《路基路面工程》課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書第1頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書目 錄第2頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書第一部分 設(shè)計資料一、設(shè)計題目某XX級公路的路基設(shè)計與路面的結(jié)構(gòu)計算。二、設(shè)計資料1、設(shè)計任務(wù)書要求某公路設(shè)計等級為X級公路，設(shè)計基準(zhǔn)年為20xx年，設(shè)計使用年限為xx年，擬比選采用瀝青路面結(jié)構(gòu)或水泥混凝土路面，需進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2、氣象資料該公路處于區(qū)，屬于溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候溫和，四季分明。年氣溫平均在1414.5，一月份氣溫最低，月平均氣溫為-0.20.4，七月份氣溫27左右，歷史最高氣溫為40.5，歷史最低氣溫為-17，年平均降雨量為525

2、.4毫米658.4毫米，雨水多集中在69月份，約占全年降雨量的50%以上。平均初霜日在11月上旬，終霜日在次年3月中下旬，年均無霜日為220266天。地面最大凍土深度位20厘米，夏季多東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，年平均風(fēng)速在3.0米/秒左右。 3、地質(zhì)資料與筑路材料由于路線地處平原微丘5區(qū)，調(diào)查及勘察中發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)屬于第四系，巖性為黃土狀粘土，主要分布于低山丘陵區(qū)，坡前和山前沖擊、傾斜平原表層，具有大空隙，垂直裂縫發(fā)育，厚度變化大，承載能力低，該層具輕微濕陷性。應(yīng)注意發(fā)生不均勻沉陷的可能。其他未發(fā)現(xiàn)有影響工程穩(wěn)定的不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。當(dāng)?shù)匮鼐€碎石產(chǎn)量豐富，石料質(zhì)量良好?？煽紤]用水泥穩(wěn)定石屑作基層，路段

3、所處的土基強(qiáng)弱懸殊，其計算回彈模量E0有兩個代表值分別為30和60MPa。沿線有多個石灰廠，產(chǎn)量大質(zhì)量好。另外，附件發(fā)電廠粉煤灰儲量極為豐富，可用于本項目建設(shè)，本項目所在地域較缺乏砂礫。 4、交通資料根據(jù)工程可行性研究報告得知近期交通組成與交通量如表一所示，交通量年增長率如表二所示，不同車型的交通量參數(shù)見規(guī)范。第3頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書5、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：參照道勘主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)表及規(guī)范。第二部分：路基設(shè)計1、路基橫斷面布置由道勘課設(shè)橫斷面設(shè)計（查公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB012003）部分可知，路基寬度為XXm，其中路面跨度為XXm，中間帶寬度為XXm，其中中央分隔帶寬度為XXm，路

4、緣帶寬度為XXm，硬路肩寬度為XXm，土路肩寬度為XXm。；路面橫坡為X%，土路肩橫坡為X%,例圖示：路基寬度（35）路肩（4.75）行車道及路緣帶（12）中間帶（3.00）行車道及路緣帶（12）土路 肩0.75右 車 側(cè) 道 路3.75 緣 帶0.75車 道3.75車 左 中 左 車 道 側(cè) 央 側(cè) 道3.75 路 分 路3.75緣 隔 緣 帶 帶 帶0.751.50.75公路路基寬度示意圖 （單位：）車 道3.75車 道3.75右 側(cè) 路 緣 帶0.75土 路 肩0.752、路基最小填土高度由前面縱斷面設(shè)計可知，本段公路路基最小填土高度為1.5m3、路基邊坡由道勘橫斷面設(shè)計可知（查公路路基

