嘉应学院土木工程学院《路基路面工程》课程设计姓名:专业:学号:日期:指导教师:一、重力式挡土墙设计1.设计参数（1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m ；路基宽度26m ，路肩宽度3.0m ；（2）基底倾斜角0α：tan 0α＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m ；（3）设计车辆荷载标准值按公路－I 级汽车荷载采用，即相当于汽车−超20级、挂车−120（验算荷载）；（4）墙后填料砂性土容重γ=183/m kN ,填料与墙背的外摩擦角τ=o 5.18；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30，地基容许承载力[0σ]=250a kP ；（5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k γ=223/m kN ，容许压应力a a kP 600][=σ，容许剪应力a j kP 100][][==στ，容许拉应力a L kP 60][=σ（6）墙后砂性土填料的内摩擦角o 37=φ，墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度1:0.27（=0115'o ），墙高H=5m ，墙顶填土高a =4m 。

2.破裂棱体位置确定 （1）破裂角（θ）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：02403703180115'=+'+'-=++=o o o o a φτψ因为o 90<ωah H H a h H H h a h a H H h d b ab B tan )2(21tan )2(21)00(0tan )22(21)(21000000+-=+-++=++-++=)2(21))(2(21000h H H H a h H a A +=+++=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：711.0)tan )(tan (cot tan tan 0=+++-=ψψφψθA B 5235'=o θ（2）验算破裂面是否交于荷载范围内破裂砌体长度：m a H L 21..2)27.0711.0(5)tan (tan 0=-⨯=+=θ 车辆荷载分布宽度：m d m N Nb L 5.36.03.18.12)1(=++⨯=+-+= 所以L L <0，即破裂面交于荷载范围内，符合设计。

3.荷载当量土柱高度计算墙高5m ，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：m qh 78.018140===γ4.土压力计算4.16)50)(78.0250(21))(2(2100=+⨯++=+++=H a h H a A a h a H H h d b ab B tan )22(21)(21000++-++=43.4)0115tan()78.0205(52100='-⨯⨯++⨯⨯-+=o根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部压力计算公式)sin()cos()tan (00ψθφθθγ++-=B A E akN oo o o 61.40)02405235sin()375235cos()43.4711.04.16(0.18='+'+'⨯-⨯⨯= kN a E E o o a x 54.40)03180115cos(61.40)cos(='+'-⨯=+=τkN a E E o o a y 36.2)03187015sin(61.40)sin(='+'-⨯=+=τ5.土压力作用点位置计算312.15/78.021/2101=⨯+=+=H h Km K h H Z x 865.1)312.13/(78.03/5)3/(3/101=⨯+=+=6.土压力对墙趾力臂计算 基地倾斜，土压力对墙趾力臂m12.2)0115tan(542.17.1tan m 542.1190.07.1865.1tan 1011='-⨯-=-==⨯-=-=o x y y x x Z b Z b Z Z αα7．稳定性验算 （1）抗滑动稳定性验算 墙身体积计算：30111m 95.7)190.07.15(7.1)tan (=⨯-⨯=-=αb H b V320212m 27.0190.07.15.0tan 5.0=⨯⨯==αb V321m 22.827.095.7=+=+=V V V墙身自重计算:kN 9.1742295.711=⨯==k V G γ， kN 94.52227.022=⨯==k V G γ，kN 84.18094.59.17421=+=+=G G G抗滑稳定性验算：[][]036.4454.404.1190.0)36.240.184.1801.1(3.0)190.054.4036.2(4.184.1801.1tan )1.1()tan (1.110101＞=⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯=-++++xQ y Q x y Q E E G E E G γαγμαγ墙身自重力臂计算：()[]48.17.127.0190.07.155.0])tan [(5.01011=+⨯⨯-⨯=+⋅-=b n b H Z G α16.17.1)0513.05.0(315.0)]tan tan 2/1(3/12/1[102=⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=-+=b Z G αα()47.184.18016.194.548.19.174)(2211=⨯+⨯=+=G Z G Z G Z G G GkN 2.18336.294.59.17421=++=++=y E G G N抗滑稳定系数:[]99.9190.02.18354.403.0190.054.402.183tan ]tan [00=⨯-⨯⨯+=-+=αμαN E E N K x x C ＞1.3满足要求。

（2）抗倾覆稳定性验算27.132)54.154.4012.236.2(4.147.184.1808.0)(8.01＞=⨯-⨯⨯+⨯⨯=-+x x y y Q G Z E Z E GZ γ抗倾覆稳定系数:5.134.454.154.4012.236.216.194.548.19.17422110>=⨯⨯+⨯+⨯=++=xx yy G G Z E Z E Z G Z G K 满足要求。

