2022年边坡稳定性设计 .pdf

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1、路基路面工程课程设计计算书1、重力式挡土墙设计2、边坡稳定性设计3、沥青混凝土路面设计4、水泥混凝土路面设计学生姓名：蒋维学号： 2011104321 指导教师：杨俊日期： 2013年1月3日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 28 页 - - - - - - - - - 目录第 1 题重力式挡土墙设计 . . 1 1.1 设计资料 . 1 1.2 设计任务 . 1 1.3 设计参数 . 1 1.4 车辆荷载换算 . 2 1.5 主动土压力计算. 2 1.6

2、挡土墙计算 . 5 第 2 题边坡稳定性设计 . 9 2.1 设计资料 . 9 2.2 汽车荷载换算 . 9 2.3 圆弧条分法 . 10 2.4 结果分析 . 15 第 3 题沥青混凝土路面设计. . 17 3.1 设计资料 . 17 3.2 设计轴载与路面等级. 17 3.3 确定土基回弹模量. 19 3.4 路面结构组合设计. 20 3.5 路面厚度计算 . 21 3.6 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算. 22 第 4 题水泥混凝土路面设计. . 24 4.1 设计资料 . 24 4.2 交通分析 . 24 4.3 初拟路面结构 . 24 4.4 路面材料参数确定. 24 4.5 荷载疲

3、劳应力 . 25 4.6 温度疲劳应力 . 26 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 28 页 - - - - - - - - - 1 1 重力式挡土墙设计1.1 设计资料(1) 浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5 ，墙身纵向分段长度为m10, 路基宽度m26，路肩宽度m0 .3. (2) 基底倾斜角19 0.0t an:00，取汽车荷载边缘距路肩边缘md5.0. (3) 设计车辆荷载标准值按公路I 级汽车荷载采用，即相当于汽车超 20 级、挂车

4、120（验算荷载）。(4) 墙后填料砂性土容重3/18mkN, 填料与墙背的外摩擦角5.0；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数30.0，地基容许承载力kPa2500. (5) 墙身采用 2.5 号砂浆砌 25 号片石，圬工容重3/22mkNk，容许压应力aakP600，容许剪应力ajkP100，容许拉应力aLkP60. 1.2 设计任务(1) 车辆荷载换算。(2) 计算墙后主动土压力aE及其作用点位置。(3) 设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算。(4) 基础稳定性验算与地基承载力验算。(5) 挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。1.3 设计

5、参数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 28 页 - - - - - - - - - 2 1.3.1 几何参数墙高mH4，取基础埋深mD5 .1, 墙身纵向分段长度mL10；墙背仰斜坡度1:0.2 ，04.14，墙底倾斜度190.0tan0，倾斜角76.100；墙顶填土高度ma5.1，填土边坡坡度1:1.5 ，69.33，汽车荷载边缘距路肩边缘md5 .0. 1.3.2 力学参数墙后砂性土填料内摩擦角36，填料与墙背外摩擦角5.0，填土容重3/18mkN；墙身

6、采用 2.5 号砂浆砌 25 号片石，墙身砌体容重3/22mkNk, 砌体容许压应力kPaa600, 砌体容许剪应力kPa100, 砌 体 容 许 拉 应 力kPaL60； 地 基 容 许 承 载 力kPa2500. 1.4 车辆荷载换算查阅公路路基设计手册 ，按车带宽均摊的方法，计算各级荷载换算土柱高，并确定车辆荷载作用宽度。1.4.1 计算荷载：汽车超20 级汽车超 20 级对应的换算土层厚度aHh2577.00.1300.2000，内数值大于分段长度m10, 取m10从而求得mh65. 00. 车辆荷载作用宽度mb26. 30. 1.4.2 验算荷载：挂车 120 挂车 120，mh97

7、.018/5 .170，布置在路基全宽上。车辆荷载作用宽度mb20.30. 1.5 主动土压力计算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 28 页 - - - - - - - - - 3 1.5.1 计算荷载：汽车超20 级1) 计算破裂角假设破裂面交于荷载中部，则504.065.025 .145.1425.065. 025.12445.0365. 02322tan222000haHaHhaHHdbhabA96.381704.1436885.0tantancott

