路基路面课程设计完整版

布置车轮的宽度 l0
l0 1.40 0.5 (0.5 0.3) 0.70m
Q 300 2 150KN(半辆车重)
（4）换算当量土层厚度
h0
Q B0L
150 18 1.396 10
0.597m
2. 主动土压力计算
1）求破裂角 假设破裂面交于荷载内，查《公路设计手册（路基）》
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A ab 2h0 (b d ) H (H 2a 2h0 )tg (H a)(H a 2h0 )
计算图示如下
初步拟定 H 6m, a 2m,b 3m,b1 1.5m ，查《公路设计手册（路基）》，由表 3
—2—1 中第五类公式知
ab H (H 2a)tg A
(H a)2 则， A 2 3 6 (6 2 2) tan(14002') 0.328
(6 2)2
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一、重力式挡土墙
第一部分 设计任务书
（一）设计的目的要求 通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理 解，掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。 将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。 （二）设计内容 ①车辆荷载换算； ②土压力计算； ③挡土墙截面尺寸设计； ④挡土墙稳定性验算。 （三）设计资料 1．墙身构造 拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图 1)，墙高 H =？m，墙
K cos( ) (tg tg ) sin( )
cos(37021' sin(37021'
380 ) 42058'
)
(0.763
tan(14002'
))
0.132
h1
b atg tg tg
3 2 0.763 0.763 tan(14002' )
2.87m
h2
tg
d tg
0 0.812 tan(14002' )
380 (14002') 190 42058' tan 0.931
于是有：
tg tg (ctg tg)(tg A) 0.931 (cot 380 0.931)(0.931 0.328) 0.737 B0 (H a)tg Htg b (6 2) 0.737 6 tan(14002') 3 1.396m （2）求纵向分布长度 L
《路基路面工程》课程设计
学院：土木工程学院 专业：土木工程 班级：道路二班 姓名：黄叶松 指导教师：但汉成
二〇一五年九月
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目录
一、重力式挡土墙设计 第一部分 设计任务书…………………………………………………3 （一）设计内容和要求…………………………………………………3 （二）设计内容…………………………………………………………3 （三）设计资料…………………………………………………………3 第二部分 设计计算书 1. 车辆换算荷载………………………………………………………4 2. 主动土压力计算……………………………………………………5 3. 设计挡土墙截面……………………………………………………9 4. 绘制挡土墙纵横截面（附图 1）…………………………………30 二、 沥青路面结构设计 1．设计资料…………………………………………………………12 2. 轴载分析…………………………………………………………12 3. 拟定路面结构方案………………………………………………16 4. 各材料层参数……………………………………………………16 5. 设计指标确定……………………………………………………17 6. 确定设计层厚度…………………………………………………18 7. 底层弯拉应力验算………………………………………………21 8. 防冻层厚度验算…………………………………………………29 9. 方案可行性判定…………………………………………………29 10. 绘制路面结构图……………………………………………………31
2 3 2 0.60 (3 0.5) 6 (6 2 2 2 0.60) tan(14002') (6 2) (6 2 2 0.60)
0.367
tg tg (ctg tg)(tg A) 0.931 (cot 380 0.931)(0.931 0.367) 0.763 =37021'
ZG2 0.651b1 0.6511.5 0.98m
（2）抗滑稳定性验算
Kc
N EX tan0 f
EX N tan0
[208.178 70.132 tan11018']0.4 70.132 208.176 tan11018' 3.114
Kc [Kc ] 1.3 ，故抗滑移稳定性满足要求。
(6 2) (6 2 2 0.8) 0.367
tg tg (ctg tg)(tg A) 0.931 (cot 380 0.931)(0.931 0.367) 0.763 37021' 验算破裂面是否交于荷载内： 堤顶破裂面至墙踵： (H a)tg (6 2)0.763 6.10m
H 3
a(H
h1)2 h0h3 (3h3 2H ) 3H 2K1
6 2 (6 2.87)2 0.8 3.13 (3 3.13 2 6)
3
3 62 1.646
2.014m
因基底倾斜，土压力对墙趾 O 的力臂为：
ZX1 ZX 0.19b1 2.014 0.191.5 1.729m
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第二部分 计算书正文 1. 车辆荷载换算
墙背后填土表面有车辆荷载作用，使土体产生附加的竖向应力，从而产生附 加的侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面的车辆荷载可以近似 的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同的均布土层。 （1）求不计车辆荷载作时的破裂棱体宽度 B0
K
0.19 1.52 2
23
4.916KN
故 G G1 G2 197.167 4.916 202.083KN
N G EY 202.083 6.095 208.178KN
ZG1
1 2
H
0.19b1
0.25
b1
1 [(6 0.191.5) 0.25 1.5] 1.46m 2
0
h3 H h1 h2 6 2.87 0 3.13m
K1
1
2a H
(1
h1 2H
)
2h0h3 H2
1
2
6
2
(1
2.87 ) 2 6
2
0.8 62
3.13
1.646
③求主动土压力及作用点位置
墙后土体主动土压力：
E
1 2
H
2 KK1
1 2
18
62
0.132 1.646
70.396KN
)
(0.763
tan(14002'
))
0.132
