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d路基路面工程课程设计学习资料
广东工业大学华立学院本科课程设计任务书
课程名称
路基路面工程课程设计
系部
城建学部
专业
土木工程
班级
11土木9、10班
一、课程设计的目的
（1）本课程设计为路基挡土墙设计和沥青路面设计，是《路基路面工程》课程的主要教学环节之一。
本设计要求根据所给资料，分析工程的特点和当地实际情况，综合运用所学的专业技术知识，完成相应的重力式挡土墙设计和新建沥青路面设计。
（2）通过本课程设计，达到掌握上述涉及内容的步骤和方法，巩固所学的理论知识，培养分析和解决工程路基路面设计中的技术方面的能力。
二、课程设计的内容与要求
设计一重力式挡土墙设计
1、设计基本资料
某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：
（1）墙身构造：
墙高5m，墙背仰斜坡度为1:
0.25（=14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如下图所示；
（注：
h1=190mm,H1=4810mm,墙高H=5000mm,b1=980mm）
（2）土质情况：
墙背填土重度γ=18kN/m3，内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ=17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]=500kPa，基底摩擦系数f=0.5；
（3）墙身材料：
砌体重度γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]=500kPa，容许剪应力[τ]=80kPa。
其他条件：
已知车辆荷载分布宽度为L=4.25m，车辆荷载q=16.25kn/m2，人群荷载q=3kn/m2.挡墙栏杆竖向力为q=1kn/m2
2、设计内容与要求
（1）车辆荷载换算；
（2）挡土墙后土压力计算；
（3）稳定性验算；
①抗滑稳定性验算；
②抗倾覆稳定性验算；
（4）基底应力及合力偏心距验算；
（5）墙身截面强度验算；
（6）施工图绘制：
挡土墙立面图、平面图、断面图（要求绘图使用A3图纸）。
设计二新建沥青路面设计
1、设计基本资料
（1）交通量资料：
据调查，起始年交通组成及数量见表1；公路等级为一级；年平均增率为6.58%；初定设计年限:
15年。
表1起始年交通组成及数量
车辆类型
小汽车
解放CA15
东风EQ140
黄河JN162
长征CZ361
交通量（辆/日）
3500
1500
900
400
100
（2）沿线自然地理特征
①气候特点：
属公路自然区划Ⅲ1区；年最高平均气温达30℃，一月份平均气温在3～16℃左右，七月份平均气温在24～30℃之间。
②降水量及地下水：
年降水量在1000～1400mm之间，常年为1200mm左右。
潮湿系数为1.0～1.5，最高月潮湿系数达2.5～3.5。
地下水埋深一般为1.5m，丘岭地区为2m左右。
③地形与地貌：
该地区平原为主，兼有低山丘岭地形特点。
④地质与土质：
土质为粉质土，呈中密状态，稠度为1.0.
2、设计内容与要求
（1）根据交通调查资料，计算设计基准期累计标准轴次Ne，确定交通等级；
（2）根据公路等级、当地筑路材料及交通等级，初步拟定路面结构组合；路面结构层次中有一层为设计层，厚度待定（一般为基层或底基层），其余各层厚度依据规范中推荐的适宜厚度和当地工程经验选定；
（3）各个结构层材料有关设计参数以及土基回弹模量的确定；
（4）以弯沉为指标计算设计层厚度；
（5）高等级公路沥青层底和半刚性基层层底拉应力验算，重载交通剪应力验算；
（6）施工图绘制：
沥青路面结构组合设计图1张；高等级公路中央分隔带排水构造与路缘石设计图1张（要求绘图使用A3图纸）。
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
设计资料收集
课室
1d
2
重力式挡土墙设计
课室
2d
3
新建沥青路面设计
课室
3d
4
编写设计说明，整理、装订文件
课室
1d
三、设计应完成的工作
四、设计进程安排
1、本课程设计为1周；
2、设计过程中严格按学校作息时间上、下班，不得迟到、早退。
五、成果要求
1、课程设计计算书1份（打印版），主要包括：
（1）设计一：
重力式挡土墙设计计算书1份；
（2）设计二：
新建沥青路面结构设计计算书1份；
（3）各设计的施工图1份（要求A3图纸）。
2、所提交的成果选用数据正确合理、有据可查。
3、成果按如下顺序装订：
封面→设计总说明→目录→课程设计任务书→重力式挡土墙设计计算书→新建沥青路面设计计算书→施工图→参考文献。
4、成果一律编页码。
六、应收集的资料及主要参考文献
[1]《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
[2]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
[3]《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）
[4]邓学均主编.路基路面工程（第三版）.北京：
人民交通出版社，2008
[5]《公路路基设计手册》.北京：
人民交通出版社，1996
[6]《公路设计手册-路面》.北京：
人民交通出版社，1996
发出任务书日期：
2013年10月31日指导教师签名：
陈欢
预计完成日期：
2013年12月31日专业负责人签章：
重力式挡土墙设计
设计：
审核：
完成日期：
2013年12月16日
二、设计基本资料
某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：
（1）墙身构造：
墙高5m，墙背仰斜坡度为1:
0.25（=14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如下图所示；
（注：
h1=190mm,H1=4810mm,墙高H=5000mm,b1=980mm）
（2）土质情况：
