路基路面工程课程设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——路基路面工程课程设计一、重力式挡土墙

1、按横断面资料绘制1：1000等高线地形图，1：200路线横断面图以及1：200路基外侧边线纵断面图。

绘图如下:

等高线地形图

路线及挡土墙横断面图

1

挡土墙纵断面图

2、挡土墙基础与断面设计

具体数据资料如下：

①山坡基础为中密砾石土，摩擦系数f=0.4，基础承载力=500kPa；②填土边坡1：m=1：1.5；

③墙背填料为就地开挖砾石土，容重r=18.6kN/m3，计算内摩擦角=35°；④墙体：用50号砂浆砌片石，容重=18.6kN/m3，容许压应力=2450kPa，容许剪应力=862.4kPa,土体与墙背的摩擦角=17.5°；

⑤设计荷载用汽车-15级，验算荷载用挂车-80；

⑥路基宽度为7.0m；

⑦稳定系数：滑动稳定系数=1.3，倾覆稳定系数=1.5；

最不利位置的挡土墙设计图如下：

3、超载换算土层厚度：

h0?qr按规范，墙高13.506m，按直线内插法，取

2

q?10KN/m3∴h0?q10??0.54mr18.64、土压力计算

选取墙身最高的挡土墙进行计算。（桩号K58+100断面）设破碎角为?,假定破碎面交于荷载内

a?b?d?0

11A0?(H?2h0)?HB0?(H?2h0)?H?tan?

22S?A0tan??B0G??(A0tan??B0)

Ea??(A0tan??B0)cos(???)

sin(???)??arctan?10.25?14.04?

????????35??14.04??17.5??38.46?

令dEa/d??0，有：

tan???tan???cot??tan??(tan??B0)A0??tan38.46???0.729

?cot35??tan38.46??(tan38.46??tan14.04?)

∴??36.08?

∴主动土压力系数

cos?????cos(36.08?35)Ka?(tan??tan?)?(tan36.08??tan14.04?)sin?????sin(36.08?38.46)?0.1602ho2?0.54K1?1?＝1??1.08

H13.5063

1Ea??(H?2h0)HKa?K1

21??18.6?(13.506?2?0.54)?13.506?0.16?1.082

?316.58kN

5、稳定性计算

5.1抗滑稳定性验算（挡土墙取1m长度计算）

由G???V?22.5?26.3744?1?593.424kN

?o?arctan0.2?11.31?

GN?Gcos?o?593.424?cos14.04??575.696kN

GT?Gsin?o?593.424?sin14.04??143.964KN

垂直基底方向:EN?Easin??????o??316.58?sin(?14.04??17.5??11.31?)?80.71kN平行基底方向:

ET?Eacos??????o??316.58?cos(?14.04??17.5??11.31?)?306.12kN∴KC

5.2抗倾覆稳定性验算

Ex?Eacos??????316.58?cos?17.5??14.04???316kNEy?Easin??????316.58?sin?17.5??14.04???19.11kN

GN?EN?f??ET?GT575.696?80.71??0.4???1.62?306.12?143.964?KC??1.3

4

Zx?Hh013.5060.54???H???0.521?4.15m33K133?1.08ZG?3.187m∴KoM???My0?GZG?EyZyExZx

?593.424?3.187?19.11?3.78

316?4.15?1.50??Ko??1.5∴满足抗倾覆稳定性要求。

5.3基底应力及偏心距验算

为了保证挡土墙基底应力不超过地基容许承载力，应进行基底应力验算；同时为了避免挡土墙不均匀沉陷，应控制作用于挡土墙基底合力的偏心距。

ZN???M??M?Nyo?GZG?EyZy?ExZxG?Ey

593.424?3.187?19.11?3.78?316?4.15?1.065m

593.424?19.11e?B2.6075B?ZN=?1.065=0.239mm?[e]??0.435mm226在偏心荷载作用下，基底最大和最小法向应力为：

?1}??2??N??MAW?G?EyB(1?6e)B593.424?19.116?0.238(1?)

2.60752.6075?363.56kpa?[?]?500kpa

?基地应力及偏心距验算

5.4墙身强度验算5.4.1法向应力验算:

5

Kf?Nev?(3.74?107)0.057?2.702；碾压混凝土基层，考虑设计基准期内的荷

载应力累计疲乏作用的疲乏应力系数Kf?Ne?(3.74?10)v70.065?3.106。根据

马路等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲乏损坏影响的综合系数Kc?1.25。

普通混凝土面层的荷载疲乏应力计算为

?pr1?KrKfKc?ps1?0.87?2.702?1.25?0.868?2.551MPa

碾压混凝土面层的荷载疲乏应力计算为

?pr2?KfKc?ps2?3.106?1.25?0.567?2.201MPa

4.3温度疲乏应力

查《水泥混凝土路面设计规范》Ⅳ区最大温度梯度取92(℃/m)。板长

l?4?4.70r0.8514m,。由图

1可查普通混凝土板厚。

h?0.26m,Bx?0.49,Cx?0.90。

最大温度梯度时普通混凝土上面层的温度翘曲应力计算为

?1?Cx0.32?0.81ln(h01Ec1h?2.501)h02Ec2h02?0.900.32?0.8ln(0.24?310000.24?2.5?)0.18?270000.18?1.14

