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路基路面课程设计指导老师:姓名:学号:一、挡土墙设计1、设计题目:南京郊区某二级公路,路基宽8.5m,双车道路面,其中K0+007~K0+027需拟设计路肩式挡土墙,分段长度10m,端部设锥形护坡。要求设置普通重力式挡墙,墙身及基础采用浆砌片石(250#片石,50#砂浆),γ砌体=22kN/m3,浆砌片石扩大基础下采用砂砾石材料(基础埋深为地面以下1m),μ=0.6。墙后填筑普通粘性土,填土γ填土=18kN/m3,计算内摩擦角ϕ=30°,填土与墙背间的摩擦角δ=ϕ/2=15°。地基承载应力标准值为fk=450kPa,圬工砌体的极限抗压强度为700kPa、极限抗弯拉强度为110kPa、极限抗剪切强度为80kPa。2、设计内容:①墙身断面构造与尺寸②土压力计算库仑法适用条件:墙背倾斜、粗糙,墙后填土不水平,假定破裂面为平面、填料为砂性土(c=0)、破坏土体为刚性。一般粘性土填料的水平填土也可近似用库仑法计算土压力。边界条件:路肩墙,无内侧边坡,荷载布置在全宽范围,刚好从墙内侧布置,破裂角交于荷载中部。采用库仑法计算主动土压力:α=arctan(80200)=21°48′δ=15°ϕ=30°𝜓=ϕ+α+δ=30°+15°+21°48′=66°48′q=20kN,γ=18kN/𝑚3车辆荷载换算:ℎ0=𝑞𝑟=2018=1.11𝑚𝐴0=12(𝑎+𝐻+2ℎ0)(𝑎+𝐻)=12(0+2+2×1.11)(0+2)=4.22𝐵0=12𝑎𝑏+(𝑏+𝑑)ℎ0−12𝐻(𝐻+2𝑎+2ℎ0)𝑡𝑎𝑛𝛼=0+0−12×2×(2+0+2×1.11)×80200=−1.688𝑡𝑎𝑛𝜃=−𝑡𝑎𝑛𝜓±√(𝑐𝑜𝑡𝜙+𝑡𝑎𝑛𝜓)(𝐵0𝐴0+𝑡𝑎𝑛𝜓)解得𝑡𝑎𝑛𝜃=0.47或-5.13(舍),则𝜃=acrtan0.47=25°10′𝐸𝑎=𝛾(𝐴0𝑡𝑎𝑛𝜃−𝐵0)cos(𝜃+ϕ)sin(𝜃+𝜓)=18×(4.22×0.47+1.688)cos(25°10′+30°)sin(25°10′+66°48′)=37.77𝑘𝑁𝐸𝑥=𝐸𝑎cos(𝛼+𝛿)=37.77×cos(21°48′+15°)=30.24𝑘𝑁,𝐸𝑦=𝐸𝑎sin(𝛼+𝛿)=37.77×sin(21°48′+15°)=22.63𝑘𝑁③墙体抗滑及抗倾覆稳定性验算(1)抗滑稳定性验算需满足:其中𝛼0为基底倾斜角,𝛼0=5°43′取单位长度,则可得G=(0.6+1.52×2.0+0.31+0.52×1.9)×1×22=63.13𝑘𝑁(0.9G+𝛾𝑄1𝐸𝑦)μ+0.9Gtan𝛼0=(0.9×63.13+1.4×22.63)×0.6+0.9×63.13×tan5°43′=58.79kN≥𝛾𝑄1𝐸𝑥=1.4×30.24=42.34𝑘𝑁故满足抗滑稳定性的要求。101(0.9)0.9tanQyQxGEGE(2)抗倾稳定性验算需满足:0)(0.9GZ1GyxxyQZEZE𝐺1=2×0.1×12×(0.1+0.1×23)+0.6×2×(0.2+0.3)+0.8×2×12×(0.2+0.6+0.8×13)=1.47𝐺2=0.31×1.9×1.9×12+1.9×0.19×12×1.9×23=0.79𝑍𝐺=1.47+0.79(0.6+1.5)×2×12+(0.31+0.5)×1.9×12=0.79𝑚k=1+2ℎ0𝐻=2.110/3/30.842tan1.90.842tan1.563yxyZHhkmZBZm,0.9G𝑍𝐺+𝛾𝑄1(𝐸𝑦𝑍𝑥−𝐸𝑥𝑍𝑦)=0.9×58.79×0.79+1.4×(22.63×1.563−30.24×0.842)=55.67kN∙m0故满足抗倾稳定性的要求。