8、antanA051.41堤顶破裂面至墙踵：maH87.4tan荷载内缘至墙踵：mdHb00.4tan荷载外缘至墙踵：mbdHb26. 726.300.4tan0因26.787.400.4，故破裂面交与荷载中部，假设正确。2) 计算主动土压力aE139.025.0885.096.3851.41sin3651.41costantansincosKmabh18. 2tantantan1，mdh84. 025.0848. 05 .0tantan2mhhHh98.2213729.12212123011HhhHhHaKkNKKHEa99.92729. 1166.06182121212水平分量kNEEax8

9、7.921704.14cos99.92cos竖直分量kNEEay80.41704.14sin99.92sin名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 28 页 - - - - - - - - - 4 3) 主动土压力作用点位置mKHHhhhhHaHZx38.1729.1434298.2398. 265.099. 242343233221233021因墙底倾斜，故取修正值mbZZxx07. 0190.065.138. 1tan011mZbZxy67.125.007.0

10、65.1tan111其中，挡土墙顶宽mb65.11由 1.6 栏中的试算确定。1.5.2 验算荷载：挂车 120 计算方法和公式同计算荷载，在式中取mh97.00，0d. 计算结果如下：1) 计算破裂角假设破裂面交于荷载中部，则47.097.025. 145 .1425.097.025.12440397. 0235 .12tan222000haHaHhaHHdbhabA96.381704.1436863. 0tantancottantanA079.40堤顶破裂面至墙踵：maH75.4tan荷载内缘至墙踵：mdHb00.4tan荷载外缘至墙踵：mbdHb20. 720.300.4tan0因20.

11、775.400.4，故破裂面交与荷载中部，假设正确。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 28 页 - - - - - - - - - 5 2) 计算主动土压力aE167. 025. 0863. 096.3679.40sin3679.40costantansincosKmabh78.2tantantan1，02hmhhHh22.1213637.12212123011HhhHhHaKkNKKHEa37.39637. 1167.04182121212水平分量kNEE

12、ax32.391704.14cos37.39cos竖直分量NEEay03.21704.14sin37.39sin3) 主动土压力作用点位置mKHHhhhhHaHZx50.3637.1434222. 1322.197.078.245.1343233221233021因墙底倾斜，故取修正值mbZZxx19. 3190.065.150. 3tan011mZbZxy45.225.019.365.1tan111其中，挡土墙顶宽mb65.11由 1.6 栏中的试算确定。1.6 挡土墙计算比较计算荷载与验算荷载， 发现验算荷载的土压力较大。 由于基底摩擦系数较小，估计为滑动控制，故先采用验算荷载即挂车120

13、的土压力计算。这里只对荷载组合进行计算。经试算，取挡土墙顶名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 28 页 - - - - - - - - - 6 宽mb65.11. 图 1-1 重力式挡土墙设计示例1.6.1 墙身自重计算墙身体积，3011108. 6190.065. 1-465.1)tan(mbHbV, 3021226. 0tan5. 0mbV，32134.6.mVVV墙身自重，kNVGk76.1332208. 611,NVGk48.13922，kNGGG24

14、.273211.6.2 抗滑稳定性与抗倾覆稳定性验算作用于墙底（即基底）的竖向力，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 28 页 - - - - - - - - - 7 kNEGGNy27.27503.224.27321抗滑稳定系数3. 134.1tantan00NEENKxxC，满足抗滑要求。墙身自重力臂，mbbHZG54. 125. 0)tan(5 .01011mbZG13. 1)tantan2/1(3/12/1 102抗倾覆稳定系数3 .196.182.

