《路基路面工程》课程设计计算书1、重力式挡土墙设计2、边坡稳定性设计3、沥青混凝土路面设计4、水泥混凝土路面设计*******学号：*****************日期：2013年1月3日目录第1题重力式挡土墙设计 (1)1.1设计资料 (1)1.2设计任务 (1)1.3设计参数 (1)1.4车辆荷载换算 (2)1.5主动土压力计算 (2)1.6挡土墙计算 (5)第2题边坡稳定性设计 (9)2.1设计资料 (9)2.2汽车荷载换算 (9)2.3圆弧条分法 (10)2.4结果分析 (15)第3题沥青混凝土路面设计 (17)3.1设计资料 (17)3.2设计轴载与路面等级 (17)3.3确定土基回弹模量 (19)3.4路面结构组合设计 (20)3.5路面厚度计算 (21)3.6竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 (22)第4题水泥混凝土路面设计 (24)4.1设计资料 (24)4.2交通分析 (24)4.3初拟路面结构 (24)4.4路面材料参数确定 (24)4.5荷载疲劳应力 (25)4.6温度疲劳应力 (26)1重力式挡土墙设计1.1设计资料(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m 10,路基宽度m 26，路肩宽度m 0.3.(2)基底倾斜角190.0tan :00=αα，取汽车荷载边缘距路肩边缘m d 5.0=.(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3/18m kN =γ,填料与墙背的外摩擦角φδ5.0=；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数30.0=μ，地基容许承载力kPa 250][0=σ.(5)墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重3/22m kN k =γ，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.1.2设计任务(1)车辆荷载换算。

(2)计算墙后主动土压力a E 及其作用点位置。

(3)设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。

进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算。

(4)基础稳定性验算与地基承载力验算。

(5)挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。

1.3设计参数1.3.1几何参数墙高m H 4=，取基础埋深m D 5.1=,墙身纵向分段长度m L 10=；墙背仰斜坡度1:0.2， 04.14-=α，墙底倾斜度190.0tan 0=α，倾斜角 76.100=α；墙顶填土高度m a 5.1=，填土边坡坡度1:1.5， 69.33=β，汽车荷载边缘距路肩边缘m d 5.0=.1.3.2力学参数墙后砂性土填料内摩擦角︒=36φ，填料与墙背外摩擦角φδ5.0=，填土容重3/18m kN =γ；墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，墙身砌体容重3/22m kN k =γ,砌体容许压应力kPa a 600][=σ,砌体容许剪应力kPa 100][=τ,砌体容许拉应力kPa L 60][=σ；地基容许承载力kPa 250][0=σ.1.4车辆荷载换算查阅《公路路基设计手册》，按车带宽均摊的方法，计算各级荷载换算土柱高，并确定车辆荷载作用宽度。

1.4.1计算荷载：汽车—超20级汽车—超20级对应的换算土层厚度()[]a H h 2577.00.1300.2000++=γ，[]内数值大于分段长度m 10,取m 10从而求得m h 65.00=.车辆荷载作用宽度m b 26.30=.1.4.2验算荷载：挂车—120挂车—120，m h 97.018/5.170==，布置在路基全宽上。

车辆荷载作用宽度m b 20.30=.1.5主动土压力计算1.5.1计算荷载：汽车—超20级1)计算破裂角θ假设破裂面交于荷载中部，则()()()()()()()()()504.065.025.145.1425.065.025.12445.0365.02322tan 222000=⨯++⨯+-⨯⨯+⨯+⨯-+⨯⨯+⨯=+++++-++=h a H a H h a H H d b h ab A α96.381704.1436=+-=++=δαφψ ()()885.0tan tan cot tan tan =+++-=A ψψφψθ051.41=∴θ堤顶破裂面至墙踵：()m a H 87.4tan =+θ荷载内缘至墙踵：m d H b 00.4tan =+-α荷载外缘至墙踵：m b d H b 26.726.300.4tan 0=+=++-α因26.787.400.4<<，故破裂面交与荷载中部，假设正确。

