路基路面工程计算.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流路基路面工程计算.精品文档.成都学院课程名称: 路基路面工程 学 院:建筑与土木工程学院专 业: 土 木 工 程 学 号: 201210209108 年 级: 2012级 学生姓名: 聂 跃 指导教师: 陈小平 二O一五年六月目 录1. 设计任务书 1.1路基部分.1 1.1.1设计资料.1 1.1.2设计任务.1 1.2.路面部分.1 1.2.1基本设计资料.1 1.2.2 设计任务.22.路基部分设计 2.1重力式挡土墙设计.3 2.2破裂棱柱体位置确定.3 2.3荷载当量土柱高度计算.3 2.4土压力计算.3 2.5土压力作用点位置计算
2、.6 2.6土压力对墙趾力臂计算.6 2.7稳定性验算.6 2.8基地应力和合力偏心矩验算.8 2.9截面内力计算.9 2.10设计图纸及工程量.93.路面部分设计 3.1 基本设计资料.10 3.2 沥青路面设计 .11 3.2.1轴载分析.11 3.2.2 .1结构组合与材料选取(干燥路段).15 3.2.2.2 各层材料的抗压模量和劈裂强度.15 3.2.2.3 设计指标的确定.16 3.2.2.4 路面结构层厚度的计算.18 3.2.2.5沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算.19 3.2.2.6防冻层厚度检验.23 3.2.3.1结构组合与材料选取(潮湿路段).24 3.
3、2.3.2 各层材料的抗压模量和劈裂强度.24 3.2.3.3 设计指标的确定.25 3.2.3.4路面结构层厚度的计算.27 3.2.3.5沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算.28 3.2.3.6防冻层厚度检验.30 3.3水泥混凝土路面设计.31 3.3.1 交通量分析.31 3.3.2 初拟路面结构.33 3.3.3 确定材料参数.33 3.3.4 计算荷载疲劳应力.34 3.3.5 计算温度疲劳应力.37 3.3.6防冻厚度检验和接缝设计.38 3.3.7角隅钢筋设计.39参考文献.401 设计任务书 1.1路基部分 1.1.1设计资料(1) 某公路边坡高为H=3.3m,
4、边坡坡度为1:0.25(1402)(如图1.1所示)。(2) 土质情况:土重度=21kN/m3,内摩擦角=34.7;填土与墙背间的摩擦角=16.8;地基为岩石,地基容许承载力=600kPa,基底摩擦系数f=0.5。(3) 墙身材料:砌体重度=19.8kN/m3,砌体容许压应力=650kPa,容许剪应力=100kPa。图1.1 路基边坡 1.1.2设计任务根据上述资料,设计重力式挡土墙以保持边坡稳定。1.2路面部分 1.2.1.基本设计资料该路段设计年限20年,交通量年平均增长6.6%,车道系数=0.5,该路段处于中国公路自然区划V4区,公路等级为一级,路面宽度为B=24.5m,行车道为四车道2
5、7.5m,此公路设有一个收费站,且处于中湿路段。路基土为粉质中液限土,潮湿路段E0=24Mpa,中湿路段E0=32.2Mpa,干燥路段E0=36Mpa,沿线有砂石,且有碎石、石灰、粉煤灰供应。表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量跃进NJ230595解放CA10B902黄河JN150387长征XD250317依土姿TD501511菲亚特650E251太脱拉13850 2.2.2 设计任务(1) 收费站采用水泥混凝土路面,其他路段采用沥青混凝土路面;(2) 沥青混凝土路面设计主要内容包括:轴载分析、结构层组合设计、材料参数确定、设计指标计算、路表弯沉和层底拉应力检算。(3) 水泥混凝土路面设计
6、包括:交通量分析、路面结构组合设计、材料参数确定、荷载疲劳应力计算、温度疲劳应力计算、防冻厚度计接缝设计、角隅钢筋设计。2.路基部分设计 2.1重力式挡土墙设计 某二级公路重力式路肩墙设计资料如下:(1)墙身构造:墙高3.3m,墙背仰斜坡度:1:0.25(1402),墙身分段长度20m,其余初始拟采用尺寸如图2.1示;(2)土质情况:墙背填土容重=21kN/m3,内摩擦角=34.7;填土与墙背间的摩擦角16.8;地基为岩石地基容许承载力600kPa,基地摩擦系数f=0.5;(3)墙身材料:砌体容重=19.8kN/m3, 砌体容许压应力650kPa,容许剪应力100kPa。图2.1 初始拟采用挡
7、土墙尺寸图2.2破裂棱柱体位置确定(1)破裂角()的计算假设破裂面交于荷载范围内,则有:3728 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式: =0.7447(2)验算破裂面是否交于荷载范围内:破裂契体长度:m车辆荷载分布宽度:所以,即破裂面交于荷载范围内,符合假设。2.3荷载当量土柱高度计算墙高3.3米,按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法,计算附加荷载强度:q18.375kN/m2,2.4土压力计算 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式:2.5土压力作用点位置计算:土压力作用点到墙踵的垂直距离;2.6土压力对墙趾力臂计算基地倾斜,土压力对墙趾力臂:2.7稳定性验
