路基路面工程-重力式挡土墙和沥青路面课程设计.doc

目录
第一章 重力式挡土墙设计ﻩ3
一、设计资料 3
二、破裂棱体位置得确定 4
1、破裂角得计算ﻩ４
2、验算破裂面就是否交于荷载范围内 ４
三、荷载当量土柱高度计算 5
四、土压力计算ﻩ5
五、土压力作用点位置计算ﻩ6
六、土压力对墙趾力臂计算 6
七、稳定性验算ﻩ6
１、墙体重量及其作用位置计算ﻩ6
2、抗滑稳定性验算 7
3、抗倾覆稳定性验算ﻩ7
八、基底应力及偏心距验算ﻩ7
1、合力偏心距计算ﻩ7
２、基地应力验算ﻩ8
九、截面内力计算 8
十、设计图纸及工程量 8
十一、 挡土墙得排水设施设计ﻩ10
第二章　 沥青混凝土路面设计ﻩ11
一、设计资料 11
二、轴载换算ﻩ１1
1、以设计弯矩值为标准及验算沥青层层底拉应力中得累计当量轴次 12
2、验算半刚性基层层底拉应力中得累计当量轴次 １３
三、沥青路面结构组合设计ﻩ14
１、初拟路面结构组合 １4
2、计算设计弯沉值与机构强度系数Ｋﻩ15
3、计算确定容许弯拉应力 １7
4、计算路表弯沉与底层拉应力 17
5、结构厚度计算结果ﻩ1８
6、验算防冻层厚度ﻩ１9
附录ﻩ19
参考文献ﻩ21
第一章　 重力式挡土墙设计
一、设计资料
某一级公路,在穿过一条深沟时,由于地形限制,无法按规定放坡修筑路堤，而采取仰斜式浆砌片石挡土墙。
墙身构造:墙高５m,=１、8０m，墙背仰斜坡度１:0、25(),墙身分段长度20m,其余尺寸如下图所示。
墙后填料为碎石土,容重,计算内摩擦角,填料与墙背间得摩擦角δ=20、5º；
地基为整体性较好得砾石土类,其容许承载力[σ］=50０KPa，基地摩阻系数f=０、5;
墙体材料容重,其容许压应力[]=500ＫP,容许剪应力［]＝８0KP。
二、破裂棱体位置得确定
假设破裂面交于荷载范围内，则有:
1、破裂角得计算

因为

0＋0+0-
　　 　 －
根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角得计算公式:

３２、798
2、验算破裂面就是否交于荷载范围内
破裂棱体长度:=５×(０、6４441－0、25)＝1、9７ｍ
车辆荷载分布宽度:L=N+(N－１)m+d=２×1、8＋1、3+0、６=5、5m
所以,即破裂面交于荷载范围内，符合假设。
三、荷载当量土柱高度计算
墙高5ｍ，按墙高确定附加荷载强度惊醒计算。按照内插法,计算附加荷载强度:q=16kN/，则:
=＝０、８42ｍ
四、土压力计算

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部得土压力计算公式：

五、土压力作用点位置计算

表示土压力作用点到墙踵得垂直距离。
六、土压力对墙趾力臂计算
基底倾斜,土压力对墙趾得力臂:

七、稳定性验算
1、墙体重量及其作用位置计算
挡土墙按单位长度计算,为方便计算,从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分,上部分为四边形,下部为三角形:

2、抗滑稳定性验算
倾斜基底0、2:1(）,验算公式：

所以抗滑稳定性满足要求。　
３、抗倾覆稳定性验算

所以倾覆稳定性满足要求。
八、基底应力及偏心距验算
1、合力偏心距计算

１、09-０、49＝0、6m
0、６4-0、49=０、15m
1、６9+0、49×０、19８=1、79ｍ
１、4－0、49=0、91m

-0、12
所以基地合力偏心距满足规范得规定。
2、基地应力验算

由于
因此

所以基地应力满足要求。
九、截面内力计算
墙面强背平行,截面最大应力出现在接近基底处,由基底应力验算可知,基底应力及偏心距验算满足地基承载力,墙身应力也满足，验算内力通过,强顶顶宽0、9８m，墙高5ｍ。
十、设计图纸及工程量
１、典型断面如图所示,立面布置如图所示,平面布置如图所示。

