路基路面工程课程设计(湖南工业大学科技学院道桥

前言 (3)

第一章 (4)

1.1 设计资料 (4)

1.2 挡土墙平面布置图 (4)

1.3 挡土墙横断面布置，拟定断面尺寸 (5)

1.4 主动土压力计算 (5)

1.5 挡土墙抗滑稳定性验算 (7)

1.6 抗倾覆稳定性验算 (8)

1.7 基底合力及偏心距验算 (8)

1.8 墙身截面强度验算 (9)

1.9 挡土墙的伸缩缝与沉降缝设计 (10)

1.10 挡土墙的排水设施设计 (10)

第二章路基边坡稳定性分析 (11)

2.1 第一级台阶验算 (11)

第三章水泥混凝土路面设计 (15)

3.1 交通分析 (15)

3.2 标准轴载作用次数的换算 (16)

3.3 初拟路面结构 (18)

3.4 路面材料参数确定 (18)

3.5 荷载疲劳应力 (19)

3.6 温度疲劳应力 (19)

3.7 检验初拟路面结构 (20)

第四章沥青混凝土路面设计 (20)

4.1 交通参数分析 (20)

4.2 拟定路面结构组合方案 (22)

4.3 拟定路面结构层的厚度 (22)

4.4 各层材料设计参数确定 (23)

4.5 计算设计弯沉值 (23)

4.6 路面结构层厚度计算 (25)

4.7 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算..26 参考文献 (28)

设计心得 (28)

前言

作为建筑类院校专业课的一种实践性教学环节，课程设计是教学计划中的一个有机组成部分；是培养我们综合御用所学各门课程的基本理论、基本知识和基本技能，以分析解决实际工程问题能力的重要步骤；是我们巩固并灵活运用所学专业知识的一种比较好的手段；也是锻炼我们理论联系实际能力和提高我们工程设计能力的必经之路。

课程设计的目的主要体现在巩固与运用基本概念与基础知识、掌握方法以及培养各种能力等诸多方面。

1.巩固与运用理论教学的基本概念和基础知识。

2.培养学生使用各种规范及查阅手册和资料的能力。

3.培养学生概念设计的能力。

4.熟悉设计步骤与相关的设计内容。

5.学会设计计算方法。

6.培养学生图纸表达能力。

7.培养学生语言表达能力。

8.培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

路基路面的课程设计是对路基路面工程课堂教学的必要补充和深化，通过设计让学生可以更加切合实际地和灵活地掌握路基路面的基本理论，设计理论体系，加深对路基路面设计方法和设计内容的理解，进而提高和培养学生分析、解决工程实际问题的能力。

第一章挡土墙设计

1.1 设计资料

1.1.1 挡土墙墙高H=10m

荷载：计算荷载汽车-20级，验算荷载挂车-100；

1.1.2 墙后填料为粘性土，土的粘聚力C=28Kpa ，容重320/kN m γ=，计算内摩擦角28φ=?，填料与墙背间的摩擦角δ=φ/2=14?；容许承载力为[]Kpa 3500=σ。

1.1.3 地基为密实碎石土，其容许承载力[σ]=400KPa ，基地摩阻系数f=0.6，墙身分段长度为10m ；

1.1.4 墙体材料7.5号砂浆砌筑25号片石，其容重3/32m kN =γ，其容许压应力[a σ]=600KP ，容许剪应力[τ]=100KP ，容许拉应力[wl σ]=60KP 。

1.1.5 墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1:0.25，α=－14.04°，墙底（基底）倾斜度tan 0α=0.190，倾斜角0α=10.76°；墙顶填土高度为m a 2=，挡土墙顶宽为1b =2m ，底宽m 25.2。

1.2 挡土墙平面布置图

双向四车道一级公路某横断面，为收缩边坡，增强路基的稳定性，拟设一段浆砌片石重力式挡土墙(图1.1)

图1.1

1.3 挡土墙横断面布置，拟定断面尺寸

具体布置如图1.2

图1.2

1.4 主动土压力计算

1.4.1. 车辆荷载换算

当m 2≤H 时，a KP q 0.20=；当m H 10≥时，a KP q 10=

所以，当H=10m 时，a KP q 10= 换算均布土层厚度：0100.520

q h m r === 1.4.2．主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部）

（1）破裂角θ 由14.0428142φ

αφδ=-?=?==?，，

得：2814.041427.96ψφαδ=++=?-?+?=?

222328tan (45)tan (45) 3.8m 2202

c c h φγ?=?+=?+=

2222001111()-(-)(100)- 3.80.5(100-3.8)45.882222

c c A H a h h H a h =+++=+?++= 00011()(22)tan 22

1103(30.5)0.510(102020.5)tan(14.04)22

15.5B ab b d h H H a h α=

++-++=??++?-??+?+??-?=

tan tan tan 27.960.918

θψ=-=-?+= 42.55θ=?

验核破裂面位置：

堤顶破裂面至墙锺：(H+a)tan θ=9.18m

荷载内缘至墙锺：b+Htan )(α-+d+b 3=3+10?0.25+0.5+0.75=6.75m

荷载外缘至墙锺：b+Htan )(α-+d+b 3+b 2=6.75+7=13.75m

由于破裂面至墙锺的距离大于荷载内缘至墙锺的距离并且小于荷载外缘至墙锺的距离，所以破裂面交于路基荷载中部的假设成立。并且直线形仰斜墙背，且墙背倾角α较小，不会出现第二破裂面。

（2）主动土压力系数K 和1K cos()(tan tan )sin()cos(42.5528)(tan 42.55tan -14.04)0.196sin(42.5527.96)a K θ?θαθψ+=

+++=+=+ 1an 30an42.55 4.49tan tan tan 42.55tan (-14.04)

b at t h θθα--===++ 20.50.75tan tan tan 42.55tan (-14.04)

d h θα===++ 31210 4.490.75 4.76h H h h =--=--=

31222220 4.4920.5 4.7611(1)1(1) 1.0521021010

h h h a K H H H ???=+-+=+-+=?

（3）求主动土压力a E 及土压力的作用点

2111201000.196 1.0522

205.80kN m a a E H K K γ==????= cos()205.8cos(1414.04)205.80kN m sin()205.8sin(1414.04)0.14kN m

x a y a E E E E αδαδ=+=??-?==+=??-?=- 2301121

22()(32)33100(10 4.76)0.5 4.49(3 4.49210)3310 1.05

3.29m x a H h h h h H H Z H K -+-=+?-+???-?=+??= 1m

.2190.0)40.14tan(22tan tan 011=??-?+=+=ααb b B 2.92m 25.0.2931.2tan =?+=-=αx y Z B Z

1.5 挡土墙抗滑稳定性验算

u —基底摩擦系数，取0.6

1Q γ—主动土压力分项系数，取1.4

墙身体积计算：

3011119.24m )190.0210(2)tan (=?-?=-=αb H b V 32021238m .0190.025.0tan 5.0=??==αb V 3219.62m 138.019.24=+=+=V V V 墙身自重计算:

1G ＝442.52kN 3219.241=?=k V γ，2G ＝8.74kN 3238.02=?=k V γ， 451.26kN 8.74442.5221=+=+=G G G

抗滑稳定系数:

y 451.260.140.61.315205.8C x G E K E μ+-?===（）（）＞1.3 满足要求

1.6 抗倾覆稳定性验算

要使挡墙抗倾覆满足要求即满足：10.9()0G Q y x x y GZ E Z E Z γ+->

()[] 2.2

225.0190.02105.0])tan [(5.01011=+??-?=+?-=b n b H Z G α36.12)047.05.0(315.0)]tan tan 2/1(3/12/1[102=???

????++=-+=b Z G αα ()m G Z G Z G Z G G G 2.18451.26 1.368.7422.442.52)(2211=?+?=+= G 0451.26 2.180.14 2.921.45 1.3205.8 3.29y y

x x G Z E Z K E Z ?+??-?===>?? 满足要求。

1.7 基底合力及偏心距验算

1.7.1 作用于基底的合力偏心距

451.26 2.180.14 2.92205.8 3.29451.260.140.78m

G y y x x N y G Z E Z E Z Z G E ?+?-?=

+?-?-?=-= 基底合力偏心距[]0 2.10.780.27e 22

N B e Z =

-=-=≤； 1.7.2 地基承载力验算 []0106451.260.1460.27(1)(1)380.54400kPa 2.1 2.1

G E e Pa B B σσ+-?=+=?+==＜