东南大学2019-2020-2路基路面工程课程设计任务书

课程设计报告

课程名称：路基路面工程课设专业年级：17土木（道桥）学号：姓名：

组别：同组人员：

评定成绩：审阅教师：

年月日设计一：路基挡土墙设计

挡土墙是公路工程中广泛采用的一种构造物，其结构形式多样，设计方法各异。随着我国公路建设在全国各地的飞速发展、公路挡土墙设计理论的不断完善，挡土墙的应用也越来越多。通过本次课程设计，可以了解重力式挡土墙、悬臂式挡土墙等的设计理论和方法，达到学以致用的目的。

（一）悬臂式挡土墙设计

1、设计目的

通过设计掌握悬臂式挡土墙的设计方法和设计内容。

2、设计题目

某城市道路拓宽改造工程，采用轻型悬臂式路肩墙，其构造特点、荷载条件、道路状况初步见图1：

图1

其它资料：

（1）行车荷载

道路行车荷载为汽—20 级，换算为汽车等代土层厚H0＝0.96m；

（2）墙后填土

墙后填土的容重γ1＝15kN/m3，土内摩擦角φ＝35º；

（3）墙前填土

墙前填土的容重γ2＝18kN/m3；

（4）墙底参数

基底摩擦系数μ＝0.4，基底抗滑稳定系数[K c]＝1.3，基底容许应力[σ]＝105kPa；

（5）墙体参数

墙体采用30号混凝土浇筑，容重为γ3＝25kN/m3；3、设计的内容要求

悬臂式挡土墙由立臂和墙底板组成，呈倒“T”字型。其具有三个悬臂，即立臂、墙趾板和墙踵板，适用于墙高小于6 米的挡土墙，其形式如图2所示：

图2

悬臂式挡土墙的设计，包括墙身构造设计、墙身截面尺寸的拟定、结构稳定性和基底应力验算以及墙身配筋计算等。墙身构造设计是指挡土墙的外形构造设计，一般悬臂式挡土墙的外形即如图3所示；墙身截面尺寸的拟定是指已知部分条件，根据对挡土墙的使用要求设计其它部位的尺寸；结构稳定性和基底应力验算是根据设计的一定尺寸的挡土墙，验算其在荷载、土压力等因素作用下是否满足规范的设计要求等。

1)根据以上提供资料，参照悬臂式挡土墙设计内容，设计挡土墙。

2)将挡墙的形式改为重力式挡墙，重新设计该挡土墙。

（二）重力式挡土墙设计

1、设计目的

通过设计掌握重力式挡土墙的设计方法和设计内容。

2、设计题目

南京郊区某二级公路，路基宽8.5m，双车道路面，其中K0+007～K0+027需设计路肩式挡土墙，分段长度为10m，端部设锥形护坡。要求设置普通重力式挡墙，墙身及基础采用浆砌片石（250#片石，50#砂浆）。浆砌片石扩大基础下采用砂砾石材料（基础埋深为地面以下1m），各设计参数分别为：φ＝30°，δ＝15°，α＝21°48´，α0＝5°43´，γ砌体＝2.2t/m3 =22KN/m3，γ填土＝1.8t/m3=18KN/m3，μ＝0.6，地基承载应力标准值为f k =45t/m3=450KN/m3，圬工砌体的极限抗压强度为700KN/m3，极限抗弯拉强度为110KN/m3，极限抗剪切强度为80KN/m3。墙身断面形式可参照指导书或课本。

3、设计的内容要求

1）根据具体情况选择确定你认为较合理的墙身断面构造与尺寸；

2）进行土压力计算；

3）进行墙体抗滑及抗倾覆稳定性验算；

4）进行基底应力及合力偏心距验算；

5）进行墙身断面强度验算；

（三）两种形式挡土墙比较

结合设计结果，从结构形式、受力特点、计算方法等方面对以上两种形式挡土墙进行比较。

设计二：沥青路面结构设计

（一）高速公路沥青路面设计

1、设计目的

通过本设计掌握高速公路沥青路面设计的基本过程和计算方法。

2、设计题目

1）工程概况

南京地区某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。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分别如表1、表2 所示，交通量年平均增长率8%。该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。请设计合适的半刚性沥青路面结构。

2）设计依据

《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）；

《路基路面工程》，邓学钧主编，2005.8。

3、设计方法与设计内容

1）根据自然区划、路基土类型和地下水位高度，确定土基回弹模量值；

2）计算设计年限内一个车道的累积当量轴次和设计弯沉值；

3）根据设计资料，确定合适的面层类型（包括面层材料级配类型）；

4）拟定2 种可能的路面结构组合与厚度方案，确定各结构层材料的计算参数；

5）根据《公路沥青路面设计规范》验算拟定的路面结构。

4、设计要求

1）总体要求：根据设计资料，初步拟定2 种路面方案，并对这2 种方案进行经济技术比较（经济技术比较以初始修建费为依据，每种材料的单价见附录中表3 所示）；2）要求计算每种代表车型的轴载换算系数（共两种：一种以设计弯沉值为指标及沥

