路基路面課程設(shè)計

1、遼 東 學(xué) 院 城 市 建 設(shè) 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 報 告 課程名稱 路基與路面工程 題 目 A 重力式擋土墻設(shè)計 B 瀝青路面設(shè)計 C 水泥混凝土路面設(shè)計 院 系 土木工程系 專 業(yè) 土木工程專業(yè)（道橋方向） 班 級 B0905 姓 名 指導(dǎo)教師 2011年月日路基與路面工程課程設(shè)計任務(wù)書題目: A重力式擋土墻設(shè)計B 瀝青路面設(shè)計C 水泥混凝土路面設(shè)計1. 課程設(shè)計教學(xué)條件要求 設(shè)計室：制圖教室2. 課程設(shè)計任務(wù)（1）了解設(shè)計任務(wù),擬定工作計劃，查閱資料。（2）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)計法進行重力式擋土墻設(shè)計；（3）按公路瀝青路面設(shè)

2、計規(guī)范 JIG D50-2006的內(nèi)容及要求進行瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；（4）按公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范 JTG D40-2002的內(nèi)容及要求進行水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；（5）根據(jù)指導(dǎo)教師的要求，采用指定的初始條件進行設(shè)計：重力式擋土墻、水泥混凝土路面的設(shè)計計算按所選方案手算；瀝青路面的設(shè)計，在完成路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計后，利用設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)層厚度計算及各層底拉應(yīng)力驗算。在設(shè)計說明書（設(shè)計報告書）中應(yīng)畫計算圖，采用A4紙打印設(shè)計報告書。（6）出圖：重力式擋土墻、瀝青路面設(shè)計不出圖（留待畢業(yè)設(shè)計時訓(xùn)練出圖）；水泥混凝土路面設(shè)計，繪制面板接縫構(gòu)造及鋼筋布置圖，A3圖紙1頁。3. 課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容A

3、重力式擋土墻設(shè)計（一）初始條件：（1）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；（2）基底傾斜角：tan0.190，取汽車荷載邊緣距路肩邊緣=0.5m；（3）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)于汽車超20級、掛車120（驗算荷載）；（4）墻后填料砂性土容重=18,填料與墻背的外摩擦角=0.5；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=250；（5）墻身采用2.5號砂漿砌25號片石，圬工容重=22，容許壓應(yīng)力，容許剪應(yīng)力，容許拉應(yīng)力；（6） 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

4、（對所采用的參數(shù)值打“”標(biāo)記）： 墻后砂性土填料的內(nèi)摩擦角： 34墻面與墻背平行，墻背仰斜坡度（1:）： 1:0.25墻高H： 7m墻頂填土高： 3.0m（二）要求完成的主要任務(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)計法進行設(shè)計：（1）車輛荷載換算；（2）計算墻后主動土壓力及其作用點位置；（3）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。進行抗滑動穩(wěn)定性驗算及抗傾覆穩(wěn)定性驗算；（4）基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算與地基承載力驗算；（5）擋土墻正截面強度及抗剪強度驗算。B 瀝青路面設(shè)計（一）初始條件：廣西南寧地區(qū)（IV區(qū)）某新建雙向4車道一級公路，擬采用

5、瀝青混凝土路面，路基土為高液限粘土，地下水位為1m，路基填土高度1.2m，預(yù)計通車初年的交通量如下：車型黃河JN150解放CA10B長征CZ160上海SH130小汽車交通量(輛/d)7201100280120100交通量年平均增長率7，沿線可開采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)。（二）要求完成的主要任務(wù)：（1）確定路面等級和面層類型；（2）確定土基的回彈模量；（3）路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計；（4）根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度（采用瀝青路面設(shè)計專用程序，輸入設(shè)計彎沉值及設(shè)計參數(shù)匯總表的設(shè)計參數(shù)后，對需進行厚度計算的結(jié)構(gòu)層進行厚度計算，并進行各層底拉應(yīng)力驗算）。C 水泥混凝土路面設(shè)計廣州郊區(qū)（I

