学号路基路面课程设计设计说明书公路挡土墙与高级路面设计起止日期：年月日至年月日学生姓名班级成绩指导教师土木工程学院年月日天津城建大学课程设计任务书20 —20 学年第学期学院专业课程名称：路基路面工程设计题目：公路挡土墙与高级路面设计完成期限：自年月日至年月日设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：依据设计任务书与公路工程设计相关规范，进行公路路基挡土墙设计、新建沥青路面设计、改建沥青路面设计和新建水泥混凝土路面设计。
学生应在课程设计教室独立完成设计，保证出勤，学会查阅和使用规范、文献，掌握挡土墙、路面设计的基本方法以及设计说明书和工程图纸的基本格式。
设计结束后，提交设计说明书一份，挡土墙设计图、路面设计图各一张（A3号图），并在规定时间参加答辩。
设计资料见附页。
指导教师：教研室主任：批准日期：年月日道路工程课程设计任务书（附页）一、挡土墙设计：设计资料：1.浆砌片石重力式路堤墙，墙身高4－6米，墙上填土高2－3米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜或俯斜，墙身分段长度15米。
2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。
3.墙背填土容重γ＝17kN／m3，计算内摩擦角Φ＝35°,填土与墙背间的内摩擦角δ＝Φ/2。
4.地基为砂类土，容许承载力f＝350kPa，基底摩擦系数μ＝0.40。
5.墙身材料2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重23kN／m3，砌体容许压应力[σa]=600kPa，容许剪应力[τ]＝50kPa，容许弯拉应力[σwl]＝80 kPa。
根据设计资料进行挡土墙设计。
二、路面设计：某国道天津段按一级公路标准修建，并将于2014年底通车，设计道路横断面为双6.0％增长。
旧路改建路段现有路面结构为2.5cm沥青表面处治，25cm石灰土，在不利季节由BZZ—60实测弯沉值(1／100mm)如下：61.8 68.3 69.1 65.7 58.8 66.6 77.8 44.3 31.338.9 45.3 29.1 27.5 30.7 31.9 54.3 79.6 77.268.9 92.3 83.4 91.6 89.7 83.6路基土回弹模量为E0＝35 MPa。
根据以上资料完成：1. 新建与改建沥青路面结构设计计算；结构方案及结构设计图。
2. 新建水泥混凝土路面结构设计计算；结构设计及结构构造图绘制。
三、设计成果：设计结束后，提交设计说明书一份，挡土墙设计图、路面设计图各一张（3号图）第一部分 重力式挡土墙设计一、设计资料：1.浆砌片石重力式路堤墙，墙身高4－6米，墙上填土高2－3米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜或俯斜，墙身分段长度15米。
2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II 级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I 、II 。
3.墙背填土容重γ＝17kN ／m 3，计算内摩擦角Φ＝35°,填土与墙背间的内摩擦角 δ＝Φ/2。
4.地基为砂类土，容许承载力f ＝350kPa ，基底摩擦系数μ＝0.40。
5.墙身材料2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重23kN ／m 3，砌体容许压应力[σa ]=600kPa ，容许剪应力[τ]＝50kPa ，容许弯拉应力[σwl ]＝80 kPa 。
二、确定计算参数设计挡墙高度H=5m ，墙上填土高度a=2m ，填土边坡坡度为1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25。
墙背填土计算内摩擦角035=φ，填土与墙背间的摩擦角︒==5.172/ϕδ;墙背与竖直平面的夹角︒-=-=036.1425.0arctan α。
墙背填土容重γ＝17kN ／m 3。
查看资料知《公路工程技术标准（2003）》中公路-Ⅱ级设计荷载为《公路工程技术标准（97）》中的汽车-20级荷载且验算荷载为：挂车-100。
三、车辆荷载换算1．试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度B ； (1)假定破裂面交于荷载内 不计车辆荷载作用m h 00=； 计算棱体参数A0、B0：5.24)52(21)(21))(2(212200=+=+=+++=H a H a h H a A 62.8)036.14tan()225(5213221tan )2(21)(21000=-⨯+⨯⨯-⨯⨯=++-++=αh a H H h d b ab B 352.0)25()25()036.14tan()225(532)2)((tan )22()(2000=+⨯+︒-⨯⨯+⨯-⨯=+++++-++=h a H a H h a H H d b h ab A α︒=++=46.38δαϕψ；80.0)352.0464.38(tan )464.38tan 35(cot 46.38tan ))(tan tan (cot tan tan =+︒⨯︒+︒+︒-=++±-=A ψψφψθ则：︒==66.3880.0arctan θ不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B ：mbH a H B 35.13)036.14tan(58802.0)25(tan tan )(=-︒-⨯+⨯+=-+⨯+=αθ由于路肩宽度d=0.5m<B=1.35m ，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。
坡顶破裂面至墙踵：m a H 60.58.07tan )(=⨯=+θ荷载内边缘距墙踵：75.45.0325.05tan =++⨯=++-d b H αm荷载外缘距墙踵：75.11775.4tan 0=+=+++-b d b H αm由上有：4.75<5.60<11.75; 易知破裂面交于荷载内。
2．布载，换算土层厚度查阅《公路工程技术标准(JTG+B01-2003)》可知：公路-II 级基本相当于汽车-20级车辆荷载。