8、算(1)墙体重量及其作用点位置计算:挡墙按单位长度计算,为方便计算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分,上部分为四边形,下部分为三角形:m(2)抗滑稳定性验算:倾斜基地 0.2:1,验算公式:所以抗滑稳定性满足。(3)抗倾覆稳定性验算:所以倾覆稳定性不足,应采取改进措施以增强抗倾覆稳定性。重新拟定b11.2m倾斜基地,土压力对墙址力臂:所以倾覆稳定性满足。2.8基地应力和合力偏心矩验算1)合力偏心矩计算上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩,所以计算时先要计算对形心的力臂:根据前面计算过的对墙趾的力臂,可以计算对形心的力臂。所以基底合力偏心矩满足规范的规定。2)基地应力验算所以基底应力满足要求。2.
9、9截面内力计算墙面墙背平行,截面最大应力出现在接近基地处,由基地应力验算可知偏心矩及基地应力满足地基承载力,墙身应力也满足,验算内力通过,墙顶顶宽1.2m,墙高3.3m。2.10设计图纸及工程量(1)典型断面如图2.2所示,立面布置图2.3所示, 平面布置图2.4所示。(2)挡土墙工程数量见表2-1。工程数量表 表2-1墙高(单位:m)断面尺寸(单位:m)7.5号浆砌片石(单位:m3/ m)h1HH 1 B1 b13.30.193.33.111.21.23.2路肩墙墙体间隔20米设置沉降缝一道,缝内用沥青麻絮嵌塞;泄水孔尺寸1010cm,2-3米布置一个,泄水孔应高出地面不小于30厘米;墙背均
10、应设置50厘米砂砾透水层,并做土工布封层;3.路面部分设计3.1 基本设计资料该路段设计年限20年,交通量年平均增长6.6%,车道系数=0.5,该路段处于中国公路自然区划V4区,公路等级为一级,路面宽度为B=24.5m,行车道为四车道27.5m,此公路设有一个收费站,且处于中湿路段。路基土为粉质中液限土,潮湿路段E0=24Mpa,中湿路段E0=32.2Mpa,干燥路段E0=36Mpa,沿线有砂石,且有碎石、石灰、粉煤灰供应。表1-1交通组成及交通量表车型双向交通量跃进NJ230595解放CA10B902黄河JN150387长征XD250317依土姿TD501511菲亚特650E251太脱拉13
11、8503.2 沥青路面设计 3.2.1轴载分析我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载,表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3-1确定。表3-1 标准轴载计算参数标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P(KN)100单轮当量圆直径d(mm)21.30轮胎接地压强P(Mpa)0.70两轮中心距(cm)15d1当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时,凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载的作用次数均换算成标准轴载的当量作用次数。式中: 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数; 被换算车型的各级轴载换算次数(次/日); 标准轴载()
12、; 各种被换算车型的轴载(); C1 轴数系数; C2轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38; 被换算车型的轴载级别。当轴间距离大于3m时,按单独的一个轴载计算;当轴间距离小于3m时,双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算:式中:m轴数。表3-2 轴载换算结果车型()(次/日)跃进NJ230前轴23.7016.4595-后轴69.2011595119.94解放CA10B前轴19.4016.4902-后轴60.8511902103.93黄河JN150前轴49.0016.4387111.24后轴101.6011387414.67长征XD250前轴37.8016.43174.6后轴7
13、2.602.21317173.20依土姿TD50前轴42.2016.41511226.75后轴90.00111511955.48菲压特650E前轴33.0016.425112.93后轴72.001125160.13太脱拉138前轴51.4016.45017.664后轴80.002.215041.67N2242.20则其设计年限内一个车道上的累计量轴次: 式中 设计年限内一个车道的累计当量次数; t 设计年限,由材料知,t=20年; 设计端竣工后一年双向日平均当量轴次; 设计年限内的交通量平均增长率,由材料知,=0.066; 车道系数,由材料知=0.5。则:次。2验算半刚性基层层底拉应力的累计当
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