墙背填土重度γ=18kN/m3，内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ=17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]=500kPa，基底摩擦系数f=0.5；
（3）墙身材料：
砌体重度γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]=500kPa，容许剪应力[τ]=80kPa。
其他条件：
已知车辆荷载分布宽度为L=4.25m，车辆荷载q=16.25kn/m2，人群荷载q=3kn/m2.挡墙栏杆竖向力为q=1kn/m2
二、排水措施
按《路基路面工程（第三版）》第123页要求：
1、泄水孔：
泄水管的尺寸为10cmx10cm的方孔的PVC管，具有向墙外倾斜的坡度4%，其间距为3m。
2、反滤层：
位于泄水孔进水侧，厚度为0.3m，顶部以0.5m厚的不渗水材料封闭。
回填0.5m厚的砂砾。
3、沉降缝和伸缩缝：
每隔10m设计伸缩缝，宽为0.03m。
三、绘图要求
严格按照施工图绘制路基防护工程设计图：
挡土墙立面图、平面图、断面图
四、设计规范
[1]《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
[2]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
[3]《路基路面工程（第三版）》
五、设计方案
采用《理正挡土墙设计软件（Ver5.00）》设计，施工图采用设计软件AutoCAD2008进行绘制。
六、正挡土墙软件操作步骤
1、用电脑运行“理正”软件，然后在“选择行业”中选择“公路行业”。
再在“本工程挡土墙计算项目选择”中选择“重力式挡土墙”。
2、点击“算”。
根据任务书的要求输入数据到软件“墙身尺寸”中：
●墙身高（m）：
4.810；
●墙顶宽（m）：
0.980；
●面坡倾斜坡度（1：
m）：
0.250；
●背坡倾斜坡度（1：
m）：
-0.250；
●墙底倾斜坡度（1：
m）：
0.200；
●是否采用拓展墙趾台阶：
否；
●是否采用防滑凸榫：
否；
3、点击“坡线土柱”根据任务书的要求输入数据：
●坡面线段数：
1；
●坡面起始是否低于墙顶：
否；
●坡面起始距离（m）：
0.000；
●地面横坡角度（度）：
0.000;（挡土墙后为土，地面横坡角度一般根据经验来给定，如无经验，可给0，土压力最大。
）
●挡墙分段长度（m）：
20.000；（任务书：
墙身分段长度20m）
●水平投影长（m）：
10.000；（水平投影长度为路基宽度。
根据《路基路面工程（第三版）》第63页，，拟本公路为二级公路60公里每小时标准设计，路基宽度为10m。
）
●点击“加入尺寸表”，“荷载”选择“挂车=—100级（验算荷载）。
（二级公路一般为省道，为满足设计要求，采用挂车=—100级（验算荷载）以满足要求。
）
4、点击“物理参数”按要求输入数据：
●挡土墙类型：
一般挡土墙；
●墙后填土类型：
单层填土；
●墙后填土内摩擦角（度）：
35.000；（任务书：
内摩擦角φ=35°）
●墙后填土粘聚力（KPa）：
0.000；（拟为砂性土）
●墙后填土容重（KN/m3）：
18.000；（任务书：
墙背填土重度γ=18kN/m3）
●墙背与墙后填土摩擦角（度）：
17.500；（任务书：
填土与墙背间的摩擦角δ=17.5）
●地基土容重（KN/m3）：
18.000；
●修正后地基土容许承压力（KPa）:
500.000;（地基为岩石地基容许承载力[σ]=500kPa）
●墙底摩擦系数：
0.400；（砂土取0.4）
●地基土类型：
土质地基；
●公路等级及工程类别：
2级公路一般工程；
●地基土的内摩擦角（度）：
30；（砂土）
●
●圬工体容重（KN/m3）：
20.000；（砌体重度γ=20kN/m3）
●砌体种类：
块石砌体；
●砂浆强度等级（砂浆标号）：
M7.5；
●石料强度（Mpa）:
30;
●材料抗压极限强度（Mpa）：
1.850;（按规范取值）
●圬工材料抗力分项系数：
2.310；（按规范取值）
按《公路路基设计规范》JTGD30-2004采用极限状态法验算挡土墙构件正截面强度和稳定时用材料抗力分项系数，表5.4.4-1
圬工构件或材料抗力分项系数
圬工种类
受力情况
受压
受弯、剪、拉
石料
1.85
2.31
片石砌体、片石混凝土砌体
2.31
2.31
块石、粗料石、混凝土预制块、转砌体
1.94
2.31
混凝土
1.54
2.31
●圬工之间摩擦系数：
0.45；（按《公路路基设计手册（第二版）》第603页，圬工间的摩擦系数f=0.4~0.5.取平均值为0.45.）
●地基土摩擦系数：
0.500；（任务书：
基底摩擦系数f=0.5；）
5、点击“基础”选择“天然地基”：
6、点击“荷载组合”：
●结构重要性系数：
1.000;
●荷载组合数：
5；
七、输出和分析理正挡土墙验算结果：
重力式挡土墙验算[执行标准：
公路]
计算项目：
重力式挡土墙1
计算时间：
2013-12-1721:
06:
59星期二
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:
4.810（m）
墙顶宽:
0.980（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0.250
背坡倾斜坡度:
1:
-0.250
墙底倾斜坡率:
0.200:
1
物理参数:
圬工砌体容重:
20.000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0.450
地基土摩擦系数:
0.500
砌体种类:
块石砌体
砂浆标号:
7.5
石料强度（MPa）:
30
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
35.000（度）
墙后填土粘聚力:
0.000（kPa）
墙后填土容重:
18.000（kN/m3）
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500（度）
