1、路基路面课程设计1目录目录1一 路基设计21 设计资料22 挡土墙的布置23 挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸24 主动土压力计算25抗滑动稳定性验算.46抗倾覆稳定性验算.57基底合力偏心距验算.58 墙身截面强度验算.69伸缩缝与沉降缝设计.710排水设计.7.二、路面设计.8A、水泥混凝土路面设计81 交通分析82 初拟路面结构.103 路面材料参数确定.104 荷载疲劳应力105 温度疲劳应力11B、沥青路面设计.12一新建柔性路面设计121交通分析122确定土基回弹模量 133 路面等级以及路面类型的确定144 拟定路面结构层厚度145 计算设计弯沉值14二 旧路改造181确定原路面
2、当量回弹模量.192 确定补强材料及厚度.193 按容许拉应力验算设计层厚度20三 参考文献.21路基路面课程设计2设计说明书一 路基设计跟咱们没关系，直接做下面的计算就行二 路面设计A 水泥混凝土路面设计路基为黏性土，采用普通混凝土路面，路面宽 7 米（1） 交通分析1 可靠度设计标准及变异系数范围、可靠度系数的选用 公路技术等级 二级公路安全等级 三级设计基准期（a） 20目标可靠度（%） 85目标可靠指标 1.04变异水平等级 中可靠度系数 1.102 标准轴载作用次数的换算计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数 eN路基路面课程设计3轴载换算的计算公式为： （计算结果如下表）1610
3、nisipN临界荷载处的车辆轮迹横向系数取 0.6，交通年增长率为 0.05，设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为 次17650 .05.3128.4376512tseN属于重交通等级。车型 轴型 Pi（kN） 轴轮型系数N(次/日) Ns前轴单轴单轮 16.5 665 900 0小客车后轴单轴单轮 23 576.5 900 0前轴单轴单轮 25.55 551 1000 0中客车 SH130后轴单轴单轮 45.1 431.6 1000 1.26前轴单轴单轮 28.7 524.2 1250 0大客车 CA50后轴单轴双轮 68.2 1 1250 2.74前轴单轴单轮 13.4 727.3
4、1200 0小货车 BJ130后轴单轴单轮 27.4 534.7 1200 0前轴单轴单轮 28.7 524.2 800 0中货车 CA50后轴单轴双轮 68.2 1 800 1.75前轴单轴单轮 23.7 569.1 1000 0中货车 EQ140后轴单轴双轮 69.2 1 1000 2.77前轴单轴单轮 49 416.5 800 3.68大货车 JN150后轴单轴双轮 101.6 1 800 1031特大日野车 KB222 前 单轴单 50.2 412.1 700 4.691C11C路基路面课程设计4轴 轮后轴单轴双轮 104.3 1 700 1373前轴单轴单轮 60 381.7 150
5、 16.15拖挂车五十铃后轴双轴双轮100（3 轴）0 150 0（2） 初拟路面结构查表 16-17（本课设所用数据表皆取于路基路面工程 ） ，初拟普通混凝土面层厚度为 0.22m；基层采用水泥稳定粒料，厚 0.2m；垫层为 0.15m 低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽 3.5m，长 5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。（3） 路面材料参数确定查表 16-23 和表 16-25，取普通混凝土的弯拉强度标准值为 5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为 31Gpa。计算基层顶面当量回弹模量如下： 2 221230.1860.513xhEMPa 3121212 13
6、340.850.86.512.5730.860.xDhENm 113322.7.2xxhmE0.45 0.451366.293xa 0.50.51.41.793xbE路基路面课程设计51 13 30.79204.2165bxtxEah MPa普通混凝土面层的相对刚度半径 gr330.57/0.57.210/65.7gctrh m（4） 荷载疲劳应力标准荷载在临界荷位处产生的荷载应力计算为: 0.620.627.71.59()psrhMP因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 =0.87。考虑设计rK基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数 。504.2 890.7vefN根据公路等级
7、，由表 16-24，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 。1.20cK荷载疲劳应力计算为： MPa29.35.10254.780pscfrpk（5） 温度疲劳应力由表 16-28，IV 区最大温度梯度取 92 /m，板长 5m，C，由,16-14 可查得普通混凝土板厚 0.22m，温度应力系数39.76.0/rl0.71。xB最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力： 51031.290.712.32cgxtmEhTBMPa温度疲劳应力系数 可按下式计算确定：tk(2-22)ctmrttrfkabf路基路面课程设计6式中：a、b 和 c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表 16-2
