水泥混凝土路面及挡土墙设计资料

1、精品文档.课程设计评阅表.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.计算何载疲劳应力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精品文档邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名XXX系城市建设系题目名称水泥混凝土及挡土墙设计学 号专业班级XX级土

2、木工程路桥课程名称路基路面工程'、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、指导教师评定评分项目计算装订出勤表现纪律综合成绩权 重4

3、010102020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1. 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，女口：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2. 结构设计图结构设计断面图；接缝设计图。3. 工程数量表面层工

4、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4总结重力式挡土墙课程设计内容1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2挡土墙设计图3. 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1.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。2以A幅面进行装订。3.设计文本要求电脑打印， 并提供电子文档（文字、数量表以Word排版，设计图为dwg 格式）。四、参考书目1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3. 邓学钧编著的

5、路基路面工程4. 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JN25326055.002X66.00224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，墙咼H 4.8 m，填土咼a 2 m，填土边坡1:1.5，填土

6、容重 18kN m 3 ,35。墙背2 14 ,0.5，基底摩擦系数0.5，地基容许承载力 ° 800kPa。2.5号砂浆砌25号片石。圬工容重 k 23kN m 3 , a 600kPa , j 50kPa , L 60kPa , WL 80kPa。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f2 0.8 , 地基土容重1 19kN m 3。墙身容许偏心率：主要组合 1 0.25，附加组合訂0.30，基底 容许偏心率2】0.20。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

7、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：NsiNi单10016式中： Ns 100KN的单轴一双轮组标准轴数的通行次数;P 各类轴一轮型；级轴载的总重（ KN）；n轴型和轴载级位数；叫一各类轴一轮型i级轴载的通行次数；i 轴一轮型系数。表2轴载换算结果车型R (kN)iNi (次/ 日)K. / Pi 16 iNi(“)100解放CA15前轴20.97569.12000后轴70.3810.65解放CA50前轴28.70524.22000后轴68.2010.66黄河JN253前轴55.003962603.89后轴2*66.004.3 1

8、0 60.05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104.301588.40刀N796.87则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:Ne Ns(1J 1 365式中：Ne 标准轴载累计当量作用次数;t设计基准年限，取t=20 ;丫 交通量年平均增长率，取丫=0.05 ;n 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，取n=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4.5

9、m;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600Mpa石灰粉煤灰稳定粒料1013MPa基回弹模量为35Mpa；低剂量无机结合稳定土垫层回弹模量为 基层回弹模量取1300Mp&基层顶面当量的回弹模量值计算如下:h；Ei h；E2 1300 0.182 600 0.152 h； h；=0.182 0.152Dx12(hh2)2(4(E1h1E2h2)1300 0.183600 0.15312(0.180.15)241(1300 0.181600 0.15)= 2.57MNgmhx(12Dx(Ex1 1)3 =(

10、_)3=0.312m10136.221151 自 f6.22 11.51(空)0" =4.167351 1.44(旦)E00 551013=11.44()35。550.774Etah： E0(旦)3 =4.167 0.3120.774E。11013 235 ()3 179.75 MPa35普通混凝土面层的相对刚度半径为：1E 30.5370.537h0.22Et29000179.750.643m（四）计算荷载疲劳应力初拟普通混凝土面层厚度为由下列公式求得：0.25m。0.5373 Ec Et0.6 2PS0.077 0.6hk k kf r c pskfN0.057式中H丫 一 混凝

11、土板的相对刚度半径（混凝土板的厚度（m）;Mpac 水泥混凝土的弯沉弹性模量d p标准轴载Ps在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（Mpa）;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=0.870.92，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 ,;按公路等级查表。公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路kc1.301.251.201.10c表3综合系数kcd ps 标准轴载Ps在四边自由板的临界荷载处产生的荷载应力（Mpa）。ps0.077 0.6h 2 =0.07700 620.643 .0.221.220MPa , kf0.0

12、57Ne=2.081考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响综合系数，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kc 1.20 ,则荷载疲劳应力为:pr kf krkc ps =0.87 X 2.081 X 1.20 X 1.220=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 （C /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:tmc EchTg Bx2式中：a c混凝土的温度线膨胀系数；T g 最大温度梯度，Tg=8

