成都学院课程名称：路基路面工程学院：建筑与土木工程学院专业：土木工程学号： 201210209108 年级： 2012级学生姓名：聂跃指导教师：陈小平二O一五年六月目录1. 设计任务书1.1路基部分 (1)1.1.1设计资料 (1)1.1.2设计任务 (1)1.2.路面部分 (1)1.2.1基本设计资料 (1)1.2.2 设计任务 (2)2.路基部分设计2.1重力式挡土墙设计 (3)2.2破裂棱柱体位置确定 (3)2.3荷载当量土柱高度计算 (3)2.4土压力计算 (3)2.5土压力作用点位置计算 (6)2.6土压力对墙趾力臂计算 (6)2.7稳定性验算 (6)2.8基地应力和合力偏心矩验算 (8)2.9截面内力计算 (9)2.10设计图纸及工程量 (9)3.路面部分设计3.1 基本设计资料 (10)3.2 沥青路面设计 (11)3.2.1轴载分析 (11)3.2.2 .1结构组合与材料选取（干燥路段） (15)3.2.2.2 各层材料的抗压模量和劈裂强度 (15)3.2.2.3 设计指标的确定 (16)3.2.2.4 路面结构层厚度的计算 (18)3.2.2.5沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算 (19)3.2.2.6防冻层厚度检验 (23)3.2.3.1结构组合与材料选取（潮湿路段） (24)3.2.3.2 各层材料的抗压模量和劈裂强度 (24)3.2.3.3 设计指标的确定 (25)3.2.3.4路面结构层厚度的计算 (27)3.2.3.5沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算 (28)3.2.3.6防冻层厚度检验 (30)3.3水泥混凝土路面设计 (31)3.3.1 交通量分析 (31)3.3.2 初拟路面结构 (33)3.3.3 确定材料参数 (33)3.3.4 计算荷载疲劳应力 (34)3.3.5 计算温度疲劳应力 (37)3.3.6防冻厚度检验和接缝设计 (38)3.3.7角隅钢筋设计 (39)参考文献 (40)1 设计任务书1.1路基部分1.1.1设计资料（1）某公路边坡高为H=3.3m，边坡坡度为1:0.25（＝14°02′）（如图1.1所示）。
（2）土质情况：土重度γ=21kN/m3，内摩擦角φ=34.7°；填土与墙背间的摩擦角δ=16.8°；地基为岩石，地基容许承载力[σ]=600kPa，基底摩擦系数f=0.5。
（3）墙身材料：砌体重度γ=19.8kN/m3，砌体容许压应力[σ]=650kPa，容许剪应力[τ]=100kPa。
图1.1 路基边坡1.1.2设计任务根据上述资料，设计重力式挡土墙以保持边坡稳定。
1.2路面部分1.2.1.基本设计资料该路段设计年限20年，交通量年平均增长6.6%，车道系数η=0.5，该路段处于中国公路自然区划V4区，公路等级为一级，路面宽度为B=24.5m，行车道为四车道2×7.5m，此公路设有一个收费站，且处于中湿路段。
路基土为粉质中液限土，潮湿路段E0=24Mpa，中湿路段E0=32.2Mpa，干燥路段E0=36Mpa，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。
表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量跃进NJ230 595解放CA10B 902黄河JN150 387长征XD250 317依土姿TD50 1511菲亚特650E 251太脱拉138 502.2.2 设计任务（1）收费站采用水泥混凝土路面，其他路段采用沥青混凝土路面；（2）沥青混凝土路面设计主要内容包括：轴载分析、结构层组合设计、材料参数确定、设计指标计算、路表弯沉和层底拉应力检算。
（3）水泥混凝土路面设计包括：交通量分析、路面结构组合设计、材料参数确定、荷载疲劳应力计算、温度疲劳应力计算、防冻厚度计接缝设计、角隅钢筋设计。
2.路基部分设计2.1重力式挡土墙设计某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：（1）墙身构造：墙高3.3m，墙背仰斜坡度：1：0.25（＝14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如图2.1示；（2）土质情况：墙背填土容重γ=21kN/m3，内摩擦角φ=34.7°；填土与墙背间的摩擦角δ＝16.8°；地基为岩石地基容许承载力[σ]＝600kPa，基地摩擦系数f=0.5；（3）墙身材料：砌体容重γ=19.8kN/m3，砌体容许压应力[σ]＝650kPa，容许剪应力[τ]＝100kPa。
图2.1 初始拟采用挡土墙尺寸图2.2破裂棱柱体位置确定（1）破裂角（θ）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：=︒+︒+︒-=++=ψ7.348.16'0214φδα37º28' 90ω<因为00000111()(22)tan 0(00)(2)tan 222B ab b d h H H a h h H H h αα=++-++=++-+01(2)tan 2H H h α=-+ 00011(2)()(2)22A a H h a H H H h =+++=+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：)tan )(tan (cot tan tan 00ψψϕψθ+++-=A B)tan )(tan tan (cot tan αψψϕψ-++-=)'0214tan '2837)(tan '2837tan 7.34(cot '2837tan ︒+︒︒+︒+︒-= =0.7447θ=''30'4036︒（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：破裂契体长度：6325.1)25.0745.0(3.3)tan tan 0=-=+=αθ（H L m 车辆荷载分布宽度：m d m N Nb L 5.56.03.18.12)1(=++⨯=+-+= 所以0L L <，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。