8、9 确定，自然区划为 IV 区，式中 a=0.041，b=0.058，c=1.323 。1.325.084058.17235ctmrttrfkbf临界荷位处的温度疲劳应力按下式计算确定： 0.517.trtmkMPa由表 16-20 可得二级公路的安全等级为三级，目标可靠度为 85，相应的变异水平等级为中，再由表 16-22 可得可靠度系数 =1.10。r水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用下式计算：rptrf普通混凝土面层为， 1.03.29154.85.0rptr MPa因而，拟定的面层厚度为 0.22m 的普通混凝土路面，可以承
9、受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。B 沥青路面设计1 新建柔性路面选择 IV 区，黏质土，土基干湿状态为潮湿，稠度取 0.9，则回弹模量为437MPa. 对于 K15+500-K15+600、K22+440-K53+350，采用沥青路面，道路等级为二级公路，路面类型为沥青混凝土。（1） 交通分析路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时各级轴载换算采用 ，计算结果如下表。kiipnCN135.42二级公路沥青路面的设计年限为 12 年，双向四车道的车道系数 0.45 则路基路面课程设计7设计使用期累计当量轴次为： 次9157024.5
10、30205.61365121 NNte属于中等交通。车型 Pi（kN） C1 C2Ni(次/日)N前轴 16.5 1 6.4 900 2.27小客车后轴 23 1 6.4 900 9.64前轴 25.55 1 6.4 1000 16.92中客车后轴 45.1 1 6.4 1000 200.38前轴 28.7 1 6.4 1250 35.07大客车后轴 68.2 1 1 1250 236.52前轴 13.4 1 6.4 1200 1.23小货车后轴 27.4 1 6.4 1200 27.52前轴 28.7 1 6.4 800 22.44中货车后轴 68.2 1 1 800 151.37前轴 23
11、.7 1 6.4 1000 12.2中货车后轴 69.2 1 1 1000 201.59前轴 49 1 6.4 800 229.94大货车后轴 101.6 1 1 800 857.19特大日野车 前 50.2 1 6.4 700 223.53C1C路基路面课程设计8轴后轴 104.3 1 1 700 840.69前轴 60 1 6.4 150 104.05拖挂车后轴 100 2.2 1 150 330合计（N） 3502.55（2）确定土基回弹模量值选择 IV 区，黏质土，土基干湿状态为潮湿，稠度取 0.9，则回弹模量4为 37MPa（3）路面等级以及路面类型的确定路面等级选为二级公路，路面类
12、型为沥青混凝土。（4）拟定路面结构层的厚度表面层采用 3cm 厚细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用 8cm 厚粗粒式密集配沥青混凝土。基层和底基层分别采用水泥石灰稳定碎石基层（厚 18cm）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定） 。土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于下表中抗压回弹模（MPa）材料名称 20 C15劈裂强度（MPa）细粒试沥青混泥土 1400 2000 1.4中粒试沥青混泥土 1200 1800 1粗粒试沥青混泥土 1000 1400 0.8两灰碎石 1500 0.65路基路面课程设计9石灰土 550 0.225土基 27 （5）计算设计弯沉值二级公路，取 ，面层为沥青混凝土，
13、取 ，该结构为柔性基1.cA0.1sA层与半刚性基层组合，按内插法确定基层类型系数为 。b设计弯沉：)01.(7426 0.1.)106.9(2.2.mANlbsced 计算各层材料的容许层底拉应力 spRK/细粒式密集配沥青混凝土面层： 78.21/9160./09. 2.2. cesANKMPa5.78./4/spRK粗粒式密集配沥青混凝土： 78.21/9160./09. 2.2. cesANKPa.78./spRK水泥石灰稳定碎石： MPa86.1/916035./35.01.1.0 cesANK32.8./spRK路基路面课程设计10石灰稳定土： MPa86.1/946035./35
14、.01.1.0 cesANK3.8./2/spRK抗压回弹模（MPa）材料名称厚度（cm）20 C15容许拉应力（MPa）细粒式密集配沥青混凝土3 1500 2000 0.5粗粒式密集配沥青混凝土8 1200 1800 0.29水泥石灰稳定碎石 18 1500 0.32石灰稳定土 ？ 500 0.13土基 - 40 采用 HPDS2003A 公路路面设计程序计算结果：公 路 等 级 : 二级公路新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 24.5 (0.01mm)路面设计层层位 : 4 路基路面课程设计11设计层最小厚度 : 15 (cm)按设计弯沉值计算设计
15、层厚度 :LD= 24.5 (0.01mm)H( 4 )= 40 cm LS= 26.2 (0.01mm)H( 4 )= 45 cm LS= 23.2 (0.01mm)H( 4 )= 42.8 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 42.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 42.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 42.8 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 67.8 cm ( 4 )= 0.089 MPaH( 4 )= 72.8 cm ( 4 )= 0.08 MPaH( 4 )= 72.6 cm(第
16、 4 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 4 )= 42.8 cm(仅考虑弯沉)H( 4 )= 72.6 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 80 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下:-路基路面课程设计12细粒式沥青混凝土 3 cm-中粒式沥青混凝土 4 cm-水泥石灰稳定土 6 cm-石灰土 73 cm-土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 13.9 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值
17、LS= 14.3 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 15 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 16.1 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第 88 页公式)LS= 258.8 (0.01mm)(根据“测试规程”第 56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.179 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.071 (MPa)路基路面课程设计13第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.046 (MPa)第 4 层底面最大拉
18、应力 ( 4 )= 0.079 (MPa)由以上计算结果可得，各结构层容许拉应力 均大于底面最大拉应力，故R满足应力满足要求。2 旧路改造（1）确定原路面当量回弹模量改建路段原路面当量回弹模量计算原路面实测弯沉值(0.01mm)72 81 78 64 66 65 68 75 72 71 66 73 68 77 74 74 81 82 78 79 原路面有效弯沉数 : 20 原路面平均弯沉值 : 73 (0.01mm)原路面弯沉值标准差 : 6 (0.01mm)测定汽车轴载 100 kN改建公路等级 二级公路保证率系数 1.5 原沥青面层厚度 3 (cm)季节影响系数 1.08 湿度影响系数 1
19、 温度修正系数 1 原路面计算弯沉值 : 89 (0.01 mm) 原路面当量回弹模量 : 184.3 (MPa)（2）确定补强层材料及厚度该道路为二级公路，拟采用中粒式沥青混凝土、水泥石灰稳定砂砾两层补路基路面课程设计14强，用采用 HPDS2003A 公路路面设计程序计算求解补强层厚度。公 路 等 级 : 二级公路加铺路面的层数 : 2 标 准 轴 载 : BZZ-100路面设计弯沉值 : 89 (0.01mm)路面设计层层位 : 2 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位材料名称厚度(cm) 抗压模量(MPa) (20) 抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1中粒式沥青混凝土
20、4 1400 2000 0.82水泥石灰稳定砂砾？ 1200 1600 0.73改建前原路面按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 89 (0.01mm)H( 2 )= 19 cm LS= 95.6 (0.01mm)H( 2 )= 21 cm LS= 85.3 (0.01mm) H( 2 )= 20.3 cm(仅考虑弯沉)取设计层厚度为 21cm。（3） 按容许拉应力验算设计层厚度 :路基路面课程设计15H( 2 )= 20.3 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 2 )= 20.3 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 :H( 2 )= 20.3 cm(仅考虑弯沉)
21、H( 2 )= 20.3 cm(同时考虑弯沉和拉应力)经验算，取设计层厚度为 21cm 满足要求。主要参考文献1. 中华人民共和国行业标准公路沥青混凝土路面设计规范 （ JTG D40-2002）.北京：人民交通出版社，2002 年 2. 中华人民共和国行业标准公路工程技术标准 （ JTGD402004） 。北京：人民交通出版社，2004 年 3. 中华人民共和国行业标准公路路基设计规范 （JTGD302004）北京：人民交通出版社，2004 年 4.路基路面工程 （第二版）同济大学出版社，1998 年 5. 道路勘测设计北京：人民交通出版社，2007 年 6. 土质学与土力学 （第三版）北京：人民交通出版社，2002 年 7. 中华人民共和国行业标准公路桥涵地基与基础设计规范JTGD63-2007.北京：人民交通出版社，2004 年路基路面课程设计16