6、V區(qū)）某新建雙向2車道二級公路，擬采用水泥混凝土路面，行車道寬度為9m。路基土為中液限粘土，地下水位為0.7m，路基填土高度0.6m，預(yù)計通車初年的交通量如下：車型解放CA10B上海SH142長征CZ160930黃河JN150交通量(輛/日)400750650600700交通量年平均增長率8.5，沿線可開采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)。（二）要求完成的主要任務(wù)：（1）可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及變異系數(shù)范圍、可靠度系數(shù)的選用；（2）標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的換算。（3）確定交通分級及混凝土彎拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。（4）結(jié)構(gòu)組合設(shè)計。（5）接縫設(shè)計。（6）混凝土板應(yīng)力分析及厚度計算。（7）面板接縫構(gòu)造及鋼筋

7、布置圖。4. 課程設(shè)計要求（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。5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)計規(guī)范（JTG D302004）.北京：人民交通出版社，2004（2）中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范（JTG D502006）.北京：人民交通出版社，2006（3）中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范 （JTG D402002）.北京：人民交通出版社，2002（4）中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 公路

8、工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003). 北京：人民交通出版社，2003（5）鄧學(xué)鈞.路基路面工程. 北京：人民交通出版社，2000撰寫者：陸永青 指導(dǎo)教師：陸永青課程設(shè)計評分表評分標(biāo)準(zhǔn)：1. 學(xué)生是否嚴格遵守課程設(shè)計紀律，按照規(guī)定時間完成設(shè)計任務(wù)(占30%)2. 課程設(shè)計報告書質(zhì)量：(占40%)(1)是否采用了良好的設(shè)計方法，獨立完成課程設(shè)計。 (2)課程設(shè)計各分段的任務(wù)是否按時完成及完成的質(zhì)量。(3)是否完成課程設(shè)計任務(wù)書指定的全部要求。 3. 課程設(shè)計報告書的撰寫規(guī)范 (占30%)課程設(shè)計報告書的撰寫規(guī)范要求與畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求相同。教師評分：1. 學(xué)生出勤得分： _2. 內(nèi)容質(zhì)量

9、得分： _3. 撰寫規(guī)范得分： _最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）：_ 教師評語： 簽字： 日期： 年 月 日A 重力式擋土墻設(shè)計1 設(shè)計參數(shù)擋土墻墻高H=7m，取基礎(chǔ)埋置深度D=1.5m，擋土墻縱向分段長度取L=10m；路基寬度26m，路肩寬度3.0m； 墻面與墻背平行，墻背仰斜，仰斜坡度1:0.25，=14.03，墻底（基底）傾斜度tan=0.190，傾斜角=10.76；墻頂填土高度=3.0m，填土邊坡坡度1:1.5，=arctan（1.5）=33.69，汽車荷載邊緣距路肩邊緣=0.5m墻后填土砂性土內(nèi)摩擦角=，填土與墻背外摩擦角=/2=，填土容重=18kN/m；粘性土地基與

10、漿砌片石基底的摩擦系數(shù)=0.30；墻身采用2.5號砂漿砌25號片石，墻身砌體容重=22kN/m,砌體容許壓應(yīng)力=600kPa,砌體容許剪應(yīng)力=100kPa,砌體容許拉應(yīng)力=60kPa；地基容許承載力=250kPa。2 車輛荷載換算0.78m 3 主動土壓力計算3.1 計算破裂角墻底到路肩的水平距離為3.75m，路肩寬3m，墻底至破裂面與路基交點距離為 ，3+3.75=6.758.17 破裂面交于荷載內(nèi)進行計算直線形仰斜墻背，且墻背傾角較小，不會出現(xiàn)第二破裂面。3.2 計算主動土壓力及其作用點位置計算主動土壓力0.82m3.1m計算主動土壓力的合力作用點位置墻底（基底）傾斜，需把求得的、修正為、

