挡土墙与路基路面课程设计报告书

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：学号：联系：指导老师 ：梅卫国老师、铭铭老师时间：2017/11/12.专业资料 .目录（一）挡土墙设计-4设计任务书-4设计说明书：-5一 . 工程概况- 5二设计挡土墙的理由- 5三 . 挡土墙设计计算（极限状态法）- 6四 . 挡土墙排水和变形缝设置- 10（二）沥青路面设计- 11设计任务书- 11设计说明书- 121. 公路概况- 122. 轴载换算- 123. 沥青路面组合设计- 134. 路面各层材料参数确定- 145. 设计指标与极限标准- 146. 确定路面结构层- 167. 方案经济技术比较- 168.

2、 沥青混凝土路面最终确定设计结构图示- 16（三）普通水泥混凝土路面设计- 18设计任务书- 18设计说明书：- 181. 自然状况- 182. 路面设计- 183. 水泥混凝土路面结构设计图- 21.专业资料 .挡土墙设计.专业资料 .（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（ JTG D302015）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

3、设计标高左侧桩号右侧中桩标高（ m）路基设计标高（ m）8(-2.6)4(-3)K2+9404(2) 6(4.5)631.45630.576(-2.4)6(-3.6)K2+9504(2.1)6(2.4)631.08630.627(-3) 6(-3)K2+9604(2.2)6(2.8)629.62630.686(-3) 6(-1)K2+9704(1.2)6(2.4)628.51630.736(-2) 6(-2.6)K2+9805(2) 5(1.5)630.30630.795(-1.6)7(-3)K2+9904(2) 6(2)629.08630.856(-1.2)6(-1.8)K3+0002(1)

4、 8(1)629.03630.914挡墙横断面布置及挡墙型式如图1 所示（注：参考尺寸： b1 1.4 m，l d =0.40m，hd =0.60m）。35填料为砂性土，其密度18KN/m，计算摩擦角=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0 =450Kpa，基地摩擦系数为 f =0.45 。7墙身材料采用 M7.5 砂浆砌 MU30片石，砌体3600a =22KN/m，砌体容许压应力为aKpa，容许剪应力 =100Kpa，容许拉应力 wl =60 Kpa 。b=3mB =8.5mmb121:1.5=a5.25m:01.28:0=1Hldhd1:5图

5、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（ JTG D30 2015）? 公路路基施工技术规 （JTG F102006）? 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。设计容和步骤如下：.专业资料 .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；6验算墙身截面强度；7进行挡土墙的伸缩缝与沉降缝设计，以及排水设施设计；8绘制挡土墙

6、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：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：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。页面横向布置，分两栏排版。挡土墙设计说明书：

7、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。本地区为山岭重丘区，地形高差起伏较大，山形

8、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（ JTG D30 2015）? 公路路基施工技术规 （JTG F102006）? 公路挡土墙设计与施工

9、细则 （中交第二设计院， 2008）.专业资料 .? 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 H6.2m ， H 15.3m 墙面与墙背坡度均为 1:0.25（ =14.04）；基底倾斜度 tan 0 1:50 11.31基底 B1 =1.3m B2 1.3m B3 =1.65m B 4 =1.55mB 5=1.60m。1、土压力计算路基支档工程表 2-5中确定，墙身高度为 6.2m 的附加荷载强度为 q14.75KN / m2，查则等代均布土层厚度为：q14.75h00.82m18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

10、中部）为：Aa12h0） aH=35.959（ a H2Ba1 ab (bd )h01 H（ 2aH2h0）tan 12.94122其中 a=1.5 ，b=2.5 ，d=0.75 ；破裂面倾角为：tantancottantanB 0 A 00.731036.10其中： =38.46 主动土压力系数为：cosKtantan=0.161sin作用于墙背的主动土压力：E1KH（H2h） 70.43KNa20土压力的水平力和竖向分力分别为：ExEa cos()=70.33 KNEyEa sin()=3.71 KN水平土压力作用点至墙趾的力臂：Z XH (H3h0 )3 H2.28m2h0竖向力作用点至

11、墙趾的力臂：ZYB4Z X tan=2.12m2. 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（ O1 ）的力臂：GaBH151.58KN11 1Z1 0.3 0.50.255.30.25 1.3 / 2 1.7375G2221.650.518.15KNZ20.50.25 / 21.65 / 20.88751G3221.650.47.26 KN22Z31.61.55 =2.1m3墙体总重及对墙趾（O1）的力臂：G G1G2G3 176.99KNZGG1Z1G2Z2G3Z3 / G 1.67m.专业资料 .3. 抗滑稳定性验算3-1 沿基底平面滑动的稳定性验

