路基路面设计计算书.doc

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1、2.1目 录路基、路面设计封面2.1 目录2.2 路面任务书2.3 路基路面设计说明2.4 沥青路面计算书2.5 沥青路面结构层设计图2.6 水泥路面计算书2.7 水泥路面结构层设计图2.8 挡土墙计算书2.9挡土墙 2.9.1 横断面设计图 2.9.2 纵断面设计图2.2路基路面设计任务书（平原区）新疆某地区二级公路新建公路设计资料如下：一、基本地形地貌介绍1、地形、地貌拟建公路位于盆地，公路沿线地形总体比较平缓，属于平原微丘区，地势由东南向西北倾斜，自然地面坡度约为38。本段地处公路自然区划的2区，海拔高度在500m700m之间。2、起止桩号起止桩号K0+000-K91+891.55，建设

2、里程91.89155km。路基宽度为12m。3、地层岩性项目所在区域自西向东，根据沿线地貌、工程地质、水文地质等条件，本地区主要划分为三个工程地质分区：残积坡积低山丘陵区：岩性以泥岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩、碎屑岩、煤层为主；剥蚀堆积平原区岩性以泥质砂岩、细砂岩、红色砾岩、中、细砂、低液限粉土为主；风积沙漠区：岩性以细砂、中砂、低液限粉土为主。按路线所经区域内的地层特征和岩性，划分了以下工程地质段落：（1）K0+000K0+040：老路路基，路基高度在0.83.5m，路基填料主要为黄褐色低液限粉土；（2）K0+040K8+300：地层主要为角砾、砾砂，揭示层厚0.32.0m，中密，容许承载力0=

3、400kPa，土、石工程分级为。（3）K8+300K11+420：地层主要分为两层，第一层为细砂、低液限粉土，层厚0.40.7m，松散、硬塑，容许承载力0=100120kPa，土、石工程分级为；第二层为角砾、砾砂，揭示层厚1.11.6m，中密，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为。（4）K11+420K13+850：地层主要为泥岩，揭示层厚0.7m，强风化，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为。（5）K13+850K16+248：第一层为细砂、粉砂，层厚1.01.1m，中密，容许承载力0=200250kPa，土、石工程分级为；第二层为泥岩，揭示层厚0.9m，强风化，容许承载力0

4、=400kPa，土、石工程分级为。（6）K16+248K25+400：第一层为细砂、粉砂、低液限粘土，揭示层厚0.62.1m，松散，容许承载力0=100kPa，土、石工程分级为；第二层为泥岩，揭示层厚0.40.9m，强风化，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为。（7）K25+400K42+995：地层主要为砾砂、角砾，揭示层厚1.92.9m，中密，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为。（8）K42+995K46+200：第一层为角砾、砾砂，层厚1.01.8m，中密，容许承载力0=350400kPa，土、石工程分级为；第二层为粉砂、中砂，揭示层厚0.3m，中密，容许承载力0=20

5、0400kPa，土、石工程分级为。（9）K46+200K56+654：第一层主要为角砾、细砂、中砂，层厚0.43.3m，中密，容许承载力0=100400kPa，土、石工程分级为；其下为砂岩，揭示层厚2.87.0m，强风化，容许承载力0=600kPa，土、石工程分级为。（10）K56+654K59+370：地层主要为细砂、角砾，揭示层厚2.22.4m，中密，容许承载力0=250400kPa，土、石工程分级为。（11）K59+370K64+690：第一层为细砂、角砾，层厚2.03.0m，中密，容许承载力0=250400kPa，土、石工程分级为；第二层为砂岩，揭示层厚0.22.3m，强风化，容许承载

