路基路面课程设计.docx
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路基路面课程设计
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一、挡土墙设计
1、设计题目：
南京郊区某二级公路，路基宽8.5m，双车道路面，其中K0+007～K0+027需拟设计路肩式挡土墙，分段长度10m，端部设锥形护坡。
要求设置普通重力式挡墙，墙身及
基础采用浆砌片石（250#片石，50#砂浆），γ砌体＝22kN/m3，浆砌片石扩大基础下采
用砂砾石材料（基础埋深为地面以下1m），μ＝0.6。
墙后填筑普通粘性土，填土γ填土＝
18kN/m3，计算内摩擦角ϕ＝30°，填土与墙背间的摩擦角δ=ϕ/2＝15°。
地基承载应力标准值为fk=450kPa，圬工砌体的极限抗压强度为700kPa、极限抗弯拉强度为110kPa、极限抗剪切强度为80kPa。
2、设计内容：
①墙身断面构造与尺寸
②土压力计算
库仑法适用条件：
墙背倾斜、粗糙，墙后填土不水平，假定破裂面为平面、填料为砂性土（c=0）、破坏土体为刚性。
一般粘性土填料的水平填土也可近似用库仑法计算土压力。
边界条件：
路肩墙，无内侧边坡，荷载布置在全宽范围，刚好从墙内侧布置，破裂角交于荷载中部。
采用库仑法计算主动土压力：
α=arctan（80）=21°48′ δ=15°ϕ=30°
200
𝜓=ϕ+α+δ=30°+15°+21°48′=66°48′
q=20kN，γ=18kN/𝑚3
车辆荷载换算：
ℎ
=𝑞=20=1.11𝑚
0 𝑟 18
𝐴0
=1（𝑎+𝐻+2ℎ
0
2
）（𝑎+𝐻）=1（0+2+2×1.11）（0+2）=4.22
2
𝐵0
=1𝑎𝑏+（𝑏+𝑑）ℎ
0
2
−1𝐻（𝐻+2𝑎+2ℎ
0
2
）𝑡𝑎𝑛𝛼
=0+0−1×2×（2+0+2×1.11）×80
=−1.688
2 200
𝑡𝑎𝑛𝜃=−𝑡𝑎𝑛𝜓±√（𝑐𝑜𝑡𝜙+𝑡𝑎𝑛𝜓）（𝐵0+𝑡𝑎𝑛𝜓）
𝐴0
解得𝑡𝑎𝑛𝜃=0.47或-5.13（舍），则𝜃=acrtan0.47=25°10′
𝐸=𝛾（𝐴
𝑡𝑎𝑛𝜃−𝐵）cos（𝜃+ϕ）
𝑎 0
0sin（𝜃+𝜓）
′
=18×（4.22×0.47+1.688）cos（25°10′+30°）
sin（25°10+66°48′）
=37.77𝑘𝑁
𝐸𝑥=𝐸𝑎cos（𝛼+𝛿）=37.77×cos（21°48′+15°）=30.24𝑘𝑁，
𝐸𝑦=𝐸𝑎sin（𝛼+𝛿）=37.77×sin（21°48′+15°）=22.63𝑘𝑁
③墙体抗滑及抗倾覆稳定性验算
（1）抗滑稳定性验算需满足：
（0.9G+gQ1Ey）m+0.9Gtana0³gQ1Ex
其中𝛼0为基底倾斜角，𝛼0=5°43′
取单位长度,则可得
G=（
0.6+1.5
2 ×2.0+
0.31+0.5
2 ×1.9）×1×22=63.13𝑘𝑁
（0.9G+𝛾𝑄1𝐸𝑦）μ+0.9Gtan𝛼0
=（0.9×63.13+1.4×22.63）×0.6+0.9×63.13×tan5°43′
=58.79kN≥𝛾𝑄1𝐸𝑥=1.4×30.24=42.34𝑘𝑁
故满足抗滑稳定性的要求。
（2）抗倾稳定性验算需满足：
0.9GZG+gQ1（EyZx-ExZy）>0
1 2 （ ） 1
𝐺1=2×0.1×2×（0.1+0.1×3）+0.6×2×
（
1
×0.2+0.6+0.8×3）=1.47
0.2+0.3
+0.8×2×2
1 1 2
𝐺2=0.31×1.9×1.9×2+1.9×0.19×2×1.9×3=0.79
1.47+0.79
𝑍𝐺=（0.6+1.5）×2×1+（0.31+0.5）×1.9×1=0.79𝑚
2 2
k=1+2ℎ0=2.11
𝐻
Zy=H/3+h0/3k=0.842m，Zx=B-Zytana=1.9-0.842´tana=1.563m
0.9G𝑍𝐺+𝛾𝑄1（𝐸𝑦𝑍𝑥−𝐸𝑥𝑍𝑦）
=0.9×58.79×0.79+1.4×（22.63×1.563−30.24×0.842）
=55.67kN∙m>0
故满足抗倾稳定性的要求。
④基底应力及合力偏心距验算
N1=（G𝛾𝐺+𝛾𝑄1𝐸𝑦−W）cos𝛼0+𝛾𝑄1𝐸𝑥𝑠𝑖𝑛𝛼0
=（63.13×1.2+1.4×22.63−0）×0.995+1.4×30.24×0.1=111.13kN
