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1、挡土墙设计
2、边坡稳定性设计
3、沥青混凝土路面设计ﻫ4、水泥混凝土路面设计
学生 姓名学号指 导教师
题目一: 重力式挡土墙设计
初始条件:
,墙顶填土边坡1:1。5,墙身纵向分段长度为10m;路基宽度26m,路肩宽度3。0m;
:tan=,取汽车荷载边缘距路肩边缘=;
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¾超20级、挂车¾120(验算荷载);
=18,填料与墙背的外摩擦角=;粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0。30,地基容许承载力[]=250;
5。,圬工容重=22,容许压应力,容许剪应力,容许拉应力;
6。 以下设计参数区别为每人一题,根据指导教师的安排指定采用(所采用的参数值打√标记):
墙后砂性土填料内摩擦角:33°
墙面与墙背平行,
墙高H: 4m
墙顶填土高
要求完成的主要任务:
;
计算墙后主动土压力及其作用点位置;
绘图的该角度满足要求
设计挡土墙截面,;
计算主动土压力Ea
计算主动土压力的合力作用点位置
墙体前的被动土压力忽略不计,偏于安全。
只对荷载组合Ⅱ进行计算.
进计算,取挡土墙顶宽b1=
墙身体积计算
墙面与墙背平行,截面最大应力位于接近基底处。,计算从略.
题目二:边坡稳定性设计
初始条件:
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,,土路肩0。75m,进行最不利布载时对左右各布3辆车。
H1取值分别为:6m
H2取值分别为:6m
I1取值分别为:1:1
I2取值分别为:1:1。25
可见第一条曲线为极限的滑动面,因此本设计采用的边坡稳定性偏安全,符合要求。
故此设计坡面稳定
三:沥青混凝土路面设计。
第一套设计资料(1~3)
题:广东IV区高速公路沥青路面设计
广东IV区新建双向6车道高速公路,拟采用沥青路面,路基土为高液限粘土,地下水位为-0。8m,,预计通车初年的交通量如下:
车型
黄河JN163
江淮AL6600
东风EQ140
东风SP9250
北京
BJ130
交通量(辆/d)
880
1200
300
110
100
交通量年平均增长率10%,沿线可开采碎石、砂砾,并有粉煤灰、石灰、水泥等材料供应。
以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时
轴载小于40KN的轴重忽略不计.
车型
Pi(KN)
C1
C2
ni(次/日)
C1*C2*()
黄河JN163
前轴
58。6
1
880
后轴
114
1
1
1556
江淮AL6600
前轴
17
1
1200
/
后轴
1
1
3。7
东风EQ140
前轴
1
6。4
300
/
后轴
69。3
1
1
东风SP9250
前轴
1
6。4
110
后轴
3
1
北京BJ130
前轴
1
6。4
100
/
后轴
27。4
1
1
高速公路的设计年限为15年,双向四车道的车道系数,则设计使用期累计当量轴次为:
当验算半刚性基层层底拉应力时:
车型
Pi(KN)
C2
ni(次/日)
C1*C2*()
黄河JN163
前轴
58。6
1
1
880
226。4
后轴
114
1
1
江淮AL6600
前轴
17
1
1
1100
/
后轴
1
1
/
东风EQ140
前轴
1
1
300
/
后轴
69。3
1
1
16
东风SP9250
前轴
1
1
110
8。9
后轴
3
1
北京BJ130
前轴
1
1
100
/
后轴
1
1
/
3060。3
各级轴载(轴载小于40KN的轴重忽略不计)。
则用半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为:
一 确定路面等级和面层类型
根据“沥规”并结合上面的计算,确定路面等级为高级路面;面层类型为沥青混凝土.
2)确定土基的回弹模量
确定路基的干湿类型:该路处于Ⅳ7区,路槽底距地下水位高度平均为+0。8=1。3m得此高度在H2和H3之间,属于潮湿路基。
确定路基的平均稠度w:查表可知路基平均稠度介于0。80和0。=。
查表可得土基的回弹模量=32。5MPa。
二 路面结构组合设计
拟定路面结构组合设计方案
经计算,路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为12421557次左右,查表可得路面为高级路面,面层选用沥青混凝土,又由于该路为高速公路,因此采用三层沥青面层结构.
