷

5、载作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力，可按式5.4.23换算成等代均布土层厚度计算，即，其中q=12.8875KN/，所以h0=0.635m。由CAD中图形查得：挡土墙面积S0=12.33，所以每延米挡土墙重K1=1+2h0(1-h1H) H283.5716KN。最大土压力系数1.165149545，h1=d(tan+tan)=其中，设定汽车荷载边缘至路肩边缘d=0，故0。所以土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离为：ZX=B+Htan-ZYtan=4.061200076m；土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离为：ZY=H3+h0H-2h12-h0h122H2K1=2.835

6、830543m；墙身、根底及骑上的土重合力重心到墙趾的水平距离：zG=0由CAD图形质量特性查得。在上述设计的挡土墙情况下，被动土压力为零，即Ep=0。该挡土墙基底倾斜角0=15°，根底与地基摩擦因数f=0.5。根据"公路路基设计标准"JTG D30-2004中“表5.4.2-5规定，荷载增大对挡土墙构造起不利作用时：Q1=1.4；被动土压力分项系数Q2=0.3，所以根据标准滑动稳定方程，即得：上式左边为：96.97059927>0，故满足滑动稳定方程。3.挡土墙抗滑稳定系数验算由标准，抗滑稳定系数Kc：求得Kc=1.575427833>1.3，故抗滑

7、稳定系数满足要求。4.抗倾覆稳定系数验算由标准，抗倾覆稳定系数，带入数据，求得K0=1.50406191>1.5，故抗倾覆稳定系数满足要求。5.基底应力验算Nd=GG+Q1EY-Wcos0+Q1EXsin0基底偏心受压，基底合力偏心距。MG=-G(B2-ZG)其中作用于基底上的垂直组合设计=617.6535012KN，挡土墙地基计算时，各类作用或荷载组合下，作用效应组合设计值计算式中的作用分项系数，除被动土压力分项系数外，其余作用或荷载的分项系数规定均等于1。Md=1.4ME+1.2MG作用于基底形心的弯矩组合设计值，其中ME=EXZY-B2tan0-EY(ZX-B2)=-91.5029

8、9208KN/m， =140.435178KN/m，求得Md=86.80565874KN/m。所以：=0.140541029m<B6=0.458333333m所以基底压力：，求得1=293.4718784KPa；2=155.7306679KPa，均小于=300KPa。故基底压力满足要求。6.基底合力偏心距验算查标准“5.4.3款第三条：基底合力的偏心距，对土质地基不应大于B/6；岩石地基不应大于B/4。基底压应力不应大于基底的容许承载力；基底容许承载力值可按现行"公路桥涵地基与根底设计标准"的规定采用，当为作用或荷载组合及施工荷载时，且150kPa时，可提高25%。由

9、上述计算对上述计算结果e=0.140541<B/6<B/4，故基底合力偏心距满足要求。综上所述，各项校核均满足要求，挡土墙设计合理。7.挡土墙细部构造挡土墙横断面的外形尺寸、构造泄水孔，反滤层，根底等、材料、挡土墙与地面路基的位置关系等详见CAD横断面图。二挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾的纵断面图上布设，布置后绘成挡土墙正面图。布置内容包含：确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他构造物的衔接方式；按地基及地形情况进展分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；布置各段挡土墙的根底；布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；在布置图上注明各特征点的桩号，以及墙顶、根底顶面、基底、

10、冲刷线、冰冻线、常水位线或设计洪水位的标高等。具体布置详见CAD纵断面图形。二、路面构造设计1.设计根本资料新建京港澳高速公路*段，双向4车道，拟采用沥青路面。某段路基土为低液限黏土，地下水位为1m，路基填土高度1.2m，预计通车初年的交通量如下表。车型黄河JN150东风EQ140太脱拉138解放CA340小汽车交通量(辆/d)934969306675837注:解放CA340：总重78.70kN，前轴重22.10kN，后轴重56.60kN，后轴数1，双轮组。交通量年平均增长率6.4，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。2.土基回弹模量确实定设计路段路基土为低液限黏土。新建京

11、港澳高速公路*段处于自然分区3区，从地下水判断，该路段路基处于枯燥状态，土基稠度c>1.2，对应分区土基回弹模量设计值为42MPa。3.地区交通通行情况根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通组成与交通量，如下表。车型黄河JN150东风EQ140太脱拉138解放CA340小汽车交通量(辆/d)934969306675837交通量年平均增长率6.4，沥青路面累计标准轴次按15年计。4.设计轴载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= 1582 ,属重交通等级。双向四车道车道系数为0.40.5，取车道系数为0.45。C1C2ni(PiP) 4.354.1以弯沉值