④基底应力及合力偏心距验算N1=(G𝛾𝐺+𝛾𝑄1𝐸𝑦−W)cos𝛼0+𝛾𝑄1𝐸𝑥𝑠𝑖𝑛𝛼0=(63.13×1.2+1.4×22.63−0)×0.995+1.4×30.24×0.1=111.13kN𝑀𝐺=G×(B2−𝑍𝐺)=63.13×(1.92−0.79)=10.1kN∙m𝑀𝐸=𝐸𝑥𝑍𝑦−𝐸𝑦(𝑍𝑥−0.9)=30.24×0.842−22.63×(1.563−0.9)=10.46kN∙m𝑀=1.4𝑀𝐸+1.2𝑀𝐺=26.76kN∙m𝑒=𝑀𝑁1=0.24𝑚𝐵6=0.32𝑚𝑝𝑚𝑎𝑥=𝑁1𝐴(1+6𝑒𝐵)=111.131.9(1+6×0.241.9)=102.82𝑘𝑃𝑎𝑝𝑚𝑖𝑛=𝑁1𝐴(1−6𝑒𝐵)=111.131.9(1−6×0.241.9)=14.16𝑘𝑃𝑎基底合力偏心距要求:𝑒≤𝐵4=1.94=0.48𝑚,符合偏心距要求。1122(3)(0.5)45004.418(10.5)490kffbhkPa𝑝𝑚𝑎𝑥(=102.82𝑘𝑃𝑎)1.2𝑓(=1.2×490=588𝑘𝑃𝑎)满足地基承载力的要求。⑤墙身断面强度验算(1)强度计算取1/2高处的水平断面进行验算:𝐴0′=1.61𝐵0′=−0.644tan𝜃=0.47𝐸𝑎′=18×(1.61×0.47+0.644)cos55°10′sin91°58′=14.41𝑘𝑁𝐸𝑥′=11.54kN𝐸𝑦′=8.63kN𝑘1′=1+2ℎ0𝐻′=3.22故𝑍𝑦0′=𝑍𝑦=0.45m𝑍𝑥′=1.07m𝐺′=20.35kN/m由以上数据计算可知𝑍𝐺′=1×0.05×12×(0.2+0.05×23)+0.6×1×0.55+0.4×1×12×(0.4×13+0.85)(0.6+1.25)×12=0.58𝑚'''N28.98yGEkN𝑀′=20.35×(0.6−0.58)+11.54×0.45−8.63×(1.07−0.6)=1.54𝑘𝑁得𝑒0=𝑀′𝑁′=0.05𝐵6=0.3280K201256()0.98112()eBeB21A1.00.61.250.925m2()011N()1.0(1.220.351.48.630)36.50jGGQQQiCiQiNNNkN0.980.925700/274.736.50kN2.31KKKjARkNN因为此路肩墙1.0510HB,为矮墙,可以不考虑纵向稳定问题。(2)正截面直接受剪时验算'11.54jxQEkN10.92580A/0.4228.9844.2111.542.31jjKmjRfNkNQkN设计的改进措施:经验算可知,截面的设计偏于安全,经济性相对较差。可以在设置倾斜基底、展宽墙趾的基础上适当减小截面尺寸。同时,可以适当调整上下宽度以控制'4821,以优化截面的形式和尺寸,提高经济性。⑥画出纵断面布置图、平面图及挡墙横断面图纵断面布置图泄水孔分段长地面线伸缩缝或沉降缝单位:cm平面图横断面图二、沥青路面设计1、设计题目:南京地区某高速公路,其中某段经调查路基为粉质中液限粘土,地下水位1.1m,路基填土高度0.5m。近期混合交通量为25350辆/日,交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2所示,交通量年平均增长率8%。该路沿线可开采砂砾、碎石,并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。请设计合适的半刚性沥青路面结构。2、设计依据:《公路沥青路面设计规范(JTGD50—2006)》邓学钧主编《路基路面工程(第三版)》3、设计内容:①土基回弹模量的确定南京属于东南湿热区(IV1区),雨量充沛集中,雨型季节性强,台风暴雨多,水毁、冲刷、滑坡是道路的主要病害,路面结构应结合排水系统进行设计。根据查表法,设计路段路基处于中湿状态,路基土为粉质中液限粘土,0.90≤ω𝑐1.05。预估土基回弹模量设计值为30.0MPa。②设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值已知标准轴载P=100kN;同时该高速公路为双向四车道,车道系数取0.4。