15、191.9311.286. 413.172. 554.136.2061122110 xxyyGGZEZEZGZGK满足抗倾覆要求。验算结果表明，断面尺寸由滑动控制，故不必采用汽车超20级的土压力计算。1.6.4 基底应力及合力偏心距验算竖向力N至墙趾 A的距离，mNZEZEZGZGZxxyyGGN75.0112211墙底斜宽mbbB57. 1tantan011基 底 合 力 偏 心 距mBmZBeN26.06035.020， 基 底 应 力kPakPaBeBN25070.11966.156)61(002,1，满足要求。1.6.5 墙身截面强度验算墙面、墙背相互平行，截面最大应力出现在接近基底处

16、。偏心距和基底应力经检验均满足要求。 墙身截面应力也能满足墙身材料要求，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 28 页 - - - - - - - - - 8 故可不做检验。综上可知，所拟截面符合要求，挡土墙顶宽m65.1. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 28 页 - - - - - - - - - 9 2 边坡稳定性设

17、计2.1 设计资料路线经过区域路基填土为粘土，边坡为梯形边坡，分两级，土力学的指标：塑限 14% ，液限 27% ，含水量 19% ，天然容重 18KN/m3 ，粘聚力 19KPa ，内摩擦角 27，公路按一级公路标准，双向四车道，设计车速为 80Km/h ， 路基宽度为 24.5m， 荷载为车辆重力标准值550KN ，中间护坡道取 2m ，车道宽度 3.75m，硬路肩 2.5m，土路肩 0.75m，进行最不利布载时对左右各布3 辆车。224.5H1H2i1i275. 1:125. 1:1852121iimHmH，2.2 汽车荷载换算在进行边坡稳定性分析时， 需将车辆按最不利情况排列， 去单位

18、长度路段，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高度0h. 按公路工程技术标准规定, 对于标准车辆荷载前后轮最大轴距0h为 12.8m.取后轮轮距b为 1.8m， 相邻两车后轮中心间距m为 1.3m，轮胎着地宽度d为 0.6m，则8.0188.129.1755060BLNQhm 其中，N为横向分布车辆数，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 28 页 - - - - - - - - - 10 Q为一辆车的重力，B为横向分布车辆轮胎最外缘之间的总距, 9.176.03

19、 . 1168. 161dmNNbBm. 2.3 圆弧条分法2.3.1 用 4.5H 法确定圆心辅助线自坡脚点E向下作垂线EF，垂线长mhHHH8.13021. 自F点向右作水平线FM,HFM5 .4.M即圆心辅助线上一点。平均边坡61. 1:18 .13/25.220i，据此查表得35,2621. 以E点为中心，把ES逆时针旋转1角至EI；以S点为中心，把水平线顺时针旋转2角至SI；I即为圆心辅助线上另一点。连接MI, 并延长至G, 则MG即为圆心辅助线。结果如图所示。图 2-1 4.5H法确定危险圆心辅助线2.3.2 假设滑动曲线通过路基中线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

20、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 28 页 - - - - - - - - - 11 1) 计算步骤圆弧范围内土条分10段, 每段宽 3.45m. 计算曲线每一分段距圆心竖线之间的偏角i，RXiisin其中，iX为各段中心横坐标，圆心竖线右侧为正，左侧为负，R为滑动曲线半径。将土条底部曲线近似看做直线，计算个分段面积， 其中包括土柱部分面积。取路堤 1m长，计算各分段重力iiAG. 并计算其法向分量iiiGNcos，切向分量iiiGTsin. 直接用 CAD 读出滑动曲线总长L. 计算稳定系数K，nii

21、niiTcLNfK11其中，摩擦系数51.027tanf，粘聚力kPac19. 2) 计算结果通过 CAD 软件对土条 10等分，取每段土条中位线深度作为土条深度，并记下相关数据。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 28 页 - - - - - - - - - 12 图 2-2 滑动曲线通过路基中线具体数据如下表所示 : 表 2-1 曲线通过路基中线的边坡稳定性分析分段土条深度iH(m) iisinicos)(2mAiiG(kN/m) iN(kN/m) iT

22、(kN/m) 1 1.85 -24.22 -0.41 0.91 6.38 114.89 104.77 -47.13 2 5.08 -15.50 -0.27 0.96 17.53 315.47 303.99 -84.31 3 7.76 -7.15 -0.12 0.99 26.77 481.90 478.15 -59.98 4 9.93 1.04 0.02 1.00 34.26 616.65 616.55 11.19 5 10.73 9.25 0.16 0.99 37.02 666.33 657.67 107.11 6 12.30 17.64 0.30 0.95 42.44 763.83 727.

