路基路面课程设计任务书指导书.doc

大连民族学院土木建筑工程学院
土木工程专业交通土建方向

课程设计任务书与指导书
（路基路面工程）

土木建筑工程系
2023年10月

路基路面工程课程设计任务书与指导书
一﹑课程设计目的和规定
课程设计是本门课程教学中的重要环节。通过课程设计学生可以巩固及综合所学知识，并进一步提高学生分析问题、解决问题的能力，为毕业设计打好坚实的基础。规定学生在指导教师的指导下独立完毕设计。说明书笔迹工整图纸清楚。
二﹑路基工程课程设计
（一） 任务书
1． 题目：重力式挡土墙设计
2． 设计资料

① 公路所在地为季节性冰冻地区，冬季最低气温—26℃，最大冻深1.6m。
② 设计荷载汽—20，验算荷载挂—100。
某城市郊区某二级公路，路基宽8.5m，双车道路面，其中K0+007～K0+027需设计路堤式挡土墙，分段长度为 10m，端部设锥形护坡。规定设立普通重力式挡墙，墙身及基础采用浆砌片石（250#片石，50#砂浆），采用浆砌片石扩大基础（基础埋深为地面下 1m），墙身断面建议如图 1所示。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，先考虑浆砌片石基础直接砌筑在压实地基上μ＝0.4，若验算无法通过可再考虑如图所示的在浆砌片石基础下填砂砾层，此时取μ＝0.6，地基承载应力标准值为fk=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。
3.设计任务
1、挡土墙类型的选择（选择两套方案，其中要有一种为衡重式挡土墙）
2、根据具体情况选择拟定你认为较合理的墙身断面构造与尺寸；
3、进行土压力计算；
4、进行强体抗滑及抗倾覆稳定性验算；
5、进行基底应力及合力偏心距验算；
6、进行墙身断面强度验算；
7、画出纵断面布置图、平面图及挡墙横断面图；
8、进行工程数量计算（可略而不做）。
9、对材料、施工等注意事项的说明
成果
③ 具体的设计计算说明书
④ 挡土墙布置图
（二） 做法指导
1． 挡土墙类型的选择
根据挡土墙的用途、地形、地质情况、墙身材料、技术经济等拟定挡土墙的类型。
2． 挡土墙的设计（一般重力式挡土墙为例）
① 车辆荷载的计算
a． 汽—20
计算破裂棱体的宽度B0（不计车辆荷载的作用）
计算纵向分布长度L
计算B0×L内，车辆总重∑Q
则h0=
b． 挂—100
按规范规定计算
② 积极土压力计算
a． 求破裂角θ：先假设破裂面位置，用相应公式计算，再验证。
b． 求积极土压力系数，根据破裂面所处位置，选择公式计算。
c． 求积极土压力及作用点位置
③ 设计挡土墙断面
a． 选择挡土墙断面形式（根据地形地质等情况）经试算初步拟定顶宽，计算墙身重及其力臂。
b． 验算：抗滑稳定性﹑抗倾稳定性﹑基底应力及合力偏心距﹑墙身截面强度。
c． 根据验算结果及技术经济比较，调整截面尺寸，并采用相应措施，最终拟定挡土墙截面尺寸。
④ 挡土墙排水设计
为疏干墙后土体防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力及冻胀压力等，应采用相应的措施，进行排水设计。例如设立泄水孔﹑不透水层﹑排水沟等。
⑤ 挡土墙分段
为避免地基不均匀沉陷引起墙身开裂，应根据地质条件的变异和墙高截面变化情况设立沉降缝；为防止污工砌体因自身材料及环境因素影响产生的开裂，应设立伸缩缝。设计时可10—15m设立一道缝，兼起两缝的作用，从而将挡土墙提成若干段。
3． 挡土墙布置图
可在附图上进行。在纵断面上画出挡土墙正面图，在横断面上画出挡土墙的横断图，并标出具体内容。
4． 对材料﹑施工方法及图中无法表达的内容﹑注意事项等用文字加以说明。
三﹑路面工程课程设计
（一） 任务书
1． 题目：Ⅱ3某公路行车道路面设计
2． 设计资料
① 该公路长10Km（K0+000～K10+000）,路基宽21m,路肩宽2×2.5m中央带2m,纵坡α﹤2.5%。
② 路基状况
K0+000～K5+000段为砂性土，地下水埋深1.2m，路基填土平均高度1m。K5+000～K10+000段为粘性土，地下水埋深2.5m平均填土高1.5m。
③ 交通资料：经观测近期日交通量如下(自定)，以下参数供参考。
交通量调查：（参考）,
车型
解放CA10B
黄河JN150
沃尔沃N8648
尼桑CK20L
交通SH141
东风EQ140
切贝尔D420
交通量

