中南大学土木工程学院《路基路面工程》课程设计
学院：土木工程学院
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指导老师：
时间：2013年7月
目录
一、重力式挡土墙设计
第一部分设计任务书 (2)
（一）设计内容和要求 (2)
（二）设计内容 (2)
（三）设计资料 (2)
第二部分设计计算书
1. 车辆换算荷载 (3)
2. 主动土压力计算 (4)
3. 设计挡土墙截面 (8)
4. 绘制挡土墙纵横截面（附图1） (11)
二、衡重式挡土墙设计
第一部分设计任务书
（一）设计内容和要求 (12)
（二）设计内容 (12)
（三）设计资料 (12)
第二部分设计计算书 (13)
1. 车辆荷载换算 (13)
2. 上墙土压力计算 (13)
3. 下墙土压力计算 (15)
4. 墙身截面计算 (17)
5. 绘制挡土墙纵横截面图（附图2） (21)
一、重力式挡土墙
第一部分 设计任务书
（一）设计的目的要求
通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。
将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。 （二）设计内容 ①车辆荷载换算； ②土压力计算； ③挡土墙截面尺寸设计； ④挡土墙稳定性验算。 （三）设计资料 1．墙身构造
拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1)，墙高H =？m ，墙顶宽1b =？m ，填土高度？m ，填土边坡1：1.5，墙背仰斜，1：0.25（α=—14°02′），基底倾斜1：5（0α=—11°18′)，墙身等厚，分段长度10m ，0b =7.0 m 。
2．车辆荷载
计算荷载：汽车—20； 验算荷载：挂车—100。 3．土壤工程地质情况
墙后填土容重γ=18KN/m 3，内摩檫角?=35°，填土与墙背间的摩檫角
2
?
δ=
；粘性土地基，允许承载力[0σ]=250Kpa ，基底摩檫系数f =0.50。取荷载
组合I ，抗滑稳定性系数[c K ]=1.3，抗倾覆稳定性系数[o K ]=1.5。
4．墙身材料
细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重K γ=22KN/m 3； 砌体允许压应力[a σ]=600KPa ，允许剪应力[τ]=100KPa ，允许拉应力[l σ]=60KPa 。
第二部分 计算书正文
1. 车辆荷载换算
墙背后填土表面有车辆荷载作用，使土体产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面的车辆荷载可以近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同的均布土层。 （1）求不计车辆荷载作时的破裂棱体宽度B 0
计算图示如下
初步拟定16,2,3, 1.5H m a m b m b m ====，查《公路设计手册（路基）》，由表3
—2—1中第五类公式知
2
)()2(a H tg a H H ab A ++-=
α
则，0'2
236(622)tan(1402)
0.328(62)A ?-?+??-=
=+ 00'00'
35(1402)17.53828tan 0.794
φ?αδφ=++=+-+==
于是有：
0.7940.785
tg tg θφ=-=-=
00'()(62)0.7856tan(1402) 4.51.78B H a tg Htg b
m
θα=++-=+?+?--= （2）求纵向分布长度L
00(2)307.0(622)tan 3012.7710o L L H a tg m m
=++=++??=>
L 采用10m ，其中，L 0取为7.0m （3）计算车辆荷载总重Q ∑
车轮中心距路基边缘0.5m ，汽车20级，一辆车的总重力为300KN 。 在0""L B ?范围内布置车轮重Q ∑： 布置车轮的宽度0l
00B ==m
l =-路肩宽-（汽车外侧车轮中线距路肩边缘的距离-重车后轮着地宽度的一半）1.44-0.5-（0.5-0.3）0.74
3002150()Q KN ==∑半辆车重
（4）换算当量土层厚度 00150
0.4718 1.7810
Q h m B L γ∑=
==?? 2. 主动土压力计算
计算图示如下
（1）求破裂角θ
假设破裂面交于荷载内，查《公路设计手册（路基）》
0000'2()(22)()(2)
2320.47(30.5)6(62220.47)tan(1402)
(62)(6220.47)
0.359
ab h b d H H a h tg A H a H a h α
++-++=
+++?+??+-?+?+??-=
+?++?=
00.7940.807
=3853'
tg tg θφθ=-+=-+=现验算破裂面是否交于荷载内：
堤顶破裂面至墙踵：()(62)0.807 6.46H a tg m θ+=+?= 荷载内缘至墙踵:0'tan 36tan(1402)0.55b H d m α-+=-?-+=
荷载外缘至墙踵:0'
0tan 36tan(1402)0.57.012b H d b m α-++=-?-++=
比较得知：5 6.6412<<，故结果与假设相符，所选公式正确。 （2）求主动土压力系数K 和K 1
（1）中假设成立，即破裂面交于荷载内，则采用《公路设计手册（路基）》第二版表3-2-1采用第6类公式计算：
000'00'cos()
()
sin()
cos(3853'35)(0.807tan(1402))sin(3853'3828)0.158
K tg tg θ?θαθφ+=
+++=?+-+= 10'
320.807
2.490.807tan(1402)
b atg h m tg tg θθα--?=
==++- 20'0.5
0.900.807tan(1402)
d h m tg tg θα=
==++-
3126 2.490.90 2.61h H h h m =--=--=
031122221(1)222 2.4920.47 2.611(1) 1.596
6266h h h a
K H H H
=+
-+???=+?-+=?
（3）求主动土压力及作用点位置
按墙的每延米计算。
墙后土体主动土压力：22111
1860.158 1.59681.7022E H KK KN γ==????=
水平向分力：0'0'cos()81.70cos(14021730)81.55X E E KN αδ=+=?-+= 竖向分力：0'0'sin()81.70sin(14021730) 4.94Y E E KN αδ=+=?-+=
2103321
22()(32)
3362(6 2.49)0.47 2.61(3 2.6126)
336 1.5962.11X a H h h h h H H Z H K m
-+-=+
?-+???-?=+
??= 因基底倾斜，土压力对墙趾O 的力臂为：
110.19 2.110.19 1.5 1.83X X Z Z b m =-=-?= 0'111 1.5 1.83tan(1402) 1.96Y X Z b Z tg m α=-=-?-=
（4）验算荷载：
①对于挂车——100取00.8h m =，0d =。于是：
0000'2()(22)()(2)
2320.8(30)6(62220.8)tan(1402)(62)(6220.8)
0.367
ab h b d H H a h tg A H a H a h α
++-++=
+++?+??+-?+?+??-=+?++?=
00.7940.812
395'
tg tg θφθ=-+=-+== 验算破裂面是否交于荷载内：
堤顶破裂面至墙踵：()(62)0.812 6.50H a tg m θ+=+?=
荷载内缘至墙踵:0'tan 36tan(1402)0 4.5b H d m α-+=-?-+=
荷载外缘至墙踵:0'0tan 36tan(1402)07.011.5b H d b m α-++=-?-++= 比较得知：4.5 6.511.5<<，故结果与假设相符，所选公式正确。 ②求主动土压力系数K 和K 1
0'00'0'0'cos()
()
sin()
cos(39535)(0.812tan(1402))sin(3953828)0.158
K tg tg θ?θαθφ+=
+++=?+-+= 10'
320.812
2.450.812tan(1402)b atg h m tg tg θθα--?=
==++- 20'0
00.812tan(1402)
d h tg tg θα=
==++-
3126 2.450 3.55h H h h m =--=--=
031122
221(1)222 2.4520.8 3.551(1) 1.6886266h h h a
K H H H
=+
-+???=+?-+=?