23、91 231.47 7 14.34 26.44 0.45 0.90 49.47 890.51 797.37 396.51 8 12.26 35.97 0.59 0.81 42.30 761.35 616.18 447.19 9 9.24 46.83 0.73 0.68 31.88 573.80 392.58 418.49 10 4.56 60.57 0.87 0.49 15.73 283.18 139.14 246.63 合计4834.31 1667.17 注：土条宽 3.45m, 滑动曲线长 L=41.92m. 最后算得边坡稳定系数96. 11K. 2.3.3 滑动曲线通过距左边缘路基1/4

24、 路基宽度处用类似的方法对土条10等分，仍取每段土条中位线深度作为土条深度，结果如下，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 28 页 - - - - - - - - - 13 图 2-3 滑动曲线通过距左边缘路基1/4 路基宽度处具体数据如下表所示 : 表 2-2 曲线通过距左边缘路基1/4 路基宽度处的边坡稳定性分析分段土条深度iH(m) iisinicos)(2mAiiG(kN/m) iN(kN/m) iT(kN/m) 1 1.08 -8.97 -0.16

25、 0.99 3.07 55.21 54.53 -8.61 2 2.99 -2.70 -0.05 1.00 8.49 152.85 152.68 -7.20 3 4.53 3.58 0.06 1.00 12.87 231.57 231.12 14.46 4 5.88 9.82 0.17 0.99 16.70 300.59 296.18 51.27 5 6.84 16.22 0.28 0.96 19.43 349.66 335.74 97.67 6 6.54 23.05 0.39 0.92 18.57 334.32 307.63 130.90 7 7.09 29.80 0.50 0.87 20.1

26、4 362.44 314.51 180.12 8 7.48 37.28 0.61 0.80 21.24 382.38 304.25 231.61 9 6.55 45.61 0.71 0.70 18.60 334.84 234.23 239.27 10 3.13 55.37 0.82 0.57 8.89 160.01 90.93 131.66 合计2321.82 1061.15 注：土条宽 2.84m, 滑动曲线长 L=33.46m. 最后算得边坡稳定系数71. 12K. 2.3.4 滑动曲线通过距右边缘路基1/4 路基宽度处用类似的方法对土条12等分，仍取每段土条中位线深度作为土名师资料总结

27、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 28 页 - - - - - - - - - 14 条深度，结果如下，图 2-4 滑动曲线通过距右边缘路基1/4 路基宽度处具体数据如下表所示 : 表 2-3 曲线通过距右边缘路基1/4 路基宽度处的边坡稳定性分析分段土条深度iH(m) iisinicos)(2mAiiG(kN/m) iN(kN/m) iT(kN/m) 1 2.43 -38.15 -0.62 0.79 8.24 148.28 116.61 -91.60 2 6.59 -

28、28.60 -0.48 0.88 22.34 402.12 353.06 -192.49 3 10.05 -19.13 -0.33 0.94 34.07 613.25 579.39 -200.97 4 12.94 -11.57 -0.20 0.98 43.87 789.60 773.55 -158.37 5 14.60 -3.49 -0.06 1.00 49.49 890.89 889.24 -54.23 6 16.68 4.39 0.08 1.00 56.55 1017.81 1014.83 77.91 7 18.89 12.51 0.22 0.98 64.04 1152.67 1125.3

29、0 249.68 8 18.87 20.83 0.36 0.93 63.97 1151.45 1076.19 409.45 9 17.27 29.65 0.49 0.87 58.55 1053.82 915.83 521.32 10 14.95 39.32 0.63 0.77 50.68 912.25 705.73 578.05 11 11.57 50.60 0.77 0.63 39.22 706.00 448.12 545.55 12 6.11 65.75 0.91 0.41 20.71 372.83 153.13 339.93 合计8150.97 2024.24 注：土条宽 3.39m,