6、力0=600kPa，土、石工程分级为。（12）K64+690K76+882：地层主要为砾砂、角砾，揭示层厚1.79.2m，中密，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为。（13）K76+882K82+420：表层0.21.5m为中砂，容许承载力0=350kPa，土、石工程分级为；其下为强风化砂岩，层厚0.21.5m左右，容许承载力0=600kPa，土、石工程分级为。（14）K82+420K86+623：第一层为砾砂，层厚0.6m，中密，容许承载力0=400kPa，土、石工程分级为；第二层为细砂，层厚2.6m，密实，稍湿湿，容许承载力0=300350kPa，土、石工程分级为；第三层为砂岩，揭

7、示层厚2.9m，强风化，容许承载力0=600kPa，土、石工程分级为。（15）K91+891.55：地层主要为角砾、砾砂、细砂，层厚1.83.2m，中密，容许承载力0=250400kPa，土、石工程分级为。 4、不良地质本段不良地质包括盐渍土和软弱土。沿线大部分段落地表盐渍化程度较重，盐渍土分类主要为氯化物、亚氯化物、硫酸盐、亚硫酸盐。软弱土段落主要为K11+780K13+850段。全长2.07km，本段路线横穿河滩，平原地貌，地势平坦，植被较少，大气降水的细粒物在此处沉积，地表形成高压缩性低液限粉、粘土，地下水位在0.702.50m之间，因此地基土呈软弱状态，容许承载力0=60100kPa。

8、5、水文及水文地质本项目沿线基本为戈壁荒漠，无大型沟河，降水稀少，无地表水流入。路线全线有多处冲沟，沿线沟壑多呈漫流状，流程较短，水量不大，地表水冲刷痕迹明显。主要的河沟有2条。沿线地下水的唯一来源是大气降水补给，地势较低段落受地形条件影响形成洼地，周边地下水汇集在此，其中在K12000K13720、K25+180、K26304处地下水埋深为0.61.8m。6、气候气象项目区域地处荒漠、戈壁地带，日照充足，蒸发强烈，夏季炎热，冬季寒冷，空气干燥，昼夜温差大，春夏季多风，属典型的大陆性干旱气候。区域内年平均气温3.06.5，一月份平均气温11.718.4，七月份平均气温23.526.0，极端最低

9、气温42.6，极端最高气温43.0，年均降水量170mm，蒸发量约2141mm，最大冻土深度136141cm。项目所在区域内日照充足，全年日照时数28413650小时，全年大风日达100天以上，主导风向为东风、东南风，瞬时最大风速可达41m/s。冬季寒冷，平均降雪量512mm。 7、自然区划根据公路自然区划，拟建公路位于2区，即绿洲荒漠区。表1.各路段的地质水文情况一览表桩号地下水埋深土质状况K0+000K5+0001.32.5粉质为主局部有粉质粘土K5+000K10+0001.21.8以粘土为主K10+000K15+0002.03.0粉质为主局部有粉质粘土K15+000K20+0001.52

10、.5砾石类土，含有少量的粘土K20+000K25+0003.04.5砾石类土，含有少量的粘土K25+000K30+0001.83.0粉质为主局部有粉质粘土K30+000K35+0001.23.5砾石类土，含有少量的粘土K35+000K40+0001.42.0砾石类土，含有少量的粘土K40+000K45+0001.52.2粉质为主局部有粉质粘土K45+000K50+0000.91.5砾石类土，含有少量的粘土K50+000K55+0001.62.4砾石类土，含有少量的粘土二、交通组成情况1、近期混合交通量为25350辆/日，交通组成和代表车型的技术参数见下表2、表3。表2某路段混合交通组成车型分类

11、一类车二类车三类车四类车五类车六类车代表车型桑塔纳五十铃解放CA10黄河JN150黄河JN162交通SH361比重(%)24.5742.3022.049.011.890.18表3代表车型技术参数序列汽车型号总重(KN)载重(KN)前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数轮组数轴距(cm)出产国1桑塔纳212五十铃423解放CA10B80.2540.019.460.851双中国4黄河JN150150.6082.649.0101.61双中国5黄河JN162174.50100.059.5115.01双中国6交通SH361280.0150.060.02*110.02双130中国2、方向系数为根据规范确定3、