③求主动土压力及作用点位置 墙后土体主动土压力：
22111
1860.158 1.68886.4122
E H KK KN γ==????=
水平向分力：0'0'cos()86.41cos(14021730)86.25X E E KN αδ=+=?-+= 竖向分力：0'0'sin()86.41sin(14021730) 5.23Y E E KN αδ=+=?-+= 比较得知：验算荷载略大于设计荷载，故挡土墙截面设计按照验算荷载进行计算。
2103321
22
()(32)3362(6 2.45)0.8 3.55(3 3.5526)
336 1.6882.12X a H h h h h H H Z H K m
-+-=+
?-+???-?=+??=
因基底倾斜，土压力对墙趾O 的力臂为：
110.19 2.120.19 1.5 1.84X X Z Z b m =-=-?= 0'111 1.5 1.84tan(1402) 1.96Y X Z b Z tg m α=-=-?-=
3. 设计挡土墙截面
（1）计算墙身自重G 及其力臂G Z
22111(0.19)(1.560.19 1.5)22188.60K G b H b KN γ=-=?-??=
22
120.190.19 1.522 4.7022
K b G KN γ?==?=
故12188.60 4.70193.30G G G KN =+=+=
193.30 5.10198.40Y N G E KN =+=+=
()1111
0.190.2521
[(60.19 1.5)0.25 1.5] 1.462
G Z H b b m =
-?+???
?=?-??+=
210.6510.651 1.50.98G Z b m ==?=
（2）抗滑稳定性验算
[]0'00'
tan [198.4084.26tan1118]0.5 2.41tan 84.26198.40tan1118
X c
X N E f K E N αα++??=
==--? [] 1.3c c K K >=，故抗滑移稳定性满足要求。
（3）抗倾覆稳定性验算
1122101198.4 1.46 4.700.98 5.23 1.96
1.9286.25 1.84
G G Y Y X X G Z G Z E Z K E Z ++?+?+?=
==?
00[] 1.5K K >=，故挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。
（4）基底应力验算
为保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算。
1110.190.25 1.50.19 1.50.25 1.43B b b m =-?=-??=
112211
12198.4 1.46 4.700.98 5.23 1.9686.25 1.84
198.4 4.70 5.23
0.70
G G Y Y X X N Y
G Z G Z E Z E Z Z G G E ++-=++?+?+?-?=
++=
偏心距：1 1.430.700.0222
N B e Z m =
-=-= 1,211150.486193.30 5.2360.02(1)(1)127.181.43 1.43
Y Kpa G E e Kpa B B σ?++?=
±=?±=??
因此，1,20150.48[]250127.18Kpa
Kpa Kpa σσ?=<=??，地基承载力满足要求。
（5）截面应力验算
为了保证强身具有足够的强度，应根据经验选择1~2个控制断面进行验算，墙面、墙背相互平行，截面的最大应力出现在接近基底处。
① 强度计算 要求：/K K K j AR N αγ≥
如附图所示，选取一个截面进行验算：1-1截面
100()(0.9 1.4)1.0(0.9193.30 1.4 5.23)181.29j G G Q y N N G E KN
γγγγ=+=+=??+?=
其中，0γ——重要性系数，取1.0；
1G G Q 2k k k k 8
8
0220N KN N =KN N KN A A=m R R =600Kpa 0.021*********.990.021121121e b e b γαα????--? ? ?
????==????
+?+ ?
?????
k ——恒重引起的轴向力（），193.30；——主动土压力引起的轴向力（）；——挡土墙构件的计算截面积， 1.5；
——材料的极限抗压强度，；
——抗力安全系数，取2.31；——轴向力偏心影响系数
=5。
于是：
/0.995 1.5600/2.31387.66181.29K K K j AR kN N KN αγ=??=>=
则挡土墙强度满足要求。
② 稳定性计算 要求：N k k k
j k
AR ψαγ≤ 其中：
k k k k k A R 6=4101.5j N H B αγψψ=<、、、、意义同前；
——弯曲平面内的纵向翘曲系数，因，故认为此挡墙是矮墙，
取=1.0。
于是：
1.00.995 1.5600
==387.66KN N =181.29KN 2.31
k k k j k AR ψαγ???≥ 则挡土墙稳定性满足要求。 ③ 正截面受剪时验算 要求：1Q j j
j m k A R f N γ≤
+
其中：Q KN j ——正截面剪力（）；
2m =1.5m Kpa =100Kpa =0.42j j j j m m A A R R f f 2——受剪截面面积（），；
——砌体截面的抗剪极限强度（），；——摩擦系数，。
x Q =E =86.25KN j ；
于是：1 1.5100
0.42188.60144.15Q 86.252.31
j j k m j A R f N KN KN ?+=
+?=≥= 则挡土墙抗剪强度满足要求。
4. 绘制挡土墙纵横断面图（1:100）。
重力式挡土墙纵横断面图见附图1。
二、衡重式挡土墙 第一部分 设计任务书
（一）设计的目的要求
通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握衡重式挡土墙设计的基本方法与步骤。
将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。 （二）设计内容
①车辆荷载换算；②土压力计算；
③挡土墙截面尺寸设计；④挡土墙稳定性验算。 （三）设计资料 1．墙身构造
拟采用细粒水泥混凝土砌片石衡重式路肩墙（如草图2），墙高H =？m ，上墙1H =？m ，墙背俯斜1：0.35，墙顶宽1b =0.5 m ；衡重台宽1d =0.90 m ；下墙2H =？m ，墙背仰斜，1：0.25（α=-14°02′）；墙面坡度1：0.05，墙身分段长度12 m ，
0b =5.5 m 。
2．土壤工程地质情况
墙后填土容重γ=18KN/m 3，内摩檫角?=34o ，上墙的假想墙背摩檫角
?δ=1，下墙墙背墙背摩檫角2
2?
δ=
；地基允许承载力[0σ]=800Kpa ，基底摩檫
系数f =0.60。取荷载组合I ，抗滑稳定性系数[c K ]=1.3，抗倾覆稳定性系数[0K ]=1.5。
3．墙身材料
细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重γ=22KN/m 3； 砌体允许压应力[a σ]=800KPa ，允许剪应力[τ]=160KPa ，允许拉应力[l σ]=80KPa 。
4．车辆荷载
计算荷载：汽车—20； 验算荷载：挂车—100。
第二部分 计算书正文
1. 车辆荷载换算
墙背后填土表面有车辆荷载作用，使土体产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面的车辆荷载可以近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同的均布土层。 （1）求纵向分布长度L
初步拟定墙高H=6m ，上墙高H 1=2.4m ，下墙高H 2=3.6m 。由于该挡土墙为路肩墙，故填土高度为零，即0a =。
00(2)307.06tan 3010.4612o L L H a tg m m =++=+?=<，取L=10.46m 。
其中，L 0取为7.0m （2）计算车辆荷载总重Q ∑
车辆荷载总重Q ∑按下述规定计算：
纵向：当取用挡土墙分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮重力；当取一辆标准汽车的扩散长度时为一辆标准汽车重力。
横向：破裂棱体宽度B 0范围内可能布置车轮重力，车辆外侧车轮中心距路面（或硬路肩）、安全带边缘的距离为0.5m 。
按车带均摊的方法计算。汽车20级，一辆重车总重300KN 。由于此处Q ∑是整个路基宽度范围内的汽车作用力，故300Q KN =∑。 （3）换算当量土层厚度 00300
0.2918 5.510.46
Q h m b L γ∑=
==?? 2. 上墙土压力计算
（1） 计算破裂角i θ，判别是否出现第二破裂面
假想墙背倾角/
1α为，见下图：
则有 '
11111 2.40.350.9
tan 0.7252.4
H tg d H αα+?+=
==
则/013556'α=。
假设破裂面交于荷载内，查《公路设计手册（路基）》表3-2-2第一类公式知
03445452822
o
i i ?
