路基路面课程设计范例范文

某二级公路，路基宽8.5m，拟设计一段路堤挡土墙，进行稳定性验算。 一、计算资料 1．墙身构造：拟采用浆砌片石重力式路堤墙，见下图。墙高H=6m，填土高a=2m，填土边坡1：1.5（3341），墙背俯斜，倾角1826（1：0.33），墙身分段长度10m，初拟墙顶宽b1=0.94m，墙底宽B=3.19m。 2．车辆荷载：二级荷载

3．填料：砂土，容重18KN/m3，计算内摩擦角35，填料与墙背的摩擦角2。

4．地基情况：中密砾石土，地基承载力抗力f500KPa，基底摩擦系数0.5。 5．墙身材料：10#砌浆片石，砌体容重a22KN/m3，容许压应力[a]1250KPa，容许剪应力[]175KPa

βαθ

二、计算公式

采用路堤墙，破裂面交于荷载内的主动土压力计算公式

tgtg(ctgtg)(tgA),

Aab2h0(bd)H(H2a2h0)tg

(Ha)(Ha2h0)1 EH2KK1，ExEcos()，EyEsin()

2 K2ah2hhcos()(11)023 (tgtg)，K11H2HHsin()h1batgd,h2,h3Hh1h2

tgtgtgtgHa(Hh1)2h0h3(3h32H) Zy,ZxBZytg

33H2K1三、计算与验算

1．车辆荷载换算

当2m时，q20.0KPa；当H10m时，q10KPa

62 由直线内插法得：H=6m时，q20101015KPa

102q150.83m r18 2．主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部） （1）破裂角

换算均布土层厚度：h0由1826，35，21730

得：35182617307056　　

Aab2h（H（H2a2h0）tg0bd）（Ha）（Ha2h0） 221.520.83（30.5）（66420.83）tg1826

（62）（6220.83）11.8123.3180.14977.28tgtg（ctgtg）（tgA）

tg7056（ctg35tg7056）（tg70560.149）0.55 2.3（1.4282.3）（2.30.149）2.33.443 28.812849

验核破裂面位置：

路堤破裂面距路基内侧水平距离：

(Ha)tgHtgb(62)0.5560.3333.4m 荷载外边缘距路基内侧水平距离： 5.5+0.5=6m 因为：3.4〈6，所以破裂面交于荷载内，假设成立 （2）主动土压力系数K和1

h1batg320.552.152tgtg0.55tg1826d0.50.566

tgtg0.55tg1826h2 h3Hh1h262.1520.5663.282

cos()cos(284935)(tgtg）(0.55tg1826） sin()sin(28497056)0.395K2hhh2a42.15220.833.282(11)0231(1) H2H612H6210.5470.1511.698K11 （3）求主动土压力a及土压力的作用点 a121KK118620.3951.698217.31KN 22Exacos()217.31cos(18261730)175.96KN

Eyasin()217.31sin(18261730)127.53KN Ha(Hh1)2h0h3(3h32H)Zy33H2K162(62.152)20.833.282(33.28226) 33621.69820.1292.13mZxBZytg3.192.13tg18262.48m

3．稳定性验算

一般情况下，挡土墙的抗倾覆稳定性较容易满足，墙身断面尺寸主要由抗滑稳定性和基底承载力来控制，故选择基底倾斜1：5（01118）

（1）计算墙身重G及力臂（取墙长1m计）

11GaA[(b1B)HBBtg0]a1221 [3(0.943.19)3.193.19tg1118]22

2（12.391.018）22250.2KN 由力矩平衡原理： GG[A1b1Bb1BA2(b1)A3]a 23311H(Bb1)，A3Bh1）

22 （其中：A1b1H，A2则：

250.2G[0.9460.9413.190.9413.196(3.190.94)(0.94)3.193.19tg1118]2222323 G1.14m

（2）抗滑稳定性验算

(0.9GQ1y)0.9Gtg0Q1x， （Q11.4,0.5）

(0.9GQ1y)0.9Gtg0(0.9250.21.4127.53)0.50.9250.2tg1118 201.86144.995246.86

Q1X1.4175.96246.34

由于246.86 〉246.34，故满足抗滑稳定性的要求。

（3）抗倾覆稳定性验算 0.9GGQ1(yxxy)0

0.9GGQ1(yxxy)0.9250.21.141.4(127.532.48175.962.13) 174.780 故满足抗倾覆稳定性的要求 4．基底应力与偏心距验算

1) 偏心荷载作用时，作用于基底的合力偏心距：e NBN 2y0GZGEyZxExZyGEy

 e250.21.14127.532.48175.962.130.6

250.2127.53B3.190.60.995 22B3.19B0.532，故e，不满足要求。 因为666B由于e，将墙趾加宽成宽0.8m，高0.8m的台阶后再进行验算。

6N''GZGEyZXExZyGEy0.8222250.2(1.140.8)127.53(2.480.8)175.962.13 2250.2127.530.822485.388418.298374.7951.35m391.81 B3.99e1.350.5