12、设计年限根据规范确定，年平均增长率为5%。三、设计任务1、编写（沥青路面）设计计算书；2、绘制（沥青路面）路面结构设计图。3、编写（水泥混凝土路面）设计计算书（设计年限由计算算出）。4、绘制（水泥混凝土路面）路面结构图。5、绘制水泥混凝土路面接缝构造图。6、编写挡土墙设计计算书。7、绘制挡土墙的三视图、横断面图及标准横断面图。四、参考资料1、新编路基路面工程，同济大学出版社，刘黎萍.2、公路路基设计手册.3、公路路面设计手册.4、沥青路面设计规范.5、挡土墙设计规范.6、水泥路面设计规范. 2.3路基路面设计总说明农十师s324线182团二级新建公路设计大部分路段为平原区。起点桩号K48+00

13、0.000，终点桩号K51+940.000，设计车速按平原区80km/h，丘陵区60 km/h设计。权限路基宽B=12m,路肩宽b=2.25m(包括1.5m的硬路肩和0.75m的土路肩)。该段路线位于平原地区，地形平坦开阔，主要为低填方路基，土为二类土，地质情况为角砾、砂砾,路线经过的地区属于区，最高地下水位距离地面1.2m，平均填土高度0.5m,路面底距地下水位的高度H为1.7m，经过计算该路段属于干燥路基。沥青路面累计当量轴次为2.533107次，实际弯沉值为21.82（0.01mm），设计采用厂拌式沥青路面，对于路面结构层设计采用3细粒式沥青混凝土+5中粒式沥青混凝土+8粗粒式沥青混凝土

14、+31水泥稳定沙砾+38天然沙粒和土基的结构层，经验算实际弯沉值为20.80，小于设计弯沉值。对于水泥路面来说，累计当量轴次为1807123次，为重型交通。普通混凝土面层，厚度为h=25cm；基层采用水泥稳定粒料基层，厚h=20cm；设置级配碎砾石底基层，厚度为h=20cm。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。挡土墙桩号K48+480-K48+680，挡土墙类型为浆砌仰斜式路肩墙。墙顶宽1.8m,面坡倾斜坡度1:0.2，背坡倾斜坡度1:0.2，墙底坡度1:0.176。验算时取墙高最高时的挡土墙验算，验算时采用车道荷载。根据公路路基设计手册中重力

15、式挡土墙计算的要求及相关计算参数确定的物理参数如下：10号浆砌片石，容许剪力=110KPa,圬工砌体容重：23KN/m3;圬工体之间的摩擦系数为0.40，基底摩擦系数f=0.40；石料强度=30MPa；墙后前途内摩擦角=35，墙后填土容重18KN/m3；墙背与墙后填土内摩擦角=0.5=17.5，地基土容重19KN/m3；地基土容许承载力400MPa。对于所设计的挡土墙的各项验算均符合设计要求。2.4沥青混凝土路面计算书一、 交通量计算根据任务要求，该路面设计年限为12年，交通量年平均增长率为5,车道系数为0.65，初始日交通量为25350辆/日，交通组成和代表车型的技术参数如下表所示。1、计算

16、累计当量轴次交通量计算表表1 单位：辆/d车型分类一类车二类车三类车四类车五类车六类车代表车型桑塔纳五十铃解放CA10黄河JN150黄河JN162交通SH361比重(%)24.5742.3022.049.011.890.18交通量6229107235588228448046 累计当量轴次计算表表2车辆类型交通量(辆/d)后轴前轴总换算系数当量轴次(次/d)轴数系数C1轮组系数C2后轴重(KN)后轴换算系数轴数系数C1轮组系数C2前轴重(KN)前轴换算系数桑塔纳6228.5五十铃1072316.4420.02316.40.0231576.3 解放CA10B5587.111.060.850.115

17、(0.019)16.4(18.5)19.40.115(0.019)643.8(105.0)黄河JN150228411.0101.61.072(1.135)16.449.00.0451.117(1.135)3103.8(2593.3)黄河JN162479.211.0115.01.837(3.059)16.4(18.5)59.50.105(0.016)1.942(3.075)1200.6(1605.0 )交通SH36145.632.21.02110.01.514(2.144)16.4(18.5)60.00.108(0.017)1.622(2.161)183.6(307.6)合计253506708.