αθ==-=-=
tan 0.532i θ=
验算破裂面的位置如下： 第一破裂面距墙顶內缘：
/110() 2.4(0.5320.725) 3.02 5.5i H tg tg m b m θα+=?+=<=
破裂面交于荷载内，与假设相符，而且不可能出现其他情况，故采用此类计算公式。因为0'0283556'i i αα=<=，所以会出现第二破裂面。 （2） 计算第二破裂面上的主动土压力E 1
查《公路设计手册（路基）》表3-2-2第一类公式知：
220000
(452)tan (45342)
0.602cos(452)cos(45342)
o o tg K ??--===++
011220.29
11 1.2422.4
h K H ?=+
=+= 2211111
18 2.40.602 1.24238.7622
E H KK KN γ==????=
0011cos()38.76cos(2834)18.20X i E E KN α?=+=?+=
0011sin()38.76sin(2834)34.22y i E E KN α?=+=?+= 对上墙O 1的力臂为
0111 2.40.29
0.883333 1.242
x h H Z m K =
+=+=? 3. 下墙土压力计算 （1）求破裂角2θ 假定破裂面交于
荷载外，采用表27-6中第五类公式计算。破裂角计算示意图如图：
则有：
0000220
34171402'6502'
tan tan 6502' 2.148
φ?δαφ=+-=++===
2201211
()(2.4 3.6)1822
A H H =+=?+=
2/0221210110211
(2)()2211
3.6(3.62 2.4)(0.25) 2.40.532[5.50 2.4(0.7250.532)]0.29222.97i i B H H H tg H tg b d H tg tg h αθαθ??=++-+-+??=??+??-+??-+-?+?=- 1100
18.20
38.6cos()cos(3428)
x i E R KN ?θ=
==++ 01200000
0002sin()()()sin cos 2.9738.76sin(3428)2.148(2.148cot 34)(2.148)181818sin 34cos 6502'
0.450
2415'
i B R tg tg tg ctg tg A A ?θθφφ?φγ?φ
θ+=-++
--?+=-++-
???==
现验算破裂面位置如下： 破裂面顶端至墙顶内缘的距离为：
/2221160.45 3.60.25 2.40.725 3.54Htg H tg H tg m θαα-+=?-?+?=
比较0 5.5 3.54b m m =>，故分析与原假设不相符，即破裂面交于荷载内。
计算图示如下：
00002234171402'3658'
tan 0.753
φ?δαφ=++=+-==
2tan 0.25A α=-=
2020.7530.744
3640'
tg tg θφθ=-+=-+==
现验算破裂面位置如下： 破裂面顶端至墙顶内缘的距离为：
/2221160.744 3.60.25 2.40.725 5.30Htg H tg H tg m θαα-+=?-?+?=
比较0 5.5 5.30b m m =>，故破裂面交于荷载内。 （2） 计算土压力2E
0022200
2cos()cos(3640'34)(tan tan )(0.7440.25)0.170sin()sin(3640'3658')
K θ?θαθφ++=+=?-=++ 10122()2(2.40.29)
11 2.4943.6
H h K H +?+=+
=+= 2
22211118 3.60.170 2.49449.4522
E H KK KN γ==????=
002222cos()49.45cos(1402'17)49.38x E E KN αδ=+=?-+=
002222sin()49.45sin(1402'17) 2.56y E E KN αδ=+=?-+=
10221 3.6 2.40.29
1.563333
2.494
x H h H Z m K ++=
+=+=? 4. 墙身截面计算
因上墙顶宽10.5b m =，则上墙底宽2 1.46b m =，下墙底宽 1.64B m =。 （1） 计算墙的重力及力臂
①上墙墙身自重1G
111211
()22 2.4(0.5 1.46)51.7422
K G H b b KN γ=+=???+=
对墙趾的力臂
22
1122121
121222(2)3()
0.50.5 1.46 1.46(20.5 1.46)0.05 2.4
0.05 3.63(0.5 1.46)
0.76G b b b b b b nH Z nH b b m
++++=+
++?++?+??=?+?+=
n 取0.05
②下墙墙身自重2G
()222111
22 3.6(1.460.9 1.64)116.9822K G H b d B KN γ=++=???++=
对墙趾的力臂
()()()()2
22121212
2
2122[]23[1.64 1.64(1.640.9)(1.460.9)][2(1.460.9) 1.64]0.05 3.6
3[1.64(1.460.9)]
1.11G B B b d b d b d B nH Z B b d m
+++++++????=
++????
+?++++?++??=
?++= ③第二破裂面与墙背之间的土楔重3G
()311211
18 2.4(0.90.46)29.3822G H d d KN γ=+=???+=
其中 ()/211 2.4(0.7250.532)0.46i d H tg tg m αα=-=?-= 对墙趾的力臂
()()()
22212121113
121112122230.460.90.460.9(20.460.9) 2.40.35
0.05(2.4 3.6)0.5 2.40.353(0.460.9)
1.99G d d d d d d H tg Z n H H b H tg d d m
αα++-+=++++
++?+-?+??=?+++?+
?+= ④土楔上荷载重4G
402180.290.46 2.40G h d KN γ==??=
对墙趾的力臂
()4121111
0.05(2.4 3.6)0.50.9 1.2522G Z n H H b d m =+++=?+++?=
（2） 抗滑稳定性验算
()12341212(51.74116.9829.38 2.4034.22 2.56)0.6237.280.6
2.11
18.2049.3867.58
Y Y C X X
G G G G E E f
K E E +++++=++++++??=
==+
2.11[] 1.3c c K K =>=，故挡土墙抗滑稳定性满足要求。
（3） 抗倾覆稳定性验算
122110.05 3.6 1.460.90.880.532 2.07Y X i Z nH b d Z tg m α=++-=?++-?= 222 1.64 1.56(0.25) 1.25Y X Z B Z tg m α=+=+?-=
()11223344112201122251.740.76116.98 1.1129.38 1.99 2.40 1.2534.22 2.07 2.56 1.25
18.20(0.88 3.6)49.38 1.56
277.58 1.75158.57
Y G G G G Y Y Y Y
X
X X X X
M G Z G Z G Z G Z E Z E Z K M
E Z H E Z +++++=
=
++?+?+?+?+?+?=
?++?==∑∑ 001.75[] 1.5K K =>=，因此该挡土墙的抗倾覆稳定性满足要求。 （4） 基底应力计算
277.58158.57
0.50()
237.28
1.640.500.3222
y
x
N y
N M M Z m
G E B e Z m --=
=
=+=
-=-=∑∑∑
0 1.64
0.750.750.210.3266
B e m e m =?=?=<=
即偏心距大于容许偏心距，基底出现拉应力，由于土地基不能承受拉力，则基底发生应力重分布。于是：
()max 222237.28316.373330.50
Y N N N G E Kpa Z Z σ+=
=?=?=∑∑ 则max 0316.37[]800Kpa Kpa σσ=<=，故地基承载力满足要求。
（5） 截面应力验算
①求上墙实际墙背上的土压力'1E
'11'
'11118.20tan 18.200.35 6.37x x y
x
E E KN
E E KN
α====?=
某砂类土挖方边坡， ，KPa，KN/m3，m，采用边坡1︰0.5。假定。 ①验算边坡的稳定性； ②当时，求允许边坡坡度； ③当时，求边坡允许最大高度。 解：据题意，砂类土挖方边坡适用于直线滑动面解析法稳定性系数计算公式求算。 ；； ；=63°26′。 ①求边坡最小稳定性系数 ＞ 因此，该边坡稳定。 ②当=1.25时，求最大允许边坡坡度 经整理得： 解得：，取 因此：当=1.25时，求最大允许边坡坡度为1：0.41。 ③当=1.25时，求边坡允许最大高度