12、和沥青层的层底拉应力为设计指标时：C1C2niPi黄河JN150前轴16.493449268.4601313后轴11934101.61000.770525东风EQ140前轴16.496923.711.82113171后轴1196969.2195.3373483太脱拉138前轴16.430651.4108.2906519后轴2.2130680255.026641解放CA340前轴16.467522.16.075613485后轴1167556.656.76168098I=1KC1C2ni(PiP) 4.351902.54371设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数：Ne=1+rt-1

13、*365rN1=7500918次路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1903次属于中等交通等级。C'1C'2ni(PiP) 84.2以半刚性材料构造层的层底拉应力为设计指标时：C'1C'2niPi黄河JN150前轴118.59344957.42318073后轴11934101.61060.465489东风EQ140前轴118.596923.70.178435915后轴1196969.250.95332538太脱拉138前轴118.530651.427.58024418后轴3130680154.0148429解放CA340前轴118.567522.10

14、.071058116后轴1167556.67.109437201i=1KC'1C'2ni(PiP) 81357.796013设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数：Ne=1+rt-1*365rN1 =5352731次路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1358次属于中等交通等级。4.3设计弯沉值和容许拉应力计算路面设计交通等级为中等交通等级。公路等级：高速公路，公路等级系数：1面层类型系数：1路面构造类型系数：1经软件计算得路面设计弯沉值为：25.3 (0.01mm)，各路面构造层层底拉应力为：层位构造层材料名称劈裂强度MPa容许拉应力MPa1细粒式沥青混凝土1

15、.20.412中粒式沥青混凝土10.343粗粒式沥青混凝土0.80.254石灰粉煤灰碎石0.60.315石灰土稳定砂砾0.50.265.新建路面构造厚度计算新建公路公路等级为高速公路，新建路面层数为5层，标准轴载为：BZZ-100，由上述计算可得，路面设计弯沉值为：25.3 (0.01mm)，路面设计层层位为第4层，设计最小厚度为150mm。根据本地区的路用材料，结合已有工程经历与典型构造，拟定了下述构造方案。根据构造层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具等功能因素，初步确定路面组合与各层厚度，各材料的抗压回弹模量和劈裂强度均按照"路基路面工程"表14-15和表1

16、4-16中参数进展设计，初步设计如下：层位构造层材料名称厚度mm20平均抗压模量MPa15平均抗压模量MPa容许应力MPa1细粒式沥青混凝土40140020000.412中粒式沥青混凝土50120016000.343粗粒式沥青混凝土8090012000.254石灰粉煤灰碎石？150015000.315石灰土稳定砂砾2405505500.266新建路基425.1按设计弯沉值计算设计层厚度LD= 25.3 (0.01mm)，当H( 4 )= 20 mm，LS= 25.9 (0.01mm)，LSLD不满足要求当H( 4 )= 25 mm，LS= 23.1 (0.01mm)，LSLD已满足要求根据软件

17、推算，当设计层厚度H( 4 )=21.1时 LSLD，弯沉计算已满足要求。所以H( 4 )= 211 mm(仅考虑弯沉)。5.2按容许拉应力计算设计层厚度经软件计算：H( 4 )= 211mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 211mm(第2 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 211 mm(第3 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 211 mm(第4 层底面拉应力计算满足要求)H( 4 )= 211 mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)综上路面设计层厚度：H( 4 )= 211 mm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 211 mm(同时考虑弯沉和拉应力)。5.3验算

18、路面防冻厚度路面最小防冻厚度为500mm，经软件验算结果说明，路面总厚度满足防冻要求。通过对设计层厚度取整，最后得到路面构造设计结果如下：构造层材料名称厚度mm细粒式沥青混凝土40中粒式沥青混凝土50粗粒式沥青混凝土80石灰粉煤灰碎石220石灰土稳定砂砾240新建路基6.竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级：高速公路新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100层位构造层材料名称厚度mm20平均抗压模量MPa15平均抗压模量MPa综合影响系数1细粒式沥青混凝土401400200012中粒式沥青混凝土501200160013粗粒式沥青混凝土80900120014石灰粉煤灰碎石2201500150015石灰土稳定砂砾24055055016新建路基421通过软件计算新建路面各构造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= 24.7 (0.01mm)第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 27.3 (0.01mm)第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 31.0 (0.01mm)第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 37.4 (0.01mm)第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 106.7