水泥混凝土路面及挡土墙设计

1、 目 录一.课程设计评阅表二.课程设计任务书三.设计原始资料1.水泥混凝土路面设计资料2.挡土墙设计资料四.水泥混凝土路面设计 1.交通量分析 2. 初拟路面结构 3. 确定材料参数 4.计算荷载疲劳应力 5.计算温度疲劳应力五挡土墙设计 1.挡土墙横断面布置，拟定断面尺寸 2.车辆荷载换算 3.主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部） 4.挡土墙抗滑稳定性验算 5.抗倾覆稳定性验算 6.基底应力及偏心距验算 7.墙身截面强度验算 8.挡土墙的伸缩缝与沉降缝设计 9.挡土墙的排水设施设计 邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 xxx 学 号 系 城市建设系 专业班级 xx级土木工程路桥 题目

2、名称 水泥混凝土及挡土墙设计 课程名称 路基路面工程 一、学生自我总 这次课程设计给了我们很大的挑战，我们按照相关步骤进行初步设计，学会了运用所学知识和现行规范对水泥混凝土的计算及验算各部位的稳定性，也明白了这些计算的目的就是作为路面结构设计的依据。在本次课程设计中，我深深地明白了动手的重要性，因为这次课程设计使我把自己所学的钢架构的知识连为了一个整体，让自己明白了各个知识点的相互联系。当然，在本次设计中发现了自己的很多问题，比如自己对学过的三大力学中的很多概念不是很理解，但最终在自己的努力下成功解决，自己也收获不少。 学生签名： 2016年 6 月 27 日二、指导教师评定评分项目计算装订出

3、勤 表现 纪律综合成绩权 重4010102020单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。一、课程设计时间安排：第18周二、课程设计内容 水泥混凝土路面课程设计内容 计算书 :交通分析：具体包括轴载换算；设计基准期的确定；交通分析参数的确定，如：轮迹横向分布系数，交通量增长率等；设计基准期内的设计车道标准荷载累计作用次数。初拟路面结构确定路面材料参数计算荷载疲劳应力计算温度疲劳应力验算 结构设计图结构设计断面图；接缝设计图

4、。 工程数量表面层工程数量表，包括：面板混凝土数量；接缝数量表；接缝钢筋数量；角隅等处的钢筋数量（如需要设置）。基层工程数量表垫层工程数量表 总结重力式挡土墙课程设计内容 计算书拟定挡土墙断面尺寸，包括挡土墙分段长度填土土压力的计算墙身断面强度验算基础底面强度及稳定性验算 挡土墙设计图 工程数量墙基工程数量表墙身工程数量表三、课程设计要求 按学号顺序分成六大组，每组一题，可任选路面设计或挡土墙设计，一周内完成。 以幅面进行装订。 设计文本要求电脑打印，并提供电子文档（文字、数量表以排版，设计图为格式）。四、参考书目 资建民编著的路基路面工程 陆鼎中等编著的路基路面工程 邓学钧编著的路基路面工程

5、 黄晓明编著的水泥路面设计五、设计原始资料（一)水泥混凝土路面设计资料： 1.某公路拟建二级公路，8km经交通流量调查，得到日交通车辆资料，如表3：表3 日交通车辆情况表序号汽车型号流量 （辆/天）前轴重（kn）后轴重（kn）后轴数轮组数1解放ca1520020.9770.38122解放ca5020028.7068.20123黄河jn25326055.00266.00224尼桑ck20l18049.85100.00125日野kb22227050.20104.3012 (二）挡土墙设计资料： 1. 某浆砌片石重力式路堤墙，墙高m，填土高m，填土边坡，填土容重，。墙背，基底摩擦系数，地基容许承载力

6、。2.5号砂浆砌25号片石。圬工容重，。设计荷载为：汽车20级，挂车100。路基宽度8.5m，路肩0.75m，基底土的摩擦系数，地基土容重。墙身容许偏心率：主要组合，附加组合，基底容许 偏心率。水泥混凝土路面设计(一）交通量分析 我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kn的单轴荷载作为设计标准轴载，表示为bzz100。凡前、后轴载大于40kn（单轴）的轴数均应换算成标准轴数，换算公式为： 式中： 100kn的单轴双轮组标准轴数的通行次数； 各类轴轮型；级轴载的总重（kn）； 轴型和轴载级位数； 各类轴轮型i级轴载的通行次数； 轴轮型系数。 表2 轴载换算结果车型 （kn） （次/日）

7、解放ca15前轴20.97569.12000后轴70.3810.65解放ca50前轴28.70524.22000后轴68.20 10.66黄河jn253前轴55.00 3962603.89后轴2*66.000.05尼桑ck20l前轴49.85416.51801.21后轴100.001200.00 日野kb222前轴50.20412.14532702.01后轴104.301588.40n 796.87则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:=5770489.439式中： 标准轴载累计当量作用次数； t 设计基准年限，取t=20； 交通量年平均增长率，取=0.05； 临界荷位处的车辆轮迹横向分