经整理得： 解得：， 由： 得： 因此:当=1.25时，边坡允许最大高度为。 某路堤填料，边坡1：1.5，砂类土，判断是否失稳。 解：据直线滑动面稳定性系数计算式 对于砂类土，取C=0， 则 取K=1.25， 则 因<, 该路堤边坡角的正切值小于填料摩擦系数的0.8倍，故该边坡不会滑动，因而是稳定的。 某路堤填料KPa，KN/m3，，m。试分析边坡稳定性。 解：设滑动圆弧通过坡脚，据已知条件适合用圆弧法的表解法解题。由题意知边坡斜度 ，查表4-2得：
，若，则边坡稳定； 若，则边坡不稳定。 可以先假定，利用表解法反求值或边坡高度值。 如本例中取，不变，取 所以： 同样，假定，改变坡率以减缓边坡，计算值，直到 什么是最佳含水量？为什么最佳含水量可以获得好的压实效果？怎样控制含水量？ 使土体产生最大干密度时的含水量，称之为最佳含水量。最佳含水量能得到最好的压实效果，这是因为：当土中含水量较小时，主要为粘结水，形成包裹在土颗粒外围很薄的水膜，土颗粒间的摩阻力较大，因而土颗粒难以挤密，不容易压实。随着含水量逐渐增大，水在土颗粒间起着润滑作用，土体变得易于压实。若土中含水量进一步增大，土中空隙被自由水充盈，压实效果反而降低。因此，只有在最佳含水量条件下，才能获得最好的压实效果。实际工作中，当填料含水量小于最佳含水量时，可以在整型工序前12~24h 均匀洒水，闷料一夜后再行碾压；如果填料含水量小于最佳含水量，应翻拌晾晒或掺石灰，使含水量略大于（0.5%~1.0%）时进行碾压。 在重复荷载作用下，路基将产生什么样的变形结果？为什么？ 路基在重复荷载作用下，将产生弹性变形和塑性变形。每一次荷载作用之后，回弹变形即行消失，而塑性变形不再消失，并随荷载作用次数的增加而累积逐渐加大，但随着荷载作用次数的增加，每一次产生的塑性变形逐渐减小。产生的变形结果有两种： ①土粒进一步靠拢，土体进一步逐渐密实而稳定； ②累积变形逐步发展成剪切破坏。 出现哪一种变形结果取决于三种因素： ①土的类别和所处的状态（含水量、密实度、结构状态）。 ②应力水平（亦称相对荷载）。相当于一次静载作用对的应力极限δ极重复作用的应力程度。
路基路面工程-----课程设计 某：赵文杰 学号：09182172 班级：土木91 日期：2012.6.20
一、工程概况 某地区拟新建一级公路，设计年限为15年。夏季近30年连续平均最高温度35℃，冬季最低气温－8℃，土质为红褐色粘性土，近十年冻结指数平均值为250℃?d。 交通年增长率前十年为8%，后5年为6%，路基平均填高2.0m ，地下水距地面1.2m 。交通量如下：小汽车2500辆/日，解放CA15 500辆/日，东风EQ140 500辆/日，黄河JN162 300辆/日。 沿途有碎石、砂石、石灰、粉煤灰、水泥供应。 二、路基路面设计 根据工程概况的特点，以及交通量的要求，新建道路设计为4车道的一级公路，采用沥青路面 1、轴载分析 我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，表示为BZZ-100。标准轴载的计算参数按表3-1确定。 表3-1 标准轴载计算参数 ﹙1﹚当以设计弯沉值设计指标及沥青基层层底拉应力验算时，凡前、后轴轴载大于25kN的各级轴载 P的作用次数i n均换算成标准 i
轴载P 的当量作用次数N 。 35.4211 )( p p n C C N i i K i ∑== 式中：N — 以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时的标准轴载的当量次数； i n — 被换算车型的各级轴载换算次数（次/日）； P — 标准轴载（kN ） ； i P — 各种被换算车型的轴载（kN ）； C 1— 轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1.0,四轴组为0.38； C2— 轴数系数。 K — 被换算车型的轴载级别。 当轴间距离大于3m 时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m 时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算： ()11 1.21C m =+- 式中：m —轴数。 通过hpds 路面结构设计系统计算结果如下： 序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 解放CA15 20.97 70.38 1 双轮组 500 2 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 500 3 黄河JN162 59.5 115 1 双轮组 300 则其设计年限内一个车道上的累计量轴次e N ：
《路基路面工程》课程设计 学院：土木工程学院 专业：土木工程 班级：道路二班 姓名：黄叶松 指导教师：但汉成 二〇一五年九月
目录 一、重力式挡土墙设计 第一部分设计任务书 (3) （一）设计内容和要求 (3) （二）设计内容 (3) （三）设计资料 (3) 第二部分设计计算书 1. 车辆换算荷载 (4) 2. 主动土压力计算 (5) 3. 设计挡土墙截面 (9) 4. 绘制挡土墙纵横截面（附图1） (30) 二、沥青路面结构设计 1．设计资料 (12) 2. 轴载分析 (12) 3. 拟定路面结构方案 (16) 4. 各材料层参数 (16) 5. 设计指标确定 (17) 6. 确定设计层厚度 (18) 7. 底层弯拉应力验算 (21) 8. 防冻层厚度验算 (29) 9. 方案可行性判定 (29) 10. 绘制路面结构图 (31)
一、重力式挡土墙 第一部分 设计任务书 （一）设计的目的要求 通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。 将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。 （二）设计内容 ①车辆荷载换算； ②土压力计算； ③挡土墙截面尺寸设计； ④挡土墙稳定性验算。 （三）设计资料 1．墙身构造 拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1)，墙高H =？m ，墙顶宽1b =？m ，填土高度2.4m ，填土边坡1：1.5，墙背仰斜，1：0.25（α=—14°02′），基底倾斜1：5（0α=—11°18′)，墙身等厚，0b =7.0 m 。 2．车辆荷载 车辆荷载等级为公路—Ⅱ级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合Ⅰ、Ⅱ，路基宽度33.5m ，路肩宽度0.75m 。 3．土壤工程地质情况
路基路面课程设计例题
4.2.1 重力式挡土墙的设计 （1）设计资料： ① 车辆荷载，计算荷载为公路-Ⅱ级。 ② 填土内摩擦角：42°，填土容重：17.8kN/m 3，地基土容重：17.7kN/m 3，基底摩擦系数：0.43，地基容许承载力：[σ]=810kPa 。 ③ 墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体a γ=22kN/m 3，砌体容许压应力为[]600=a σkPa ，容许剪应力[τ]=100kPa ，容许拉应力[wl σ]=60 kPa 。 （2）挡土墙平面、立面布置 图4.1 挡土墙横断面布置及墙型示意图（尺寸单 位：m ） 路段为填方路段时，为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，应当设置路堤挡土墙，拟采用重力式挡土墙。 （3）挡土墙横断面布置，拟定断面尺寸 具体布置如上图所示。 （4）主动土压力计算 ①车辆荷载换算 当H ≤2m 时，q=20.0kPa;当H ≥10m 时，q=10.0kPa 此处挡土墙的高度H=10m ，故q=10.0 kPa 换算均布土层厚度：010 0.6m 17.8 q h γ = = = ②主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部） 破裂角θ：