13、8 ° c/m;B x 综合温度翘区应力和内应力的温度应力系数；d tm最大温度梯度时土板的温度翘取应力（Mpa）。tmcEchTgBx。10 5290°00.2288 0.722.02MPa2 2温度疲劳系数kt1_a（巴）c b,式中a, b和c为回归系数，按所在地区公 tmfr路自然区划查表表4回归系数a，b和c系数公路自然区n出IVVvna0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270kt 上 3()° 切=竺0.828

14、(匹)1.3230.0410.548tmfr2.154.5则温度疲劳应力:t kt tm 0.548 2.021.11MPa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1.13。pr tr 1.132.65 1.114.26MPa fr 4.5MPa，故满足要求。挡土墙设计（一）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）车辆荷载换算当2m时，q20.0KPa ;当 H 10m 时，q 10KPa由直线内插法得：5 8 2H

15、=4.8m 时，q10202015.25KPa10 2换算均布土层厚度：q 15.25h00.84 mr18三）主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部）（1）破裂角由14 ,35 ,17.52得：351417.538.5A02(aH2h0)(aH)1(24.8 20.84)(24.8)29.24B0-ab2(bd)h01H (H22a2h0)tan122 3(30.5)0.9 -24.8(4.8 22 20.84)tan( 14 )12.49tg tg (ctg tg )(tg B)Aotg38.5(ctg35tg38.5 )( tg38.50.43)0.855贝 U40.53(2)验算破裂面

16、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+b3 =3+4.8*0.25+0.5+0.75=5.45m荷载外缘至墙锺：b+Htg () +d+b3 +b2 =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K C0S(tantan ) 0.15si n( )h1丄込2.13tg tg-Jh2-0.83tg tgh3Hh1h21 .84K1 1h12H)2h°h31

17、.79(4)求主动土压力及土压力的作用点12 1-H2KQ 18 23.04 0.15 1.792 255.68 kN mEx Ea cos(EyEa sin()55.68 cos(17.514 )55.58kN m)55.68 sin(17.514 ) 3.40kN. mH a(H亍1.69mh3)2 0(32H)23H2K1B b1 l 20.52.5mZy B Zxtan 2.5 1.69 0.252.92m（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：（0.9G Q1Ey）u 0.9G tan 。Q1 Ex式中：

18、G-挡土墙自重G2 = v1 k 2 4.8 23220.8kN , G = V2 k 0.5 0.8 239.2kN ,G G1 G2230kNEx,Ey-墙背主动土压力的水平与垂直分力0 基底倾斜角 u 基底摩擦系数，取 0.5Q1 主动土压力分项系数，取1.4不等式左边为:(0.9G Q1 y)0.9Gtg 0(0.9 2301.4 3.4) 0.5 0.9 230 tgO105.88不等式右边为:Q1 X1.4 55.5877.81由上述计算结果得：（0.9GQ1Ey)u 0.9G tan 。Q1Ex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

19、:0.9GZgQi(EyZx ExZy) 0ZG1 0.5ld 0.5 0.5 0.25ZG2 0.25 0.5H0.5 b1 = 0.25 0.5 8 0.5 2 1.6Zg(G1ZG1G2ZG2)g9.2 0.25 220.8 1.62301.55m0.9GZb Q1(EyZy1 EXZX1) 0.9 230 1.55 1.4 (3.4 292 5558 1.69 20325>0满足要求。（六）基底应力及偏心距验算基础底面的压应力B作用于基底的合力偏心距 e为：e 一 C2其中:GZg Ey ZxExZyG Ey230 1.55 3.4 1.69 55.58 2.92230 3.40

20、.86 e=2.5/2-0.86=0.39< B/6=0.42RnaxG EyBy2.56 0.39)2.5)180.74kpa0 800kPa基础底面的压应力满足要求。基底合力偏心距荷载组合为n：挡土墙结构自重、土重、土侧压力、汽车荷载引起的土侧压力相组合。e B，由以上计算可知是满足的。查表可知，坚密的岩石地基的合力偏心距须有地基承载力抗力值须满足p < 1.2f式中p 基底平均压应力（KPa）；(G GQ1Ey W)COS 0Q1Ex sin oB193.34KPa(393.6 1.2 1.4 7.87 0)cos 0 1.4 131.9 sinO2.5N （G gQ1Ey W）cos oQ1 Ex sin o,p112.3OkpaABA 基础底面每延米的面积，即基础宽度，BX 1.0 （tf）;N 每延米作用于基底