22B3.99B0.665，故e， 因为666故满足基底合力偏心距的要求。

2) 基底应力验算

N6eN6e pmax1(1)，pmin1(1)，其中1.0

ABAB当基底有倾斜时：

1(GGQ1Ey1.1W)cos0Q1Exsin0 取G0.9,Q11.4,W0

1(250.20.9127.531.4)cos11181.4175.96sin1118

441.6KN

pmax

444.1660.5(1)219.29＜1.2f1.2500600KPa 3.993.99pmin444.1660.5(1)3.35＜1.2f1.2500600KPa 3.993.99

验算通过，所拟尺寸合理，可以使用。

一、设计资料

广东省某二级公路，原路面宽12 m，土路肩2*3.0m，根据建设方的要求，改建后为一级路面的宽度为42 m，硬路肩2*2.5 m，双向8车道，近期交通量如表一所示，交通量年增长率为10%，该路段路基属于干燥类型，在不利季节（干季）用黄河JN150车测得的路段30个测点的弯沉值如表2，测定时路表温度与前5H平均气温之和为76.05`C，原路面结构如图1所示。土基回弹模量为40MPa,基层、底基层选用6%水泥稳定石粉（E=600MPa，劈裂强度为0.6MP，弯拉回弹模量为2800MPa）、4%水泥稳定石粉（E=350MPa，劈裂强度为0.4MPa，弯拉回弹模量为1500MPa）。

表1 车型 辆/d 黄河JN150 420 交通SH141 1200 太脱拉138 150 上海SH130 120 实测弯沉值（单位：

1mm） 表2 10048 110 40 51 33 107 81 36 75 36 35 83 40 32 39 49 41 80 35 47 34 42 41 99 31 43 73 30 79

图1 原路面结构图

表3

抗压回弹模量（MPa） 材料名称 20C 细粒试沥青混泥土 中粒试沥青混泥土 粗粒试沥青混泥土 6%水泥石粉 1400 1200 1000 600 15C 1800 1600 1400 2800 1.4 1.0 0.8 0.6 弯拉回弹模量（MPa） 劈裂强度（MPa） 4%水泥石粉 350 1500 0.4 二、设计

1、新建柔性路面 （1）交通量的计算

根据柔性路面设计弯沉值作为设计指标时计算的当量交通量由相关规定可以得出下表4，由

NC1C2n1(i1KP1) 得 表4 P前轴（单轮） 后轴 换算后轴重系数 （KG） 0.287 0.017 0.354 / 轴数系数 1 1 2.2 / 轮组系数 1 1 1 / 总换换算算系系数 数 1.071 0.075 0.833 / 1.358 0.092 1.187 / 当量轴次 轴数系数 1 1 1 / 轮组系数 6.4 6.4 6.4 / 交通车型 量 前轴重（KG） 黄河420 JN150 交通1200 SH141 太脱150 拉138 上海120 SH130 49.0 25.6 51.4 16.5 101.6 55.1 2*80 23.0 570 110 178 / 858  （1r)t1365（110%)151365NeN18580.3r10% ＝3.00106次

其中在《路基路面工程》查表12-1得t=15,r=10%，=0.3

（2）确定土基回弹模量值

由设计资料可以得到其土基回弹模量值E0=40MPa （3）路面等级以及路面类型的确定

由建设方要求其道路等级为一级道路，路面等级选为一级公路，路面类型为沥青混凝土。 （4）基层类型的确定

根据设计需要，基层设置如下 ：基层、底基层分别用6%的水泥稳定石粉同4%水泥稳定石粉。

（5）确定路面结构层次、初拟各结构层厚度

查《路基路面工程》表12-3，参考其各材料的施工最小厚度，初步拟定厚度如图2所示

细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土6%水泥石粉h1=3cm,E1=1400Mpah2=8cm,E2=1000Mpah3=20cm,E3=600Mpa4%水泥石粉h4待求,E4=350MpaE=40Mpa

图2 初拟结构层以及其厚度 （6）计算确定路面设计弯沉值ld

根据《路基路面工程》表12-9、12-10、12-11得Ac=1.0、As=1.0、Ab=1.0

由此计算ld，

ld600Ne0.2AcAsAb600(3.00106)0.21.01.01.0 ＝30.39(0.01mm)

（7）计算待求层厚度

①根据ls=ld，求理论弯沉系数ac由F1.63(lsE2p)0.38(0)0.36、lsacF

2000pE1代入数据，即

F＝1.63( 30.3940lsE10.030391400)0.38()0.36、a4.92 200010.650.7c2pF210.650.7F ②计算基层高度h4

把此多层体系换算成三层体系，如下图3所示，计算方法如下：

细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土4%水泥石粉h4待求,E4=350Mpa 图3 换算当量三层体系图

acak1k2E2y310000.282;0.714查图1210,得a7.510.65E1y1400hhE0400.282;0.04查图1210，得k11.20E2y1000k2ac4.920.547;ak17.51.20E0hH由k20.547，0.04;0.282,查表得5.00E2yH5.0010.6553.25cm；Hh2h32.4E3Eh42.44E2E2600350h42.41000100053.258202.4h445cm因此其厚度满足施工.（8）验算整体性材料层底部的最大弯拉应力