由14α=-?，42φ=?，42212 2 φ δ? = = =? 得：42142149ψφαδ=++=?-?+?=? 0011 (2)()(31020.6)(310)92.322A a H h a H =+++=?++??+= 00011 ()(22)tan 2211 3 4.5(4.5 1.5)0.610(102320.6)tan(14)2231.8B ab b d h H H a h α= ++-++=??++?-??+?+?-?= 00tan tan (cot tan )tan 31.8tan 49(cot 42tan 49)tan 4992.30.68834.5B A θψφψψθ?? =-+++ ? ???? =-?+?+?+? ??? ==? 验核破裂面位置： 堤顶破裂面至墙踵：()tan (103)tan34.58.93m H a θ+=+?= 荷载内缘至墙踵：()tan 4.510tan14 1.58.49m b H d α+-+=+??+= 荷载外缘至墙踵：()0tan 4.510tan14 1.5715.49m b H d l α+-++=+??++= 由于破裂面至墙踵的距离大于荷载内缘至墙踵的距离并且小于荷载外缘至墙踵的距离抗滑稳定性验算，所以破裂面交于路基荷载中部的假设成立。并且直线形仰斜墙背，且墙背倾角α较小，不会出现第二破裂面。 主动土压力系数K 和K 1 [] cos()cos(34.542) (tan tan )tan 34.5tan(14)sin()sin(34.549) 0.10a K θ?θαθψ+?+?= +=??+-?+?+?= 1tan 4.53tan 34.5 5.57m tan tan tan 34.5tan(14) b a h θθα--?? = ==+?+-? 2 1.5 3.43m tan tan tan 3 4.5tan(14) d h θα= ==+?+-? 31210 5.57 3.431m h H h h =--=--=
作业练习一 一、单项选择题（在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。） １、按照强度构成原理划分下列路面结构层，其中只有_______为嵌锁型。() A.二灰土 B.级配碎石 C.填隙碎石 D.天然砂砾 ２、基层顶面当量回弹模量是表征_________强度和刚度的力学指标。() A.基层 B.土基 C.垫层 D.综合A、B、C ３、对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求() A.无冲刷时，应在天然地面以下至少1m B.有冲刷时，应在天然地面以下至少1m C.对土质地基，如受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.5m D.对碎石、砾石和砂类地基，基础埋深不宜少于1.5m ４、新建公路路基干湿类型的初步判断的方法采用（）。 A.填方或挖方高度 B.含水量 C.路基临界高度 D.分界相对稠度 ５、水泥混凝土路面现行设计规范采用（）理论。 A.弹性层状体系 B.极限荷载 C.经验法 D.弹性地基板 ６、某路基已知路床顶以下80cm的平均相对含水量为20%，此种粘性土的塑限为15%，液限为35%。已知稠度分界值为Wc1=1.1,Wc2=0.95,Wc3=0.80，则该路基处于（）状态。 A.干燥 B.中湿 C.潮湿 D.过湿 ７、我国公路自然区划的一级区划是按( )。 A．潮湿系数 B．地理位置、经济状况 C．各地方的自然特点、人口数量 D．水热平衡和地理位置 ８、公路路基用土中，最好的填料为( )。 A.砂 B.石质土和砂质土 C.粉性土 D.粘性土 ９、路基边沟、截水沟、取土坑或路基附近的积水，主要通过( )排除到路基以外的天然河沟中。 A.涵洞 B.跌水 C.排水沟 D.盲沟 １０、护坡道的宽度一般不小于( )。 A.2.5m B.2m C.1.5m D.1m １１、在原有路面上铺筑水泥混凝土路面时，板下基础当量回弹模量可以通过( )确定。 A.查表法 B.承载板或弯沉检测
嘉应学院土木工程学院 《路基路面工程》 课程设计 姓名: 专业: 学号: 日期: 指导教师:
一、重力式挡土墙设计 1.设计参数 （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10m ；路基宽度26m ，路肩宽度3.0m ； （2）基底倾斜角0α：tan 0α＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m ； （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?120（验算荷载）； （4）墙后填料砂性土容重γ=183/m kN ,填料与墙背的外摩擦角 τ=o 5.18；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[0σ]=250a kP ； （5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k γ=223/m kN ，容许压应力a a kP 600][=σ，容许剪应力a j kP 100][][==στ，容许拉应力 a L kP 60][=σ （6）墙后砂性土填料的内摩擦角o 37=φ，墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度1:0.27（=0115'o ），墙高H=5m ，墙顶填土高a =4m 。 2.破裂棱体位置确定 （1）破裂角（θ）的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有： 02403703180115'=+'+'-=++=o o o o a φτψ 因为o 90<ω
a h H H a h H H h a h a H H h d b ab B tan )2(2 1 tan )2(2 1 )00(0tan )22(21)(21000000+-=+-++=++-++= )2(2 1 ))(2(21000h H H H a h H a A +=+++= 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式： 711.0)tan )( tan (cot tan tan 0 =+++-=ψψφψθA B 5235'=o θ （2）验算破裂面是否交于荷载范围内 破裂砌体长度：m a H L 21..2)27.0711.0(5)tan (tan 0=-?=+=θ 车辆荷载分布宽度：m d m N Nb L 5.36.03.18.12)1(=++?=+-+= 所以L L <0，即破裂面交于荷载范围内，符合设计。 3.荷载当量土柱高度计算 墙高5m ，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：m q h 78.018 14 0== = γ 4.土压力计算 4.16)50)(78.0250(21 ))(2(2100=+?++=+++= H a h H a A a h a H H h d b ab B tan )22(2 1 )(21000++-++= 43.4)0115tan()78.0205(521 00='-??++??-+=o 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部压力计算公式
《路基路面工程》课程设计
沥青路面设计 方案一： （1）轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) 交通量 1 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组2000 2 日野KB222 50.2 104. 3 1 双轮组1000 3 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组2000 4 解放CA10B 19.4 60.8 5 1 双轮组1000 5 黄河JN163 58. 6 114 1 双轮组1000 设计年限12 车道系数 1 序号分段时间(年) 交通量年增长率 1 5 6 ％ 2 4 5 ％ 3 3 4 ％ 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时: 路面竣工后第一年日平均当量轴次: 4606 设计年限内一个车道上累计当量轴次: 2.745796E+07 当进行半刚性基层层底拉应力验算时: 路面竣工后第一年日平均当量轴次: 4717 设计年限内一个车道上累计当量轴次: 2.811967E+07 公路等级二级公路 公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值: 21.5 (0.01mm) 层位结构层材料名称劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1 .28 2 粗粒式沥青混凝土.8 .21 3 石灰水泥粉煤灰土.8 .3 4 天然砂砾 （2）新建路面结构厚度计算 公路等级: 二级公路 新建路面的层数: 4 标准轴载: BZZ-100 路面设计弯沉值: 21.5 (0.01mm)