8、布系数，取 =0.6:；（二） 初拟路面结构初拟普通混凝土面层厚为220mm；基层选用石灰粉煤灰稳定粒料，厚为180mm；垫层为150mm的低剂量无机结合稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m；长为5.0m。（三） 确定材料参数取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5mpa，相应弯拉弹性模量标准值为29gpa；路基回弹模量为35mpa；低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量为600mpa；石灰粉煤灰稳定粒料基层回弹模量取1300mpa。基层顶面当量的回弹模量值计算如下： = = =0.312m =4.167 = =普通混凝土面层的相对刚度半径为：（四）计算荷载疲劳应力 初拟普通混凝土面层厚度为0

9、.25m。 由下列公式求得： 式中 混凝土板的相对刚度半径（m）； h 混凝土板的厚度（m）； ec 水泥混凝土的弯沉弹性模量（mpa）； p 标准轴载ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（mpa）； kr 考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设杆拉的平缝，kr=0.87 0.92，纵缝为不设杆拉的平缝或自由边界kr=1.0，纵缝为设杆拉的企口缝，kr=0.76 0.84，； kc 考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，按公路等级查表。表3 综合系数kc 公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路kc1.301.251.201.10ps 标准轴载ps在四边自由板的临界荷载处产生的荷载

10、应力（mpa）。 = ，=2.081根据公路等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综和系数,则荷载疲劳应力为：=0.872.0811.201.220=2.65mpa （五）计算温度疲劳应力由路基路面工程知，假设该新建公路位于ii区，则最大温度梯度取88/m。板长5m，l/r=5/0.643=7.78；已知混凝土板厚0.22m，bx=0.72。 则可知最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力： 式中： c 混凝土的温度线膨胀系数 ； tg 最大温度梯度，tg=88c/m； bx 综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数； tm 最大温度梯度时土板的温度翘取应力（mpa）。 = 温度疲劳系数 ，

11、式中a，b和c为回归系数，按所在地区公路自然区划查表 表4 回归系数a，b和c系数公路自然区a0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270 =则温度疲劳应力： 综合，二级公路的安全等级为三级，相应于三级的安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数。，故满足要求。挡土墙设计（1） 挡土墙横断面布置，拟定断面尺寸 墙高h=4.8m，断面形式为俯视，墙顶宽度为50cm,基础埋置深度为0.8m.（二）车辆荷

12、载换算当时，；当时，由直线内插法得：h=4.8m时，换算均布土层厚度：（三）主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部） （1）破裂角由得： 则 （2）验算破裂面位置： 堤顶破裂面至墙锺：(h+a)tg=4.81m 荷载内缘至墙锺：b+htg+d+b=3+4.8*0.25+0.5+0.75=5.45m 荷载外缘至墙锺：b+htg+d+b+b=5.45+7=12.45m 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，且墙背倾角较小，不会出现第二破裂面。 （3）主动土压力系数k和 （4）求主动土压力及土压力的作用点

13、（四）挡土墙抗滑稳定性验算 为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。即：式中：g-挡土墙自重， ex,ey-墙背主动土压力的水平与垂直分力 基底倾斜角 u基底摩擦系数，取0.5 主动土压力分项系数，取1.4不等式左边为： 不等式右边为：由上述计算结果得：成立，因此该挡墙抗滑稳定性满足要求。（五）抗倾覆稳定性验算 要使挡墙抗倾覆满足要求即满足：= 满足要求。（六）基底应力及偏心距验算 基础底面的压应力 作用于基底的合力偏心距e为： 其中： e=2.5/2-0.86=0.39b/6=0.42 基础底面的压应力满足要求。 基底合力偏心距 荷载组合为：挡

14、土墙结构自重、土重、土侧压力、汽车荷载引起的土侧压力相组合。查表可知，坚密的岩石地基的合力偏心距须有，由以上计算可知是满足的。 地基承载力抗力值 须满足 p1.2f式中 p基底平均压应力（kpa）； a基础底面每延米的面积，即基础宽度，b1.0（）； n每延米作用于基底的总竖向设计值（kn）； f地基承载力抗力值（kpa）；式中 地基承载应力标准值； 承载力修正系数； 基底下持力层上土的天然容重； 基础地面以下各土层的加权平均容重； b基础底面宽度小于3m时取3m，大于6m时取6m； h基础底面的埋置深度(m)。显然，p=112.301.2f 满足地基承载力的要求。（七）墙身截面强度验算 如附图示，选取一个截面进行验算：11截面（即二分之一墙高处）。(1)强度计算 须满足 式中 设计轴向力（kn）； 其中 重要性系数，取1.0； 恒重引起的轴向力（kn），=2423=184kn； 主动土压力产生的轴向力（kn），=3.4kn a挡土墙构件的计算截面积（），a=2；材料的极限抗压强度（kpa），=1600；抗力安全系数，取2.31；轴向力偏心影响系数，。 满足要求。(2)稳定计算 须满足 式中 ； 弯曲平面内的纵向翘曲系数；h/b=4.8/2.5=1.9210 认为此挡墙是矮墙，取=1。 成立。同理选取另一个截面进行验算：