18、1(4610.9)当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底拉应力时，凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴），均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。 规范式中： 当以半刚性材料层的拉应力为设计指标时，凡大于50KN的轴载均（包括车辆的前、后轴）应按照下式换算成标准轴载P的当量周次N 规范式中：2、设计年限内一个车道累计当量轴次 规范JTG D50-2006 (式中： 则设计年限内车道累计交通量： 由规范JTG-D50表3.18查得，属特重交通。二、确定路基干湿类型路线经过的地区属于区，地层主要为角砾、砂砾，地下水埋深1.21.8m，平均填土高度0.5m,路面底距地下水位的高度H为

19、1.72.3m。由JTG-D50表,由于H大于，因此路基属于干燥类路基。对于砂性土，其路基分界稠度为1.20，因此取路基的平均稠度为1.20。由JTG-D50表，故土基可不进行特殊处理。也不需要进行防冻验算。三、初步拟定路面结构层及力学计算参数如下表 初步拟定路面结构层及力学计算参数表 表2-4-2层次结构层名称厚度(cm)计算弯沉计算沥青砼拉应力计算水泥稳定沙砾拉应力1细粒式沥青砼(AC-10)3140020001.420001.42中粒式沥青砼(AC-16)5120018001.018001.03粗粒式沥青砼(AC-25)8100012000.812000.84水泥稳定砂砾 (31)130

20、036000.536000.55天然砂砾302006土路基55.5四、验算该路面结构根据经验与内力分析，基层同面层的回弹模量比不应小于0.30，土基与基层的模量比应为0.08-0.401、按弯沉指标计算水泥稳定砂砾层厚度h3设计弯沉： 规范JTG D50-2006 (设计年限内一个车道上累计轴次，取= （次）公路等级系数，二级路公路取1.1面层类型系数，取1.0基层类型系数，该路面结构为半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，取Ab=1.0综合修正系数：F= 规范JTG D50-2006 ( 将六系简化成上层为细粒式沥青混凝土，中层为中粒式沥青混凝土以及土基组成的三层体系。细粒式 3cm

21、 1400MPa中粒式 5cm 1200MPa简化为粗粒式 8cm 1000MPa细粒式 h=3m 水 稳 ？ 1300MPa中粒式 H=? 天然砂砾 30m 200MPa土 基 土 基 55.5MPa由 查三层体系弯沉系数诺莫图8-11得 ，则又查得 ,代入当量厚度换算公式路基路面工程公式8-27： 2、 验算细粒式沥青混凝土面层层底拉应力（仍以上述求时简化的三层体系求解）细粒式 3cm 2000MPa中粒式 5cm 1800MPa简化为粗粒式 8cm 1200MPa细粒式 h=3m 水 稳 31cm 3600MPa中粒式 H=? 天然砂砾 30m 200MPa土 基 土 基 55.5MPa

22、AC-10细粒式沥青混凝土抗拉强度结构系数： 规范JTG D50-2006 ( 式中：容许拉应力： 规范JTG D50-2006 ( 由 查路基路面工程诺谟图813，发现拉应力系数已不能从图中查出，表明细粒式AC-10沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。3、 验算中粒式沥青混凝土面层层底拉应力 将六层体系简化成上层为中粒式沥青混凝土，中层为粗粒式沥青混凝土以及土基组成的三层体系。细粒式 3cm 2000MPa中粒式 5cm 1800MPa简化为粗粒式 8cm 1200MPa中粒式 h=？ 水 稳 31cm 3600MPa粗粒式 H=? 天然砂砾 30cm 200M