路面设计层层位: 4 设计层最小厚度: 10 (cm) 层位结构层材料名称厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20℃) (15℃) 1 细粒式沥青混凝土 3 1500 1600 1.2 2 粗粒式沥青混凝土7 1200 1300 .8 3 石灰水泥粉煤灰土25 900 900 .4 4 天然砂砾? 250 250 5 土基32 按设计弯沉值计算设计层厚度: LD= 21.5 (0.01mm) H( 4 )= 80 cm LS= 22.2 (0.01mm) H( 4 )= 85 cm LS= 21.5 (0.01mm) H( 4 )= 85 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度: H( 4 )= 85 cm(第1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 85 cm(第2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 85 cm(第3 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度: H( 4 )= 85 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 85 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度: 路面最小防冻厚度50 cm 验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求. 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: 细粒式沥青混凝土 3 cm 粗粒式沥青混凝土7 cm 石灰水泥粉煤灰土25 cm 天然砂砾85 cm 土基 （3）竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级: 二级公路 新建路面的层数: 4 标准轴载: BZZ-100 层位结构层材料名称厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20℃) (15℃) 1 细粒式沥青混凝土 3 1500 1600 计算应力
目录 一、设计题目： (2) 二、设计资料： (3) 1．设计任务书要求 (3) 2．气象资料 (3) 3．地质资料与筑路材料 (3) 4．交通资料 (4) 5．设计标准 (5) 三、路基设计 (5) 1．填土高度 (5) 2．横断面设计 (6) 3．一般路堤设计 (6) 4．陡坡路堤 (7) 5．路基压实标准 (7) 6．公路用地宽度 (8) 7．路基填料 (8) 四、路基路面排水设计 (9) 1．路基排水设计 (9) 2．路面排水设计 (10)
3．中央分隔带排水设计 (10) 五、沥青路面设计分析与计算 (11) 1．轴载分析 (12) 2.方案一 (13) 2.1当E0=30Mp时 (13) 2.2、当E0=60MPa 时 (18) 3．第二方案： (22) 3.1当E0=30MPa时 (22) 3.2当E0=60MPa时 (26) 六、水泥混凝土路面结构分析与计算 (30) 1.当EO=30MPa时 (31) 2.当EO=60MPa时 (35) 七、方案比较 (39) 八、参考书目 (41) 九、附图 (41) 一、设计题目： 某高速公路的路面结构计算与路基设计
二、设计资料： 1、设计任务书要求 河南某公路设计等级为高速公路，设计基准年为2010年，设计使用年限为15年，拟比选采用沥青路面结构或水泥混凝土路面，需进行路面结构设计。 2、气象资料 该公路处于Ⅱ5区，属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年气温平均在14℃~14.5℃，一月份气温最低，月平均气温为-0.2℃~0.4℃，七月份气温27℃左右，历史最高气温为40.5℃，历史最低气温为-17℃，年平均降雨量为525.4毫米~658.4毫米，雨水多集中在6~9月份，约占全年降雨量50%以上。平均初霜日在11月上旬，终霜日在次年3月中下旬，年均无霜日为220天~266天。地面最大冻土深度位20厘米，夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在3.0米/秒左右。 3、地质资料与筑路材料 路线位于平原微丘区，调查及勘探中发现，该地区属第四系上更新统（Q3al+pl），岩性为黄土状粘土，主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲积、倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂隙发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性。应注意发生不均匀沉陷的可
路基路面课程设计 目录 一、课程设计任务书 二、水泥路面工程设计 沥青路面设计 三、路基挡土墙设计
路基路面课程设计指导书 1．课程设计的目的 路基路面课程设计是对路基路面工程一个教学环节，通过路基路面课程设计使同学们能更加牢固地掌握本课程的基本理论、基本概念及计算方法，并通过设计环节把本课程相关的知识较完整地结合起来进行初步的应用，培养同学的分析、解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，使同学对相关《设计规范》有所了解并初步应用。 2. 课程设计的内容 （1）重力式挡土墙设计：挡土墙土压力计算；挡土墙断面尺寸的确定； 挡土墙稳定性验算；挡土墙排水设计；绘制挡土墙平面、立面、断面图。（2）沥青混凝土路面设计：横断面尺寸的确定；路面结构层材料的选择； 路面结构层厚度的拟定及计算；路面结构层厚度的验算；分析各结构 层厚度变化时对层底弯拉应力的影响；绘制路面结构图。要求至少拟定 2个方案进行计算。 （3）水泥混凝土路面设计：横断面尺寸的确定；水泥混凝土路面结构层材料的选择；路面结构层厚度的拟定及层底拉应力的验算；确定水泥混凝土 路面板尺寸及板间连接形式；绘制水泥混凝土纵、横缝平面布置图和 水泥混凝土路面结构组合设计图。 3. 课程设计原始资料
（1）挡土墙设计资料 丹通高速公路（双向4车道）K28+156~ K28+260段拟修建重力式挡土墙，墙体采用浆砌片石，重度为22kN/m3。墙背填土为砂性土，重度为18kN/m3。地基为岩石地基，基底摩擦系数为0.5。结合地形确定挡土墙墙高（H）5m （K28+250），墙后填土高度（a）6m，边坡坡度1：1.5，墙后填土的内摩擦角为Φ=32o，墙背与填土摩擦角δ=Φ/2。 （1）新建水泥混凝土路面设计资料 1）交通量资料：据调查，起始年交通组成及数量见表；公路等级为一级公路，双向4车道；预计交通量增长率前5年为7%，之后5年为为6.5%，最后5年为4%；方向不均匀系数为0.5 2）自然地理条件：公路地处V3区，设计段土质为粘质土，填方路基 高3m，地下水位距路床3.5m。 润交通组成及其他资料 车型分类代表车型数量（辆/天） 小客车桑塔娜2000 2400 中客车江淮AL6600 330 大客车黄海DD680 460 轻型货车北京BJ130 530 中型货车东风EQ140 780 重型货车太脱拉111 900 铰接挂车东风SP9250 180 4.设计参考资料 （1）《公路沥青路面设计规范》 （2）《水泥混凝土路面设计规范》 （3）《公路路基设计规范》
中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案 《路基路面工程技术》 一名词解释 1路基 2路基临界高度 3 设计弯沉值 4路堤和路堑 5半刚性基层 6高级路面 二. 填空 1路基路面应具有、、、 和等基本性能。 2路基按其干湿状态不同，分为、、和四类。 为保证路基路面结构的稳定性，一般要求路基处于或状态。 3公路自然区划的原则是、和。 4路基防护与加固设施主要有、和_____________三类 5水泥混凝土板接缝按位置分为___________和___________,按其作用分为____________,_________和______________三种. 6路基横断面的典型形式有、、三类。 7路基边坡稳定性分析方法可分为和两类。 8按照挡土墙的设置位置，挡土墙可分为、, 和_________等类型。 9从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，路面可划分为、和三类。 10水泥混凝土路面设计理论是 11表征土基强度的主要参数有___________、___________和____________。 12提高重力式挡墙抗倾覆稳定性的措施________、_______、_________等。 13路基为路面提供坚实、稳固的基础，要求具有一定的强度、 __________ 和__________ 。 14高温使沥青路面强度和 _________ 大大降低，低温会使路面 ________ 。 15路基的自重应力大小是随着深度而逐步 __________ ，汽车荷载在路 基内产生轮重的应力，其大小是随着深度而逐步 __________ 。 16作用在重力式挡土墙上的外力，按其各力作用的性质可分为 __________ 力、 __________ 力和特殊力。
一、 二、 三、路基（挡土墙）设计 1.1 设计资料 某新建公路重力式路堤墙设计资料如下。 （1）墙身构造：墙高8m ，墙背仰斜角度)0214(25.0:1' ，墙身分段长度20m ，其余初始拟采用尺寸如图1-1所示。 图1-1 初始拟采用挡土墙尺寸图 （2）土质情况：墙背填土为砂性土，其重度3kN/m 517.=γ，内摩擦角 30=?；填土与墙背间的摩擦角 152/==?δ。地基为整体性较好的石灰岩，其容许承载力 kPa 485][=σ，基底摩擦系数5.0=f 。