注：车辆类型、交通量和交通量增长率（r=7%）自己拟定
④ 筑路材料
沿线有筑路用各种材料
⑤ 其它有关资料
a． 几种矿料的级配组成表一
b． 符合规定的沥青混合料矿料级配表二
c． 沥青混合料马歇尔实验数据表三
3．原有路面结构和路基状况调查：（参考）
路面结构为：３ｃｍ沥青表面处治、２０ｃｍ碎石灰土基层、２０ｃｍ天然沙砾垫层。）
（２）、沿线土质为粘质土，液限含水量ｗ＝３０％，塑限含水量ｗ＝8％，本地数年平均冻土深１．９米。
（３）、
　K0+000—k10+000，路槽底下８０ｃｍ范围内平均含水量１９．５％，１９．８％，２０．８％，２１．２％，２１．７％．２１．６％，２０％，１９．６％（每２００米测一点）
３．强度测定：
对ｋ0＋000－ｋ5＋000段，在秋季用ＪＮ１５０测定的弯沉值为１８８，１２１，１１５，１６１，１９８，１４１，１７０，１６５，１６６，１５９，１００，１８０，１８３，１６８，１６０，１５５，１３６，１７９，１８１，１８２，（０．０１ｍｍ）
４．材料调查：
　　沿线可供应各种砂石料、并有矿渣、炉渣、水泥、石灰、沥青等多种筑路材料。

3． 设计内容
① K0+000～K5+000段沥青路面设计，涉及：
a． 路面结构层次组合
b． 各结构层厚度拟定与计算
c． 面层材料配合比设计（设计一种既可）
d． 各种材料用量计算
② K5+000～K10+000段刚性路面结构设计，涉及：
a． 基础及结构设计
b． 板厚及板平面尺寸拟定
c． 配筋设计
d． 各种材料用量计算
4． 设计成果
① 具体的设计计算说明书（涉及图表、曲线）
② 路面材料用量汇总表
（二） 指导书
1． 沥青路面结构设计
① 路面结构层次组合
为使整个路面结构既能承受行车荷载和自然因素的综合作用，又能发挥结构层的最大效能，在进行路面结构组合设计中，必须考虑到：适应行车荷载作用的规定，在各种自然因素的作用下稳定、耐久及各结构层的特点。并按照面层耐久、基层坚实、土基稳定的规定，根据本地所产材料及以往筑路经验，合理选择材料，设计几种路面结构，并进行综合比较。
② 根据各种材料最小厚度的规定及以往经验初步拟定n-2个层次的厚度，按弯沉标准计算剩下一层的厚度，对于沥青砼面层及整体性材料基层进行拉应力验算，不满足规定要调整结构层厚度或重新设计结构层，并满足最小防冻厚度的规定。
③ 面层材料配合比设计
用图解法或解析法求出满足混合料级配的各种矿料比例，计算混合料的级配组成，并画出级配曲线，根据马歇尔实验结果，拟定沥青的最佳用量。
④ 按混合料配合比计算并记录各种材料用量
2． 水泥砼路面结构设计
① 基础的结构设计
为减小路基顶面的压应力，以及防唧泥冰冻及土基的不均匀沉陷等，水泥砼板的基础必须有足够的强度、刚度及稳定性，理论计算和实践都已证明，采用整体性好的材料修筑基层，可保证砼路面良好的使用特性和延长使用寿命。常用的基层材料有水泥稳定类、石灰稳定类等，可单层或多层，并规定基层顶面当量回弹模量不低于规范规定值。
② 板厚及板的平面尺寸的拟定
砼板一般采用矩形，其宽度可按路面宽及每个车道宽而定，一般不大于4.5m，其长度应根据本地气候条件（考虑温度应力）板厚及以往经验拟定，最大不超过6m。厚度通过计算拟定，最小厚度为18Cm。拟定板厚的具体环节：
a． 记录交通资料拟定交通等级
b． 拟定有关设计资料
c． 计算基层顶面的当量回弹模量
d． 计算荷载疲劳应力σrp
e． 计算温度疲劳应力σrt
f． 检查
③ 接缝设计
为减小伸缩变形和翘曲变形受到约束而产生的内应力，使接缝提供足够的传荷能力，并满足施工的规定，要进行接缝设计，拟定接缝的位置，接缝的类型﹑构造等，一般可按规范规定解决。
④ 配筋设计
一般可按规范规定或以往设计经验在相应位置配置钢筋。
⑤ 砼配合比及工程量计算（本设计记录砼用量即可）

几种矿料的级配组成 表一
矿料
名称
通过下列筛孔（方孔）的百分率（%）
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.074
碎石1
100
80.4
14.8
0.1

碎石2
100
98.8
81.9
18.5
2.6
2.0

石屑

100
99.9
69.4
21.5
7.9
5.5
3.7
3.0
2.2
砂

100
99.8
94.4
78.5
55.4
40.3
10.3
2.7
1.5
矿纷

100
99.7
99.4
96.2
83.7
规范规定的沥青混合料（AK—13A）级配组成范围 表二
混合料
类型
通过下列筛孔（方孔）的百分率（%）
16
13.2
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.074
AK—13A
100
90-100
60-80
30-53
20-40
15-30
10-23
7-18
5-12
4-8

沥青混合料马歇尔实验结果 表三
沥青用量(油石比）
密度
(g/cm3）
空隙率(%)
稳定度
(KN)
饱和度
(%)
流值
(1/100cm)
4.5%
2.318
5.2
7.6
62
18
5.0%
2.330
4.8
8.5
70
20
5.5%
2.362
4.2
9.1
76
25
6.0%
2.359
2.2
9.5
80
35
6.5%
2.350
1.8
8.2
82
40
7.0%
2.345
1.2
7.5
86
43
规范规定

3-6
>7.5
70-85
20-40

四、重要参考资料
《路基工程》、《路面工程》、《道路建筑材料》、《沥青路面设计规范》、《水泥砼路面设计规范》；道路设计手册：《路基》、《路面》。