23、Pa土 基 土 基 55.5MPaAC-16中粒式沥青混凝土抗拉强度结构系数： 规范JTG D50-2006 ( 容许拉应力： 规范JTG D50-2006 ( 则： 查路基路面工程诺谟图813，发现拉应力系数已不能从图中查出，表明中粒式AC-16沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。4、 验算粗粒式沥青混凝土面层层底拉应力 将六层体系简化成上层为粗粒式沥青混凝土，中层为水泥稳定砂砾以及土基组成的三层体系。细粒式 3cm 2000MPa中粒式 5cm 1800MPa简化为粗粒式 8cm 1200MPa粗粒式 h=？ 水 稳 31cm 3600MPa水 稳 H=? 天

24、然砂砾 30cm 200MPa土 基 土 基 55.5MPaAC-25粗粒式沥青混凝土抗拉强度结构系数： 规范JTG D50-2006 ( 容许拉应力： 规范JTG D50-2006 ( 则： 查路基路面工程诺谟图813，发现拉应力系数已不能从图中查出，表明粗粒式AC-25沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。5、验算水泥稳定砂砾层层底拉应力将六层体系简化成上层为水泥稳定砂砾，中层为天然砂砾以及土基组成的三层体系细粒式 3cm 2000MPa中粒式 5cm 1800MPa简化为粗粒式 8cm 1200MPa水稳砂砾 h=? 水 稳 31cm 3600MPa天然砂砾

25、H=30cm 天然砂砾 30cm 200MPa土 基 土 基 55.5MPa抗拉强度结构系数： 规范JTG D50-2006 ( 容许拉应力： 查路基路面工程诺谟图813，发现拉应力系数已不能从图中查出，表明中粒式水泥稳定沙砾层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。5、弯沉验算： 采用计算水泥稳定沙砾时结构层换算体系。 查路基路面工程诺谟图811得 理论弯沉系数路表轮中心处的实际弯沉为：所以弯沉验算通过。6、防冻厚度验算 因路基处于干燥状态，故最小防冻厚度验算不予验算。 通过以上计算可知拟订结构层合格，故采用3cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土

26、+31cm水泥稳定砂砾+30cm天然砂砾+土基的结构层。2.6水泥混凝土路面设计计算书1.交通分析设计车道使用初期的标准轴载日作用次数 由规范中可靠度设计标准知二级公路的安全等级为三级，设计基准期为20年，变异水平等级为中等。但由计算的查规范知属于重交通，则设计年限应该按30年计。又表，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.36。交通量年平均增长率为5%，按式2.初拟路面结构根据二级公路，交通等级和变异水平等级，查表4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为0.25m，基层选用级配碎石，厚度为0.2m，垫层为0.25m级配碎石。行车道水泥混凝土面层板平面尺寸取5m3.75m（长宽）。纵缝为设拉杆平缝

27、，横缝为设传力杆的假缝。硬路肩采用与行车道等厚混凝土并设拉杆与行车道板相连。则初拟定路面结构层如表:结构层层厚回弹模量普通水泥混凝土板25cm水泥稳定砂砾20cm级配碎石20cm土路基3.路面材料参数确定查规范知普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa，泊松比为0.15。砾石粗集料的混凝土的热膨胀系数。路基土回弹模量为55.5MPa。水泥稳定粒料基层回弹模量取2000MPa，泊松比取0.20。级配碎石底基层回弹模量取250MPa。计算底基层顶面当量回弹模量： 基层顶面当量回弹模量取105（MPa）。混凝土面层板的弯曲刚度、半刚性基层板的弯曲刚度、路面结构