11、,即： ，tan（見“附錄”的圖）3.3 被動土壓力墻前的被動土壓力忽略不計。偏于安全。4 擋土墻計算只對荷載組合II進行計算。4.1 擬定擋土墻頂寬經(jīng)試算，取擋土墻頂寬為=1.6m4.2 抗滑動穩(wěn)定性驗算墻身體積計算：墻身自重計算:，抗滑穩(wěn)定性驗算： 墻身自重力臂計算：抗滑穩(wěn)定系數(shù):1.3滿足要求4.3 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù): 滿足要求4.4 基底合力偏心距驗算至墻趾A的距離基底合力偏心距；4.5 地基承載力驗算滿足要求4.6 墻身強度驗算墻面與墻背平行，截面最大應(yīng)力位于接近基底處。由基底應(yīng)力計算結(jié)果知墻身正應(yīng)力滿足墻體材料強度要求。墻身剪應(yīng)力及彎拉應(yīng)力很小，計算從略。B 瀝青路

12、面設(shè)計1 確定路面等級和面層類型1.1 設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次計算1） 軸載分析路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)以設(shè)計彎沉為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時各級軸載換算采用計算（小于25的軸載不計），計算結(jié)果列表所示 軸載換算結(jié)果匯總表（以彎沉為標(biāo)準(zhǔn)時） 車型黃河JN150前軸4916.4720206.9后軸101.611720771.5解放CA10B后軸60.85111100126.7長征CZ160前軸45.216.428056.6后軸83.72.21280284.1上海SH130前軸16.5120后軸23120小汽車1001445.8一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為15年，雙

13、向四車道的車道系數(shù)0.45則設(shè)計使用期累計當(dāng)量軸次為： 當(dāng)驗算半剛性基層層底拉應(yīng)力時：各級軸載（軸載小于50KN的不計）車型黃河JN150后軸106.6117201200.5解放CA10B后軸60.8511110020.7長征CZ160后軸83.731280202.31423.5則用半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算的累計當(dāng)量軸次為： 1.2 確定路面等級和面層類型 根據(jù)“瀝規(guī)”并結(jié)合上面的計算，確定路面等級為高級路面；面層類型為瀝青混凝土。2 確定土基的回彈模量 1)確定路基的干濕類型：該路處于區(qū)，路槽底距地下水位高度平均為，查表可知此高度高于,屬于干燥路基。2)確定路基的平均稠度：查表可知路基平均稠

14、度介于和之間，取。3)查表可得土基的回彈模量。3 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計3.1 擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案 經(jīng)計算，路基設(shè)計使用年限內(nèi)一個車道上累計標(biāo)準(zhǔn)軸載次為次左右，查表可得路面為高級路面，面層宜選擇瀝青混凝土，又由于該路為一級公路，因此采用雙層式結(jié)構(gòu)。3.2 擬定路面結(jié)構(gòu)層的厚度表面層采用4cm厚細粒式密集配瀝青混凝土，下面層采用6cm厚粗粒式密集配瀝青混凝土。由于沿線可開采碎石、砂礫，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供應(yīng)，基層和底基層分別采用剛度較高、水穩(wěn)定性好的石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石基層（厚20cm）和石灰穩(wěn)定土底基層（厚度待計算確定）。3.3 各層材料設(shè)計參數(shù)土基及路面材料的回彈模量及各強度值列于下表中

15、材料名稱抗壓回彈模（MPa）劈裂強度（MPa）2015細粒試瀝青混泥土140020001.4中粒試瀝青混泥土120018001粗粒試瀝青混泥土100014000.8 兩灰碎石15000.65石灰土5500.225土基274 根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度4.1 計算設(shè)計彎沉值一級公路，取，面層為瀝青混凝土，取，半剛性基層、底基層總厚度大于20cm,取。設(shè)計彎沉： 計算各層材料的容許層底拉應(yīng)力細粒式密集配瀝青混凝土：中粒式密集配瀝青混凝土：粗粒式密集配瀝青混凝土：兩灰碎石：石灰土： 設(shè)計參數(shù)匯總表 材料名稱厚度（cm）20抗壓模量（MPa）15抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力(MPa)細粒式瀝青混凝土4