5、設(shè)計規(guī)范（JTJ0132004）本公路路基邊坡形式，已知路堤高度x米，頂寬10（3.5×2+0.75×2+0.75×2）米，跟所設(shè)道路等級確定，地面水平。路堤填土為粉質(zhì)中液限粘土，土的粘聚力c=（1+學(xué)號后兩位）/10（kPa），內(nèi)摩擦角=1+學(xué)號倒數(shù)第一位（度），r=18.0kN/m3。換算土柱高為2米。設(shè)計路基斷面并分析其路堤邊坡穩(wěn)定性（容許安全系數(shù)k=1.35）。4、路基壓實標(biāo)準(zhǔn)路基壓實采用重型壓實標(biāo)準(zhǔn)，壓實度應(yīng)符合公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）表4.0.4的要求第4頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書由于路線地處平原微丘區(qū)，該地區(qū)屬于第四系，巖

6、性為黃土狀粘土，主要分布于低山丘陵區(qū)，坡前和山前沖擊、傾斜平原表層，具有大空隙，垂直裂縫發(fā)育，厚度變化大，承載能力低，該層具輕微濕陷性。應(yīng)注意發(fā)生不均勻沉陷的可能。5、公路用地寬度根據(jù)路基布置形式，填土高度及邊坡形式計算路基用地范圍，規(guī)范要求的公路用地寬度界限為公路路堤兩側(cè)排水溝外邊緣以外不小于1m范圍內(nèi)的土地；在有條件的地段，高速公路、一級公路不小于3m，此處設(shè)置為3m。6、路基填料當(dāng)?shù)匮鼐€碎石產(chǎn)量豐富，石料質(zhì)量良好?？煽紤]用水泥穩(wěn)定石屑作基層，路段所處的土基強(qiáng)弱懸殊，其計算回彈模量E0有兩個代表值分別為30和60MPa。沿線有多個石灰廠，產(chǎn)量大質(zhì)量好。另外，附件發(fā)電廠粉煤灰儲量極為豐富，可

7、用于本項目建設(shè)，本項目所在地域較缺乏砂礫。高速公路、一級公路路基填料最小強(qiáng)度和填料最大粒徑應(yīng)符合表3.3.1.4的規(guī)定，砂類土填筑。處理粗粒土（填石）填料的最大粒徑，不應(yīng)超過壓實層厚度的2/37、重力式擋土墻設(shè)計（1）初始條件：漿砌片石重力式仰斜路堤墻，墻頂填土邊坡1:1.5，墻身縱向分段長度為10m；路基寬度26m，路肩寬度3.0m；基底傾斜角a0：tana00.190，取汽車荷載邊緣距路肩邊緣d=0.5m；設(shè)計車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值按公路I級汽車荷載采用，即相當(dāng)于汽車¾超20級、掛車¾120（驗算注：當(dāng)路床填料CBR值達(dá)到表列要求時，可采取摻石灰或其它穩(wěn)定材料第5頁共12頁路基

8、路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書荷載）；墻后填料砂性土容重g=18kN/m,填料與墻背的外摩擦角t=0.5f；粘性土地基與漿砌片石基底的摩擦系數(shù)=0.30，地基容許承載力s0=250kPa；墻身采用2.5號砂漿砌25號片石，圬工容重gk=22kN/m，容許壓應(yīng)力sa=600 kPa，容許剪應(yīng)力t=sj=100 kPa，容許拉應(yīng)力sL=60 kPa； 以下設(shè)計參數(shù)區(qū)別為每人一題，根據(jù)指導(dǎo)教師的安排指定采用（對所采用的參數(shù)值打“”標(biāo)記）： 例如選用以下參數(shù)：墻后砂性土填料的內(nèi)摩擦角f： 34°墻面與墻背平行，墻背仰斜坡度（1:n）： 1:0.25 墻高H： 7m、墻頂填土高a： 3.0m（2）要求

9、完成的主要任務(wù)：按公路路基設(shè)計規(guī)范（JTG D302004）“5.4 擋土墻”一節(jié)，采用極限狀態(tài)設(shè)計法進(jìn)行設(shè)計： 車輛荷載換算；計算墻后主動土壓力Ea及其作用點位置；設(shè)計擋土墻截面，墻頂寬度和基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合規(guī)范要求。進(jìn)行抗滑動穩(wěn)定性驗算及抗傾覆穩(wěn)定性驗算；基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算與地基承載力驗算；擋土墻正截面強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度驗算。 33第三部分 公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計計算一、瀝青路面課程設(shè)計 計算標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)； 確定道路的交通分級，選定設(shè)計年限及車道系數(shù)； 計算使用年限內(nèi)累計當(dāng)量軸次； 確定容許回彈彎沉值LR； 確定各路段干濕類型和路基與各層的回彈模量值； 進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計； 按三層體系理論計算路