28、总相对刚度半径为 4.荷载应力 标准轴载和极限荷载在临界荷载处产生的荷载应力为 面层荷载疲劳应力、面层最大荷载应力为 其中，应力折减系数； 疲劳应力系数； 综合系数； 5.温度应力查现行规范相应图表，最大温度梯度取。综合温度翘曲应力和内应力的温度应力系数为：0.241面层最大温度应力：温度疲劳应力系数：温度疲劳应力： 6.结构极限状态校核查现行规范相应图表，二级安全等级，低变异水平条件下，可靠度系数取1.15。校核路面结构极限状态是否满足要求：因而，所拟的路面结构层，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，故可以采用。7.接缝和配筋设计接缝设计 纵缝设计：纵缝应与路线中缝平行。在

29、路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分，纵缝的间距和形式应保持一致。拉杆为14螺纹钢筋，长70cm，间距70cm。中部10cm范围内刷防锈涂料。最外边的拉杆距横缝或自由边的距离为45cm。连续配筋混凝土面层的纵缝拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替。拉杆直径、长度、间距（mm）面层厚度（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m）5.00200-25014x700x700横缝设计：每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，应采用传力杆的假缝形式，传力杆为30螺纹钢筋，长50cm，间距25cm。中部5cm范围内刷防锈涂料。设在胀缝处

30、的施工缝,其构造与胀缝相同.遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式，其构造如图所示。最外侧传力杆距纵向接缝和自由边的距离为125mm。面层厚度（mm）传力杆直径（mm）传力杆最小长度（mm）传力杆最大间距（mm）250304003002.8挡土墙设计计算书二级新建公路，拟在K0+480-K0+680段两侧修筑挡土墙。实测数据如下：路基横断面原地面线 K48+480： K48+500： K48+520： K48+540：; K48+560： K48+580： K48+600：; K48+620：; K48+640：; K48+660：;K48+680:; 原地面高程和设计标高表

31、表2-6-1桩号项目K48+480K48+500K48+520K48+540K48+560原地面高程1676.631676.601676.591676.821677.21设计标高1683.181683.981684.781685.581686.38桩号项目K48+580K48+600K48+620K48+640K48+660原地面高程1677.431678.101678.621679.961681.96设计标高1687.181687.981688.781689.581690.38桩号项目K48+680原地面高程1683.98设计标高1691.181）由于原地面较为平缓，因此挡土墙类型采用浆砌仰

32、斜式路肩墙。墙身尺寸: 最高墙身高 12.0m，墙顶宽 1.8m，墙趾高0.6m，宽0.4m。墙面倾斜坡度: 1:0.20，墙背倾斜坡度: 1: 0.20，墙底倾斜，倾角。2）验算时取墙高最高时的挡土墙验算，验算荷载采用车道荷载。3）根据公路路基设计手册中重力式挡土墙计算的要求及相关计算参数确定的物理参数如下：10号砂浆片石，容许剪力，圬工砌体容重:23kN/m3；圬工体之间摩擦系数:0.40；基底摩擦系数f=0.40；石料强度:30MPa；墙后填土内摩擦角35；墙后填土容重: 18kN/m3；墙背与墙后填土摩擦角；地基土容重: 19kN/m3；地基土容许承载力:400kPa 。4）挡土墙分段

33、长度为20m。该段路路基宽12m，路肩宽2.25m。5）计算图式如下： 图2-6-1 挡土墙受力图（单位：m）一、荷载等效土层厚度换算 挡土墙最高墙高为12.0m。由规范知：则等效土层厚度 二、计算土压力 1.假设破裂面在均布荷载以内 仰斜式挡土墙， =0.699 则破裂棱体宽度 假设成立 2.主动土压力系数K 3.主动土压力 再将分解为： 三、墙身自重计算 四、抗滑动稳定性验算 基底合力的法向分力N和切向分力T为：基底的抗滑稳定系数为 通过墙踵的低级水平面的抗滑稳定系数为 所以挡土墙的抗滑动稳定性满足要求。五、抗倾覆稳定性验算所以挡土墙抗倾覆稳定性满足要求六、基底应力验算 偏心距 则 所以基底应力满足要求。七、墙身截面抗剪验算所以截面抗剪验算通过。由以上计算知，所选挡土墙的形式和截面尺寸满足设计要求。