2.3荷载当量土柱高度计算墙高3.3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：q ＝18.375kN/m 2，m q h 875.021/375.18/0===γ2.4土压力计算3325.8)3.30)(875.023.30(21))(22100=+⨯++=+++=H a h H a A （083.2)'0214tan()875.0203.3(3.32100tan )22(21-)( 21000=︒-⨯++⨯-+=++++=αh a H H h d b ab B 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：KNB A E a 754.28)'2837''30'4036sin()7.34''30'4036cos()083.27447.03325.8(21)sin()cos()tan (00=︒+︒︒+︒-⨯⨯=++-=ψθϕθθγKN E E a x 72.28)'4816'0214cos(754.28)cos(=︒+︒-=+=δα KN E E a y 3879.1)'4816'0214sin(754.28)sin(=︒+︒-=+=δα2.5土压力作用点位置计算：53.13.3/875.021/2101=⨯+=+=H h Km K h H Z X 291.153.13875.03/3.333/101=⨯+=+= X1Z －土压力作用点到墙踵的垂直距离；2.6土压力对墙趾力臂计算基地倾斜，土压力对墙趾力臂：mh Z Z X x 101.119.0497.111=-=-=m Z b Z x y 255.125.0101.198.0tan 1=⨯+=-=α2.7稳定性验算（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：211105.311.398.0m H b V =⨯=⨯=KN V G 39.608.1905.3111=⨯=⨯=γm b H Z G 88.0]98.0)'0214tan(11.3[5.0)tan (21111=+︒⨯=+=α093.019.098.05.02=⨯⨯=V m 2 KN V G 84.18.19093.0122=⨯=⨯=γm b Z G 64.098.0651.0651.012=⨯=⨯=KN G G G 23.6284.139.6021=+=+=（2）抗滑稳定性验算： 倾斜基地 0.2：1，验算公式：()()Q1y x 0Q2P 0Q1y 0Q1x Q2P 1.1tan tan 1.1tan 0G E E E G E E E γαγαμγαγγ⎡⎤++-++-+>⎣⎦ 0909.12072.284.1198.0)3879.14.123.621.1(5.0)]0198.072.283879.1(4.123.621.1[>=+⨯-⨯⨯+⨯+⨯-⨯+⨯+⨯所以抗滑稳定性满足。
（3）抗倾覆稳定性验算：()G Q1y x x y Q1p p 0.80GZ E Z E Z E Z γγ+-+>66.30)225.172.28101.13879.1(4.1)64.084.188.039.60(8.0<-=+⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯所以倾覆稳定性不足，应采取改进措施以增强抗倾覆稳定性。
重新拟定b 1＝1.2m 倾斜基地，土压力对墙址力臂：m h Z Z X x 307.119.0497.111=-=-= m Z b Z x y 55.125.04.12.1tan 1=⨯+=-=α2111732.311.32.1m H b V =⨯=⨯=KN V G 89.738.19732.3111=⨯=⨯=γm b H Z G 989.0)2.1)'0214tan(11.3(5.0)tan (21111=+︒⨯=+=α114.019.02.15.02=⨯⨯=V 2m KN V G 26.28.19114.0122=⨯=⨯=γ m b Z G 78.02.1651.0651.012=⨯=⨯=()G Q1y x x y Q1p p 0.80GZ E Z E Z E Z γγ+-+>088.00)55.172.28307.13879.1(4.1)78.026.2989.089.73(8.0>=+⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯所以倾覆稳定性满足。
2.8基地应力和合力偏心矩验算1）合力偏心矩计算()E G 1Q10Q101.2 1.4cos sin G y x M M Me N G E W E γγαγα⨯+⨯==+-+ 上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩，所以计算时先要计算对形心的力臂：根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。