路基路面工程重力式挡土墙和沥青路面课程设计.docx

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路基路面工程重力式挡土墙和沥青路面课程设计

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，填料与墙背间的摩擦角δ=20.5º；

地基为整体性较好的砾石土类，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、破裂棱体位置的确定

假设破裂面交于荷载范围内，则有：

1、破裂角的计算

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的计算公式：

32.798

2、验算破裂面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的土压力计算公式：

五、土压力作用点位置计算

表示土压力作用点到墙踵的垂直距离。

六、土压力对墙趾力臂计算

基底倾斜，土压力对墙趾的力臂：

七、稳定性验算

1、墙体重量与其作用位置计算

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、基底应力与偏心距验算

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的规定。

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，基底应力与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、设计图纸与工程量

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厚的沙砾透水层，并做土工布封层。

十一、挡土墙的排水设施设计

在墙身上沿墙高和墙长设置泄水孔，其为10cm20cm的方孔，具有向墙外倾斜的坡度，间距取为2.5m，泄水孔的进水侧设反滤层，厚度为0.4m，在最下排泄水孔的底部设置隔水层，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的高速公路，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与验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次

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

105.0

1

1

1420

1755.7

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

90.0

1

1

1593

1007.3

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的轴载作用不计，后面挂车的荷载不计。

②累计当量轴次

根据设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数,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的累计当量轴次

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

1

1

1420

2098.0

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的轴载作用不计，后面挂车的荷载不计。

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，结构层的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、计算设计弯沉值和机构强度系数K

（用于沥青层）

（用于二灰碎石和水泥碎石）

（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

按试验规程的方法试验确定20℃的沥青混合料和其他结构层材料的抗压回弹模量。

15℃的沥青混合料和其他结构层材材料的弯拉回弹模量，以与沥青混合料15℃弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度值，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