地基土容重:
18.000（kN/m3）
修正后地基土容许承载力:
500.000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
1.200
墙踵值提高系数:
1.300
平均值提高系数:
1.000
墙底摩擦系数:
0.400
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30.000（度）
土压力计算方法:
库仑
坡线土柱:
坡面线段数:
1
折线序号水平投影长（m）竖向投影长（m）换算土柱数
110.0000.0001
第1个:
定位距离0.000（m）挂车-100级（验算荷载）
坡面起始距离:
0.000（m）
地面横坡角度:
0.000（度）
墙顶标高:
0.000（m）
挡墙分段长度:
20.000（m）
=====================================================================
第1种情况:
组合1
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√
4.填土侧压力分项系数=1.000√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为4.997（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=36.096（度）
挂车-100级（验算荷载）
路基面总宽=10.000（m）,路肩宽=0.000（m）安全距离=1.000（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.400（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆3列
布置宽度=2.394（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.0000.50062.50062.500
021.9000.50062.50062.500
032.8000.50062.5000.000
043.7000.50062.5000.000
051.0000.50062.50062.500
061.9000.50062.50062.500
072.8000.50062.5000.000
083.7000.50062.5000.000
091.0000.50062.50062.500
101.9000.50062.50062.500
112.8000.50062.5000.000
123.7000.50062.5000.000
131.0000.50062.50062.500
141.9000.50062.50062.500
152.8000.50062.5000.000
163.7000.50062.5000.000
布置宽度B0=2.394（m）分布长度L0=9.485（m）荷载值SG=500.000（kN）
换算土柱高度h0=1.223（m）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
36.096（度）
Ea=53.903Ex=53.804Ey=3.257（kN）作用点高度Zy=1.939（m）
墙身截面积=4.805（m2）重量=96.105kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.400
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=11.310（度）
Wn=94.239（kN）En=13.745（kN）Wt=18.848（kN）Et=52.121（kN）
滑移力=33.273（kN）抗滑力=43.194（kN）
滑移验算不满足:
Kc=1.298<=1.300
滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足:
方程值=15.884（kN）>0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=53.804（kN）抗滑力=50.465（kN）
地基土层水平向:
滑移验算不满足:
Kc2=0.938<=1.300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.083（m）
相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.418（m）
相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.753（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=94.299（kN-m）抗倾覆力矩=108.664（kN-m）
倾覆验算不满足:
K0=1.152<=1.500
倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程不满足:
方程值=-6.444（kN-m）<=0.0
（三）地基应力及偏心距验算
基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于基础底的总竖向力=107.984（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=14.365（kN-m）
基础底面宽度B=0.952（m）偏心距e=0.343（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.133（m）
基底压应力:
趾部=541.150踵部=0.000（kPa）
作用于基底的合力偏心距验算不满足:
e=0.343>0.167*0.952=0.159（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=541.150<=600.000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=0.000<=650.000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=113.451<=500.000（kPa）
（四）基础强度验算
基础为天然地基，不作强度验算
（五）墙底截面强度验算
验算截面以上，墙身截面积=4.714（m2）重量=94.276kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.091（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.418（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.753（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=97.533（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=13.198（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.135（m）
截面宽度B=0.980（m）偏心距e1=0.355（m）
截面上偏心距验算不满足:
e1=0.355>0.250*0.980=0.245（m）
截面上压应力:
面坡=315.636背坡=-116.590（kPa）
压应力验算满足:
计算值=315.636<=1900.000（kPa）
拉应力验算满足:
计算值=116.590<=130.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=10.117<=90.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数?
0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=97.533（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0.360
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=0.980（m2）
材料抗压极限强度Ra=1850.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.707
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=97.533<=282.181（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=97.533<=199.524（kN）
=====================================================================
第2种情况:
组合2
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√
4.填土侧压力分项系数=1.000√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为4.997（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=36.096（度）
挂车-100级（验算荷载）
路基面总宽=10.000（m）,路肩宽=0.000（m）安全距离=1.000（m）
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.400（m）,车与车之间距离=0.600（m）
经计算得，路面上横向可排列此种车辆3列
布置宽度=2.394（m）
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距全部破裂体
轮号路边距离（m）轮宽（m）轮压（kN）上轮压（kN）
011.0000.50062.50062.500
021.9000.50062.50062.500
032.8000.50062.5000.000
043.7000.50062.5000.000
051.0000.50062.50062.500
061.9000.50062.50062.500
072.8000.50062.5000.000
083.7000.50062.5000.000
091.0000.50062.50062.500
101.9000.50062.50062.500
112.8000.50062.5000.000
123.7000.50062.5000.000
131.0000.50062.50062.500
141.9000.50062.50062.500
152.8000.50062.5000.000
163.7000.50062.5000.000
布置宽度B0=2.394（m）分布长度L0=9.485（m）荷载值SG=500.000（kN）
换算土柱高度h0=1.223（m）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
36.096（度）
Ea=53.903Ex=53.804Ey=3.257（kN）作用点高度Zy=1.939（m）
墙身截面积=4.805（m2）重量=96.105kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.400
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=11.310（度）
Wn=94.239（kN）En=13.745（kN）Wt=18.848（kN）Et=52.121（kN）
滑移力=33.273（kN）抗滑力=43.194（kN）
滑移验算不满足:
Kc=1.298<=1.
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