30、滑动曲线长 L=51.98m. 最后算得边坡稳定系数54. 23K. 由以上结果可知， 第二条曲线（通过距左边缘路基1/4 路基宽度处）稳定系数最小，而且是最靠左边，故下面再计算通过路基左边缘名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 28 页 - - - - - - - - - 15 的滑动曲线的稳定系数。2.3.5 滑动曲线通过路基左边缘对土条 7 等分， 取每段土条中位线深度作为土条深度，结果如下，图 2-5 滑动曲线通过路基左边缘具体数据如下表所示 : 表

31、2-4 曲线通过距右边缘路基1/4 路基宽度处的边坡稳定性分析分段土条深度iH(m) iisinicos)(2mAiiG(kN/m) iN(kN/m) iT(kN/m) 1 0.68 9.48 0.16 0.99 2.16 38.92 38.39 6.41 2 1.80 15.30 0.26 0.96 5.72 103.03 99.38 27.19 3 2.57 21.28 0.36 0.93 8.17 147.11 137.08 53.39 4 2.94 27.52 0.46 0.89 9.35 168.29 149.24 77.76 5 2.69 34.13 0.56 0.83 8.55

32、153.98 127.46 86.39 6 1.42 41.31 0.66 0.75 4.52 81.28 61.05 53.66 7 0.74 49.40 0.76 0.65 2.35 42.36 27.57 32.16 合计640.17 336.95 注：土条宽 3.18m, 滑动曲线长 L=26.52m. 最后算得边坡稳定系数46. 24K. 2.4 结果分析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 28 页 - - - - - - - - - 16 由以上

33、结果可知， 第二条曲线（通过距左边缘路基1/4 路基宽度处）为极限滑动面，其稳定系数满足范围（1.251.50）要求，因此所给边坡满足边坡稳定性要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 28 页 - - - - - - - - - 17 3. 沥青混凝土路面设计3.1 设计资料广州郊区（ IV7区）某新建双向2 车道二级公路，拟采用沥青混凝土路面，行车道中央划双线分隔。路基土为高液限粘土，地下水位为1.05m，路基填土高度 0.5m，预计通车初年的交通组成及

34、交通量如下表所示：表 3-1 预测交通组成及交通量车型前轴重 (kN) 后轴重 (kN) 后轴数后轴轮组数后轴距 (m) 交通量( 辆/d) 黄河 JN163 58.6 114.0 1 2 0 380 江淮 AL6600 17.0 26.5 1 2 0 440 东风 EQ140 23.6 69.3 1 2 0 185 东风 SP9250 50.7 113.3 3 2 4 200 北京 BJ130 13.4 27.4 1 2 0 200 交通量年平均增长率7，沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。3.2 设计轴载与路面等级路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。3.2.1

35、以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标1) 轴载换算采用公式35. 4121kiiiPPnCCN，其中，N为标准轴载的当量轴次 (次/ 日) 1C为轴数系数2C为轮组系数，双轮组为1.0 ，单论组为 6.4 in为各种被换算车辆的作用次数(次/ 日) iP为各种被换算车辆的轴型(kN) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 28 页 - - - - - - - - - 18 P为标准轴载 (kN) 当轴间距大于 3m时，按单独的一个轴计算， 此时轴数系数为 1；

36、当轴间距小于 3m时， 双轮或多轮的轴系数按公式12. 111mC计算，式中m为轴数。轴载换算结果见下表，表 3-2 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标的轴载换算车型iP(kN) 1C2Cin(次/ 日) 35. 421PPnCCii( 次/ 日) 黄河 JN163 前轴58.6 1 6.4 380 237.86 后轴114 1 1 380 671.92 江淮 AL6600 前轴17 1 6.4 440 1.26 后轴26.5 1 1 440 1.36 东风 EQ140 前轴23.7 1 6.4 185 2.26 后轴69.2 1 1 185 37.29 东风 SP9250 前轴50.7 1