（3）墙身材料：采用5号砂浆砌30号片石，砌体重度3a m /kN 23=γ，砌体容许压应力kPa 610][a =σ，容许剪应力kPa 66][a =τ，容许压应力kPa 610][al =σ。 1.2 劈裂棱体位置确定 1.2.1 荷载当量土柱高度的计算 墙高6m ，按墙高缺点附加荷载强度进行计算。按照线形内插法，计算附加荷载强度：2kN/m 15=q ，则： m 8605 1715 0..q h == = γ 1.2.2 破裂角()θ的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有： ' '583030150214 =++-=++=?δαψ 因为 90<ω，则有 ()()H a h H a A +++= 0022 1 ()()65086026502 1 +?++=... 72 26.= ()()α tan 222 121000h a H H h d b ab B ++-++= ()()'.......5830tan 8602502662 1 86025251515021 ??+?+?+?++??= 30 19.= 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：
沥青路面厚度设计 计 算 书 学号： 姓名： 班级： 成绩： 日期：2014年9月
沥青路面厚度设计 A、基本情况 某地拟新建一条二级公路省道，路线总长21km，双向四车道，路面宽度为16m，该地属公路自然区划IV区，路基为低液限粘土土质，填方路基最大高度2.1m，路床顶距地下水位平均高度1.4m，属中湿状态，根据室内试验法确定土基回弹模量50MPa，年降雨量1200mm，最高气温39℃，最低气温-10℃。拟采用沥青混凝土路面，根据规范规定，查表得其设计使用期12年。 B、交通荷载情况 根据区域交通分析预测近期交通组成和交通量如表1所示，交通量年平均增长率为4%。 表1 近期交通组成与交通量 要求：试根据交通荷载等级，选择相应的基层（和底基层）材料进行组合设计，并根据进行沥青路面厚度设计计算，编制计算书（计算书格式及编目示例附后）。
一、基本设计条件与参数 依题意得，基本设计条件如下：新建二级公路，双向四车道，路面宽度16m ，公路自然区划IV 区，低液限粘土土质，填方路基最大高度2.1m ，路床顶距地下水位平均高度1.4m ，中湿状态，年降雨量1200mm ，最高气温39℃，最低气温-10℃。 基本参数如下：土基回弹模量50MPa ，设计使用期12年，交通量年平均增长率为4%。 二、交通量分析 本设计的累计当量轴次的计算以双轮组单轴载100kN 为标准轴载，以BZZ-100表示。 1. 当设计弯沉值为指标时，当量轴次计算公式及计算结果如下： 4.35 121 k i i i P N C C n P =?? = ? ??∑ 注：轴载小于25kN 的轴载作用不计 查《规范》得该公路车道系数为0.4，累计当量轴次计算如下： ()[]()[] （次）6 12 10835.84.0418.402704 .0365104.0136511?=???-+=?-+= ηN r r N t e 属于中等交通。 2. 以半刚性基层层底拉应力为指标计算当量轴次
沥青混凝土路面工程施工方案 沥青混凝土路面施工中存在的工艺问题。结合现场施工，介绍沥青混合料转运车对改善沥青混合料温度和级配分布及路面施工质量的影响。根据沥青混凝土路面施工工艺及机械运行规律，提出了机群智能控制系统结构方案。 我国高速公路将仅次于美国，跃居世界第二位；2010年,“五纵七横”国道主干线将基本建成，到2020年，公路总里程将达到145万公里，其中高等级、次高级路面占公路总里程的50％以上。 在已通车的高速公路中，刚性和半刚性基层沥青路面约占80% 。与国外沥青路面相比较，我国沥青路面的整体质量不高，包括高速公路在内的绝大部分沥青路面在交付使用2～3年后就出现路面早期损坏，严重影响道路的使用率和通行率，同时带来巨大的经济损失。因此，提高沥青路面的施工质量，延长道路的使用寿命，已经成为我国公路行业发展的当务之急。 1、目前沥青路面施工中存在的问题 传统的沥青路面铺筑施工工艺是将沥青混合料设备生产的沥青混合料由自卸卡车运输到施工现场，并卸至沥青摊铺机的料斗中，经摊铺机进行摊铺后，由压路机对路面进行最终压实。国内外的施工实践证明，用这种传统工艺铺筑成形的路面早期破损现象比较严重，致使道路的维修费用大大增加，寿命缩短，使用率降低。造成路面早期损坏的主要原因有如下三个方面： (1)自卸车在装料、运输及卸料过程中导致沥青混合料出现三次材料离析和温度离析。 (2)因摊铺机料斗容量小、自卸卡车数量少等因素导致摊铺机停机待料，
摊铺工作不能连续进行，造成路面结合处粘接力及其他力学性能的差异。 (3)自卸车卸料时对摊铺机进行碰撞和顶推，造成的路面的横向接缝（即纵向波）。 影响沥青混凝土路面铺筑施工质量及施工成本的因素除施工工艺外,单机性能及机群协同性方面也有重要作用。在为沥青路面施工提供全新的控制与监测工具。整个控制系统由地面子系统（GSS）、定位子系统（PSS）和机载子系统（OBSS）组成[1]。 在国家863计划“机群智能化工程机械”重大专项经费支持下，以追求最终产品质量最优为目标，分别从“沥青路面施工工艺”、“单机智能化”和“机群监控与优化调度”三个方面，研究生产过程中各要素的约束机制及影响产品质量的工艺因素，寻求生产线中各环节的最优匹配与协调及单机最优状态调整的控制策略，旨在为施工企业和业主提供沥青路面施工的整体解决方案。 2、沥青混合料转运车及转运—摊铺工艺 为了提高沥青路面面层的施工质量，欧美国家提出了转运摊铺的施工工艺。三一重工股份有限公司在国内率先倡导这种工艺，并开发了国内第一台沥青混合料转运车LHZ25。 新工艺是在运料汽车与摊铺机之间增加转运车。转运车的二次搅拌使得在前面环节中造成的温度和级配离析的沥青混合料得到充分的拌合。同时，避免了运料汽车对摊铺机的碰撞。转运车的供料速度不受其它因素的干扰，保证摊铺机上的混合料数量始终是恒定的，拌和机和运料汽车在供料方面的不均衡通过转运车的料斗储存量得以调节，确保了摊铺机匀速稳定的摊铺，
路基路面课程设计
目录 1章重力式挡土墙设计 (1) 1.1重力式路堤墙设计资料 (1) 1.2破裂棱体位置确定 (1) 1. 3荷载当量土柱高度计算 (2) 1.4土压力计算 (2) 1.6基地应力和合力偏心矩验算 (4) 1.7 墙身截面强度计算 (5) 1.8设计图纸 (6) 第2章沥青路面设计 (7) 2.1基本设计资料 (7) 2.2轴载分析 (7) 2.3结构组合与材料选取 (10) 2.4压模量和劈裂强度 (10) 2.5 设计指标的确定 (10) 2.6 路面结构层厚度的计算 (11) 2.7 防冻层厚度检验 (12) 2.8沥青路面结构图 (12) 第3章水泥混凝土路面设计 (13) 3.1 交通量分析 (13) 3.2 初拟路面结构 (14) 3.3 确定材料参数 (14) 3.4 计算荷载疲劳应力 (15) 3.5 计算温度疲劳应力 (16) 3.6防冻厚度检验和接缝设计 (16) 3.7混凝土路面结构结构图 (17) 参考文献 (18) 附录A HPDS计算沥青混凝土路面结果 (19)
1章 重力式挡土墙设计 1.1重力式路堤墙设计资料 1.1.1墙身构造 墙高5m ，墙背仰斜坡度：1：0.25（＝14°），墙身分段长度20m ，其余初始拟采用尺寸如图1.1示； 1.1.2土质情况 墙背填土容重γ=18kN/m 3，内摩擦角032φ=；填土与墙背间的摩擦角δ＝16°；地基为石灰岩地基，容许承载力[σ]＝480kPa ，基地摩擦系数0.5μ=； 1.1.3墙身材料： 5号砂浆，30号片石，砌体容重γ=22kN/m3， 砌体容许压应力[σ]＝610kPa ，容许剪应力[τ]＝110kPa ，容许压应力[]65l MPa σ=。 图1. 1初始拟采用挡土墙尺寸图 1.2破裂棱体位置确定 1.2.1破裂角（θ）的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有： 14163234ψαδφ++-++ ＝＝＝，90ω< 因为
中南大学土木工程学院 《路基路面工程》课程设计 学院：土木工程学院 班级： 学号: 姓名: 指导老师： 时间：2013年7月 ?目录 一、重力式挡土墙设计 第一部分设计任务书…………………………………………………
（一)设计内容和要求 (2) (二）设计内容 (2) (三)设计资料 (2) 第二部分设计计算书 1. 车辆换算荷载 (3) 2.主动土压力计算 (4) ３. 设计挡土墙截面 (8) ４. 绘制挡土墙纵横截面(附图1) (11) 二、衡重式挡土墙设计 第一部分设计任务书 （一）设计内容和要求 (12) （二）设计内容…………………………………………………………１2 (三)设计资料 (12) 第二部分设计计算书 (13) １. 车辆荷载换算 (1) ３ 2．上墙土压力计算 (13) 3．下墙土压力计算…………………………………………………… 15 4. 墙身截面计算 (1)
5. 绘制挡土墙纵横截面图（附图2）………………………………2１
一、重力式挡土墙 第一部分 设计任务书 (一）设计的目的要求 通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。 将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。 (二）设计内容 ①车辆荷载换算； ②土压力计算； ③挡土墙截面尺寸设计; ④挡土墙稳定性验算。 (三）设计资料 1.墙身构造 拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1），墙高H ＝?m ，墙顶宽1b =?m ，填土高度？m ，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，1:0.25(α=—1４°０2′),基底倾斜1：５(0α=—11°18′),墙身等厚,分段长度1０m ，0b =7.０ m 。 2.车辆荷载 计算荷载：汽车—２0； 验算荷载：挂车—１00。 3．土壤工程地质情况 墙后填土容重γ=1８KN/m 3，内摩檫角?＝３５°，填土与墙背间的摩檫角 2 ? δ= ;粘性土地基,允许承载力[0σ]＝２5０K ｐa,基底摩檫系数f =0.50。取荷载 组合I,抗滑稳定性系数[c K ]=1.3，抗倾覆稳定性系数[o K ]=1．５。 4.墙身材料 细粒水泥混凝土砌2５号片石，砌体容重K γ＝22KN/m ３； 砌体允许压应力[a σ]=600K Ｐa ，允许剪应力[τ]＝１00ＫP ａ，允许拉应力[l σ]=60KPa 。
《路基路面》作业参考答案 A 一、名词解释： 1.路基工作区：在路基的某一深度处，当车辆荷载引起的垂直应力与路基路面重量引起的自重应力之比 很小，仅为1/10—1/5时，车辆荷载引起的应力可以忽略不计，该深度范围内的路基称为路基工作区。 2.面层：路面结构中直接与行车和大气接触的表面层次。与基层和垫层相比，承受行车荷载较大的垂直 压力、水平力和冲击力的作用，还受降水和气温变化的影响。应具有较高的结构强度、抗变形能力和水温稳定性，耐磨，不透水，表面还应具有良好的平整读和粗糙度。 3.最佳含水量：在路基压实过程中，能使土体产生最大干密度时的含水量，称之为最佳含水量。在最佳 含水量条件下可使路基获得好的压实效果。 4.第二破裂面：挡土墙墙背俯斜很缓，即墙背倾角α很大，如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土 墙上墙的假象墙背。当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动，这一破裂面称为第二破裂面。而远离挡土墙的破裂面称为第一破裂面。 5.路基干湿类型：路基的干湿类型是指路基在最不利季节所处的干湿状态。路基的干湿类型划分为干燥、 中湿、潮湿和过湿四类。 6.基层：主要承受车辆荷载的竖向压力，并把由面层传递下来的应力扩散到垫层和土基，是路面结构中 的承重层，应具有足够的强度、刚度和扩散应力的能力、以及良好的水稳性和平整度。 二、简答题： 1.路基横断面形式分有哪些？ 路基横断面形式分为路堤、路堑和半挖半填路基三种类型。路堤是指路基设计标高高于原地面标高需要借土填筑而形成的填方路基；路堑是指路基设计标高低于原地面标高需要实施开挖而形成的挖方路基；如果路基一侧填筑而另一侧开挖，则称为半挖半填路基。 2.如何对沥青路面结构承载能力进行评定？分为那几个等级？ 首先用贝克曼梁法测定路表弯沉值，利用弯沉测定值计算各路段代表弯沉值，进而计算沥青路面的结构强度系数SSI作为评价指标，SSI=路面允许弯沉值/路面代表弯沉值。 根据结构强度系数SSI可将沥青路面的结构承载能力分为优、良、中、次、差5个等级。 3.什么是挡土墙？怎样对挡土墙进行分类？ 挡土墙是支撑路堤填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的结构物。 根据挡土墙设置位置不同，可以把挡土墙分为路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩挡土墙、山坡挡土墙。 根据挡土墙的结构不同，可以把挡土墙分为重力式、加筋土式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式、柱板式等多种结构形式的挡土墙。根据墙体材料不同可以把挡土墙分为石砌挡土墙、砖砌挡土墙、水泥混凝土挡土墙、木质挡土墙。 4.简述路基沉陷及其原因。 在路基表面垂直方向上产生的较大沉落，称为路基沉陷。 产生路基沉陷的原因主要有：①路基填料不良；②施工压实不够；③地基强度不足。 5.影响路基路面稳定性的因素主要有哪些？ 影响路基路面稳定性的因素可以分为两类： （1）自然因素：地形条件，气候条件，水文和水文地质条件，地质条件，路基土类别，植被发育情况等。（2）人为因素：荷载作用，路基路面结构，施工方法，养护措施等。
路基路面课程设计示例
《路基路面工程》课程设计示例 一、设计条件 1.气象资料 区，项目区内气候属亚热带该路所处自然区划为Ⅴ 3 湿润季风气候区,气候干燥炎热,冬无严寒,少云多日照,年平均气温15.3～19.6℃, 年月平均最高气温26.90℃，月平均最低气温5.70℃。 雨水充沛,雨季主要集中在4～10月，雨量多集中在1100～1300mm之间,年平均降雨量为1179.90mm。灾害性气候主要为干旱和暴雨。 全线皆可常年组织施工。 2.地质资料 该区土质表层为素填土层，厚度0.4～2.0m，其下层为碎石土及粘土层，厚1.0～15m。路基填土高度约为2.5m。地下水埋深为2.0～5.0m。公路沿线有丰富的砂砾，附近有小型采石场和石灰厂，筑路材料丰富。路面所用水泥和沥青均需外购。 3.地震基本烈度
本项目沿线地震烈度相当于Ⅵ度区，属基本稳定至稳定区。 4.交通资料 根据最新路网规划，近期交通组成与交通量见下表1-1，交通量年平均增长率见表1-2： 近期交通组成与交通量【表1-1】
交通量年增长率γ（表1-2） 二、设计要求 1.设计中学生学生应在独立思考的基础上有方向、有 目的的查阅有关文献资料。 2.学生应根据设计进度要求，提交设计成果。 3.设计结束时，应提交完整的设计说明书（包括计算
书）和设计图纸。 设计说明书主要介绍设计任务概况、设计标准、设计思路、设计原则、设计方案的比较和说明、设计工作概况、工作的特点和难点、主要技术问题与解决办法，以及主要技术资料。要求用A4白纸，使用钢笔书写，做到工整、准确、清晰、精炼。 设计图纸应根据工程制图标准绘制，做到正确、丰满、美观、整洁。 设计内容 1.根据交通资料确定道路和交通等级。 2.进行路基路面结构方案设计，至少包括1个比较方 案。 3.路基设计部分包括对原地面的处理，路基填料的选 择，路基干湿类型的确定及土基的回弹模量的确 定过程。 4.对确定的路基路面结构进行详细设计，包括路面类 型的选定，路面结构层材料参数的选取，进行路 面结构的厚度计算。 5.对所选定路线的路基路面结构方案绘制路基标准 横断面图，结构层设计图。
2011年土建院硕士研究生指导教师总表2011年01月11日17:22 浏览次数:154 序号姓名 性 别 出生 年月 学科、专业主要研究方向 专业技 术 职 务 首次 确定 硕导 时间 备 注 1 刘宝琛男1932 07 岩土工程岩石力学及其应用教授 1979 年 博导 2 曾庆元男1925 10 桥梁与隧道 工程 桥梁结构振动和稳定教授 1979 年 博导 3 孙永福男1941 02 土木工程规 划与管理 铁路建设管理教授 2005 年 博导 4 何继善男1934 09 土木工程规 划与管理 铁路建设管理教授 1979 年 博导 5 陈肇元男1931 10 土木工程材 料 新型建筑材料教授 1979 年 博导 6 陈祖煜男1943 02 岩土工程沿途边坡工程和路基路面工程教授 1979 年 博导 7 叶梅新女1946 01 桥梁与隧道 工程 桥梁工程、结构工程和工程力学教授 1987 年 博导 8 任伟新男1960 05 桥梁与隧道 工程 桥梁结构稳定与振动教授 1993 年 博导 9 张家生男1964 02 岩土工程 岩土边坡工程、岩土力学、路基 工程 教授 1996 年 博导 10 冷伍明男1964 05 岩土工程地基基础、路基工程、地下工程教授 1995 年 博导 11 王星华男1955 05 岩土工程软基处理教授 1995 年 博导 12 余志武男1955 05 结构工程 钢-混凝土组合结构设计理论及 应用 教授 1993 年 博导 13 周朝阳男1964 02 结构工程土木工程结构分析与设计教授 1997 年 博导 14 彭立敏男1956 12 桥梁与隧道 工程 隧道与地下工程的计算理论与 应用 教授 1995 年 博导 15 徐志胜男1962 01 防灾减灾工 程及防护工 程 土木工程防灾减灾和消防工程教授 1995 年 博导 16 杨果林男1963 02 岩土工程特殊土处治技术和工程应用教授 2001 年 博导 17 刘庆潭男1947 08 固体力学结构分析、地下工程教授 1998 年 博导