2)计算主动土压力a E()()()()()()139.025.0885.096.3851.41sin 3651.41cos tan tan sin cos =-++=+++= αθψθφθK m a b h 18.2tan tan tan 1=+-=αθθ，m d h 84.025.0848.05.0tan tan 2=-=+=αθ m h h H h 98.2213=--=729.12212123011=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Hh h H h H a K kN KK H E a 99.92729.1166.06182121212=⨯⨯⨯⨯==γ 水平分量 ()()kN E E a x 87.921704.14cos 99.92cos =+-⨯=+= δα 竖直分量 ()()kN E E a y 80.41704.14sin 99.92sin =+-⨯=+= δα3)主动土压力作用点位置()()()()m K H H h h h h H a H Z x 38.1729.1434298.2398.265.099.242343233221233021=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+-⨯+=-+-+= 因墙底倾斜，故取修正值mb Z Z x x 07.0190.065.138.1tan 011=⨯-=-=α()m Z b Z x y 67.125.007.065.1tan 111=-⨯-=-=α其中，挡土墙顶宽m b 65.11=由1.6栏中的试算确定。

1.5.2验算荷载：挂车—120计算方法和公式同计算荷载，在式中取m h 97.00=，0=d .计算结果如下：1)计算破裂角θ假设破裂面交于荷载中部，则()()()()()()()()()47.097.025.145.1425.097.025.12440397.0235.12tan 222000=⨯++⨯+-⨯⨯+⨯+⨯-+⨯⨯+⨯=+++++-++=h a H a H h a H H d b h ab A α96.381704.1436=+-=++=δαφψ ()()863.0tan tan cot tan tan =+++-=A ψψφψθ079.40=∴θ堤顶破裂面至墙踵：()m a H 75.4tan =+θ荷载内缘至墙踵：m d H b 00..4tan =+-α荷载外缘至墙踵：m b d H b 20.720.300.4tan 0=+=++-α因20.775.400.4<<，故破裂面交与荷载中部，假设正确。

2)计算主动土压力a E()()()()()()167.025.0863.096.3679.40sin 3679.40cos tan tan sin cos =-++=+++= αθψθφθK m a b h 78.2tan tan tan 1=+-=αθθ，02=h m h h H h 22..1213=--=637.12212123011=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=Hh h H h H a K kN KK H E a 37.39637.1167.04182121212=⨯⨯⨯⨯==γ 水平分量 ()()kN E E a x 32.391704.14cos 37.39cos =+-⨯=+= δα竖直分量 ()()N E E a y 03.21704.14sin 37.39sin =+-⨯=+= δα3)主动土压力作用点位置()()()()m K H H h h h h H a H Z x 50.3637.1434222.1322.197.078.245.1343233221233021=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+-⨯+=-+-+= 因墙底倾斜，故取修正值mb Z Z x x 19.3190.065.150.3tan 011=⨯-=-=α()m Z b Z x y 45.225.019.365.1tan 111=-⨯-=-=α其中，挡土墙顶宽m b 65.11=由1.6栏中的试算确定。

1.6挡土墙计算比较计算荷载与验算荷载，发现验算荷载的土压力较大。

由于基底摩擦系数较小，估计为滑动控制，故先采用验算荷载即挂车—120的土压力计算。

这里只对荷载组合Ⅱ进行计算。

经试算，取挡土墙顶宽m b 65.11=.图1-1 重力式挡土墙设计示例1.6.1墙身自重计算墙身体积，()3011108.6190.065.1-465.1)tan (m b H b V =⨯⨯=-=α,3021226.0tan 5.0m b V ==α，32134.6.m V V V =+=墙身自重，kN V G k 76.1332208.611=⨯==γ, N V G k 48.13922==γ，kN G G G 24.27321=+=1.6.2抗滑稳定性与抗倾覆稳定性验算作用于墙底（即基底）的竖向力，kN E G G N y 27.27503.224.27321=+=++= 抗滑稳定系数3.134.1tan ]tan [00≥=-+=αμαN E E N K x x C ，满足抗滑要求。

墙身自重力臂， mb b H Z G 54.1]25.0)tan [(5.01011=+⋅-=αm b Z G 13.1)]tan tan 2/1(3/12/1[102=-+=αα抗倾覆稳定系数3.196.182.191.9311.286.413.172.554.136.2061122110≥=⨯⨯+⨯+⨯=++=x x y y G G Z E Z E Z G Z G K满足抗倾覆要求。

验算结果表明，断面尺寸由滑动控制，故不必采用汽车—超20级的土压力计算。

1.6.4基底应力及合力偏心距验算竖向力N 至墙趾A 的距离，m N Z E Z E Z G Z G Z x x y y G G N 75.0112211=-++=墙底斜宽m b b B 57.1tan tan 011=+=αα基底合力偏心距m B m Z B e N 26.06035.020=<=-=，基底应力kPa kPa Be B N 250][70.11966.156)61(002,1=<=±=σσ，满足要求。