37、 6.4 200 66.68 后轴113.3 1 1 600 1032.88 北京 BJ130 前轴13.55 1 6.4 200 0.21 后轴27.2 1 1 200 0.69 合计35.4121kiiiPPnCCN2052.43 2）累计当量轴次沥青路面二级公路设计年限以12 年计，双向两车道车道系数65. 0，则累计当量轴次，871058565.043.205207.0365107.0136511121NNte(次) 属于中等交通。3.2.2 以半刚性材料层的拉应力为设计指标1) 轴载换算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -

38、- - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 28 页 - - - - - - - - - 19 采用公式8121kiiiPPnCCN，其中，1C为轴数系数2C为轮组系数，双轮组为1.0 ，单轮组为 18.5 其余符号意义同前。单轴11C，双轮或多轮的轴系数按公式1211mC计算，式中m为轴数。轴载换算结果见下表，表 3-3 以半刚性材料层的拉应力为设计指标的轴载换算车型iP(kN) 1C2Cin(次/ 日) 821PPnCCii( 次/ 日) 黄河 JN163 前轴58.6 1 18.5 380 97.75 后轴114 1 1 380 1083.98 江淮 AL

39、6600 前轴17 1 18.5 440 0.01 后轴26.5 1 1 440 0.01 东风 EQ140 前轴23.7 1 18.5 185 0.03 后轴69.2 1 1 185 9.73 东风 SP9250 前轴50.7 1 18.5 200 16.15 后轴113.3 1 1 600 1629.26 北京 BJ130 前轴13.55 1 18.5 200 0.00 后轴27.2 1 1 200 0.01 合计8121kiiiPPnCCN2836.94 2）累计当量轴次沥青路面二级公路设计年限以12 年计，双向两车道车道系数65. 0，则累计当量轴次，1204007365.094.28

40、3607.0365107. 0136511121NNte(次) 3.3 确定土基回弹模量名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 28 页 - - - - - - - - - 20 3.3.1 确定临界高度广州郊区（IV7区） ，路基土为高液限粘土， 查表取路基临界高度mHmHmH1.14.17.1321，. 3.3.2 拟定土的平均稠度地下水位为 1.05m， 路基填土高度 0.5m，1025.005. 1HHH,故土基属中湿路基，查表取平均稠度00. 1cw。

41、3.3.3 预估路基回弹模量再根据土类和自然区划以及平均稠度，并考虑到采用重型击实标准时，路基回弹模量可较表列数值提高20%-35% ，取土基回弹模量设计值为MPa45. 3.4 路面结构组合设计3.4.1 拟定路面结构组合方案二级公路中等交通路面宜采用双层结构，面层类型选择沥青混凝土。其中，表面层采用细粒式密集配沥青混凝土，下面层采用粗粒式密集配沥青混凝土。 由于沿线可开采碎石、 砂砾，并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应， 故基层和底基层分别采用石灰粉煤灰碎石基层和石灰土稳定碎石。拟定方案：3cm细粒式密集配沥青混凝土+7cm粗粒式密集配沥青混凝土 +20cm 石灰粉煤灰碎石基层 +?石灰土稳

42、定碎石 , 以石灰土稳定碎石为设计层。3.4.2 各层材料设计参数查表，确定各层材料的抗压回弹模量。当以路表弯沉值为设计验名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 28 页 - - - - - - - - - 21 算指标时，取标准试验温度为20；当以层底拉应力为设计验算指标时，取标准试验温度为15。然后查表确定各层材料劈裂强度，并借助 HPDS2003A 软件计算各层材料容许拉应力 （容许拉应力计算公式为sspRK/，抗拉强度结构系数sK按结构材料类型选择相应公