16、140020000.5中粒式瀝青混凝土5120018000.36粗粒式瀝青混凝土6100014000.26兩灰碎石2215000.34石灰土？5500.09土基-34- 采用HPDS2003A公路路面設(shè)計程序計算結(jié)果： 公 路 等 級 : 一級公路 新建路面的層數(shù) : 5 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 26.5(0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 5 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm) 設(shè)計參數(shù)匯總表 材料名稱厚度（cm）20抗壓模量（MPa）15抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力(MPa)細粒式瀝青混凝土4140020000.5中粒式瀝青混凝土5120018000.36粗

17、粒式瀝青混凝土6100014000.26兩灰碎石2215000.34石灰土235500.09土基-34- 按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 :LD= 26.5 (0.01mm) H( 5 )= 20 cm LS= 27.8 (0.01mm) H( 5 )= 25 cm LS= 25.5 (0.01mm) H( 5 )= 22.8 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 : H( 5 )= 22.8 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= 22.8 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= 22.8 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= 2

18、2.8 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) H( 5 )= 22.8 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 5 )= 22.8 cm(僅考慮彎沉) H( 5 )= 22.8 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 石灰粉煤灰碎石 22cm - 石灰土 23cm - 土基竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算 材料名稱厚度（cm）20抗壓模量（MPa）15抗壓模量（MPa）容許拉應(yīng)力(MPa)細粒式瀝青混凝土4140020000.5中粒式瀝青混凝土5120

19、018000.36粗粒式瀝青混凝土6100014000.26兩灰碎石2215000.34石灰土235500.09土基-34- 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 26.4 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 29.4 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 33.6 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 39.2 (0.01mm) 第 5 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 115.2 (0.01mm) 土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 292.5 (0.01mm)(根據(jù)“基層

20、施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 232.9 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式) 計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.227 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.083 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.033 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )=0 .134 (MPa) 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )=0 .08 (MPa)3.5 驗算瀝青混凝土各面層及半剛性基層、底基層的層底拉應(yīng)力由以上計算結(jié)果可得，各結(jié)構(gòu)層容許拉應(yīng)力均大于底面最大拉應(yīng)力，故滿足應(yīng)力滿足要求。C 水泥

21、混凝土路面設(shè)計1 可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及變異系數(shù)范圍、可靠度系數(shù)的選用 公路技術(shù)等級一級公路安全等級二級設(shè)計基準(zhǔn)期（a）30目標(biāo)可靠度（%）90目標(biāo)可靠指標(biāo)1.28變異水平等級低-中可靠度系數(shù)1.162 標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的換算 計算設(shè)計使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)軸載換算的計算公式為： 軸載換算結(jié)果表車輛（KN）軸型軸-輪型系數(shù)（次/日）解放CA10B前軸19.40單軸單輪400后軸 60.85單軸雙輪1400上海SH142前軸25.55單軸單輪750后軸55.10單軸雙輪1750長征CZ160前軸45.20單軸單輪650后軸83.70雙軸雙輪1650930前軸22.9單軸單輪600中軸60.6

22、單軸雙輪1600后軸60.6單軸雙輪1600黃河JN150前軸49.00單軸單輪700后軸101.60單軸雙輪1700 按規(guī)范查表得：交通等級為重，水泥混凝土路面的設(shè)計基準(zhǔn)期為30年，安全等級為二級，臨界荷載處的車輪輪跡橫向分布系數(shù)=0.22。設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)為屬于重交通等級普通混凝土設(shè)計彎拉強度（）5.0鋼纖維混凝土設(shè)計彎拉強度（）6.03 確定土基的回彈模量 1)確定路基的干濕類型：該路處于區(qū)，路槽底距地下水位高度平均為，查表可知此高度在范圍內(nèi),屬于中濕路基。2)確定路基的平均稠度：查表可知路基平均稠度介于和之間，取。3)查表可得土基的回彈模量。4 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計4.1選擇面層類型及厚度查表得相應(yīng)于安全等級二級的變異水平為中級。查表得初擬普通混凝土面層厚度為0.24m；排水基層選用多孔隙水泥碎石，厚0.12m。底基層采用水泥穩(wěn)定粒料，厚0.2m；墊層為0.15m石灰粉煤灰土，普通混凝土板的平面尺寸為寬，長?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。4.2路肩及路面排水設(shè)計路肩采用混凝土面層，其厚度與行車道面層相同，集成寬