（3）基底合力偏心距验算N 至墙趾A 的距离m13.12.18354.154.4012.236.216.194.548.19.1742211=⨯-⨯+⨯+⨯=-++=NZ E Z E Z G Z G Z xx y y G G N基底合力偏心距32.013.1262.120=-=-=N Z B e（4）地基承载力验算[]kPa 25011.247)62.132.061(62.12.183)61(001==⨯+⨯=+=σσ＜kPa B e B N []kPa 25094.2062.132.06162.12.183)61(002=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-=σσ＜kPa B e B N 满足要求。

一、沥青路面设计1.设计参数广东某地区地区（IV7区）某新建双向4车道一级公路，拟采用沥青混凝土路面，路基土为高液限粘土，地下水位为－1m，路基填土高度1.2m，预计通车初每日双向混合交通量组成及交通量如下表：预计年平均交通量增长率为7％；沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。

2.确定路面等级和面层类型（1）轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时各级轴载换算采用∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=kiii ppnCCN135.421计算（小于25的轴载不计），计算结果下列表所示：轴载换算结果汇总表（以弯沉为标准时）一级公路沥青路面的设计年限为15年，双向四车道的车道系数=η0.45则设计使用期累计当量轴次为：()[]()[]次1217087745.077.294807.0365107.0136511151=⨯⨯⨯-+=⋅⋅⨯-+=ηγγN N te当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载（轴载小于50KN 的不计）则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：()[]次13713095365111=⋅⋅⨯-+=ηγγN N te(2) 确定路面等级和面层类型根据“沥规”并结合上面的计算，确定路面等级为高级路面；面层类型为沥青混凝土。

3.确定土基的回弹模量（1）确定路基的干湿类型：该路处于IV 7区，路槽底距地下水位高度平均为1m+1.2m=2.2m ，查表可知此高度高于1H ,属于干燥路基。

（2）确定路基的平均稠度ω：查表可知路基平均稠度介于()03.11c ω和()20.10c ω之间，取1.1=ω。

（3）查表可得土基的回弹模量MPa E 400=。

4.路面结构组合设计 （1）拟定路面结构组合方案经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为4107.596⨯次左右，查表可得路面为高级路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为一级公路，因此采用双层式结构。

（2）拟定路面结构层的厚度表面层采用4cm厚细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用6cm厚粗粒式密集配沥青混凝土。

由于沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应，基层和底基层分别采用刚度较高、水稳定性好的石灰粉煤灰稳定碎石基层（厚20cm）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。

（3）各层材料设计参数土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于下表中5.根据设计弯沉值计算路面厚度 （1） 计算设计弯沉值一级公路，取0.1=c A ，面层为沥青混凝土，取0.1=s A ，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm,取0.1=b A 。

设计弯沉：48.260.10.10.159674566006002.02.0=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=--b s c ed A A A N L计算各层材料的容许层底拉应力：ssp R K /σσ=细粒式密集配沥青混凝土：79.20.1/59674560.109.0/09.022.022.0=⨯⨯=⋅⋅=c ea s A N A KMPa5.079.2/4.1/===s sp R K σσ中粒式密集配沥青混凝土：79.20.1/59674560.109.0/09.022.022.0=⨯⨯=⋅⋅=c ea s A N A KMPa36.079.2/1/===s sp R K σσ粗粒式密集配沥青混凝土：MPa 08.30.1/59674561.109.0/09.022.022.0=⨯⨯=⋅⋅=c ea s A N A KMPa26.008.3/8.0/===s sp R K σσ两灰碎石：MPa91.10.1/596745635.0/35.011.011.0=⨯=⋅=c es A N KMPa34.091.1/65.0/===s sp R K σσ石灰土：MPa 5.21.1/596745645.0/45.011.011.0=⨯=⋅=c es A N KMPa09.05.2/225.0/===s sp R K σσ设计参数汇总表土基- 34 - 采用HPDS2003A公路路面设计程序计算结果：公路等级:一级公路新建路面的层数：5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:26.5(0.01mm)路面设计层层位:5设计层最小厚度:15cm按设计弯沉值计算设计层厚度: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(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度:H( 5 )= 22.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.8 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.8 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 5 )= 22.8 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)（2）路面设计层厚度 :H( 5 )= 22.8 cm(仅考虑弯沉)H( 5 )= 22.8 cm(同时考虑弯沉和拉应力)通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: ---------------------------------------细粒式沥青混凝土 4 cm---------------------------------------粗粒式沥青混凝土 6 cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石 22cm---------------------------------------石灰土 23cm---------------------------------------土基三、水泥混凝土路面设计1.设计参数区）某新建双向2车道二级公路，拟采用水泥混广州郊区（IV7凝土路面，行车道宽度为9m。