青层层底拉应力验算时的轴载换算系数；另一种为进行半刚性基层层底拉应力验算时的轴载换算系数）。

3）拟定的路面结构方案，应明确标示出每种材料的名称、厚度和设计时使用的模量值，如附录中（2）所示。并列出路面结构验算过程。

5、附录

1）南京地区2003 年材料单价表

表3 南京地区2003 年材料单价表

2）路面结构方案图示

路面结构方案示例（图3）：

图3 路面结构示意图

表4 上述拟定路面结构参数表

3）材料设计参数参考

表5 沥青混合材料设计参数

表6 基层、底基层材料设计参数4）fd2006 计算程序介绍

fd2006 采用数据文件的方法来输入和输出数据。其中输入文件wandat 的数据输入格式如下：

1 结构体系数（即计算或演算结构的数目）

6,2,4,2 结构层数、计算拉应力的代号（1 表示不计算拉应力，2表示计算拉应力）、设计层位、输入累积轴次的代号（2 表示只输入累积当量轴次，1 表示输入各轴载换算参数）

10 拉应力计算点数

LQ 拉应力计算点的材料类型

LQ LQ—沥青混凝土

LQ WJ—稳定集料类

LQ WT—稳定土类

LQ

LQ

WJ

WJ

WT

WT

1,0,0 计算点层位、x 坐标（cm），y 坐标（cm）

1,15.975,0

2,0,0

2,15.975,0

3,0,0

3,15.975,0

4,0,0

4,15.975,0

5,0,0

5,15.975,0

1.6,1.6,1.0,1.0,0.8,0.8,0.6,0.6,0.25,0.25 各计算点材料层的劈裂强度（MPa）

2200.,2000.,1300.,4000.,2200 各结构层（从上到下）以拉应力为指标的材料模量（MPa）

4.0E6,4.0E6 以路面弯沉和沥青层拉应力为指标的累积当量轴次、以半刚性材料的拉应力为指标的累积当量轴次

1.0,1.0,1.0 公路等级系数AC、面层类型系数AS、路面结构类型系数AB1000.,0.35,4.,0. 各层模量（以弯沉为指标的，MPa）、泊松比、厚度（cm）、界面接触系数（0--完全连续1--完全光滑0-1--非连续非光滑）

1000.,0.35,6.,0.

900.,0.35,8.,0.

1100.,0.25,40.,0.

550.,0.25,20.,0.

30,0.35 土基模量（MPa）、泊松比

2,0 垂直荷载数、水平荷载数

0.7,10.65,0.,0. 垂直荷载单位压力（MPa）、荷载圆半径（cm）、荷载位置x 坐标（cm）、y 坐标（cm）

0.7,10.65,31.95,0.

（二）老路补强设计

1、设计目的

通过该课程设计，了解老路调查的方法和内容，全面掌握旧路补强设计的流程。

2、设计题目

某二级公路，其中K37+100.00~K37+900.00 段老路结构为泥结碎石层上的3cm 沥青表处。用“黄河”JN-150 标准装载车（相当于BZZ-100）实测的回弹弯沉值如表7所示。

表7 旧路面实测回弹弯沉值

现经上级机关批准改建，有关补强设计资料收集如下：

(1)现有交通量换算为BZZ-100的n1=86.2次/日（已考虑了车道系数）；

(2)经调查得交通量年平均增长率为10%；

(3)设计使用年限定为t=15 年；

(4)路基宽12.0 m，路面宽9.0 m，土质为粉质中液限粘土，干湿类型为中湿，路基填土为左高1.1 m，右高0.8 m；

(5)旧路面沥青表处厚h0=3cm；

(6)测定弯沉时路表温度与前 5 小时平均气温之和为T0=21℃；

(7)季节影响系数取为：K1=1.1；

(8)湿度影响系数取为：K2=1.3；

(9)补强采用双层结构，上层为沥青混凝土：h1=5cm，E1=1400Mpa，下层为水泥稳定砂砾，E2=1500Mpa。

3、设计的内容要求

1)计算设计弯沉系数αd；

2)求算弯沉控制设计时的老路综合回弹模量Et ；

3)对于拟定的h2=20cm，求算此时的Et值。

《路基路面工程课程设计》题目分配表：