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路基路面课程设计报告书
路基路面课程设计
1章重力式挡土墙设计
1.1重力式路堤墙设计资料
1.1.1墙身构造
墙高5m，墙背仰斜坡度：
1：
0.25（＝14°），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如图1.1示；
1.1.2土质情况
墙背填土容重γ=18kN/m3，内摩擦角；填土与墙背间的摩擦角δ＝16°；地基为石灰岩地基，容许承载力[σ]＝480kPa，基地摩擦系数；
1.1.3墙身材料：
5号砂浆，30号片石，砌体容重γ=22kN/m3，砌体容许压应力[σ]＝610kPa，容许剪应力[τ]＝110kPa，容许压应力。
图1.1初始拟采用挡土墙尺寸图
1.2破裂棱体位置确定
1.2.1破裂角（）的计算
假设破裂面交于荷载范围内，则有：
，
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：
故
1.2.2验算破裂面是否交于荷载范围内
破裂面至墙踵:
荷载内缘至墙踵:
荷载外缘至墙踵:
因为4.75<5.25<10.25,假设满足要求。
1.3荷载当量土柱高度计算
墙高5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。
按照线性内插法，计算附加荷载强度：
，
，即当量土柱高度为0.903m。
1.4土压力计算
1.4.1土压力大小计算
根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：
1.4.2土压力作用点位置计算
1.5稳定性验算
1.5.1墙体重量及其作用点位置计算
挡墙按单位长度计算，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，下部分为三角形：
1.5.2抗滑稳定性验算
，取挡土墙宽B=2m，验算公式：
即：
所以抗滑稳定性满足。
1.5.3抗倾覆稳定性验算
验算公式：
其中，
所以倾覆稳定性满足。
1.6基地应力和合力偏心矩验算
为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。
1.6.1基础地面压应力和偏心距
1）轴心荷载作用时：
所以=267.5÷（2×1）=133.7kPa<[σ]=480kPa
故基础地面压应力满足要求。
合力偏心距
2）偏心荷载作用时
作用于基底的合力偏心距
则:
故偏心距与基础地面压应力均满足要求。
1.6.2地基承载力验算
1）轴心荷载作用时，=133.7<480=
2）当偏心荷载作用时，
故地基承载力抗力值符合要求。
1.7墙身截面强度计算
1.7.1强度计算
要求：
其中：
=0.569,为轴向力偏心影响系数，按每延米长计算；
=0.95×[1.2×220+1.4×2.49]=254.1kN
=0.69×2×610÷2.31=364.4KN
所以<,故强度满足要求。
1.7.2稳定计算
要求：
其中：
=
≤=0.977×0.569×2×610=293.57KN，故稳定性满足要求。
1.7.3正截面直接受剪验算
要求：
≤
其中==71.16KN，=2×110÷2.31+0.42×207.58=207.59kN
即<，抗剪满足要求。
由上述可得K10+000截面的挡土墙符合要求,挡土墙最终截面按照拟定设计。
1.8设计图纸
1.8.1典型断面、立面布置图、平面布置图
典型断面如图1.2所示，立面布置图1.3所示，平面布置图1.4所示。
每间隔10米设置变形缝一道，缝内用沥青麻絮嵌塞；泄水孔尺寸10×10cm，2--3米布置一个，泄水孔应高出地面不小于30厘米；墙背均应设置50厘米砂砾透水层，并做土工布封层。
图1.2典型断面图
第2章沥青路面设计
2.1基本设计资料
某地公路自然区划IV区拟建一级公路，采用沥青路面结构，设计年限为15年，土基为粉质土，确定土基的稠度为1.10，回弹模量取36MPa，路基干湿状态为中湿状态,有关资料如下：
（1）公路技术等级为一级，为双向四车道,车道系数。
（2）交通组成如表1.1（示例）所示，交通量年增长率：
前五（十）年：
γ=8%；中间五（十）年：
γ=7%；后五（十）年：
γ=6%。
设15年内的平均交通量年增长率为，则，求得。
表2.1交通组成及交通量表
车型
双向交通量
东风EQ140
625
解放CA10B
800
黄河JN150
400
长征XD250
300
依土姿TD50
1485
菲亚特650E
245
太脱拉138
47
2.2轴载分析
我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。
标准轴载的计算参数按表2.2确定。
表2.2标准轴载计算参数
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载名称
BZZ-100
标准轴载P（KN）
100
单轮当量圆直径d（mm）
21.30
轮胎接地压强P（Mpa）
0.70
两轮中心距（cm）
1．5d
2.2.2以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算
当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数，计算过程见表2.3。
式中：
—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；
—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）；
—标准轴载（）；
—各种被换算车型的轴载（）；
C1—轴数系数；
C2—轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38。