10、面厚度，確定采用方案，并驗算防凍厚度。 繪制路面結(jié)構(gòu)圖。二、 水泥混凝土路面課程設(shè)計 軸載換算；第6頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書 確定交通量分級，選定設(shè)計年限及輪跡橫向分布系數(shù)； 計算基準(zhǔn)期內(nèi)累計當(dāng)量軸次； 初擬路面結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)層次、類型和材料組成，各層的厚度、面板平面尺寸和接縫構(gòu)造； 確定材料參數(shù)，確定混凝土的設(shè)計彎拉強(qiáng)度和彈性模量，基層墊層和路基的回彈模量，基層頂面的當(dāng)量回彈模量； 計算荷載疲勞應(yīng)力； 計算溫度疲勞應(yīng)力； 檢驗初擬路面結(jié)構(gòu)； 畫出最后選定的路面結(jié)構(gòu)圖。三、路基路面排水設(shè)計1、路基、路面排水設(shè)計路基地表排水可采用哪幾種形式，如何考慮布置。路面排水采用什么樣的排水方式

11、，怎么考慮？布置的意義。并繪制設(shè)計排水結(jié)構(gòu)設(shè)計圖及各排水設(shè)施的大樣圖。3、中央分隔帶排水如何將中間帶水流引入排水溝，是如何考慮的，并繪制所設(shè)計的中央分隔帶排水設(shè)計圖。 附錄A:交通分析 確定交通量車道分配系數(shù)。交通量車道分配系數(shù) 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)交通量的年平均增長率，可按公路等級和功能以及所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展情況，通過調(diào)查分析，預(yù)估設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的交通增長量，確定交通量年平均增長率gr。 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)水泥混凝土面層臨界荷位處所承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)，可按下式計算確定。式中：Ne標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)；t設(shè)計基準(zhǔn)期；gr交通量年平均增長率；臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)，按表A22選用。注：車

12、道或行車道寬或者交通量較大時，取高值；反之，取低值。第7頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書附錄B ：混凝土板應(yīng)力分析及厚度計算流程B1荷載應(yīng)力分析 選取混凝土板的縱向邊緣中部作為產(chǎn)生最大荷載和溫度梯度綜合疲勞損壞的臨界荷位。 標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力按下式確定。式中： pr標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應(yīng)力(MPa)；算確定；kr 考慮接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)，縱縫為設(shè)拉桿的平縫時，kr =O.87O.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；縱縫為不設(shè)拉桿 的平縫或自由邊時，kr =1.O；縱縫為設(shè)拉桿的企口縫時，kr=0.76 O.84；kf 考慮設(shè)計基

13、準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按B.1.4條 計算確定；kc考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，按公路等級查 表B12確定。 標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按下式計算。ps標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)，按B13條計式中：ps標(biāo)準(zhǔn)軸載PS在四邊自由板臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力(MPa)；r 混凝土板的相對剛度半徑(m)，按式(B.1.3-2)計算；h混凝土板的厚度(m)；Ec水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa)；Et基層頂面當(dāng)量回彈模量(MPa)，按附錄B.1.5條計算。 設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)按下式計算確定。式中：

14、kf設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)的荷載疲勞應(yīng)力系數(shù)；Ne設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)，按附錄A式(A22)計算；與混合料性質(zhì)有關(guān)的指數(shù)，普通混凝土、鋼筋混凝土、連續(xù)配筋混凝土，=O.057；碾壓混凝土和貧混凝土，=0065；鋼纖維混凝土,按式(B.1.4-2)第8頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書計算確定。式中：f鋼纖維的體積率()；lf鋼纖維的長度(mm)；df鋼纖維的直徑(mm)。 新建公路的基層頂面當(dāng)量回彈模量計算公式：式中：Et基層頂面的當(dāng)量回彈模量(MPa)；E0路床頂面的回彈模量(MPa)；Ex基層和底基層或墊層的當(dāng)量回彈模量(MPa)，按式(B.1.5-2)計算；E1、E2基層和底基層或墊