2、挡土墙工程数量见表,
工程数量表
墙高
断面尺寸(m)
M　　浆砌片石（）

5、0
０、1９
5、0
4、81
0、98
0、98
4、84
路肩墙墙体间隔２０m设置沉降缝一道,缝内用沥青麻絮嵌塞;泄水孔尺寸为1０cm10cｍ，每23ｍ布置一个,泄水孔应高出地面不小于30cm,强背均应设置50ｃm厚得沙砾透水层，并做土工布封层。
十一、 挡土墙得排水设施设计
在墙身上沿墙高与墙长设置泄水孔,其为１0ｃm20cｍ得方孔,具有向墙外倾斜得坡度，间距取为2、5m，泄水孔得进水侧设反滤层,厚度为０、４m,在最下排泄水孔得底部设置隔水层,由于处于自然区域处,泄水量较大,在排水层底部加设纵向渗沟,配合排水层把水排出墙外。
第二章 沥青混凝土路面设计
一、设计资料
某地计划修建一条双向四车道得高速公路,拟采用沥青路面结构进行施工图设计,沿线土质为中液限黏性土。该地区多年最大道路冻深为165cｍ，平均冻结指数为8８2℃·ｄ,最大冻结指数为1２25℃·d。该道路设计使用年限为１５年。在使用期内,预计未来十年,交通量年平均增长率为1１、１% ,并有石灰供给。路基中湿，＝50ＭPa。预计交通量如下：
表1　预测交通组成
车型序号
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(次/日)
0１
成都CD13０
1３、６
27、1
1
2
0
1530
黄河QD35２
４9、0
95、8
１
2
0
１270
0２
星牌660M2
3４、0
３2、0
2
2
2
26９5
太脱拉111S
3８、5
78、2
2
２
２
3260
03
宇通ZK61１6HＧ
６0、0
10５、0
１
２
0
142０
镇江ZJ662
33、5
74、5
1
2
0
1562
04
瓦房店WK１７3A
29、０
7５、０
2
2
4
1５8０
北京BＫ66１
70、0
90、0
2
2
4
1５９3
０５
东风CS９38
２４、０
70、0
2
2
4
121
耶尔奇316
5２、0
83、0
2
２
4
106
二、轴载换算
路面设计以双轮组单轴载100kＮ为标准轴载。
１、以设计弯矩值为标准及验算沥青层层底拉应力中得累计当量轴次
①轴载换算

表二　轴载换算表
车型
（kN)

（次／日）

成都CＤ13０
前轴
１3、6
1
6、4
1530
(1、７)０
后轴
2７、１
１
1
1５３0
5、２
黄河QD352
前轴
４9、０
1
6、4
１２７０
365、0
后轴
9５、8
1
１
1270
105３、8
星牌660Ｍ2
前轴
34、0
1
6、4
2６95
158、0
后轴
32、0
２、2
１
2695
41、7
太脱拉111Ｓ
前轴
3８、5
１
6、4
３260
３28、２
后轴
78、2
２、2
1
326０
2４6０、9
宇通ZK6116HG
前轴
6０、０
1
6、4
14２0
985、0
后轴
１05、

、7
镇江ZＪ662
前轴
33、5
1
6、４
156２
１45、2
后轴
74、５
1
１
156２
512、5
瓦房店WK173A
前轴
２9、0
1
６、4
1580
46、4
后轴
75、0
１
1
15８０
452、0
北京BK661
前轴
7０、０
1
６、4
１5９3
21６0、６
后轴
９０、

、３
东风CS９３8
前轴
24、０
1
6、4
12１
(1、6）０
后轴
７0、０
1
1
１21
２5、6
耶尔奇316
前轴
５2、０
1
6、4
１0６
39、5
后轴
83、０
1
1
１06
47、1
合计

1１5８9、8
注:轴载小于25KN得轴载作用不计，后面挂车得荷载不计。
②累计当量轴次
根据设计规范，高速公路沥青路面得设计年限取１5年,四车道得车道系数,0、4~0、5，取0、４5。
累计当量轴次：

2、验算半刚性基层层底拉应力中得累计当量轴次
①轴载换算

表三 轴载换算
车型
(ｋN)

（次/日)

成都CD1３0
前轴
１3、6
1
6、4
153０
0、0
后轴
２７、1
１
1
153０
0、0
黄河QD3５2
前轴
49、0
1
6、4
1270
(2７、０）0
后轴
95、8
1
1
1270
901、0
星牌６60M2
前轴
34、0
1
6、4
２6９5
（3、1)0
后轴
32、０
2
1
２695
(0、6)０
太脱拉111S
前轴
38、5
1
６、4
３260
(10、1)０
后轴
７8、２
2
１
3２6０
911、8
宇通ZK６1１6HG
前轴
60、0
1
6、4
14２0
1５2、６
后轴
10５、

、０
镇江ZJ６62
前轴
3３、5
1
６、４
156２
(4、2)0
后轴
7４、5
1
１
1５62
２01、2
瓦房店WK1７3A
前轴
29、0
1
6、4
158０
(0、5)0
后轴
７5、0
１
1
１580
１58、2
北京ＢK661
前轴
７０、０
1
6、4
１593
58７、７
后轴
９0、０
1
1
1593
685、７
东风CS938
前轴
2４、０
1
6、4
121
０、０
后轴
70、０
1
1
121
7、0
耶尔奇3１６
前轴
52、0
1
６、4
１０6
3、6
后轴
83、0
1
１
１0６
23、9
合计