12、算.NG n2.08 1.3K CEx沿过墙踵水平面的抗滑稳定性满足要求。3-1-1 抗滑稳定方程4. 倾覆稳定验算滑动稳定应满足下式要求：4-1倾覆稳定方程1.1GQ 1EyEx tan0(1.1GQ1 Ey ) tan0Q1 Ey0倾覆稳定应满足下式要求：由于土压力的作用效应增大对挡土墙结构起不利作用。故Q11.4 , 则有：0.8GZ GQ 1Ey Z yExZ x022.98 KN m01.1 176.991.43.7170.330.20.451.1 176.991.43.710.21.470.33=40.32KN04-2 抗倾覆稳定系数K0GZGEy Z y1.891.53-1-2

13、抗滑稳定系数Ex Z xNGEy176.993.71 180.7KN抗倾覆性稳定性满足要求。K CNExtan 02.561.35 偏心距及地基承载力验算ExN tan05-1 荷载效应标准组合抗滑稳定性满足要求。查下表确定荷载综合效应组合系数ZL 1.0 。3-2 沿过墙踵水平面滑动的稳定性验算荷载组合、施工荷载计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力G :ZL1.00.80.7G11.550.4185.58KN23-2-1 滑动稳定方程作用于基底中心处的力矩组合：1.1GQ 1EynQ1Ex66.35KN0M dB4Ey Z yB4ExZ x0.3G ZG27.50 KN m223-2-2

14、 抗滑稳定系数作用于倾斜基底的轴向力组合.专业资料 .N dGEy cos0Ex sin0 =191.10 KN5-2 合力偏心距验算对于倾斜基底，其合力偏心距为：e0M d0.04mB50.27mNd6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：hD0.8 0.51.30m 1.0m因 hD 3.0m 、基础宽度 B5 2.0m, 所以不对承载力特征值进行修正。即 fa于荷载组合，地基承载力特征值提高系数K=1.0，因此， f afa 400kpa基底应力由下式求得：maxNd 16e0137.93KPa fa400KPaB5B5Nd 16e0101.52KPa0B5B

15、5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结果可知: K0.161， h00.82m- 截面宽度 BsB21.30m ， - 截面计算墙高为H 15.3m.土压力为：E1H K（H2h） 53.30KN12110土压力的水平力和竖向分力分别为：E1xE1 cos()53.27 KNE1 yE1 sin()2.80 KN水平土压力的作用点至- 截面趾点（ O ）的力臂：Z1xH1( H13h0 )3 H 11.98m2h0竖向土压力的作用点至I-I截面趾点（ O ）的力臂：f a。对Z1 yBsZ1x tan1.80m。6-2

16、 合力偏心距验算作用于 - 截面的轴向力的合力：N kG1E1 y154.38KN墙身自重 G1 对 - 截面趾点（ O ）的力臂：BsH 1tan1.31mZs2作用于 - 截面形心总力矩：M kG1 ZsBsE1yZ1 yBsE1xZ1x2.27KN m0.322截面上的轴向力合力偏心距：M ke00.015mN k.专业资料 .由下表可知圬工结构合力偏心距容许限值为：ak ARa290.39KNef0 0.25 Bs 0.25 1.30.325m作用于 - 截面的轴向力组合设计值为：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NdGG1Q 1Ey187.09 KN容许偏心距0.

17、25B0.30B0.33BZL因 ee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ZL 1.0, 并00 故合力偏心距满足要求。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G 1.2, Q1 1.4。6-3 截面强度验算因 0 N d212.46KN290.39KN挡土墙墙身受压时截面强度应满足下式要求：故截面强度满足要求。ak ARa0 N d6-4 截面稳定性验算f查下表 1 可知，结构重要性系数0 1.05 ，表 2 可知材料抗力分项系数f2.31 。挡土墙墙身偏心受压时，稳定性应满足下式要求：公路等级高速、一级、二级公路二级以下公路0 N dk

18、 ak ARa墙高 H5.0m1.00.95f墙高 H5m1.051.0表 1 结构重要性系数 0s2H / Bs2 5.3 /1.38.15圬工种类受力情况k10.92受压受弯、剪、拉21.852.311ass3e0石料s1 16片石砌体、片石混凝土砌体2.312.31Bs块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体1.922.31其中，由下表可知 as 0.002。混凝土1.542.31表 2 圬工构件或材料的抗力分项系数则1256(e0 )8k ak ARa=267.16 KNBsfak0.8612( e0 )21因Bs0 N d 1.05187.09196.44 KN267.16 KNA1Bs1

19、.3m2则故：截面稳定性满足要求。.专业资料 .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、墙身断面四 . 挡土墙排水和变形缝设置的变化情况， 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。为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。沥青路面设计.专业资料 .6交通 SH361280.00150.00（二）沥青路面设计表 2 车型技术参数车型分类一类车二类车三类车四类车五类车六类车代表车型桑塔纳五十铃解放 CA10B黄河 JN150黄河 JN162交通 SH361设计任务书比重（ %）25.5842.3021.049.011.8