①确定各土层底部的容许拉应力 因有RSPKs，则

a、 细粒式沥青混凝土的容许拉应力 Ks0.09AgNeAc0.22；R11.41.00.58MPa

0.091.0(3.00106)0.22b、 粗粒式沥青混凝土的容许拉应力 Ks0.09AgNeAc0.22 ；R20.81.00.30MPa 60.220.091.1(3.0010)c、 6%水泥稳定石粉

0.35Ne'0.110.61.0；R30.35MPa Ks60.11Ac0.35(2.0110)d、 4%水泥稳定石粉

0.35Ne'0.110.41.0 Ks；R40.23MPa 60.11Ac0.35(2.0110) 其中Ne'为半刚性路面路面时，由车辆资料得到到的累计当量轴次，其由下表计算可以得到，

表5 前轴（单轮） 交通车型 量 前轴重（KG） 轴数轮组换算后轴重系系数 系数 （KG） 数 / / 1 / / / 18.5 / / / 0.090 / 101.6 55.1 2*80 23.0 后轴 轴数系数 1 1 3 / 轮组系数 1 1 1 / 总换换算算系系数 数 1.135 0.008 0.503 / 1.135 0.008 0.593 / 当量轴次 黄河420 JN150 交通1200 SH141 太脱150 拉138 上海120 SH130 49.0 25.6 51.4 16.5 478 10 / 577  （1r)t1365（110%)151365N'N1'5770.3 e r10% ＝2.01106次

②确定各层层底拉应力（说明：计算层层底以上层的回弹模量E取弯拉回弹模量，而因为细粒式沥青混凝土同粗粒式沥青混凝土的弯拉回弹模量无给出，则选15c的抗压回弹模量，如计算层层底以下各层的回弹模量E取抗压回弹模量） a、确定细粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力m1 将多层体系换算成当量三层体系，如下图；

细粒式密级配h1=3cm,E1=1800Mpa沥青混凝土粗粒式密级配h2=8cm,E2=1400Mpa换算沥青混凝土6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40MpaHh2h30.9hh=3cm,E1=1800Mpa计算得出h=3cm,E1=1800MpaH=?,E2=1400MpaE0=40MpaH=25.4cm,E2=1400MpaE0=40MpaE3E600350h40.948200.9450.925.4cmE2E2140014000.778;

0.282;E2yE1yE0400.029,查表12-18，得0，表明该层层底受弯E2y1400曲压应力，m1自然满足要求。

b、确定粗粒式沥青混凝土层层底的弯拉应力m2

hh2h14E1180083411.19cmE21400

Hh3h40.9E435020450.944.72cmE31400将多层体系换算成当量三层体系，如下图；

细粒式密级配h1=3cm,E1=1800Mpa沥青混凝土粗粒式密级配h2=8cm,E2=1400Mpa换算沥青混凝土6%水泥石粉h3=20cm,E3=600Mpah=?,E1y=1400Mpa计算得出h=11.19cm,E1y=1400MpaH=?,E2y=600MpaE0=40MpaH=44.72cm,E2y=600MpaE0=40Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40MpahHE2yE0y11.19600401.051;0.429;0.067;查图12-18，得：0.25,m10.110.65E1y1400E2y600E2yE44.72600404.20;0.429;00.067;查图12-18，得：m20.7510.65E1y1400E2y600m0.7m1m20.70.20.10.750.007MpaR20.30Mpa故满足验算要求。c、确定6%水泥石粉层底的弯拉应力m3 将多层体系换算成当量三层体系，如下图；

细粒式密级配h1=3cm,E1=1800Mpa沥青混凝土粗粒式密级配h2=8cm,E2=1400Mpa换算沥青混凝土6%水泥石粉h3=20cm,E3=2800Mpah=?,E1y=2800Mpa计算得出h=29.41cm,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40Mpahh3h24hE2E14001800h14120843429.41cm E3E328002800HE2yE29.41350402.76;0.125;00.114;查图12-18，得：0.46,m11.110.65E1y2800E2y350E2yE45404.23;0.125;00.125;查图12-18，得：m20.810.65E1yE2y350m0.7m1m20.70.461.10.80.28MpaR0.30Mpa故满足验算要求。d、确定4%水泥石粉层底的弯拉应力m4

hh3h24E2E14001800h14120843429.41cm E3E328002800细粒式密级配h1=3cm,E1=1800Mpa沥青混凝土粗粒式密级配h2=8cm,E2=1400Mpa换算沥青混凝土6%水泥石粉h3=20cm,E3=2800Mpah=?,E1y=2800Mpa计算得出h=29.41,E1y=2800MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40MpaH=45cm,E2y=350MpaE0=40Mpa4%水泥石粉h4=45cm,E4=350MpaE0=40MpaHHE2y1500E45404.23;0.536;00.027;查图12-19，得：0.22,n11.0810.65E1y2800E2y1500E2y45h29.14.23;0.536;2.732;查图12-19，得：n21.3510.65E1y10.65m0.7n1n20.70.221.081.350.22MpaR0.23Mpa故满足验算要求。