(1)以弯沉值和沥青的层底拉应力为设计指标时的轴载当量换算:35.4211)(PPnCCNiiKi轴载小于40KN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计,所以不纳入当量换算。由表可知,桑塔纳和五十铃两种车型可忽略不计。序号汽车型号总重(kN)载重(kN)前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数轮组数轴距(cm)出产国1桑塔纳21.002五十铃42.003解放CA10B80.2540.0019.4060.851双中国4黄河JN150150.6082.6049.00101.601双中国5黄河JN162174.50100.0059.50115.001双中国6交通SH361280.00150.0060.002*110.02双130.00中国表2代表车型的技术参数车型分类一类车二类车三类车四类车五类车六类车代表车型桑塔纳五十铃解放CA10B黄河JN150黄河JN162交通SH361比重(%)24.5742.3022.049.011.890.18表1某路段混合交通组成解放CA10B,N=22.04%×25350×(60.85100)4.35=643.76黄河JN150,N=9.01%×25350×[6.4×(49100)4.35+(101.6100)4.35]=3103.82黄河JN162,N=1.89%×25350×[6.4×(59.5100)4.35+(115100)4.35]=1200.44交通SH361,𝑐1=1+1.2(m−1)=2.2N=0.18%×25350×[6.4×(60100)4.35+(110100)4.35×2.2]=183.61N1=∑N=643.76+3103.82+1200.44+183.61=5131.63设计年限累计当量轴载次数𝑁𝑒=[(1+𝑟)𝑡−1]×365𝑟×𝑁1×η𝑁𝑒=[(1+8%)15−1)×365]8%×5131.63×0.4=20342852设计弯沉值𝑙𝑑=600𝑁𝑒−0.2𝐴𝑐𝐴𝑠𝐴𝐵=20.72(0.01mm)(2)以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时的轴载当量换算:8'1')(21PPnCCNiiKi轴载小于40KN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计,所以不纳入当量换算。由表可知,桑塔纳和五十铃两种车型可忽略不计。解放CA10B,N=22.04%×25350×(60.85100)8=105.02黄河JN150,N=9.01%×25350×[18.5×(49100)8+(101.6100)8]=2733.72黄河JN162,N=1.89%×25350×[18.5×(59.5100)8+(115100)8]=1604.86交通SH361,c1′=1+2(m−1)=2.2N=0.18%×25350×[18.5×(60100)4.35+(110100)4.35×3]=307.61N1=∑N=105.01+2733.72+1604.86+307.61=4751.21设计年限累计当量轴载次数𝑁𝑒=[(1+𝑟)𝑡−1]×365𝑟×𝑁1×η𝑁𝑒=[(1+8%)15−1)×365]8%×4751.21×0.4=18834788设计弯沉值𝑙𝑑=600𝑁𝑒−0.2𝐴𝑐𝐴𝑠𝐴𝐵=21.04(0.01mm)③根据设计资料,确定合适的面层类型高速公路一般选用三层沥青面层结构。通常认为密实型中粒式或细粒式沥青混凝土混合料(如DAC-13、DAC-16)最宜用于表面层,可以防止水害及冻害。密实型级配沥青混合料的抗裂性、疲劳强度和耐久性较优越。对于重交通和特重交通等级,普通热拌和沥青混凝土混合料不能满足使用要求时,可以采用SMA-10、SMA-13沥青混合料,必要时可
本文标题:路基路面课程设计
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