路基路面工程课程设计

1、路基路面工程课程设计姓 名： 王 康 学 号: 1342060228 课程名称： 路基路面工程 专业班级： 13 土木道桥（2）班 院 系： 土木与环境工程学院 指导老师： 何 苏 林 设计时间： 2016.5.232016.6.3 教务处制25一、课程设计目的路基路面课程设计是路基路面工程的一个教学环节，通过路堤边坡稳定性分析和柔性路面设计使同学们能更加牢固地掌握本课程的基本理论、基本概念及计算方法，并通过设计环节把本课程相关的知识较完整地结合起来进行初步的应用，培养同学的分析、解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，使同学对相关设计规范有所了解并初步应用。二、设计资料1、柔性路面设计资

2、料交通组成及交通量见表1，交通量年平均增长率为8.7%，该路段处于中国公路自然区划分区，行车道为双向四车道2×7.5，采用沥青混凝土路面，路基土为粉质中夜限土，潮湿路段，E0=19Mpa，中湿路段E0=30Mpa，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。表1 交通组成及交通量表车型双向交通量解放CA340600+学号后三位解放CA10B800+学号后三位黄河JN150100长征XD250600依土兹TD502000+学号后三位菲亚特650E600太脱拉138502、路堤稳定性验算设计资料某路基如下图所示，荷载换算土柱高为ho=2m，人行道荷载换算成土柱高为0.5m（图上未画出）。干土

3、容重c=18kN/m3，内摩擦角为=260，干土粘聚力Cc=10kPa；饱和土粘聚力为CB=5kPa，饱和容重c=21kN/m3，饱和内摩擦角为=220；土的比重=2.6，孔隙率为n31%，水力坡降I0.08，高水位时水位比路面顶低8m，其它尺寸见下图。试用瑞典条分法对其进行不考虑浸水稳定性分析计算。图1 边坡稳定性验算断面图三、设计参考资料（1）公路沥青路面设计规范；（2）水泥混凝土路面设计规范；（3）公路路基设计规范；（4）公路工程技术标准；（5）教材及其它参考书。四、设计内容1、根据所给交通量确定道路等级；2、确定路面设计使用年限；3、确定路基宽度； 4、进行标准轴载换算；5、路面组合结

4、构形式及各结构层厚度设计及验算；6、各结构层材料组成设计；7、对路堤边坡稳定性进行分析计算；8、选择合理的路基排水设施，选择合理的边坡防护措施。五、设计成果（一）课程设计计算书（A4纸打印）计算书内容按以下顺序装订：l1、封面l2、目录l3、正文l4、参考文献l5、封底（二）路面组合结构图手绘或CAD绘图均可。六、设计要求（1）独立完成课程设计任务。（2）分时段验收完成的阶段任务。（3）按时提交课程设计成果和打印的课程设计计算书。七、成绩考核办法根据计算书和图纸的质量，结合学生在设计过程中的表现综合考虑，按优、良、中、及格、不及格五个等级评定。计算书和图纸70% + 设计中的综合表现占30%。

5、165009258013965109226目录一、课程设计目的2二、设计资料2三、设计参考资料3四、设计内容3五、设计成果4（一）课程设计计算书（A4纸打印）4（二）路面组合结构图4六、设计要求4七、成绩考核办法4一、课程设计目的6二、设计资料61.柔性路面设计资料62.路堤稳定性验算设计资料7三、根据所给交通量确定道路等级7四、确定路面设计使用年限8五、确定路基宽度：8六、进行标准轴载换算：9七、路面组合结构形式及各结构层厚度设计及验算:117.1、路段所在地区基本资料117.2、土基回弹模量的确定117.3、根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通量调查资料127.4、交通量资料12