B 1.9
𝑀𝐺=G×（2−𝑍𝐺）=63.13×（2−0.79）=10.1kN∙m
𝑀𝐸=𝐸𝑥𝑍𝑦−𝐸𝑦（𝑍𝑥−0.9）=30.24×0.842−22.63×（1.563−0.9）
=10.46kN∙m
𝑀=1.4𝑀𝐸+1.2𝑀𝐺=26.76kN∙m
𝑒=𝑀
𝑁1
=0.24𝑚<𝐵=0.32𝑚
6
𝑝 =𝑁1（1+6𝑒）=111.13（1+6×0.24）=102.82𝑘𝑃𝑎
𝑚𝑎𝑥 𝐴
𝐵 1.9
1.9
𝑝 =𝑁1（1−6𝑒）=111.13（1−6×0.24）=14.16𝑘𝑃𝑎
𝑚𝑖𝑛 𝐴
𝐵 1.9
1.9
基底合力偏心距要求：
𝑒≤𝐵=1.9=0.48𝑚,符合偏心距要求。
4 4
f=fk+k1g1（b-3）+k2g2（h-0.5）
=450+0+4.4´18´（1-0.5）=490kPa
𝑝𝑚𝑎𝑥（=102.82𝑘𝑃𝑎）<1.2𝑓（=1.2×490=588𝑘𝑃𝑎）
满足地基承载力的要求。
⑤墙身断面强度验算
（1）强度计算
取1/2高处的水平断面进行验算：
𝐴′=1.61 𝐵′=−0.644
0 0
tan𝜃=0.47
𝑎
𝐸′=18×
（1.61×0.47+0.644
cos55°10′
）
sin91°58′=14.41𝑘𝑁
𝐸′=11.54kN 𝐸′=8.63kN 𝑘′=1+2ℎ0=3.22
𝑥 𝑦
1 𝐻′
故𝑍′=𝑍=0.45m𝑍′=1.07m 𝐺′=20.35kN/m
𝑦0 𝑦 𝑥
由以上数据计算可知
𝑍
′
𝐺
1×0.05×1×（0.2+0.05×2）+0.6×1×0.55+0.4×1×1×（0.4×1+0.85）
= 2
=0.58𝑚
3 2 3
2
（0.6+1.25）×1
y
N'=G'+E'=28.98kN
𝑀′=20.35×（0.6−0.58）+11.54×0.45−8.63×（1.07−0.6）=1.54𝑘𝑁
𝑀′ 𝐵
得𝑒0=𝑁′=0.05<6=0.32
0
e
1-256（ ）8
a=B =0.98
1+ 0
K e
12（ ）2
B
A=1´1.0´（0.6+1.25）=0.925m22
Nj=g0（gGNG+gQ1NQ1+ågQiyCiNQi）=1.0´（1.2´20.35+1.4´8.63+0）=36.50kN
aAR/g
=0.98´0.925´700=274.7kN³N
=36.50kN
K K K
H
2.31 j
因为此路肩墙
B
=1.05<10,为矮墙，可以不考虑纵向稳定问题。
（2）正截面直接受剪时验算
=E
'
Qj x
=11.54kN
AR/g+fN
=0.925´80+0.42´28.98=44.21kN³Q
=11.54kN
jj K m1
2.31j
设计的改进措施：
经验算可知，截面的设计偏于安全，经济性相对较差。
可以在设置倾斜基底、展宽墙趾的基础上适当减小截面尺寸。
同时，可以适当调整上下宽度以控制
a<21o48'，以优化截面的形式和尺寸，提高经济性。
⑥画出纵断面布置图、平面图及挡墙横断面图
分段长
泄水孔
地面线
单位：
cm
伸缩缝或
沉降缝
纵断面布置图
平面图
横断面图
二、沥青路面设计
1、设计题目：
南京地区某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。
近期混合交通量为25350辆/日，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2所示，交通量年平均增长率8%。
该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。
请设计合适的半刚性沥青路面结构。
表1某路段混合交通组成
车型分类
一类车
二类车
三类车
四类车
五类车
六类车
代表车型
桑塔纳
五十铃
解放CA10B
黄河JN150
黄河JN162
交通SH361
比重（%）
24.57
42.30
22.04
9.01
1.89
0.18
表2代表车型的技术参数
序号
汽车型号
总重（kN）
载重（kN）
前轴重（kN）
后轴重（kN）
后轴数
轮组数
轴距（cm）
出产国
1
桑塔纳
21.00
2
五十铃
42.00
3
解放CA10B
80.25
40.00
19.40
60.85
1
双
中国
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