Bx1??1Bx?1.14?0.49?0.56?tm1??cEc1h01Tg21?10?5?31000?0.24?92Bx1??0.56?1.92MPa

2普通混凝土面层的温度疲乏应力系数Kt，查表可得自然划分Ⅳ区为，式中

a?0.841,b?0.058,c?1.323，K为：

tKt?fr??tmc?5.0?1.921.323?a()?b?0.841?()?0.058?0.466?????tm?fr5.0??1.92?计算温度疲乏应力为：

?tr?Kt?tm?0.481?1.92?0.92MPa

分开式复合路面中碾压混凝土基层的温度翘曲应力可以忽略不计。

26

查规范可得，一级马路的安全等级为二级，目标可靠度90%，相应的变异水平等级为中级，从而得出可靠度系数rr?1.23

普通混凝土面层：

r?(?pr??tr)?1.23?(2.551?0.92)?4.27MPa?fr?5MPa

碾压混凝土基层：

r?(?pr??tr)?1.23?(2.201?0)?2.71MPa?fr?5MPa

所选厚度0.24m普通混凝土上面层和厚度0.18m的碾压混凝土基层组成的分开式复合式路面，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲乏作用。

5、普通混凝土协同比设计

5.1设计资料

一级马路路面工程用混凝土，要求混凝土设计弯拉强度标准值

fr为5.0MPa，

施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差s为0.4MPa（n=9）。混凝土由机械搅拌并振捣，采用滑模摊铺机摊铺，施工要求坍落度30~50mm。5.2组成材料

3625#水泥，实测28d抗折强度为8.2MPa,水泥密度?c?3150kg/m；中砂：

表观密度?s?2700kg/m，细度模数2.65；碎石：最大粒径30mm，表观密度

3?g?2650kg/m3、振实密度?gf?1701kg/m3；水：自来水。

5.3设计计算

①计算配制弯拉强度（

fcu,0）

当一级马路路面混凝土样本数为9时，保证率系数t为0.61.

一级马路路面混凝土变异水平等级为“中〞，混凝土弯拉强度变异系数，取

Cv?0.1~0.15中值0.125.

混凝土配制弯拉强度为：

fc?fr5?ts??0.61?0.4?6.04MPa1?1.04Cv1?1.04?0.125

27

②确定水灰比（W/C）

按弯拉强度计算水灰比。水泥实测抗折强度fs?8.2MPa，计算得到的混凝土配制弯拉强度fc?6.04MPa，粗集料为碎石，计算混凝土的水灰比（W/C）：

W/C?1.56841.5684??0.38fc?1.0097?0.3595fs6.04?1.0097?0.3595?8.2

耐久性校核。混凝土为一级马路路面所用，无抗冰冻性要求，查规范得最大水灰比0.44，故依照强度计算的水灰比符合耐久性的要求，取水灰比W/C=0.38，灰水比C/W=2.63。

③确定砂率（?s）

由砂的细度模数2.65，碎石混凝土，查规范可得，取混凝土砂率?s?34%④确定单位用水量（

mw0）

由坍落度要求30~50mm，取40mm，水灰比W/C=0.38，砂率34%计算单位用水量：

mw0?104.97?0.309?40?11.27?2.63?0.61?34?168kg/m3

查规范可得最大单位用水量为160kg/m3，故取单位用水量为160kg/m3。⑤确定单位水泥用量（

mc0）

由单位用水量160kg/m3、灰水比C/W=2.63，计算单位水泥用量：

mc0?(C/W)?mw0?2.63?160?421kg/m3

查规范满足耐久性要求的最小水泥用量为300kg/m3，由此取计算所得水泥用量412kg/m3。

⑥计算粗集料用量（

mg0）、细集料用量（ms0）

由以下方程联立计算

mg0ms0421160??1???0.01?1?0.6962700265031501000ms0?0.34ms0?mg028

求解得：砂用量ms0?613kg/m3，碎石用量mg0?1225kg/m3。

验算：碎石的填充体积?mg0/?gf?100%?1225/1701?100%?72.0%，符合要求。

由此确定路面混凝土的“初步协同比〞为：

mc0:mw0:ms0:mg0?421:160:631:1225

6、工程量计算

方案Ⅰ：

材料用量（t)单价（元）价格（万元）总价（万元）

材料用量（t)单价（元）价格（万元）总价（万元）

5%水泥稳定土层材料用量（t)单价（元）价格（万元）总价（万元）水泥1716.5835060.08水760.860.60.05砂2195.52306.59100.84石4265.668034.12普通混凝土层水泥水砂3810148057303500.630133.350.0917.19239.63沥青混凝土层沥青石屑砂142.68383.080350100304.993.830.0032.57石111258089.00石2968.648023.75

方案Ⅰ工程量汇总表材料用量(t)价格(万元)总价(万元)水泥5526.58193.43沥青水2240.860.14373.04砂7925.5223.78石18359.30146.87石屑142.684.99383.083.8329

方案Ⅱ：

普通混凝土层材料用量（t)单价（元）价格（万元）总价（万元）水泥3348.8350117.21水13120.60.08208.7砂4958.63014.86石9658.680