h1
b atg tg tg
3 2 0.763 0.763 tan(14002' )
2.87m
d
0.5
h2 tg tg 0.763 tan(14002' ) 0.97m
h3 H h1 h2 6 2.87 0.97 2.16m
K1
1
2a H
(1
h1 2H
)
2h0h3 H2
1
2 6
2
(1
2.87 ) 2 6
2
0.97 62
2.16
1.624
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（3）求主动土压力及作用点位置
按墙的每延米计算。
墙后土体主动土压力：
E
1 2
H
2 KK1
1 2
18 62
0.132 1.624
69.455KN
水平向分力： EX E cos( ) 81.70 cos(14002' 190' ) 69.194KN
比较得知： 5 6.10 12 ，故结果与假设相符，所选公式正确。
（2）求主动土压力系数 K 和 K1
（1）中假设成立，即破裂面交于荷载内，则采用《公路设计手册（路基）》
第二版表 3-2-1 采用第 6 类公式计算：
K cos( ) (tg tg ) sin( )
cos(37021' 380 ) sin(37021' 42058'
（3）抗倾覆稳定性验算
K0
G1ZG1
G2ZG2 EX ZX1
EY ZY1
197.167 1.46 4.916 0.98 6.0951.932 70.132 1.729
Βιβλιοθήκη Baidu
2.511
K0 [K0 ] 1.5 ，故挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。 （4）基底应力验算
为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。 B1 b1 0.19b1 0.25 1.5 0.191.5 0.25 1.43m
10ab路面结构系数刚性基层半刚性基层沥青路面为10又ne191310则设计弯沉值2098001mm专业资料word完美格式抗拉结构强度系数沥青混凝土面层022无机结合料稳定集料011无机结合料稳定细粒土011路面结构材料的极限抗拉强度mpa结构层材料名称neacksmpa细粒式沥青混凝土191310103599140389中粒式沥青混凝土191310103599100278粗粒式沥青混凝土191310103599080222水泥稳定碎石316110102339050214石灰土316110103007022500748二灰土31611010300702500831专业资料word完美格式级配碎砾石316110102339填隙碎石316110102339六确定设计层的厚度采用三层体系为计算体系确定我国路面结构设计的标准为实际弯沉值小于设计弯沉值即因此在设计路面结构厚度时可以采用最不利情况即实际弯沉值等于设计036036038038002098455163106507标准车型的轮胎接地压强mpa和当量圆半径cm通常土基回弹模量
竖向分力： EY E sin( ) 81.70 sin(14002' 190 ) 6.013KN
ZX
H 3
a(H
h1)2 h0h3 (3h3 2H ) 3H 2K1
6 3
2
(6
2.87)2
0.597 3 62
2.16 1.624
(3
2.16
2
6)
2.071m
因基底倾斜，土压力对墙趾 O 的力臂为： ZX1 ZX 0.19b1 2.071 0.191.5 1.786m
顶宽 b1 =？m，填土高度 2.4m，填土边坡 1：1.5，墙背仰斜，1：0.25（ =—14°
02′），基底倾斜 1：5（ 0 =—11°18′)，墙身等厚， b0 =7.0 m。 2．车辆荷载 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，
路基宽度 33.5m，路肩宽度 0.75m。 3．土壤工程地质情况
现验算破裂面是否交于荷载内：
堤顶破裂面至墙踵： (H a)tg (6 2)0.763 6.10m
荷载内缘至墙踵: b H tan d 3 6 tan(14002') 0.5 5m
荷载外缘至墙踵: b H tan d b0 3 6 tan(14002') 0.5 7.0 12m
墙后填土容重 =18KN/m3，内摩檫角 =38°，填土与墙背间的摩檫角
2
；粘性土地基，允许承载力[ 0
]=250Kpa，基底摩檫系数
f
=0.40。
4．墙身材料
细粒水泥混凝土砌 25 号片石，砌体容重 K =23KN/m3； 砌体允许压应力
[ a ]=600KPa，允许剪应力[ ]=100KPa，允许拉应力[ l ]=60KPa。
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ZY1 b1 Z X1tg 1.5 1.729 tan(14002' ) 1.932m
3. 设计挡土墙截面
（1）计算墙身自重 G 及其力臂 ZG
G1 (b1H 0.19b12 ) K (1.5 6 0.19 1.52 ) 23 197.167KN
G2
0.19b12 2
ZY1 b1 Z X1tg 1.5 1.786 tan(14002' ) 1.946m （4）验算荷载：
①对于挂车——100 取 h0 0.8m ， d 0 。于是： A ab 2h0 (b d ) H (H 2a 2h0 )tg
(H a)(H a 2h0 ) 2 3 2 0.8 (3 0) 6 (6 2 2 2 0.8) tan(14002')
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ZN
G1ZG1
G2ZG2 EY ZY1 EX Z X1 G1 G2 EY
197.1671.46 4.916 0.98 6.0951.932 70.1321.729 197.167 4.916 6.095
L L0 (H 2a)tg30o 7.0 (6 2 2) tan 300 12.77m 10m L 采用 10m，其中，L0 取为 7.0m
（3）计算车辆荷载总重 Q
车轮中心距路基边缘 0.5m，汽车 20 级，一辆车的总重力为 300KN。
在" L B0 " 范围内布置车轮重 Q ：
荷载内缘至墙踵: b H tan d 3 6 tan(14002') 0 4.5m
荷载外缘至墙踵: b H tan d b0 3 6 tan(14002') 0 7.0 11.5m
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比较得知： 4.5 6.10 11.5，故结果与假设相符，所选公式正确。
②求主动土压力系数 K 和 K1
水平向分力： EX E cos( ) 70.396 cos(14002' 190 ) 70.132KN
竖向分力： EY E sin( ) 70.396 sin(14002' 190 ) 6.095KN 比较得知：验算荷载略大于设计荷载，故挡土墙截面设计按照验算荷载进行 计算。
ZX