路基路面设计

湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书11挡土墙设计计算书1.1计算资料1)墙身构造：拟采用浆砌片石重力式路肩墙，如下图所示，墙高H=7.0m,墙背俯斜,倾角墙)33.0:1(2618α,,身分段长度10m,初拟mb0.10,墙底宽mB81.3.挡土墙断面图2)车载荷载:计算荷载,汽车-20级;验算荷载,挂车-1003)填料湿密度,/18ρ3mKN内摩擦角,35φ=填料与墙背的摩擦角.2φδ4)地基情况:中密砾石土地基,容许承载力,450]σ[0Kpa基底摩擦系数4.0=f.5)墙身材料:2.5号水泥砂浆砌25号片石,砌体容重3/22mKNa,容许应力kpaa600]σ[,容许切应力KPa100]τ[.，容许拉应力[Lσ]=60kpa。1.2.1车辆荷载换算1)计算荷载①求破裂棱体宽度L0假设破裂面交于荷载外，δαφψ++==35+,2618+1730,=70056，求不计车辆荷载作用的破裂棱体宽L0：湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书2A=)2)(atanh2a2HH-dbh2ab000haHaH+++++++（）（）（=）（）（）（）（0227270.33022277-0.530232=-0.24tan=)ψ)(tanψtanφ(cotψtan-A++±=489.0)0.24-5670)(tan5670tan35cot5670tan-,,,（θ=arctan0.493=26,05L0=(H+a)tanθ+Htana-b=（7+2）×0.489+7×0.33-3=3.71m②求纵向分布长度B:一辆重车的扩散长度为:L0=5.6+（H+2a）*tan30=5.6+（7+2×2）30tan=11.95m小于挡土墙的分段长度,取B=10m,纵向布置一辆重车,总重力为300KN。③计算等代均布土层厚度.车轮中心距路基边缘mLm75.3,5.00,重车在破裂棱体内能布置一辆车.G=300KN。h=ρGLB=45.0181075.3300m2）验算荷载挂车-100，0h=0.61，布置在路基全宽。B=L0+（H+2a)*tan30。=6.6+(7+2*2)*tan30。=12.95mh0=∑G/(BL0ρ)=1000/(12.95*18*7)=0.61m1.2.2主动土压力计算1)设计荷载A=)2)(atanh2a2HH-dbh2ab000haHaH+++++++（）（）（=）（）（）（）（45.0227270.330.4522277-5.0345.0232=-0.21tanθ=)ψ)(tanψtanφ(cotψtan-A++±=)21.0-5670)(tan5670tan35cot5670tan-,,,=0.512湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书3θ=arctan0.512=27°7′L=(H+a)tanθ+Htanα-b=（7+2）×0.512+7×0.33=3.92m荷载外缘至路基内侧边缘的距离为5.5+0.5=6m,小于破裂棱体宽度0L,裂棱体仍在荷载外,与原假定相符.K=)αtanθ(tan)ψθsin()φθcos(+++=)33.0512.0()5670727sin()35727cos(,,,=0.3971h=m35.233.0512.00.5122-3αtanθtanθatan-bh2=αtanθtand+=m594.033.0512.05.03h=H-21h-h=7-2.35-0.594=4.056m1K=55.17056.445.02)7235.21(72212)211(212230HhhHhHaE=12γ21KKH=KN05.27255.1398.0718212KNEx=Ecos(δα+)=272.0528.220)30172618cos(,,KNEy=Esin()δα+=272.0565.159)30172618sin(,,KN土压力作用点：Zx=123302132H-h3hhh-Ha3KHH）（）（++=m51.255.173)72-056.43(056.445.0)2.35-7(23722,Zy=B-ZXtanα=3.81-2.51×0.33=2.98m1.2.3验算荷载挂车,8.0,100-0mh=布置在路基全宽.A=)2)(atanh2a2HH-dbh2ab000haHaH+++++++（）（）（=）（）（）（61.0227270.330.6122277-5.361.0232=-0.20tanθ=)ψ)(tanψtanφ(cotψtan-A++±湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书4=)20.0-5670)(tan5670tan35cot5670tan-,,,=0.52θ=arctan0.52=27°28.5′L=(H+a)tanθ+Htanα-b=（7+2）×0.52+7×0.33-3=3.99m破裂面交于荷载内。K=)αtanθ(tan)ψθsin()φθcos(+++=)33.052.0()56705.2827sin()355.2827cos(,,,=0.3971h=m31.233.052.00.522-3αtanθtanθatan-bh2=αtanθtand+=033.052.003h=H-21h-h=7-2.31-0=4.69m1K=594.1769.461.02722.31-17221Hhh22Hh-1Ha2122301）（）（E=12γ21KKH=07.279594.1397.0718212KNEx=Ecos(δα+)=279.0796.225)30172618cos(,,KNEy=Esin()δα+=279.0777.163)30172618sin(,,KN土压力作用点：Zx=123302132H-h3hhh-Ha3KHH）（）（++=m52.2594.173)72-69.43(69.461.0)2.31-7(23722,Zy=B-ZXtanα=3.81-2.52×0.33=2.98m比较设计荷载与验算荷载可知,应该由验算荷载来控制墙身断面。1.3挡土墙稳定性的验算1.3.1基底倾斜抗滑稳定性验算1)计算墙身重W及力臂wZ(取墙长度1)mW=mhBHBbmAaa1)2-2(ρ1ρ11×××+×=××湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书5=34.3751)276.081.3-7281.31(22KNWwZ×=[A121b+A2(3-1bB+b1)-A33B]aρ=aBhBbbBHbBbHbρ]32-)3-(2-2[111111375.34×wZ=[1×7×）（130.76-81.321-81.321-381.3276.081.3]×22∴wZ=1.42mcK=]αsin-)αδαcos([)]αδαsin(αcos[WEfEW+++++=]1811sin375.34-)181130172618cos(07.279[4.0)]181130172618sin(07.2791811cos34.375[,,,,,,,,=3.1][95.10k满足要求。当计算的Kc大于[Kc]=1.3时，表示挡土墙的抗滑性满足要求，否则要采取抗滑稳定性的措施。湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书6基底倾斜的断面图1.3.2抗倾覆稳定性验算倾覆稳定系数K0计算公式：0K=)-(1hZEZEWZxxyyW+5.1][57.2)0.76-52.2(96.22598.277,16342.134.3750K满足要求。当计算的K0大于[K0]=1.5时，表示挡土墙的抗倾覆性满足要求，否则要采取抗倾覆稳定性的措施：（1）展宽墙趾；（2）改变墙面及墙背坡度；（3）改变墙身断面类型。1.3.3基底应力及合力偏心距验算N=)αδαsin(αcos+++EW=)181130172618sin(07.2791811cos34.375,0,,,=571.93KNNZ=NhZEZEWZxxyyW)-(-1+=93.571).760-52.2(225.96-98.277.16342.134.375=1.09m0e=NZB-2m64.06m83.009.1-281.3B不满足要求.。将墙趾加宽成宽0.5m,高0.6m台阶再进行验算.NZ=NhZEZEZZWxxyyWW)-(-W12121++=,1811cos2216.05.093.571)86.052.2(96.22548.377.16392.134.375o=1.58m0e==NZB-2mB72.06m58.0.581-25.081.3湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书7满足要求。21σσ=)61(BeBN±×=)5.081.358.061(5.081.34.578aaKPKP25.59.242aaKP450]σ[1.4墙身应力验算由于墙背为直线,最大应力接近基底处,从基底应力验算知,其基底应力与偏心距均能满路要求.故墙身材料法向应力也能满足要求，故可不作验算。通过上述验算，决定采用的断面尺寸为:墙顶宽b1=1.5m，墙底宽,31.4mB墙趾加宽台阶高,5.0m宽m6.0。1.5挡土墙纵断面设计1)确定挡土墙的起讫点（k2+340~k2+408），选择挡土墙与路基或其他结构物衔接方式；2)按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置，每隔10m~15m设置一道，伸缩缝与沉降缝可以设在一起；3)布置各段挡土墙的基础，包括基础的形式和相应的埋置深度；墙地面有纵时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶;4)确定泄水孔的位置，包括数量、间距、尺寸等。2、柔性路面设计2.1计算累计标准轴载作用次数Ne2.1.1当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级轴载的作用次数，按下式换算成标准轴载的作用次数：换算公式为：湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书835.4·`K1i)(n.CNpPCii∑==2.1.2当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载的作用次数，按下式换算成标准轴载的作用次数：8·`K1i`)(n.CN∑pPCii累计当量轴次的计算：ηγ365]1-γ1[1NNte×+=）（2.2设计弯沉值计算bsc-0.2edAAAN600l=2.3拟定路面结构组合形式沥青路面在进行路面结构组合时，应考虑以下几点因素：(1)适应行车荷载作用的要求；(2)在各种自然因素作用下稳定性好；(3)考虑结构层的特点。假定本设计的路面结构组合形式为：面层：上面层：细粒式沥青混凝土3cm中面层：中粒式沥青混凝土5cm下面层：粗粒式沥青混凝土7cm基层：石灰粉煤灰25cm垫层：石灰稳定土（厚度待定）2.4确定设计层厚度设计层的确定：当采用半刚性基层、底基层结构时，可选用任一层为设计层；当采用半刚性基层、粒料类为底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层。当采用柔性基层、底基层的沥青路面时，宜拟定面层、底基层厚度，以基层为设计层。根据拟定的路面结构，确定各结构层材料的设计参数；面层、基层、底基层材料的抗压模量与劈裂强度；确定土基的回弹模量。2.5弯拉应力验算对高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底湖北理工学院《路基路面工程》课程设计计算书9基层应进行拉应力的验算，采用公式如下：σsp〈σR（沥青面层底拉应力验算，半刚性基层拉应力验算）:sspRKσσ