拟定路面结构层的厚度
表面层采用4cm细粒式密集配沥青混凝土,中面层采用5cm中粒式密集配沥青混凝土,下面层采用6沿线可开采碎石,砂砾,并有粉煤灰,石灰,水泥等材料供应,基层和底基层分别采用刚度较高,水稳定性较好的石灰粉煤灰稳定碎石基层(厚20cm)和石灰稳定土层基层.
各层材料设计参数
四根据设计弯沉值计算路面厚度
计算设计弯沉值
高速公路,取=1,面层为沥青混凝土面层,取=1。0,半刚性基层,底基层总厚度大于20cm,取=;
设计弯沉:
公路等级:高速公路
新建路面层数:5
路面设计弯沉值:22。87
路面设计层位:5
设计最小厚度:15
材料名称
厚度
抗压回弹模量
容许拉应力
20°c
15°c
细粒式密集配混凝土
4
1400
2000
中粒式沥青混凝土
5
1200
1800
粗粒式沥青混凝土
6
1000
1400
两灰碎石
22
1500
石灰土
23
550
土基
~
27
~
`
采用HPDS2003A公路路面设计程序计算结果
按设计弯沉值计算设计层厚度:
LD=()
H(5 )= 350mm LS=()
H(5)=400mm LS= 22()
H(5)=374mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度 :
H(5)= 374mm(第 1层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=374mm(第2层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=374mm(第3层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=374 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)
H(5)=374mm(第5 层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度 :
H(5 )=374mm(仅考虑弯沉)
H(5)=374mm(同时考虑弯沉和拉应力)
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1 层路面顶面交工验收弯沉值LS= (0。01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值LS=(0。01mm)
第 3 层路面顶面交工验收弯沉值LS=37()
第4层路面顶面交工验收弯沉值(0。01mm)
第5层路面顶面交工验收弯沉值LS=130。3(0。01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=(0。01mm)(根据“公路沥青路面设计规范"公式计算)
LS=355。4(0。01mm)(根据“公路路面基层施工技术规范"公式计算)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)
第1层底面最大拉应力 σ( 1)=—(MPa)
第2 层底面最大拉应力σ(2)=-0。088(MPa)
第3层底面最大拉应力 σ(3)=—0。035(MPa)
第 4层底面最大拉应力 σ(4 )=0。139(MPa)
第 5层底面最大拉应力σ(MPa)
验算沥青混凝土各面层及半刚性基层,底基层的层底拉应力
由以上计算结果可得,各结构层容许拉应力均大于底面最大拉应力,故应力满足要求。
四:水泥混凝土路面设计
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为5500,试设计该路面厚度.(交通量年平均增长率为6%,自然区划按III划分)
交通分析
右表16-1,一级公路的设计基准期为30年,安全等级为二,由表16—3,车辆轮迹分配系数取0。22。设计车道使用初期标准轴载日作用次数为5500,试设计该路面厚度。(交通量年平均增长率为6%,自然区划按III划分。
属于特重交通等级
初拟路面结构
由表16—20可知,安全等级为二级的道路对应的变异水平为中级。查表16—17,初拟普通混凝土路面厚度为5m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%),厚0。18m。垫层为0。15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土的尺寸宽m,长为5。0m。纵缝为设拉杆平缝,横缝为设传力杆的假缝.
路面参数的确定
查表取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为MPa,,水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。
计算基层顶面当量回弹模量如下
4 荷载疲劳应力
按式,标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为
因纵缝为设拉杆平缝,接缝传荷能力的应力折减系数,考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力系数。根据公路等级,由表可得,考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数,荷载疲劳应力计算为
查表,Ⅶ区的最大温度梯度取95,板长5m,,由图查得普通混凝土板厚h,
=。按公式,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为:
温度疲劳应力系数Kt,按式16-57计算,查表16-29可得,自然区划为Ⅶ区,: