1、路基路面课程设计学校：长安大学兴华学院专业：土木工程-公路与桥梁姓名： 学号： 联系电话：指导老师：梅卫国老师、张铭铭老师时间：2017/11/12目录（一）挡土墙设计 -5设计任务书 -5设计说明书： -7一.工程概况 -7二设计挡土墙的理由 -7三.挡土墙设计计算（极限状态法） -7四.挡土墙排水和变形缝设置 -11（二）沥青路面设计 -13设计任务书 -13设计说明书 -131.公路概况 -132.轴载换算 -143.沥青路面组合设计 -154.路面各层材料参数确定 -165.设计指标与极限标准 -166.确定路面结构层 -177.方案经济技术比较 -188.沥青混凝土路面最终确定设计结
2、构图示 -18（三）普通水泥混凝土路面设计 -20设计任务书 -20设计说明书： -201.自然状况 -202.路面设计 -203.水泥混凝土路面结构设计图 -23挡土墙设计4（一）挡土墙设计设计任务书（一）设计资料某新建公路 K2+940K3+000 路段采用浆砌片石重力式路堤墙，具体设计资料列于下：1路线技术标准：山岭重丘区一般二级公路，路基宽 8.5m，路面宽 7.0m。2车辆荷载：车辆荷载附加荷载强度按 公路路基设计规范 （ JTG D30 2015） 选取。3横断面原地面实测值及路基设计标高如表 1 所示。表 1 横断面原地面实测值及路基设计标高左侧 桩号 右侧 中桩标高（m） 路基
3、设计标高（m）8(-2.6)4(-3) K2+940 4(2) 6(4.5) 631.45 630.576(-2.4)6(-3.6) K2+950 4(2.1)6(2.4) 631.08 630.627(-3) 6(-3) K2+960 4(2.2)6(2.8) 629.62 630.686(-3) 6(-1) K2+970 4(1.2)6(2.4) 628.51 630.736(-2) 6(-2.6) K2+980 5(2) 5(1.5) 630.30 630.795(-1.6)7(-3) K2+990 4(2) 6(2) 629.08 630.856(-1.2)6(-1.8) K3+000
4、 2(1) 8(1) 629.03 630.914挡墙横断面布置及挡墙型式如图 1 所示（注：参考尺寸：m， =0.40m， =0.60m） 。1.bdldh5填料为砂性土，其密度 18KN/m3，计算内摩擦角 =35，填料与墙背间的摩擦角 = 。2/6地基为整体性较好的石灰岩，其允许承载力 =450Kpa，基地摩擦系数为0f=0.45。7墙身材料采用 M7.5 砂浆砌 MU30 片石，砌体 =22KN/m3，砌体容许压应力为aKpa，容许剪应力 =100Kpa，容许拉应力 =60 Kpa。60awl1 : 51:0.251 : 1 . 5B = 8 . 5 mb = 3 mb1H=8mhdl
5、da=2m1:0.25图 1 挡墙横断面布置及挡墙型式示意图（二）设计依据和主要参考资料设计参考： 公路路基设计规范 （ JTG D30 2015） 公路路基施工技术规范 （ JTG F10 2006） 公路挡土墙设计与施工细则 （中交第二设计院， 2008） 路基支挡工程 中相关章节的算例 。（三）具体要求挡土墙设计包括挡土墙的平面、立面、横断面设计。设计内容和步骤如下：1完成挡土墙平面、立面布置2完成挡土墙横断面布置，并初步拟定断面尺寸（图 1 供参考） ；3计算主动土压力；4验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；5验算基底应力及偏心距；56验算墙身截面强度；7进行挡土墙的伸缩缝与沉降缝设计，以及
6、排水设施设计；8绘制挡土墙平面、立面、横断面图；9编写设计说明书。（四）提交成果提交成果（加封皮和目录，并按如下顺序）统一装订为 1 册，规格为 A3。1设计说明书：内容包括工程概况、挡土墙设计依据、挡土墙设计总体思路、挡土墙技术参数、材料要求和挡土墙施工技术要求。正文 4 号字，仿宋体。页面横向布置，分两栏排版。2挡土墙的设计图：内容包括， （1）平面布置图与立面图（比例 1:100） ， （2）横断面设计图（比例 1:50） 。设计图采用 A3 坐标纸绘制，按道路制图标准绘制边框和标题栏，并签名。3. 挡土墙计算书：至少应对不同墙高的 2 个典型横断面进行验算。正文 4 号字，仿宋体。页面
7、横向布置，分两栏排版。挡土墙设计说明书：一.工程概况欲为某新建公路 K2+940K3+000 路段设置挡土墙，形式采用浆砌片石重力式路堤墙，该路段位于山岭重丘区，道路等级为一般二级公路，路基宽 8.5m，路面宽7.0m。该路段地基为整体性较好的石灰岩，单轴饱和抗压强度为 3060KPa。填料为砂性土，车辆荷载附加荷载强度为公路等级一级。二设计挡土墙的理由挡土墙与抗滑桩统称为支档构造物，是用来支持路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的设施。支档构造物可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，整治塌方、滑坡等路基病害。而其中，挡土墙是最主要也最常见的支档构造物。
8、本地区为山岭重丘区，地形高差起伏较大，山形较陡，大多数路基属于半填半挖式，且填方量较大，所以为了节省施工预算，减少填方量，也为了防止边坡滑动，增强边坡的稳定性，需要设置支档构造物，而挡土墙是其中最常见的一种。同时，由于设置挡土墙的缘故，减少了路基的填方量，间接减小了土压力，使路基边坡更加稳定。本次采用的挡土墙形式为浆砌片石重力式路堤墙，该类墙型主要依靠墙身自重保持稳定。它取材容易，形式简单，施工方便，适用范围广泛。本次修筑地点地基为整体性较好的石灰岩，可以为重力式挡土墙提供所需要的地基承载力。设计参考： 公路路基设计规范 （ JTG D30 2015） 公路路基施工技术规范 （ JTG F10
9、 2006） 公路挡土墙设计与施工细则 （中交第二设计院， 2008） 路基支挡工程 中相关章节的算例 。三.挡土墙设计计算（极限状态法）：设计参数：其中 ， 墙面与墙背坡度均为 1:0.25（ ） ；6.2Hm15.3 =14.0基底倾斜度 基底 =1.3m =1.65m =1.55m 00tan1:51B21.3BmB=1.60m。5B61、土压力计算查 路基支档工程 表 2-5 中确定 ，墙身高度为 6.2m 的附加荷载强度为 2/75.14mKNq，则等代均布土层厚度为： qh014.750.82m然后在 路基支档工程 表 2-2 可确定边界条件系数（破裂面交于荷载中部）为： 01a2
10、h=35.9AHa（ ） 00()tn12.42aBbd（ ）其中 a=1.5，b=2.5 ，d=0.75；破裂面倾角为： 0tantancotant .7310BA36.10其中： =84主动土压力系数为： costan=0.16iK作用于墙背的主动土压力： 0127.43aEHhKN（ ）土压力的水平力和竖向分力分别为： cos()=70.3xaEKNsin()=3.71yaEKN水平土压力作用点至墙趾的力臂： 0()2.8m3XHhZ竖向力作用点至墙趾的力臂： 4tan=2.1YXZB2.挡土墙自重及力臂计算将挡土墙截面划分为三部分，截面各部分对应的墙体重力及对墙趾（ ）的力1O臂： 1
11、15.8aGBHKN10.35.230/21.735Z6.2./15/.830.4726GKN6=.Zm墙体总重及对墙趾（ ）的力臂：1O1237.9GKN/1.6ZZG3. 抗滑稳定性验算3-1 沿基底平面滑动的稳定性验算3-1-1 抗滑稳定方程7滑动稳定应满足下式要求： 10101.tan(.)tanQyx QyQyGEGE由于土压力的作用效应增大对挡土墙结构起不利作用。故 ,则有：.41.76.9143.70.20.451.76.9143.70.217.3=0.2KN 3-1-2 抗滑稳定系数 176.93180.7yNGEKN0tan2.56xCK抗滑稳定性满足要求。3-2 沿过墙踵水
12、平面滑动的稳定性验算计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力 :G1.504185.2GKN3-2-1 滑动稳定方程 11. 6.30QynQxE3-2-2 抗滑稳定系数 2.0813nCxNGKE沿过墙踵水平面的抗滑稳定性满足要求。4.倾覆稳定验算4-1 倾覆稳定方程倾覆稳定应满足下式要求： 10.80GQyxZEZ2.9KNm4-2 抗倾覆稳定系数 01.895GyxZE抗倾覆性稳定性满足要求。5 偏心距及地基承载力验算5-1 荷载效应标准组合查下表确定荷载综合效应组合系数 。1.0ZL荷载组合 、 施工荷载ZL1.0 0.8 0.7作用于基底中心处的力矩组合： 440.37.5222dG
13、yxBMZEZZKNm作用于倾斜基底的轴向力组合 00cosin=19.dyxN5-2 合力偏心距验算对于倾斜基底，其合力偏心距为：850.40.276dMBemN合力偏心距满足要求。5-3 基底应力验算基础埋深（算至墙趾点）为： 0.851.30.Dhm因 、基础宽度 ,所以不对承载力特征值进行修正。即 。3.0Dhm52.Bm af对于荷载组合，地基承载力特征值提高系数 K=1.0，因此， 。40afkp基底应力由下式求得： 0max556137.940d aNeKPfB0551.2d基底应力满足要求：6 墙身截面验算取基顶截面（即-截面）为验算截面6-1 土压力计算由前面的主动土压力计算
14、结果可知: 0.16.82Khm，-截面宽度 ，-截面计算墙高为21.30sBm 153H土压力为： 110253.2EHKhKN（ ）土压力的水平力和竖向分力分别为：1cos()53.27xEKNin80y水平土压力的作用点至-截面趾点（ ）的力臂：O10(3)1.982xHhZm竖向土压力的作用点至 I-I 截面趾点（ ）的力臂：11tan.80ysxB6-2 合力偏心距验算作用于-截面的轴向力的合力： 154.38kyNGEKN墙身自重 对-截面趾点（ ）的力臂：1GO1tan.32ssBHZm作用于-截面形心总力矩： 1110.32.722ssksyxMGZEZKN截面上的轴向力合力偏
15、心距： 0.15kMemN由下表可知圬工结构合力偏心距容许限值为： 0.250.13.25seB圬工挡土墙界面上轴向力合力偏心距的限值荷载组合 施工荷载容许偏心距 0.25B 0.30B 0.33B9因 故合力偏心距满足要求。0e6-3 截面强度验算挡土墙墙身受压时截面强度应满足下式要求： fakdARN0查下表 1 可知，结构重要性系数 ，表 2 可知材料抗力分项系数 。5.10 31.2f公路等级 高速、一级、二级公路 二级以下公路墙高 5.0Hm1.0 0.95墙高 1.05 1.0表 1结构重要性系数 0受力情况圬工种类受压 受弯、剪、拉石料 1.85 2.31片石砌体、片石混凝土砌体
16、 2.31 2.31块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体 1.92 2.31混凝土 1.54 2.31表 2圬工构件或材料的抗力分项系数 802156().skseBa21.3sABm则 290.3kafRKN作用于-截面的轴向力组合设计值为： 187.09dZLGQyNE其中根据 路基支档工程 表 3-4 荷载的综合效应组合系数 取综合效应系数 ,并0.1ZL按照 表 3-3 承载能力极限状态荷载分项系数 取荷载分项系数 , 。2.1G4.Q因 021.4690.3dNKN故截面强度满足要求。6-4 截面稳定性验算挡土墙墙身偏心受压时，稳定性应满足下式要求： 0kadfARN2/5.3/18.ssHB20.916ks sea其中，由下表可知 。.sa则 =267.1kafARKN因 01.587.0916.427.16dN故：截面稳定性满足要求。四.挡土墙排水和变形缝设置为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。10为防止因地基不均匀沉陷而引起堵身开裂，根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。同时，为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。 沥青路面设计
