路基路面课程设计计算书

目录1道路概况............................................12路基设计............................................12.1几何尺寸确定.....................................12.2稳定性验算.......................................12.3防护措施.........................................42.4排水设计.........................................43路面设计............................................53.1水泥混凝土路面设计...............................53.2沥青路面设计.....................................8设计总结及改进意见...................................13参考文献.............................................1411、道路概况长江中下游平原中湿区是我国最湿热的地区，春、夏东南季风造成的梅雨和夏雨形成本区公路的明显不利季节。东南沿海台风暴雨多，由地表径流排走影响相对较小。低温较高，易引起沥青路面泛油。加大水泥路面翘曲应力。地形以丘陵、平原为主，公路通过条件尚好。主要自然灾害包括泥泞、冲涮、路基强度较低等。该地区拟新建山岭重丘区二级公路，路基宽8.5m，路面宽7.0m。全线交通量为3100辆/d，交通组成见表1，主要车型参数见表2。交通量年平均增长率γ=5%。表1交通组成黄河JN150解放CA10B东风EQ140太脱拉138小汽车25%50%15%3%7%表2汽车参数车型总重(KN)载重(KN)前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轮轮组数前轮轮组数轴距(cm)JN150150.682.649101.6l双单CA10B80.254019.4060.851双单EQ14092.9050.0023.7069.201双单太脱拉138211.4120.0051.402×802双单1322、路基设计2.1几何尺寸确定（1）选择二级公路路基断面形式，路基宽8.5m，路面宽7.0m，两侧土路肩0.75m；（2）选择路基填料为砂土，压实度95%；（3）填方边坡形式采用一级台阶，H1=6m，W1=1.5m，P1=1:1.5，挖方边坡形式采用一级台阶，H1=6m，W1=1.5m，P1=1:0.5；2.2稳定性验算取全线未设挡土墙处最高路堤处进行边坡稳定性验算，桩号为K0+160。粘性土质采用圆弧滑动面法，并用条分法进行土坡稳定性分析。其中圆心辅助线确定方法采用36°法。2（1）圆心辅助线确定：过坡顶B作水平线，作BF与水平线交于36°，则BF为辅助线。（2）绘出三条不同位置的滑动曲线（都过坡脚）：①一条过路基中线（图1）；②一条过路基边缘（图2）；③一条过距右边缘1/4半路基宽度处（图3）；（3）通过平面几何关系找出三条滑动曲线各自的圆心。（4）将土基分段。（5）计算滑动曲线每一份段中点与圆心竖线之间的偏角i，RXiisin并计算分段面积和以路堤纵向长度1m计算出各段的重力iG，进而将iG分化为两个分力：a)在滑动曲线法线方向分力iiiGNcos；b)在滑动曲线切线方向力iiiGTsin。图1过路基中线滑动曲线图2过路基边缘滑动曲线3通过计算可得：曲线①：KNNnii182.991，KNTnii392.201曲线②：KNNnii723.51，KNTnii700.31曲线③：KNNnii465.191，KNTnii133.101（7）计算滑动曲线圆弧长3602RL曲线①：mRL639.5360795.132433.22360211曲线②：mRL583.2360620.40643.32360222曲线③：mRL16.3360050.65783.22360233（8）计算稳定系数niiniiTcLNfMMK11sr图3过距右边缘1/4半路基宽度处滑动曲线4曲线①：885.1392.20639.510182.99181.0-1111）（niiniiTcLNfK曲线②：308.8700.3583.210723.5858.01122niiniiTcLNfK曲线③：247.7133.1016.310465.19149.21133niiniiTcLNfK比较得K1最小，由于第一条曲线（过路基中线）最靠左边，在左边缘与路基中线之间再绘一系列滑动曲线，计算其稳定性，结果显然比K1大，所以第一条圆弧为最不利滑动面，其稳定性系数大于1.5，边坡稳定，满足规定的要求。2.3防护措施路基防护与加固设施主要有边坡坡面防护及湿软地基的加固处治。（1）坡面防护由于植物防护可美化路容，协调环境，调节边坡土的温度与湿度，且本路段内坡高不大、边坡比较平缓，所以采用植被防护的坡面防护措施。采用拉伸网草皮，在土工网上铺设4cm的种植土层，经过撒种、养护后形成人工草皮。（2）软土地基加固由于本地区土主要由冲击土和内陆软土组成，在其上填筑路堤可能出现失稳，或者沉降量和沉降速率不能满足要求等情况，需对软土地基进行适当的加固处理，以增加其稳定性、减少沉降量或加速沉降。本路线采用换填法，用好土全部或部分替换软土，以达到保证路堤稳定性和降低沉降量的目的。换填材料选用排水性能好，处于地下水位以下仍能保持有足够承载力的砂填料。2.4排水设计该地区年降水量为1200~1800mm，路基地面排水设施由边沟和排水沟组成。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文与水力计算，依据沿线具体条件，5选用矩形边沟，由于本地区降水量集中，边沟底宽与深度均选用0.6m，边沟采用浆砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土预制块，其中砌筑用的砂浆采用强度为M5。