当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：
，式中：
m—轴数。
表2.3轴载换算结果
车型
（）
（次/日）
东风EQ140
前轴
23.70
1
6.4
625
—
后轴
69.20
1
1
625
126.00
解放CA10B
前轴
19.40
1
6.4
800
—
后轴
60.85
1
1
800
92.18
黄河JN150
前轴
49.00
1
6.4
400
114.97
后轴
101.60
1
1
400
428.60
长征XD250
前轴
37.80
1
6.4
300
28.79
后轴
2*72.60
1
1
300
1519.41
依士姿TD50
前轴
42.20
1
6.4
1485
222.85
后轴
90.00
1
1
1485
1878.07
菲压特650E
前轴
33.00
1
6.4
245
12.61
后轴
72.00
1
1
245
58.69
太脱拉138
前轴
51.40
1
6.4
47
16.63
后轴
2*80.00
2.2
1
47
98.81
∑N
4357.67
则其设计年限内一个车道上的累计量轴次：
式中，—设计年限内一个车道的累计当量次数；
t—设计年限，由材料知，t=15年；
—设计端竣工后一年双向日平均当量轴次；
—设计年限内的交通量平均增长率，由材料知，γ=0.07
—车道系数，由材料知η=0.5。
则：
次。
2.2.3以半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次
验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次时，凡轴载大于50KN的各级轴载的作用次数均按下式换算成标准轴载的当量作用次数，计算过程见表2.4。
式中：
—以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数；
—被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）；
—标准轴载（）；
—各种被换算车型的轴载（）；
—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
—轴数系数；
表2.4轴载换算结果
车型
（）
（次/日）
东风EQ140
前轴
23.70
1
18.5
625
—
后轴
69.20
1
1
625
32.86
解放CA10B
前轴
19.40
1
18.5
800
—
后轴
60.85
1
1
800
15.04
黄河JN150
前轴
49.00
1
18.5
400
—
后轴
101.60
1
1
400
454.16
长征XD250
前轴
37.80
1
18.5
300
—
后轴
2*72.60
1
1
300
5927.26
依士姿TD50
前轴
42.20
1
18.5
1485
27.63
后轴
90.00
1
1
1485
639.24
菲压特650E
前轴
33.00
1
18.5
245
—
后轴
72.00
1
1
245
17.69
太脱拉138
前轴
51.40
1
18.5
47
4.24
后轴
2*80.00
3
1
47
13142.17
∑N
13198.63
年限内一个车道上的累计量轴次为：
次。
2.3结构组合与材料选取
根据《公路沥青路面设计规范》，考虑公路沿途有砂石、碎石、石灰、粉煤灰供应，路面结构层如下：
面层采用三层式沥青混凝土（200），基层采用水泥稳定碎石（厚度待定），底层采用二灰土（300），其中表层采用细粒式密级配沥青混凝（50mm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（70），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（80）。
2.4压模量和劈裂强度
土基回弹模量的确定可根据查表法查得。
各结构层材料的抗压模量及劈裂强度已参照规范给出的推荐值确定，见表2.5。
表2.5结构组合参数、、
材料名次
厚度（cm）
抗压回弹模量
强度劈裂
（Mpa）
15°C模量
20°C模量
细粒式沥青混凝土
5
2680
1991
1.2
中粒式沥青混凝土
7
2175
1425
1.0
粗粒式沥青混凝土
8
1320
978
0.8
水泥稳定碎石
待定
3188
3188
0.6
二灰土
35
750
750
0.25
土基
—
30
30
—
2.5设计指标的确定
2.5.1设计弯沉值
公路为一级，则公路等级系数取1.0；面层是沥青混凝土，则面层类型的系数取1.0；路面结构为半刚性基层沥青路面，则路面结构类型系数取1.0。
式中：
—设计弯沉值
—设计年限内的累计当量年标准轴载作用次数
—公路等级系数，一级公路为1.0
—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0
—基层类型系数，半刚性基层为1.0
所以，
2.5.2各层材料按容许层底拉应力
按下列公式计算：
式中：
—路面结构材料的极限抗拉强度（Mpa）；
—路面结构材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限次加载的疲劳弯拉应力（Mpa）；
—抗拉强度结构系数；
对沥青混凝土面层的抗拉强度结构系数：
；
对无机结合料稳定集料类的抗拉强度结构系数：
；
对无机结合料稳定细土类的抗拉强度结构系数：
表2.6结构层容许弯拉应力
材料名称
（Mpa）
（Mpa）
细粒沥青混凝土
1.4
5.21
0.27
中粒沥青混凝土
1.0
5.21
0.19
粗粒沥青混凝土
0.8
5.21
0.15
水泥稳定碎石
0.5
2.
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