５730、7
注:轴载小于２５KN得轴载作用不计,后面挂车得荷载不计。
②累计当量轴次

三、沥青路面结构组合设计
1、初拟路面结构组合
根据交通状况，结构层得最小施工厚度等因素综合考虑，初拟各结构层厚度如下：
方案一:
细粒式沥青混凝土: 　 3cm
中粒式沥青混凝土: 　 5cm
粗粒式沥青混凝土: 　 　 7cm
二灰碎石： 　 　 　 　　　４0cm
二灰土: 　 　　 　　 　 ?
以二灰土为设计层
方案二:
细粒式沥青混凝土:　 　 　　 4cm
中粒式沥青混凝土: 　 6cm
水泥稳定碎石: 　 　 ?
级配碎石: 　 　 　　　 　40ｃｍ
以水泥稳定碎石为设计层
2、计算设计弯沉值与机构强度系数K

（用于沥青层)
　　　 　　(用于二灰碎石与水泥碎石)
　 　　 (用于二灰土)
取=１、0,面层为沥青混凝土，=1、0,半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,＝1、0
计算结果如下：
=mm(方案一)
=ｍｍ(方案二)
细粒式沥青混凝土=
中粒式沥青混凝土=
粗粒式沥青混凝土=
水泥稳定碎石,二灰碎石:
＝0、３５/1＝2、54
石灰土：
=０、４５／1=3、27
设计参数
资料给出：
50MＰａ 　 　
按试验规程得方法试验确定20℃得沥青混合料与其她结构层材料得抗压回弹模量。15℃得沥青混合料与其她结构层材材料得弯拉回弹模量,以及沥青混合料15℃弯拉强度与半刚性材料得弯拉强度值,见下表:
表四
材料名称
沥青针入度
抗压模量
劈裂强度
备注

细粒沥青混凝土

14０0
20０0
１、4

中粒沥青混凝土

1200
18００
1、0

粗粒沥青混凝土

1０00
140０
0、８

水泥稳定碎石

1５00

０、5
5%~6%(配合比或规格要求）
二灰土

75０

0、２
1０:30：60(配合比或规格要求)
二灰碎石

1５0０

0、６
7:１3:80(配合比或规格要求)
级配碎石

２5０

符合级配要求，做底基层用
3、计算确定容许弯拉应力

表五
材料名称

细粒沥青混凝土
１、４
4、7６
0、29
中粒沥青混凝土
1、0
４、76
0、21
粗粒沥青混凝土
0、8
5、23
０、15
水泥稳定碎石
0、５
2、54
０、２0
二灰土
０、2
3、27
0、06
二灰碎石
０、6
2、5４
0、2４
4、计算路表弯沉与底层拉应力
通过计算,两个设计方案中得设计层厚度未定,先假设初始厚度,若计算不满足不等式，再调整厚度,直至满足为止。

５、结构厚度计算结果
一方案
假设设计层二灰土厚度：50cm,设计弯沉：
路表计算弯沉:
一方案计算表
表六
序号
结构层材料
材料模量
材料模量
材料厚度
泊松比
弯拉应力
容许弯拉应力
1
细粒沥青混凝土
2０00
1400
3
0、35
满足
0、29
2
中粒沥青混凝土
１８0０
1２00
5
0、35
满足
０、21
3
粗粒沥青混凝土
140０
100０
7
0、3５
满足
０、１5
４
二灰碎石

1500
40
０、２５
满足
0、０6
5
二灰土

75０
５0
０、３5
满足
０、24
6
土基

35

0、4

二方案
设计层二灰土厚度:80,设计弯沉:
路表计算弯沉:
二方案计算表
表七
序号
结构层材料
材料模量
材料模量
材料厚度
泊松比
弯拉应力
容许弯拉应力
１
细粒沥青混凝土
20０0
１400
4
０、35
满足
0、29
2
中粒沥青混凝土
1８0０
1200
6
0、35
满足
0、２1
3
水泥稳定碎石

1500
80
０、３5
满足
0、２0
4
级配碎石

2５0
４0
0、25

5
土基

6、验算防冻层厚度
根据查表所列得路面最小防冻厚度要求与该路状况做对比。
方案一沥青层厚度１5cｍ,总厚度为１１５cm。根据表8-1４规定,最小防冻层厚度为45~55。
方案二沥青层厚度10ｃm,总厚度为130ｃm。根据表8－1４规定,最小防冻层厚度为50～60。
以上路面结构厚度均满足最小防冻厚度要求。
附录
沥青路面结构示意图

参考文献
[1]《公路路基设计规范》（ＪTG D30-2015)；人民交通出版社;
[２]《公路沥青路面设计规范》(ＪTＧ Ｄ5０-20０６)；人民交通出版社;
[3]《公路挡土墙设计与施工技术细则》(JTＧ D３0-200４）；人民交通出版社;
[4]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-２0１1）；人民交通出版社;
［5] 黄晓明，等、路基路面工程、4版、北京:人民交通出版社股份有限公司，2014、8