《路基路面工程》课程设计例3

南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第1页共37页摘要本设计为辽宁省某地新建的一条双向四车道高速公路,设计速度为120km/h.起止桩号为K280+030-K400+235.分为路基设计和路面设计两部分.路基设计中主要以一般路堤形式进行设计,路堤平均高度为2.5m，土质为粉性土，平均地下水位1.0m，平均冻深0.3米。主要进行了路基横断面设计、道路横断面排水设计、路基稳定性验算和施工设计.其中,路基稳定性验算取8m高一般路堤进行设计.路面设计中对任务书所给的一些不合理的条件根据规范做出了相应的修改,主要是初拟路面结构的不同.设计路面为水泥混凝土刚性路面,主要包括路面结构组合设计、混凝土路面板尺寸设计、接缝设计以及施工设计.并对水泥混凝土路面面层的配合比进行了设计.关键词一般路堤、排水、施工、水泥路面、配合比南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第2页共37页目录摘要...............................................................11路基设计..........................................................41.1路基横断面设计..............................................41.1.1确定路基横断面形式.....................................41.1.2确定自然区划和路基干湿类型.............................41.1.3拟定路基断面尺寸.......................................51.2道路横断面排水设计..........................................61.2.1确定边沟布置、断面形式及尺寸...........................61.2.2确定截水沟布置、断面形式和尺寸.........................71.2.3其他排水设施...........................................91.3路基稳定性验算..............................................91.3.1设计参数..............................................101.3.2稳定性验算............................................101.3.3路基坡面防护..........................................121.4路基施工设计...............................................131.4.1施工要点..............................................131.4.2路基压实..............................................142水泥混凝土路面设计...............................................152.1行车荷载...................................................152.1.1车辆的类型和轴型......................................152.1.2轴载换算..............................................162.1.3交通分析..............................................17南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第3页共37页2.2路面结构组合设计...........................................192.2.1垫层设计..............................................192.2.2基层设计..............................................192.2.3面层设计..............................................202.2.4路肩设计..............................................212.2.5路面排水设计..........................................212.3路面结构层设计.............................................222.3.1.初拟路面结构.........................................222.3.2.路面材料参数的确定...................................222.3.3.基层顶面回弹模量.....................................242.3.4.荷载疲劳应力.........................................252.3.5.温度疲劳应力.........................................272.4接缝设计...................................................292.4.1纵向接缝..............................................292.4.2横向接缝..............................................302.5水混凝土面层混合料设计.....................................312.5.1基本要求..............................................312.5.2配合比设计............................................322.6路面用钢筋量计算...........................................342.7水泥混凝土路面机械摊铺施工.................................35参考文献...........................................................37南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第4页共37页1路基设计路基根据其使用要求和当地自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。本路基设计主要依据《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)、《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)、《公路自然区划标准》及《土的工程分类》(GBT_50145-2007)和《路基路面工程》教材进行设计。1.1路基横断面设计1.1.1确定路基横断面形式由设计任务书所给条件，路基横断面可采用路堤、路堑和半填半挖三种形式，以及公路曲线的超高、加宽时的路基横断面。本设计主要才用一般路堤形式，按照标准横断面形式进行设计。1.1.2确定自然区划和路基干湿类型由《公路自然区划标准》可知：辽宁大部分位于II2a辽河平原冻融交替副区，属于东部温润季冻区。路基土质为粉质土。由《公路自然区划标准》得公路二级区划的特征和指标：表1.1二级区划的特征和指标二级区名(包括副区)水热状态潮湿系数(K)年降水量(mm)雨型最高月K值最大月雨期长度最高月平均地温(℃)II2a辽河平原冻融交替副区0.5~1.5900~1500梅雨秋雨伏旱1.0~2.03.0~3.53.0~3.5南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第5页共37页由表1.1可知II2a辽河平原冻融交替副区的潮湿系数K值较低。由《路基路面工程》可得路基临界高度：表1.2路基临界高度参考值粉性土地下水H1H2H3II23.42.61.9该公路为高速公路双向四车道,要求标准较高,故取路基干湿类型为干燥,则由表1.2可得路基最小高度H3.4m。1.1.3拟定路基断面尺寸辽宁地区地形以平原为主，属于平原微丘区，本公路为高速公路双向四车道，并考虑该地区经济较发达，取计算行车速度为120Km/h。（1）路基宽度：由《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)可归纳得：表1.3路基宽度参数高速公路四车道120Km/h行车道宽度(m)中央分隔带(m)左侧路缘带(m)硬路肩(m)土路肩(m)2×7.530.753.250.75行车道宽度：2×7.5=15m中央分隔带：3m路缘带：0.75m×2=1.5m硬路肩宽度：3.25m×2=6.5m土路肩宽度：0.75m×2=1.5m则，路基宽度：15+3+1.5+6.5+1.5=27.5m得路基横断面图如图1.1所示：土组路槽底至水位临界高度自然区划南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第6页共37页图1.1路基横断面图（2）路基高度：由《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)，设有中央分隔带的高速公路，路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘高程。由于该公路位处II2a辽河平原冻融交替副区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，且公路等级要求高，设计需求路基干湿类型为干燥，由表1.2知，路基高度H3.4m，设计资料中路基平均高度为2.5m。综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素，本设计取路基高度H=6m。（3）路基边坡坡率：路堤填土高度为6m，路基填料为细粒土，由表1.4可得，取路基边坡坡率为1׃1.5，则边坡宽度b=1.5H=9m。表1.4路堤边坡坡率填料类别边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1׃1.51׃1.75粗粒土1׃1.51׃1.75巨粒土1׃1.31׃1.751.2道路横断面排水设计公路位于II2a辽河平原冻融交替副区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，其次崩塌、土流。自然条件对公路工程的影响主要表现在冻土多，公路的不利季节为11月-次年3月，公路由宽广的平原地通过条件不太困难。1.2.1确定边沟布置、断面形式及尺寸边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。依据沿线情况，选用标准横断面形式。边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为1׃1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。由于水量较大，边沟南华大学船山学院《路基路面工程》课程设计第7页共37页采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号。边沟断面如图1.2所示：图1.2边沟构造图1.2.2确定截水沟布置、断面形式和尺寸截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩短截水沟的长度。沟底采用0.5%的纵坡。截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采用1׃1.5，沟底采用干砌片石铺筑。对截水沟断面尺寸采用试算法进行水力计算，以获得最佳断面。（1）设计参数：纵坡i=0.005，坡率m=1.5，粗糙系数n=0.025，设计流量SQ=1.10m3/s。（2）假定沟底宽度b=0.4m；由表1.5可得b/h=0.61,取h=0.66m；表1.5水力最佳断面宽深比边坡率m00.250.50.751.001.251.502.003.00b/h21.561.241.000.830.700.610.470.32（3）水流断面积：2bhmh(1-1)由2bh