43、式计算） 。软件计算结果如下表：表 3-4 各层材料设计参数层位结构层材料名称厚度 (cm) 抗压模量 (MPa) 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 20151 细粒式沥青混凝土3 1400 2000 1.4 0.51 2 粗粒式沥青混凝土7 1000 1500 0.8 0.26 3 石灰粉煤灰碎石20 1300 1300 0.7 0.37 4 石灰土稳定碎石？900 900 0.35 0.18 3.5 路面厚度计算3.5.1 设计弯沉二级公路等级系数1 .1cA，沥青混凝土面层系数0 .1sA，半刚性基层沥青路面结构类型系数0. 1bA，故设计弯沉，mmAAANLbsced01.27

44、0 .10.11. 187105856006002. 02. 03.5.2 路面结构厚度计算同样借助HPDS2003A 软件计算。首先 , 确定设计层最小厚度为15cm,路面最小防冻厚度50cm.然后输入抗压模量、容许应力、设计弯沉、厚度等参数，进行厚度计算。1) 按设计弯沉值计算设计层厚度LD=27.01(0.01mm) H(4)=20cm LS=29.3(0.01mm) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 28 页 - - - - - - - - - 2

45、2 H(4)=25cm LS=26.1(0.01mm) H(4)=23.6cm( 仅考虑弯沉 ) 2) 按容许拉应力验算设计层厚度H(4)=23.6cm( 第 1 层底面拉应力验算满足要求) H(4)=23.6cm( 第 2 层底面拉应力验算满足要求) H(4)=23.6cm( 第 3 层底面拉应力验算满足要求) H(4)=23.6cm( 第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度：H(4)=23.6cm( 仅考虑弯沉 ) H(4)=23.6cm( 同时考虑弯沉和拉应力 ) 3) 验算路面防冻厚度路面最小防冻厚度50cm ，验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。3.5.3 各结构层厚度

46、对设计层厚度取整，得到各结构层厚度最终结果，细粒式密集配沥青混凝土：3cm 粗粒式密集配沥青混凝：7cm 石灰粉煤灰碎石基层：20cm 石灰土稳定碎石： 24cm 3.6 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算仍然利用 HPDS2003A 软件。输入抗压模量、厚度等参数，进行竣工验收弯沉值和层底拉应力计算。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 28 页 - - - - - - - - - 23 1) 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值第 1 层路面顶面竣工验

47、收弯沉值LS=26.6(0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值LS=29.1(0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值LS=34.6(0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值LS=82(0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值，LS=261.9(0.01mm)( 根据“基层施工规范”第88 页公式 ) LS=207(0.01mm)(根据“测试规程”第56 页公式) 2) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力第 1 层底面最大拉应力 (1)=-.273(MPa) 第 2 层底面最大拉应力 (2)=-.068(MPa) 第 3 层底面最大拉应力 (3)= .069(MPa)

48、第 4 层底面最大拉应力 (4)= .134(MPa) 可见，各结构层底面最大拉应力均小于各自的容许拉应力，故满足应力要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 28 页 - - - - - - - - - 24 4水泥混凝土路面设计4.1 设计资料公路自然区划 III区拟新建一条二级公路， 路基为粘质土， 采用普通混凝土路面，路面宽9米，经交通调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数eN为6000，试设计该路面厚度。（取交通量年平均增长率rg为6% ）4

49、.2 交通分析查表知，二级公路设计基准期为 20年，可靠度设计标准的安全等级为三级，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.39. 设计基限期内的设计车道标准荷载累积作用次数为次72010142.339.006. 0365106. 01600036511rtrseggNN查表知，该公路属特重交通等级。4.3 初拟路面结构相应于安全等级为三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、特重交通等级和中级变异水平，查表初拟普通混凝土面层厚度为m26.0. 基层选用沥青混凝土， 厚m05.0. 垫层m15.0，低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽m5.4，长m5. 纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力

50、杆的假缝。4.4 路面材料参数确定查表，取特重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值为MPa5，相应弯拉弹性模量为GPa31. 根据中湿路基路床顶面当量回弹模量经验参考值表，取路基回弹名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 28 页 - - - - - - - - - 25 模量为MPa35. 根据垫层、基层材料当量回弹模量经验参考值表，取低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量为MPa600，沥青混凝土基层回弹模量为MPa1200. 按相应公式计算基层顶面当量回弹模