车辆荷载布置图可知道：汽车-20级时：m L 8.124.174.130=+++=.则挡土墙的计算长m m a H L L 1500.1830tan )225(8.1230tan )2(0>=︒⨯++=︒++= 挡土墙的计算长度取值15.00m 。
车辆荷载布置图(公路-II 级)：由于在不加荷载时破裂棱体宽度1.35m ，路肩宽m 5.0，所以取车辆荷载： ∑Q=KN 27555021=⨯. 车辆荷载布置图换算土层厚度：m BL Q h 79.01536.1182750=⨯⨯=∑=γ 四、考虑车辆荷载时作用时的土压力计算 1．计入0h 求算破裂棱体的宽度 (1)计算棱体参数A0、B0：03.30)52()79.0252(21))(2(2100=+⨯⨯++⨯=+++=H a h H a A 89.11)036.14tan()79.02225(52179.0)5.03(3221tan )2(21)(21000=︒-⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯++⨯⨯=++-++=αh a H H h d b ab B︒=++=464.38δαϕψ84.0)41.0464.38(tan )464.38tan 35(cot 464.38tan ))(tan tan (cot tan tan =+︒⨯︒+︒+︒-=++±-=A ψψφψθ则︒=40θ考虑车辆荷载后的破裂棱体宽度值为：63.13)036.14tan(584.0)25(tan tan )(=--⨯+⨯+=-+⨯+=b H a H B αθ易知破裂面位于荷载中。
(2)计算主动土压力及其作用位置 主动土压力系数：16.0)25.084.0()464.3840sin()3540cos()tan (tan )sin()cos(=-︒+︒︒+︒=+++=αθψθφθKm d h 85.025.084.05.0tan tan 1=-=+=αθm a b h 24.225.084.084.023tan tan tan 3=-⨯-=+-=αθθm h h H h 91.1314=--=74.1591.179.02)5224.21(52212)21(21224031=⨯⨯+⨯-⨯⨯+=+-+=H h h H h H a K 主动土压力： ==1221KK H E γ21KPa 16.5974.116.05172=⨯⨯⨯⨯41.0)79.0225()25()036.14tan()79.02225(5)5.03(79.0232)2)((tan )22()(2000=⨯++⨯+︒-⨯⨯+⨯+⨯-+⨯⨯+⨯=+++++-++=h a H a H h a H H d b h ab A αKPa E E x 05.59)5.17036.14cos(16.59)cos('=+︒-⨯=+= δαKPa E E y 58.3)5.17036.14sin(16.59)sin(.=+-⨯=+= δα作用位置：97.174.153)5291.13(91.179.0)24.25(2353)23()(3221244023=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+-⨯+=++-+=K H H h h h h H a H Z y12.2)037.14tan(97.163.1tan =︒--=-=αY x Z B Z五、设计挡土墙截面（取一延米计算）1、初拟墙顶面宽度b 1=1.5m ；通过计算检验强顶宽b 1是否满足使用要求Kg G 245.145235.1)29.05.05(1=⨯⨯--= Kg G 70.20238.15.02=⨯⨯=Kg G 003.62329.08.1213=⨯⨯⨯=Kg G G G G 948.1713210=++=各部分墙重对墙趾M 的力臂：m Z 70.125.125.02)29.05.05(25.05.03.01=+⨯--+⨯+=m Z 96.028.1225.05.02=+⨯=m Z 08.1343.18.13=+=mG G Z G Z G Z Z 59.1948.171003.608.170.2096.0245.14570.103322110=⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+⨯=2、抗滑动稳定性验算3.1][13.331.11sin 948.17177.14cos 16.594.0)77.14sin 16.5931.11cos 948.171()cos()]sin(cos [tan ]tan )[(00000=>=︒-︒⨯︒+=+++++=-+++=︒c X P P X c k E E G N E E E E N k αδαμαδαααμα（其中：︒=++77.140αδα）3、抗倾覆稳定性验算 抗倾覆稳定系数：5.1][85.268.105.5952.258.359.1948.1710000=>=⨯⨯+⨯=''+'+=k Z E Z E Z E Z G k y X pp X y（m Z Z y y 68.129.0=-=' ； 52.23.031.11sin 5.0=++︒='x x Z Z ）4、地基承载力验算KN E W E G N X Q y Q G 46.22331.11sin 05.594.131.11cos )58.34.12.1948.171(sin cos )(01011=︒⨯+︒⨯+⨯=+-+=αγαγγm E G Z E Z E GZ Z yyX X y N 04.158.3948.17168.105.5952.258.359.1948.1710=+⨯-⨯+⨯=+'-'+=225.004.1263.122-=-=-=N B e ； 27.0663.16e ==<l B 有 则 350KPa [f]KPa 55.2363.250)63.1225.061(63.124.151)61(1minmax =<=⨯±=±=；KPa B e A N P 即符合地基承载力5、墙身截面强度验算 （1） 抗压强度验算841.0)(121)(25612080=+-=BeB ek α25.115.1m A =⨯=查表得，片石f r =2.31KN AR rfaK 14.31731.26005.1814.0=⨯⨯=αKN E G N y Q G j 78.200)58.34.1948.1712.1(95.0(10=⨯+⨯=+=γγγfak j AR N γα<∴,满足要求。