20、90.182.设计依据请你为某新建公路进行沥青路面结构设计。? 公路沥青路面设计规 （JTG D502006、2017）（恰逢规改版）1. 新建公路概况?二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（1） 新建公路的所处地理位置可自选为你熟悉的地区，调查当地地质水文条件，选定设计需?路基路面工程，沙爱民主编， 2011.01要参数；3.设计容（2） 新建公路等级请结合选定地区公路建设需求设计为高速、一级或二级公路，并根据确定（1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值；的公路等级，参考表 1 提供的车型技术参数， 拟定初期交通量（ XXX辆/ 日）及交通组成（参照表 2），（2）计

21、算设计年限一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；交通量年平均增长率为前5 年 8%、5 年以后 6%。（3）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型） ；（3） 沿线自然地理条件、筑路材料状况通过调查确定。（4）拟定 2种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数；表 1 车型技术参数序汽车总重载重前轴重后轴重轮组数轴距号型号（ kN）（ kN）（kN）后轴数出产国（ kN）（ cm）1桑塔纳212五十铃423解放 CA10B80.2540.004黄河 JN150150.6082.605黄河 JN162174.50100.00（5）根据公路沥青路面设计规验算拟定的路面

22、结构。4. 设计要求（1） 结合设计规要求、国外的路面结构、国的路面结构、选定地区常用路面结构组合型式，进行路面结构组合设计，要求拟定至少2 种方案，论证方案的可行性，并对2 种方案进行经济技术比较（仅考虑初期修建费用） ，确定最终方案。.专业资料 .（ 2）设计成果包括设计说明书和路面结构图。设计说明书1. 公路概况1-1 自然地理条件新建二级沥青路面位于省市，为双向四车道。建成后会成为连接与户县的重要道路，该地区自然区划为 4 区，位于关中平原中部，南依秦岭，北临渭河，本区属于大陆温带半湿润季风气候区。年降水量 528.3 716.5 毫米，由北向南递增。 7 月、 9 月为两个明显降水高

23、峰。地下水位高度为20m左右，对于道路施工基本没有影响。 气候冷暖干湿四季分明。 冬季寒冷、风小、多雾、少雨雪；春季温暖、干燥、多风、气候多变；夏季炎热多雨， 伏旱突出，多雷雨大风；秋季凉爽，气温速降，秋淋明显。年平均气温 13.1 14.3 ，最冷 1 月平均气温 -1.2 0.5 ，最热 7 月平均气温 26.5 27.0 ，年极端最低气温 -21.2 （蓝田 1991 年 12 月 28 日），年极端最高气温 43.4 （长安 1966年 6 月 19 日）。沿线水泥、沙石、石灰等材料供应充足。该地区土基类型为低液限粘土，干湿类型为中湿。土基回弹模量调查得知为 45Mpa。1-2 交通量

24、及交通组成序汽车总重（ kN）载重（ kN）前轴重（ kN）后轴重（ kN）后轴轮组轴距出产交通量（次 / 日）号型号数数（cm）国1桑塔纳2113.5520.2012-中国7002五十铃4225.5555.1012-中国2503解放80.2540.0020.2038.2012-中国380CA10B4黄河150.6082.6023.7060.2012-中国300JN1505黄河174.50100.0049.00101.6012-中国200JN1626交通280.00150.0050.20107.3012-中国100SH3612. 轴载换算以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时，按下式完成轴载

25、当量换算：K4.35piNc1c2nipi 1N 标准轴载的当量轴次（次 / 日）；ni - 被换算的车型的各级轴载作用次数（次/d ）；P - 标准轴载（ kN）；PI - 被换算车型的各级轴载（ kN）；c1 - 被换算车型的轴数系数；c2 - 被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0 ，单轮组为 6.4 ，四轮组为 0.38 ；K - 被换算车型的轴载级别4.35车型p ic1c2nipic1c2 nip前轴13.5516.47000.75桑塔纳25.5516.470011.84后轴前轴25.5516.42504.23五十铃55.101125018.70后轴前轴20.2016.43802.31解放 CA10B38.20113805.78后轴前轴23.7016.43003.66黄河 JN15060.201130032.99后轴前轴49.0016.420057.49黄河 JN162101.6011200214.30后轴前轴150.0016.41003734.02交通 SB361107.3011100135.87后轴K4.35pi4221.94合计Nc1c2nipi12-1 累计标准当量轴次设计年限一个车道通过的累计标准当量轴次Ne按照下式计算：.专业资料 .1t3651Ne=NNe - 设计年限一个车道的累计当量轴次（次/ 车道）；t - 设计年限（年），二级公路设计年限为12 年