路基路面课程工程设计

广东工业大学华立学院本科课程设计任务书

课程名称路基路面工程课程设计

系部城建学部

专业土木工程

班级10土木5、6班

㈠、课程设计的目的

（1）本课程设计为路基挡土墙设计和沥青路面设计，是《路基路面工程》课程的主要教学环节之一。本设计要求根据所给资料，分析工程的特点和当地实际情况，综合运用所学的专业技术知识，完成相应的重力式挡土墙设计和新建沥青路面设计。

（2）通过本课程设计，达到掌握上述涉及内容的步骤和方法，巩固所学的理论知识，培养分析和解决工程路基路面设计中的技术方面的能力。

㈡、课程设计的内容与要求

设计一重力式挡土墙设计

1、设计基本资料

某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：

（1）墙身构造：墙高5m，墙背仰斜坡度为1:0.25（=14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如下图所示；

（注：h

1=190mm,H

1

=4810mm,墙高H=5000mm,b

1

=980mm）

（2）土质情况：墙背填土重度γ=18kN/m3，内摩擦角 =35°；填土与墙背间的摩擦角δ=17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]=500kPa，基底摩擦系数

f=0.5；

（3）墙身材料：砌体重度γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]=500kPa，容许剪应力[τ]=80kPa。

2、设计内容与要求

（1）车辆荷载换算；

（2）挡土墙后土压力计算；

（3）稳定性验算；

①抗滑稳定性验算；

②抗倾覆稳定性验算；

（4）基底应力及合力偏心距验算；

（5）墙身截面强度验算；

（6）施工图绘制：挡土墙立面图、平面图、断面图（要求绘图使用A3图纸）。

设计二新建沥青路面设计

1、设计基本资料

（1）交通量资料：据调查，起始年交通组成及数量见表1；公路等级为一级；

年平均增率为6.58%；初定设计年限:15年。

表1 起始年交通组成及数量

①气候特点：属公路自然区划Ⅲ

区；年最高平均气温达30℃，一月份平

1

均气温在3～16℃左右，七月份平均气温在24～30℃之间。

②降水量及地下水：年降水量在1000～1400mm之间，常年为1200mm左右。潮湿系数为1.0～1.5，最高月潮湿系数达2.5～3.5。地下水埋深一般为1.5m，丘岭地区为2m左右。

③地形与地貌：该地区平原为主，兼有低山丘岭地形特点。

④地质与土质：土质为粉质土，呈中密状态。

2、设计内容与要求

，确定交通等级；

（1）根据交通调查资料，计算设计基准期累计标准轴次N

e

（2）根据公路等级、当地筑路材料及交通等级，初步拟定路面结构组合；路面结构层次中有一层为设计层，厚度待定（一般为基层或底基层），其余各层厚度依据规范中推荐的适宜厚度和当地工程经验选定；

（3）各个结构层材料有关设计参数以及土基回弹模量的确定；

（4）以弯沉为指标计算设计层厚度；

（5）高等级公路沥青层底和半刚性基层层底拉应力验算，重载交通剪应力验算；

（6）施工图绘制：沥青路面结构组合设计图1张；高等级公路中央分隔带排水构造与路缘石设计图1张（要求绘图使用A3图纸）。

二、重力式挡土墙设计计算书

1、设计基本资料

某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：

（1）墙身构造：墙高5m，墙背仰斜坡度为1:0.25（=14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如下图所示；

（注：h

1=190mm,H

1

=4810mm,墙高H=5000mm,b

1

=980mm）

（2）土质情况：墙背填土重度γ=18kN/m3，内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ=17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]=500kPa，基底摩擦系数f=0.5；

（3）墙身材料：砌体重度γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]=500kPa，容许剪应力[τ]=80kPa。

2、车辆荷载换算

⑴破裂角（θ）的计算；

假设破裂面交于荷载范围内，则有：

ψ=a+δ+φ=-14°02′+17.5°+35°=38°28′

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：

tanθ=-tanψ+()()a

ctg tan

tan

tan-

+ψ

ψ

φ

=-tan38°28′+()()＇

＇02

14

tan

28

38

tan

28

38

tan

35︒

+

︒

︒

+

︒

ctg

=-0.7945+()()

25

.0

7945

.0

7945

.0

428

.1+

+

=0.7291

∴θ=36°5′44″

⑵验算破裂面是否交于荷载范围内；

破裂砌体长度：L 0=H(tan θ+tan a )=5×(0.7407-0.25)=2.4m

车辆荷载分布宽度：L=N ·b+(N-1)m+d=2×1.8+（2-1）×1.3+0.6=5.5m 所以L 0

墙高5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。车辆荷载q 1=16.25kN/㎡,人群荷载q 2=3kN/m 2,挡土墙栏杆竖向力q 3=1kN/m 2,挡墙的分布荷载：q= q 1+ q 2 +q 3=16.25+3+1=20.25kN/m 2

h 0=q/γ=20.25/18=1.125m

⑵土压力计算；

K 1=1+2h 0/H=1+2×1.125/5=1.45

A 0=21

(a+H+2h 0)(a+H)

= 2

1

H(H+2h 0)=1/2×5（5+2×1.125）

=18.125m 2

B 0=21a ·b+(b+d)h 0-21

H(H+2a+2h 0)tan a

=-2

1

×5（5+2×1.125）tan(-14°02′) =4.53m 2

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：

E a =γ（A 0tan θ-B 0）

)

sin()

cos(ψθθ++φ

=18(18.125×0.7291-4.53)

()()＇

＇＇28383236sin 353236cos ︒+︒︒+︒

=52.52kN

E x =E a ·cos(a+δ)=52.52cos(-14°02′+17°30′)=52.4kN E y =E a ·sin(a+δ)=52.52sin(-14°02′+17°30′)=3.17kN

⑶土压力作用点；

Z x =H/3+h 0/3 K 1=5/3+1.125/3×1.45=1.925m Z y=b 1- Z x ·tan a =0.98+1.925×0.25=1.461m

⑷土压力对墙趾力臂计算； 基地倾斜，土压力对墙趾力臂：

Z x1=Z x -h 1=1.925-0.19=1.735m

Z y1=b 1-Z x1tan a =0.98+1.735×0.25=1.414m

4、稳定性验算

⑴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：

V 1=b 1×H 1=0.98×4.81=4.714m 2 G 1=V 1×γ1=4.71×20=94.28kN