路基路面工程课程设计

一、路基(挡土墙)设计

1。1 设计资料

某新建公路重力式路堤墙设计资料如下.

（1）墙身构造:墙高8m，墙背仰斜角度，墙身分段长度20m,其余初始拟采用尺寸如图1-1所示。

图1—1 初始拟采用挡土墙尺寸图

（2）土质情况：墙背填土为砂性土，其重度，内摩擦角；填土与墙背间的摩擦角。地基为整体性较好的石灰岩，其容许承载力，基底摩擦系数。

（3）墙身材料:采用5号砂浆砌30号片石，砌体重度，砌体容许压应力,容许剪应力，容许压应力。

1。2 劈裂棱体位置确定

1。2.1 荷载当量土柱高度的计算

墙高6m，按墙高缺点附加荷载强度进行计算。按照线形内插法，计算附加荷载强度:，则：

1。2。2 破裂角的计算

假设破裂面交于荷载范围内,则有：

因为，则有

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：

1。2.3 验算破裂面是否交于荷载范围内

破裂棱体长度:

车辆荷载分布宽度：

所以，，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。

1.2。4 路基边坡稳定性验算

可利用解析法进行边坡稳定性分析，则有

其中,,，。对于砂性土可取,即,则：

所以，路基边坡稳定性满足要求.

1。3 土压力计算

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：

1。3.1 土压力作用点位置计算

表示土压力作用点到墙踵的垂直距离。

1.3。2土压力对墙趾力臂计算

基底倾斜，土压力对墙趾的力臂：

1.4 挡土墙稳定性验算

1.4.1 墙体重量及其作用点位置计算

挡土墙按单位长度计算，为方便计算,从墙趾沿水平方向把挡土墙分为三部分，右侧为平行四边形，左侧为两个三角形（如图1—2)：

图1—2 挡土墙横断面几何计算图式

1。4.2抗滑稳定性验算

对于倾斜基底，验算公式：

所以，抗滑稳定性满足要求。

1.4。3抗倾覆稳定性验算

抗倾覆稳定性验算公式：

所以，抗倾覆稳定性满足要求。

1。5 基地应力和合力偏心矩验算

1.5。1 合力偏心矩计算

上式中，弯矩为作用于基底形心的弯矩，所以计算式，需要先计算对形心的力臂：根据之前计算过的对墙趾的力臂，可计算对形心的力臂。

所以，基底合力偏心距满足规范的要求。

1.5.2 基底应力验算

其中,,所以基底应力满足要求.

1。6 墙身截面强度验算

1.6.1 强度计算

墙面墙背平行,截面最大应力出现在接近基底处，取截面1进行验算。

图1—3 计算截面

式中：——设计轴向力（kN）;

—-重要性系数；

——荷载组合系数；

、——分别为恒载(自重及襟边以上土重）引起的轴向力（kN)和相应

的分项系数:

——主动土压力引起的轴向力（kN）；

——被动土压力、水浮力、静水压力、东水压力、地震力引起的

轴向力（kN）;

——以上各项轴向力的分项系数；

-—抗力分项系数;

-—材料极限抗压强度;

——挡土墙构件的计算截面积（)；

-—轴向力偏心影响系数,按下式计算：

按每延米墙长计算：

,

其中，结构重要性系数取1。0，恒载的分项系数取1.2，动载的分项系数取1。4，材料的抗力分项系数取2。31，轴向力偏心影响系数：

则有：

所以，强度满足要求.

1。6.2 稳定计算

其中,弯曲平面内的纵向翘曲系数

式中：——墙的有效高度（m），视下端固定、上端自由；

——墙的宽度,取1。5m。

取0。001,取6m，则

所以，墙体截面稳定满足要求。

1。7 设计图纸及工程量

（1）挡土墙典型断面图如图1—4所示，平面、立面、横断面另附图表示。

表1—4 典型断面图

（2）挡土墙工程数量表见表1—5。

表1-5 工程数量表

路堤墙墙体间隔20m设置沉降缝一道，缝内用沥青麻絮嵌塞;泄水孔尺10cm×10cm，

每2~3m布置一个，泄水孔应高出地面不小于30cm;墙背均应设置50cm厚的砂砾透水层，并做土工布封层.

二、路面设计

2.1 设计资料

（1）新建一级公路地处IV区，为双向四车道，设计速度为80km/h,拟采用沥青路面结构或水泥混凝土路面进行施工图设计，沿线土质为粉质土，确定土基的稠度为1.1，回弹模量取36MPa，路基土属中湿状态.

（2）所在地区近期交通组成与交通量，见表2-1.预测交通量增长率前五年为8。0%,之后五年为7.0%，最后五年为6.0％，路面累计标准轴次按15年计。

表2-1 近期交通组成及交通量

（3）路面布置：行车道宽度，右侧硬路肩宽度为，土路肩宽度为左侧路缘带宽度为，中央分隔带宽度为,中间带宽度为，路基宽度为.

（4）设计依据：

交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）;

交通部颁《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）；

交通部颁《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)。

2.2 计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次

某一级公路路面设计以双轮组单轴载100为标准轴载，用表示，计算参数如表2-2。

表2-1 标准轴载计算参数

路面作用的其他各种不同类型按以下方法，换算为标准轴载.

（1)以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标进行换算，利用以下公式进行计算:

式中：-—以弯沉为指标的标准轴载的当量轴次(次/日);

--被换算车型的各级轴载作用次数（次/日)；

—-标准轴载（kN);

—-轴数系数；

——轮组系数，单轮组6。4,双轮组1，四轮组0.38。

其中,当轴间距大于3m时应按单独的一个轴载进行计算，此时轴数;当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算，轴数系数为：

以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标进行换算的结果见表2—2。

表2-2 标准轴载换算结果I