排水沟主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流引至路基范围外的指定地点，本路段选用梯形排水沟，其中沟底宽度与高度均采用0.6m，距离路基坡脚为2.5m。3路面设计3.1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。3.1.1可靠度设计标准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1.103.1.2交通分析与轴载换算我国公路水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。对于各种不同汽车轴载的作用次数，可按等效疲劳断裂原则换算成标准轴载的作用次数，并根据标准轴载的作用次数判断道路的交通繁重程度。轴载换算公式为：Ns=∑δini=1Ni(pi100)16，计算结果列于表5中，求得Ns=2818.74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Ne=Ns[(1+γ)t−1]×365γη=2818.74×[(1+0.05)20−1]×3650.05×0.6=20411748次2000×104，属于特重交通等级。6表3标准轴载作用次数换算表车型轴型i（kN）δiNi(次/日)Ns小客车前轴单轴单轮16.5665.0213000.00后轴单轴单轮23576.5113000.00中客车SH130前轴单轴单轮25.55551.0311000.00后轴单轴单轮45.1431.5811001.39大客车CA50前轴单轴单轮28.7524.1612500.00后轴单轴双轮68.21.0012502.74小货车BJ130前轴单轴单轮13.4727.2710000.00后轴单轴单轮27.4534.7110000.00中货车CA50前轴单轴单轮28.7524.166500.00后轴单轴双轮68.21.006501.42中货车EQ140前轴单轴单轮23.7569.1310000.00后轴单轴双轮69.21.0010002.77大货车JN150前轴单轴单轮49416.4611005.06后轴单轴双轮101.61.0011001418.05特大日野车KB222前轴单轴单轮50.2412.157004.69后轴单轴双轮104.31.007001372.93拖挂车五十铃前轴单轴单轮60381.72909.69后轴双轴双轮100（3轴）0.00900.00合计（N）2818.743.1.3初拟路面结构查《路基路面工程》(以下简称《课本》)相关参数表分析，特重交通等级初步拟订普通混凝土面层厚度为0.25m；基层采用沥青凝土基层，厚0.06m；垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定粒料。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.5m，长4.5m（长宽比1.2861.30）。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝.3.1.4路面材料参数确定查《课本》表16-23和表16-25，取普通混凝土的弯拉强度标准值fr为5.0MPa,相应弯拉弹性模量经验参考值为31Gpa。计算基层顶面当量回弹模量如下：Ex=h12E1+h22E2h1²+h2²=0.06²×1200+0.15²×6000.06²+0.15²=682.76MaDx=E1h13+E2h2312+(h1+h2)24(1E1h1+1E2h2)−11C7=1200×0.063+600×0.15312+(0.06+0.15)24(11200×0.06+1600×0.15)−1=0.63KN•mhx=(12DXEX)13=(12×0.63682.76)13=0.223a=6.22×[1−1.51(ExE0)−0.45]=6.22×[1−1.51(682.7642)−0.45]=3.542b=1−1.44×(ExE0)−0.55=1−1.44×(682.7642)−0.55=0.689Et=ahxbE0(ExE0)13=3.542×0.2230.689×42×(682.7642)13=134.01Ma普通混凝土面层的相对刚度半径grrg=0.537h(EcEt)13=0.537×0.25×(31000134.01)13=0.824m3.1.5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:σps=0.077r0.6h−2=0.077×0.8240.6×0.25−2=1.097Ma因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数rK=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数Kf=Nev=204117480.057=2.610,根据公路等级，由《课本》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：σpr=krkfkcσps=0.87×2.610×1.20×1.097=2.989Ma3.1.6温度疲劳应力由《课本》表16-28，Ⅳ区最大温度梯度取88C/m，板长4.5m，l/r=4.5/0.824=5.46，可查普通混凝土板厚0.25m，温度应力系数Bx=0.62。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：σtm=αcEchTg2Bx=1×10−5×31000×0.25×882×0.62=2.13Ma8温度疲劳应力系数tk可按下式计算确定：kt=frσtm[a(σtmfr)c−b]式中：a、b和c为回归系数，按所在地区的公路自然区划查《课本》表16-29确定，自然区划为IV区，式中a=0.841，b=0.058，c=1.323。kt=frσtm[a(σtmfr)c−b]=5.02.13[0.841×(2.135.0)1.323−0.058]=0.502临界荷位处的温度疲劳应力按下式计算确定：σtr=ktσtm=0.502×2.13=1.069Ma由《课本》表16-20可得二级公路的安全等级为三级，目标可