6、7.5、初拟定路面结构及组合形式127.6、确定各层材料的抗压模量与劈裂强度137.7、确定设计指标的设计标准13各层材料的容许层底拉应力的计算13设计弯沉值Ld157.8、新建路面结构厚度计算157.9、设计弯沉值和容许拉应力计算15八各结构层材料组成设计18九对路堤边坡稳定性进行分析计算18九选择合理的路基排水设施，选择合理的边坡防护措施209.1路基排水设施209.2边坡防护措施21十、参考资料22一、课程设计目的通过这次课程设计让我对课本上学到的知识进一步得到了巩固，提高了我自主学习的能力，“兴趣是最好的老师”这次课设也让我感觉本以为枯燥乏味的计算公式、沥青混凝土面层结构也能变得如此有

7、趣。这次课设更让我明白了，在设计中应严格遵守规范要求，满足设计了路面行车的安全性，而且设计的合理性、经济性、美观性也是极其重要的。当在设计的过程中一定要严格要求，发现错误应及时改正，力求完善，不能怕麻烦。严谨、求实这应该是我们桥梁工程学生必备的基本素质。最后，感谢老师这一学期来对我们的教导与帮助，不但丰富了我们的专业知识，更提高了我们对本专业的兴趣。二、设计资料1.柔性路面设计资料交通组成及交通量见表1，交通量年平均增长率为8.7%，该路段处于中国公路自然区划分区，行车道为双向四车道2×7.5，采用沥青混凝土路面，路基土为粉质中夜限土，潮湿路段，E0=19Mpa，中湿路段E0=30M

8、pa，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。表1 交通组成及交通量表车型双向交通量解放CA340828解放CA10B1028黄河JN150100长征XD250600依土兹TD502228菲亚特650E600太脱拉138502.路堤稳定性验算设计资料 某路基如下图所示，荷载换算土柱高为ho=2m，人行道荷载换算成土柱高为0.5m（图上未画出）。干土容重c=18kN/m3，内摩擦角为=260，干土粘聚力Cc=10kPa；饱和土粘聚力为CB=5kPa，饱和容重c=21kN/m3，饱和内摩擦角为=220；土的比重=2.6，孔隙率为n31%，水力坡降I0.08，高水位时水位比路面顶低8m，其它尺寸见下

9、图。试用瑞典条分法对其进行不考虑浸水稳定性分析计算。图1.浸水路堤三、根据所给交通量确定道路等级表2：各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车、2t载质量7t的货车大型车2.07t载质量14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车 将表一中的各类车辆类型换算为标准车型（小客车），则每日交通量为： 计算远景设计年限平均昼夜交通量： 根据公路路线设计规范JTG D20-2006规定，远景设计年平均日交通量为54424辆，介于2500055000辆之间，故拟定该条道路为双向四车道的高速公路。四、确定路面设计使用年限 根据

10、道路等级和交通量年平均增长率可以确定设计使用年限为20年。五、确定路基宽度：根据公路路线设计规范JTG D20-2006 规定，设计车速采用80km/h。表3. 各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计速度（km/h）1201008060车道数864864644路基宽度（m）一般值42.0034.5028.0041.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值40.0025.0038.523.521.5020.00根据公路路线设计规范 JTG D20-2006 之6.1.2路基宽度，路基宽度设计为24.5m（6.1.2规定）。行车道宽（6.2.1规定）：2×7.

11、5=15m；硬路肩2×3=6m；土路肩2×0.75=1.5；中央分隔带2m；其宽度参数列表如下：表4.宽度参数高速公路、双向四车道、80 Km/h行车道宽度(m)硬路肩（m）土路肩（m）中间带（m）2×7.52×32×0.752根据公路路线设计规范JTG D20-2006之6.5.1与6.5.2规定，路拱坡度采用2%。 六、进行标准轴载换算：路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ100表示：表5.标准轴载换算车型前轴轴重(KN)后轴轴重(KN)后轴数轮组数交通量（）中型车 解CA34022.1056.601双 828中型车 解C

12、A10B19.4060.851双1028大型车 黄JN15049.00101.601双100拖挂车 长征XD25037.872.602双600大型车 依土TD5042.2801双2228中型车 菲亚650E33721双600拖挂车 太脱13851.480.002双506.1 以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数的公式为：表6.交通组成表车辆型号解放CA340前轴22.1016.48287.45后轴56.601182869.63解放CA10B前轴19.4016.410285.25后轴60.85111028118.45黄河JN150前轴49.0016.410028.

13、74后轴101.6011100107.15长征XD250前轴37.8016.460055.77后轴72.602.21600372.83依士兹TD50D前轴46.5516.42228512.33后轴96.401122281899.55菲亚特650E前轴33.0016.460030.89后轴72.0011600143.73太脱拉138前轴51.4016.45017.69后轴80.002.215041.67合计3366.13累计当量轴次： 根据设计规范，高速公路沥青路面的设计年限取20年（t=20），四车道系数是0.40.5，在此取=0.45 ，属于特重交通。6.2 以半刚性材料层的层底拉

14、应力为指标时，各级轴载Pi的作用次数，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数：表7.交通量计算表车辆型号解放CA340前轴22.10118.58280.09后轴56.60118288.72解放CA10B前轴19.40118.510280.04后轴60.8511102819.32黄河JN150前轴49.00118.51006.15后轴101.6011100113.54长征XD250前轴37.80118.56004.63后轴72.6031600138.92依士兹TD50D前轴46.55118.5222890.87后轴96.401122281661.62菲亚特650E前轴33.00118.5600

15、1.56后轴72.001160043.33太脱拉138前轴51.40118.5504.51后轴80.00315025.17合计2118.47累计当量轴次：七、路面组合结构形式及各结构层厚度设计及验算:7.1、路段所在地区基本资料该路段处于中国公路自然区划分2区，为双向四车道，拟采用沥青路面结构，进行施工图设计路基土为粉质中液限土，沿线有砂石，且有碎石、石灰、粉煤灰供应。7.2、土基回弹模量的确定设计路段路基处于中湿和潮湿两种情况，路基土为粉质中液限土，潮湿路段，E0=19Mpa，中湿路段E0=30Mpa。7.3、根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通量调查资料表5：近期交通组成与交通量

16、车型双向交通量解放CA340828解放CA10B1028黄河JN150100长征XD250600依土兹TD502228菲亚特650E600太脱拉138507.4、交通量资料根据交通调查进行综合分析，交通量年平均增长率为8.7%，累计轴次计算结果如下表所示，属于D级交通。表6：轴载还算与累计轴载换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标设计年限内累计交通轴次27351031次17213340次7.5、初拟定路面结构及组合形式 根据规范的推荐结构和沥青路面面层结构厚度推荐表和基层厚度结构推荐表，并考虑到公路沿途有大量碎石、砂砾、石灰、水泥等材料供应。初步拟定路面组合形式方案：4cm细粒式沥青

17、混凝土（AC-13）+6cm中粒式沥青混凝土(AC-16)+8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25)+？Cm水泥稳定碎石+25cm水泥稳定砂砾土。7.6、确定各层材料的抗压模量与劈裂强度查表可得下列设计参数，汇表如下，抗压模量取20模量，劈裂强度为15模量，且各值均取规范给定范围的中值，因此得到20的抗压模量如下表所示。表7. 20的抗压回弹模量及劈裂强度层次材料名厚度（cm）抗压回弾模量强度劈裂（）2015细粒式沥青混凝土4199126801.2中粒式沥青混凝土6142521751.0粗粒式沥青混凝土897813200.8水泥稳定碎石？318831880.6水泥石灰砂砾土25159115910.

18、47.7、确定设计指标的设计标准 对于高速公路，规范规定要求以设计弯沉值为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。 各层材料的容许层底拉应力的计算路面结构材料的容许弯拉应力计算公式为：Ks：抗拉强度结构系数。根据结构层的材料不同，按照下式计算（沥青混凝土面层）（无机结合料稳定集料基层）（无机结合料稳定细粒土基层）（贫混凝土基层）细粒式沥青混凝土：中粒式沥青混凝土：粗粒式沥青混凝土：水泥稳定碎石：水泥石灰砂砾土：表8.相关资料汇总如下表所示：材料名称h（cm）抗压回弹模量（MPa）15劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）2015细粒式沥青混凝土4199126801.20.31中粒式沥青混

19、凝土6142521751.00.26粗粒式沥青混凝土897813200.80.21水泥稳定类集料？318831880.60.27水泥石灰砂砾土25159115910.40.14土基-19/30-设计弯沉值Ld路面设计弯沉值根据公式 该公路为高速公路，公路等级系数取1.0。面层为沥青混凝土，面层系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm。基层系数也取 1.0。则设计弯沉值为： 7.8、新建路面结构厚度计算 已知：该路段为高速公路；新建路面的层数为5层路面设计弯沉值为19.53mm；路面设计层层位4层；设计最小厚度150mm,E0=30MPa *公路新建路面设计成果文件汇总* 表

20、9. 交通等级 交通等级BZZ-100KN累计标准轴次（万次/车道）A特轻交通100B轻交通100400C中交通4001200D重交通12002500E特重交通25007.9、设计弯沉值和容许拉应力计算设计弯沉值和容许拉应力计算当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 2.735103E+07 属特重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 2.735103E+07 属特重交通等级路面设计交通等级为特重交通等级公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值

21、: 19.5 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .36 2 中粒式沥青混凝土 1 .26 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .21 4 石灰粉煤灰碎石 .6 .26 5 石灰土 .25 .08 新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 19.5 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模

22、量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 .36 2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1600 0 .26 3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 .21 4 石灰粉煤灰碎石 ? 1500 0 1500 0 .26 5 石灰土 250 550 0 550 0 .08 6 新建路基 30 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 19.5 (0.01mm) H( 4 )= 400 mm LS= 20.4 (0.01mm) H( 4 )= 450 mm LS= 18.6 (0.01mm) H( 4 )= 425 mm(仅考虑弯沉

23、) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 425 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 425 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 425 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 425 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 425 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 425 mm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 425 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 600 mm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .交工验收弯沉值和层底

24、拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 30 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1600 0 1 3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 1 4 石灰粉煤灰碎石 425 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 250 550 0 550 0 1 6 新建路基 30 1 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 19.4 (0.01mm

25、) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 20.5 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 22 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 24 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 123.5 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 310.5 (0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算) LS= 383.1 (0.01mm)( 根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.211 (MPa) 第 2 层

26、底面最大拉应力 ( 2 )=-.09 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.055 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .087 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .05 (MPa)八各结构层材料组成设计沥青混凝土面层：沥青、碎石、细集料、矿粉.水泥稳定碎石基层底基层：水泥、级配碎石，其中水泥剂量为5%.九对路堤边坡稳定性进行分析计算 已知：某路基如下图所示，荷载换算土柱高为ho=2m，人行道荷载换算成土柱高为0.5m（图上未画出）。干土容重c=18kN/m3，内摩擦角为=260，干土粘聚力Cc=10kPa；饱和土粘聚力为CB=5kPa，饱和容

27、重c=21kN/m3，饱和内摩擦角为=220；土的比重=2.6，孔隙率为n31%，水力坡降I0.08，高水位时水位比路面顶低8m，其它尺寸见下图。试用瑞典条分法对其进行不考虑浸水稳定性分析计算。图1.浸水路堤解：由题意可知，干土容重c=18kN/m3，内摩擦角为=260，干土粘聚力Cc=10kPa. 图2.浸水路堤稳定性计算图式表10.条分法浸水路堤稳定性验算表编号(。)Si(m2)Li(m)1590.85720.515011.777.31211.86109.1181.62470.73140.682027.975.08503.46343.4368.23390.62930.777134.353.

28、93618.3480.5389.14330.54460.838730.282.72545.04457.1296.85270.45400.891038.172.94687.06612.2311.96230.39070.920531.012.14558.18513.8218.17190.32560.945532.772.10589.86557.7192.18140.24190.970339.332.49707.94686.9171.3990.15640.987741.382.77744.84735.7116.51050.08720.996231.532.30567.54565.449.51100.00001.000035.452.93638.1638.101250.08720.996217.121.63308.16307.0-26.91380.13920.990319.532.02351.54348.1-48.914120.20790.978119.922.34358.56252.9-74.515170.29240.956316.832.66302.94289.7-88.616220.37460