15、層的回彈模量(MPa)；hx基層和底基層或墊層的當(dāng)量厚度(m)，按式(B.1.5-3)計算；Dx基層和底基層或墊層的當(dāng)量彎曲剛度(MN-m)，按式(B.1.5-4)計算；h1、h2基層和底基層或墊層的厚度(m)；a、b與ExE0有關(guān)的回歸系數(shù)，分別按式(B.1.5-5)和式(B.1.5-6)計算。底基層和墊層同時存在時，可先按式(B.1.5-2)式(B.1.5-4)將底基層和墊層換算成具有當(dāng)量回彈模量和當(dāng)量厚度的單層，然后再與基層一起按上述各式計算基層頂面當(dāng)量回彈模量。無底基層和墊層時，相應(yīng)層的厚度和回彈模量分別以零值代入上述各式進(jìn)行計算。 在舊柔性路面上鋪筑水泥混凝土面層時，原柔性路面頂面的

16、當(dāng)量回彈模量可按下式計算確定。第9頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書式中：W0以后軸重100kN的車輛進(jìn)行彎沉測定，經(jīng)統(tǒng)計整理后得到的原路面計 算回彈彎沉值(O01mm)。B2 溫度應(yīng)力分析 在臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按式(B.2.1)確定。式中：tr臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力(MPa)；tm最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)，按B.2.2條確定； kt考慮溫度應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)，按B.2.3條確定。 最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力按式(B.2.2)計算。式中：tm最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力(MPa)；c混凝土的線膨脹系數(shù)(1)，通常可取為1×

17、10； Tg最大溫度梯度，查表3.0.8取用；Bx綜合溫度翹曲應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力作用的溫度應(yīng)力系數(shù)，可按lr和h查用圖B.2.2確定； -5l板長，即橫縫間距(m)。 溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)可按式(B.2.3)計算確定。式中：a、b和c回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表B.2.3確定。表B23 回歸系數(shù)a、b和c第10頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書B3混凝土板厚度計算流程首先，根據(jù)相關(guān)的設(shè)計依據(jù)，參照第4章各條進(jìn)行行車道路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(初擬路面結(jié)構(gòu)，包括路床、墊層、基層和面層的材料類型和厚度)，并按表446所列的水泥混凝土面層厚度建議范圍，依據(jù)交通等級、公路等級和所選變異水平等級初選混凝土板

18、厚度。然后，參照圖B31所示的混凝土板厚度計算流程，分別按B1和B2節(jié)計算荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力。當(dāng)荷載疲勞應(yīng)力同溫度疲勞應(yīng)力之和與可靠度系數(shù)的乘積小于且接近于混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即滿足式(303)的要求時，則初選厚度可作為混凝土板的計算厚度。否則，應(yīng)改選混凝土板厚度，重新計算，直到滿足式(3O3)為止。設(shè)計厚度依計算厚度按10mm向上取整。第11頁共12頁路基路面工程課程設(shè)計指導(dǎo)書第四部分 附件一、 課程設(shè)計要求及結(jié)論1、課設(shè)要求：（1） 學(xué)生按時到課程設(shè)計指定地點簽到，遵守課程設(shè)計紀(jì)律。（2） 學(xué)生獨立完成課程設(shè)計任務(wù)。指導(dǎo)教師分時段驗收學(xué)生完成的階段任務(wù)。（3） 學(xué)生按時提交課程設(shè)計成果和打印的課程設(shè)計報告書。2、完成一篇不少于1500字的課設(shè)心得或結(jié)語。二課程設(shè)計參考資料（1）中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路路基設(shè)