路基路面課程設(shè)計瀝青混凝土路面

1、目錄目錄.1一 路基設(shè)計.21 設(shè)計資料.22 擋土墻的布置.23 擋土墻橫斷面布置，并擬定斷面尺寸.24 主動土壓力計算.25抗滑動穩(wěn)定性驗算.46抗傾覆穩(wěn)定性驗算.57基底合力偏心距驗算.58 墻身截面強(qiáng)度驗算.69伸縮縫與沉降縫設(shè)計.710排水設(shè)計.7.二、路面設(shè)計.8A、水泥混凝土路面設(shè)計.81 交通分析.82 初擬路面結(jié)構(gòu).103 路面材料參數(shù)確定.104 荷載疲勞應(yīng)力105 溫度疲勞應(yīng)力11B、瀝青路面設(shè)計.12一新建柔性路面設(shè)計.121交通分析.122確定土基回彈模量 .13 3 路面等級以及路面類型的確定.144 擬定路面結(jié)構(gòu)層厚度145 計算設(shè)計彎沉值14二 舊路改造181確

2、定原路面當(dāng)量回彈模量.192 確定補(bǔ)強(qiáng)材料及厚度.19 3 按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度20三 參考文獻(xiàn).21設(shè)計說明書一 路基設(shè)計（1）設(shè)計資料1 荷載：計算荷載汽車-20級，驗算荷載掛車-100；2 墻后填料為砂性土，容重，計算內(nèi)摩擦角，填料與墻背間的摩擦角=1/2；3 地基為整體性較好的石灰?guī)r，其容許承載力=450KPa，基地摩阻系數(shù)f=0.55；4 墻體材料5號砂漿砌筑30號片石，其容重，其容許壓應(yīng)力=600KP，容許剪應(yīng)力=100KP，容許拉應(yīng)力=60KP。（2）擋土墻平面、立面布置二級公路在樁號為K30+845-K30+879路段為填方路段，為保證路堤邊坡穩(wěn)定，少占地拆遷，故設(shè)置路堤

3、擋土墻，擬采用重力式擋土墻。(圖2)（3）擋土墻橫斷面布置，擬定斷面尺寸具體布置如圖2（4）主動土壓力計算1. 車輛荷載換算當(dāng)時，；當(dāng)時，由直線內(nèi)插法得：H=8m時，換算均布土層厚度：2主動土壓力計算（假設(shè)破裂面交于荷載中部） （1）破裂角由得： 驗核破裂面位置：堤頂破裂面至墻鍾：(H+a)tg=7.86m荷載內(nèi)緣至墻鍾：b+Htg+d+b=3+8*0.25+0.5+0.75=6.25m荷載外緣至墻鍾：b+Htg+d+b+b=6.25+7=13.25m由于破裂面至墻鍾的距離大于荷載內(nèi)緣至墻鍾的距離并且小于荷載外緣至墻鍾的距離，所以破裂面交于路基荷載中部的假設(shè)成立。并且直線形仰斜墻背，且墻背傾角

4、較小，不會出現(xiàn)第二破裂面。（2）主動土壓力系數(shù)K和 （3）求主動土壓力及土壓力的作用點（5）擋土墻抗滑穩(wěn)定性驗算為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。即：式中：G-擋土墻自重， Ex,Ey-墻背主動土壓力的水平與垂直分力 基底傾斜角 u基底摩擦系數(shù)，取0.55 主動土壓力分項系數(shù)，取1.4不等式左邊為： 不等式右邊為：由上述計算結(jié)果得：成立，因此該擋墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。（6）抗傾覆穩(wěn)定性驗算要使擋墻抗傾覆滿足要求即滿足：= 滿足要求。（7）基底應(yīng)力及偏心距驗算基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力作用于基底的合力偏心距e為： 其中： e=2.5/2-0.928=0

5、.322B/6=0.417 基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力滿足要求?；缀狭ζ木嗪奢d組合為：擋土墻結(jié)構(gòu)自重、土重、土側(cè)壓力、汽車荷載引起的土側(cè)壓力相組合。查表可知，堅密的巖石地基的合力偏心距須有，由以上計算可知是滿足的。地基承載力抗力值須滿足 p1.2f式中 p基底平均壓應(yīng)力（KPa）； A基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B×1.0（）； N每延米作用于基底的總豎向設(shè)計值（KN）； f地基承載力抗力值（KPa）；式中 地基承載應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值； 承載力修正系數(shù)； 基底下持力層上土的天然容重； 基礎(chǔ)地面以下各土層的加權(quán)平均容重； b基礎(chǔ)底面寬度小于3m時取3m，大于6m時取6m； h基礎(chǔ)底面的埋置深度

6、(m)。顯然，p=193.341.2f=1.2×465.3=558.36 滿足地基承載力的要求。（8）墻身截面強(qiáng)度驗算如附圖示，選取一個截面進(jìn)行驗算：11截面（即二分之一墻高處）。(1)強(qiáng)度計算 須滿足 式中 設(shè)計軸向力（KN）； 其中 重要性系數(shù)，取1.0； 恒重引起的軸向力（KN），=2×4×24=192KN； 主動土壓力產(chǎn)生的軸向力（KN），=7.87KN A擋土墻構(gòu)件的計算截面積（），A=2；材料的極限抗壓強(qiáng)度（KPa），=1275；抗力安全系數(shù)，取2.31；軸向力偏心影響系數(shù)，。 滿足要求。(2)穩(wěn)定計算 須滿足 式中 ； 彎曲平面內(nèi)的縱向翹曲系數(shù)；H/

7、B=8/2.5=3.2<10 認(rèn)為此擋墻是矮墻，取=1。 成立。同理選取另一個截面進(jìn)行驗算：22截面（即變階處），經(jīng)驗算強(qiáng)度與穩(wěn)定驗算均滿足。所以擋墻截面強(qiáng)度滿足要求。（9）擋土墻的伸縮縫與沉降縫設(shè)計 把伸縮縫和沉降縫結(jié)合在一起，統(tǒng)成為變形縫，沿墻長每10米設(shè)置變形縫，變形縫全高設(shè)置，其寬度取0.02米，縫內(nèi)沿墻內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青木板，塞入深度為0.2米。(10)擋土墻的排水設(shè)施設(shè)計在墻身上沿墻高和墻長設(shè)置泄水孔，其為10cm20cm的方孔，具有向墻外傾斜的坡度，間距取為2.5m，泄水孔的進(jìn)水側(cè)設(shè)反濾層，厚度為0.4m，在最下排泄水孔的底部設(shè)置隔水層，由于處于自然區(qū)域處，泄水量較大，

8、在排水層底部加設(shè)縱向滲溝，配合排水層把水排出墻外。二 路面設(shè)計A 水泥混凝土路面設(shè)計 路基為黏性土，采用普通混凝土路面，路面寬7米（1） 交通分析1 可靠度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及變異系數(shù)范圍、可靠度系數(shù)的選用 公路技術(shù)等級二級公路安全等級三級設(shè)計基準(zhǔn)期（a）20目標(biāo)可靠度（%）85目標(biāo)可靠指標(biāo)1.04變異水平等級中可靠度系數(shù)1.102 標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的換算 計算設(shè)計使用年限內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計作用次數(shù)軸載換算的計算公式為：（計算結(jié)果如下表）臨界荷載處的車輛輪跡橫向系數(shù)取0.6，交通年增長率為0.05，設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)設(shè)計車道標(biāo)準(zhǔn)荷載累計作用次數(shù)為 屬于重交通等級。車型軸型Pi（kN）軸輪型系數(shù)N(次/日)Ns小

9、客車前軸單軸單輪16.56659000后軸單軸單輪23576.59000中客車SH130前軸單軸單輪25.5555110000后軸單軸單輪45.1431.610001.26大客車CA50前軸單軸單輪28.7524.212500后軸單軸雙輪68.2112502.74小貨車BJ130前軸單軸單輪13.4727.312000后軸單軸單輪27.4534.712000中貨車CA50前軸單軸單輪28.7524.28000后軸單軸雙輪68.218001.75中貨車EQ140前軸單軸單輪23.7569.110000后軸單軸雙輪69.2110002.77大貨車JN150前軸單軸單輪49416.58003.68后

10、軸單軸雙輪101.618001031特大日野車KB222前軸單軸單輪50.2412.17004.69后軸單軸雙輪104.317001373拖掛車五十鈴前軸單軸單輪60381.715016.15后軸雙軸雙輪100（3軸）01500（2） 初擬路面結(jié)構(gòu)查表16-17（本課設(shè)所用數(shù)據(jù)表皆取于路基路面工程），初擬普通混凝土面層厚度為0.22m；基層采用水泥穩(wěn)定粒料，厚0.2m；墊層為0.15m低劑量無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土。普通混凝土板的平面尺寸為寬3.5m，長5.0m?？v縫為設(shè)拉桿平縫，橫縫為設(shè)傳力桿的假縫。（3） 路面材料參數(shù)確定查表16-23和表16-25，取普通混凝土的彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.0MPa,相

11、應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為31Gpa。 計算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下： 普通混凝土面層的相對剛度半徑（4） 荷載疲勞應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力計算為:因縱縫為設(shè)拉桿平縫，接縫傳荷能力的應(yīng)力折減系數(shù)=0.87。考慮設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力累計疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)。根據(jù)公路等級，由表16-24，考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)。荷載疲勞應(yīng)力計算為：（5） 溫度疲勞應(yīng)力由表16-28，IV區(qū)最大溫度梯度取92/m，板長5m，由,16-14可查得普通混凝土板厚0.22m，溫度應(yīng)力系數(shù)0.71。最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力：溫度疲勞應(yīng)力系數(shù)可按下式計算確定： (2-22)式

12、中：a、b和c回歸系數(shù)，按所在地區(qū)的公路自然區(qū)劃查表16-29確定，自然區(qū)劃為IV區(qū)，式中a=0.041，b=0.058，c=1.323。臨界荷位處的溫度疲勞應(yīng)力按下式計算確定： 由表16-20可得二級公路的安全等級為三級，目標(biāo)可靠度為85，相應(yīng)的變異水平等級為中，再由表16-22可得可靠度系數(shù)=1.10。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產(chǎn)生的疲勞斷裂作為設(shè)計的極限狀態(tài)，其表達(dá)式采用下式計算： 普通混凝土面層為，因而，擬定的面層厚度為0.22m的普通混凝土路面，可以承受設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲勞作用。B 瀝青路面設(shè)計1 新建柔性路面選擇IV區(qū)，黏質(zhì)土，土基干濕狀

13、態(tài)為潮濕，稠度取0.9，則回彈模量為37MPa. 對于K15+500-K15+600、K22+440-K53+350，采用瀝青路面，道路等級為二級公路，路面類型為瀝青混凝土。（1） 交通分析路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)以設(shè)計彎沉為指標(biāo)及驗算瀝青層層底拉應(yīng)力時各級軸載換算采用，計算結(jié)果如下表。二級公路瀝青路面的設(shè)計年限為12年，雙向四車道的車道系數(shù)0.45則設(shè)計使用期累計當(dāng)量軸次為：屬于中等交通。車型Pi（kN）C1C2Ni(次/日)N小客車前軸16.516.49002.27后軸2316.49009.64中客車前軸25.5516.4100016.92后軸45.116.410002

14、00.38大客車前軸28.716.4125035.07后軸68.2111250236.52小貨車前軸13.416.412001.23后軸27.416.4120027.52中貨車前軸28.716.480022.44后軸68.211800151.37中貨車前軸23.716.4100012.2后軸69.2111000201.59大貨車前軸4916.4800229.94后軸101.611800857.19特大日野車前軸50.216.4700223.53后軸104.311700840.69拖掛車前軸6016.4150104.05后軸1002.21150330合計（N）3502.55（2）確定土基回彈模量

15、值選擇IV區(qū)，黏質(zhì)土，土基干濕狀態(tài)為潮濕，稠度取0.9，則回彈模量為37MPa （3）路面等級以及路面類型的確定 路面等級選為二級公路，路面類型為瀝青混凝土。（4）擬定路面結(jié)構(gòu)層的厚度表面層采用3cm厚細(xì)粒式密集配瀝青混凝土，下面層采用8cm厚粗粒式密集配瀝青混凝土?；鶎雍偷谆鶎臃謩e采用水泥石灰穩(wěn)定碎石基層（厚18cm）和石灰穩(wěn)定土底基層（厚度待計算確定）。土基及路面材料的回彈模量及各強(qiáng)度值列于下表中材料名稱抗壓回彈模（MPa）劈裂強(qiáng)度（MPa）2015細(xì)粒試瀝青混泥土140020001.4中粒試瀝青混泥土120018001粗粒試瀝青混泥土100014000.8 兩灰碎石15000.65石灰土

16、5500.225土基27 （5）計算設(shè)計彎沉值二級公路，取，面層為瀝青混凝土，取，該結(jié)構(gòu)為柔性基層與半剛性基層組合，按內(nèi)插法確定基層類型系數(shù)為。設(shè)計彎沉： 計算各層材料的容許層底拉應(yīng)力細(xì)粒式密集配瀝青混凝土面層：粗粒式密集配瀝青混凝土：水泥石灰穩(wěn)定碎石：石灰穩(wěn)定土：材料名稱厚度（cm）抗壓回彈模（MPa）容許拉應(yīng)力（MPa）2015細(xì)粒式密集配瀝青混凝土3150020000.5粗粒式密集配瀝青混凝土8120018000.29水泥石灰穩(wěn)定碎石18 1500 0.32 石灰穩(wěn)定土？5000.13土基-40采用HPDS2003A公路路面設(shè)計程序計算結(jié)果：公 路 等 級 : 二級公路 新建路面的層數(shù)

17、: 4 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 24.5 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 4 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度 : 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(僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力驗算設(shè)計層厚度 :H( 4 )= 42.8 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)H( 4 )= 42.8 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求)H( 4 )= 42.8 cm(第 3 層底面拉

18、應(yīng)力驗算滿足要求)H( 4 )= 67.8 cm ( 4 )= 0.089 MPa H( 4 )= 72.8 cm ( 4 )= 0.08 MPaH( 4 )= 72.6 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗算滿足要求) 路面設(shè)計層厚度 : H( 4 )= 42.8 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 72.6 cm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 80 cm驗算結(jié)果表明 ,路面總厚度滿足防凍要求 .通過對設(shè)計層厚度取整, 最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm - 中粒式瀝青混凝土 4 cm - 水泥石灰穩(wěn)定土 6 cm - 石灰土 73 cm

19、 - 土基竣工驗收彎沉值和層底拉應(yīng)力計算計算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗收彎沉值 :第 1 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 13.9 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 14.3 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 15 (0.01mm) 第 4 層路面頂面竣工驗收彎沉值 LS= 16.1 (0.01mm)土基頂面竣工驗收彎沉值 LS= 322.9 (0.01mm)(根據(jù)“基層施工規(guī)范”第88頁公式) LS= 258.8 (0.01mm)(根據(jù)“測試規(guī)程”第56頁公式)計算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 :第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1

20、)=-0.179 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.071 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.046 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力 ( 4 )= 0.079 (MPa)由以上計算結(jié)果可得，各結(jié)構(gòu)層容許拉應(yīng)力均大于底面最大拉應(yīng)力，故滿足應(yīng)力滿足要求。2 舊路改造（1）確定原路面當(dāng)量回彈模量改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計算 原路面實測彎沉值(0.01mm) 72 81 78 64 66 65 68 75 72 71 66 73 68 77 74 74 81 82 78 79 原路面有效彎沉數(shù) : 20 原路面平均彎沉值 : 73 (0.01mm)

21、原路面彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差 : 6 (0.01mm) 測定汽車軸載 100 kN 改建公路等級 二級公路 保證率系數(shù) 1.5 原瀝青面層厚度 3 (cm) 季節(jié)影響系數(shù) 1.08 濕度影響系數(shù) 1 溫度修正系數(shù) 1 原路面計算彎沉值 : 89 (0.01 mm) 原路面當(dāng)量回彈模量 : 184.3 (MPa) （2）確定補(bǔ)強(qiáng)層材料及厚度該道路為二級公路，擬采用中粒式瀝青混凝土、水泥石灰穩(wěn)定砂礫兩層補(bǔ)強(qiáng)，用采用HPDS2003A公路路面設(shè)計程序計算求解補(bǔ)強(qiáng)層厚度。 公 路 等 級 : 二級公路 加鋪路面的層數(shù) : 2 標(biāo) 準(zhǔn) 軸 載 : BZZ-100 路面設(shè)計彎沉值 : 89 (0.01mm) 路面設(shè)計層層位 : 2 設(shè)計層最小厚度 : 15 (cm)層位材料名稱