路基工程课程设计_路基工程课程设计报告

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路基工程课程设计

设计题目：某公路路堤挡土墙设计

学 院：明 德 学 院 专 业：交 通 土 建 班 级：交通091班 姓 名：任 建 淑 学 号：092003111592 指导教师：胡 翔

2012年11月11日

目录

第一章 设计资料任务.............................................................................2 第二章 车辆荷载计算.............................................................................4

2.1 试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度...............................4

2.2布载和换算土层厚度...............................................................5 第三章

考虑车辆荷载作用是的土压力计算.......................................6

3.1 计入h0求算破裂棱体的宽度....................................................6

3.2 计算主动土压力及其作用位置...............................................6 第四章 挡土墙截面设计.........................................................................8

4.1 初拟墙顶面宽度.........................................................................8

4.2 抗滑动稳定性验算.....................................................................9 4.3 抗倾覆稳定性验算.....................................................................9 4.4 地基承载力验算........................................................................10 4.5 墙身截面强度验算....................................................................10 4.6 正截面抗剪强度验算................................................................10 第五章 有关设计尺寸参数....................................................................11 第六章

参考文献..................................................................................16

第一章

设计任务及内容

一、设计资料：

浆砌片石重力式路堤墙，墙高H=4米，填土高a=2米，填土边坡1：1.5，填料容重γ=18 KN/m3，φ=35°。墙背选用仰斜1：0.25（α2=-14°02′），δ=1/2φ，基底摩擦系数f1=0.5，地基容许承载力［σ0］=800kPa。7.5号砂浆砌30号片石墙身。

圬工容重γk=23 kN/m3［,σa］=600kPa,［σj］=50kPa,［σL］=60kPa,［σWL］=80kPa,墙身分段长度为

10米，设计荷载公路－Ⅰ级，路基宽度8.5米，路肩0.75米，基底土的内摩擦系数f2=0.80，地基土容重γ1=19 kN/m3,墙身容许偏心率：主要组合［ρ1］=0.25，附加组合［ρ1］=0.30，基底容许偏心率［ρ2］=0.2。

二、设计内容：

1、通过试算，选择断面尺寸。

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2、墙顶以上填土土压力的计算。

3、墙身断面（基顶）强度验算。

4、基础底面强度（应力）验算。

5、墙体稳定验算。

三、设计成果：

1、设计计算书（20页左右）

2、墙顶以上填土土压力计算图

3、墙身断面强度验算图

4、基础底面强度及稳定验算图

四、设计要求：

1、设计任务书下达后，应立即着手进行设计资料的收集和教材中相关内容的复习工作。

2、要求每个学生充分发挥独立工作能力和钻研精神，培养分析问题和解决问题的能力。

3、在设计阶段，除参考已学教材外，还应查阅有关文献和书籍，扩大知识面，培养综合运用专业知识去解决工程实际问题的能力。

4、在课程设计开始后，先编排工作计划和进度表，设计时参照执行，以免进度滞后。

五、设计进度安排（供参考）

1、第一天————学习本“任务书”，复习教材，收集资料，制定工

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作计划。

2、第二天————通过试算，选择断面尺寸。并计算墙顶以上填土土压力。

3、第三天————墙身断面（基顶）强度验算。

4、第四天————基础底面强度（应力）验算。

第五天————墙体稳定验算。并将设计成果仔细检查后装订成册。

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第二章 车辆荷载换算

2.1．试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度B；(1)假定破裂面交于荷载内 不计车辆荷载作用h00m； 计算棱体参数A0B0

11A0(aH2h0)(aH)(24)218

221111B0ab(bd)h0H(H2ah0)tan234(422)tan(1402')6.99912222AB0ab2h0(bd)H(H2a2h0)tan234(422)tan(1402')0.389A0(Ha)(Ha2h0)(42)(42)3828'；

tantan(cottan)(tanA)tan3828'(cot35tan3828')(tan3828'0.3829)0.826940.2533342' 24

则：arctan0.82693935'arctan不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：

B(Ha)tanHtanb(42)0.82694tan(1402')32.96m

由于路肩宽度d=0.75m

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2．2 布载，换算土层厚度

查阅《公路工程技术标准(JTG+B01-2003)》可知：公路-II级基本相当于公路I级车辆荷载。车辆荷载布置图可知道：公路I级时：L031.471.412.8m.则挡土墙的计算长

LL0(H2a)tan3012.8(422)tan3017.42m10m

挡土墙的计算长度取值10m 车辆荷载布置图(公路-II级)：

车辆荷载布置图

由于在不加荷载时破裂棱体宽度2.96m，路肩宽0.75m，所以取车辆荷载： ∑Q=550KN.换算土层厚度：h0Q5501.03m BL182.9610 第 5 页

第三章 考虑车辆荷载作用时的土压力计算

3.1．计入h0求算破裂棱体的宽度(1)计算棱体参数A0、B0：

A12(aH2h100)(aH)2(2421.03)(24)24.18

B102ab(bd)h102H(H2ah0)tan1 223(30.75)1.03124(42221.03)tan(1402')12AB0ab2h0(bd)H(H2a2h0)tanA0(Ha)(Ha2h0)2321.03(30.75)4(42221.03)tan(1402')(42)(4221.03)0.4963828'

tantan(cottan)(tanA)tan38.464(cot35tan3828')(tan3828'0.496)0.899

则arctan0.8994157'

考虑车辆荷载后的破裂棱体宽度值为：

B(Ha)tanHtanb(42)0.8994tan(1402')33.394易知破裂面位于荷载中。

3.2计算主动土压力及其作用位置 主动土压力系数：

Kcos()sin()(tantan)cos(4157'35)sin(41573828')(0.8990.25)0.1486

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h1d0.751.156m

tantan0.8990.25batan320.899h31.852m

tantan0.8990.25h4Hh1h341.1561.8520.992

h2hh2a221.85221.030.992(13)0241(1)1.3592 H2HH4244211主动土压力： EH2KK118420.15581.359230.50KPa K1122ExEcos()30.5cos(1402'17.5')30.44KPa

EyEsin()30.5sin(1402'17.5.)1.85KPa

作用位置：

ZHa(Hh3)2h0h4(3h42H)y33H2K12

42(41.852)1.030.992(30.992234)3421.35921.65mZxBZYtan3.3941.65tan(1402')3.8m

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第四章 挡土墙截面设计

4.1初拟墙顶面宽度

b1=1.2m；通过计算检验强顶宽b1是否满足使用要求

G1(40.50.29)1.22389Kg

G20.51.52317.25Kg

G1321.50.29235.00Kg G0G1G2G3111.3Kg

(注：BM与水平方向的夹角为 011.31)各部分墙重对墙趾M的力臂：

Z10.30.50.25(40.50.29)20.251.221.43m

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0.50.251.50.81m 221.51.43Z30.98m

3ZGZ2G2Z3G3Z0111.3131m G0Z2

4.2抗滑动稳定性验算

kc[(NEXEP)tan0]EP[Gcos0Esin(0)]EXNtan0Ecos(0)(111.3cos11.3130.5sin14.77)0.46.1[kc]1.330.5cos14.77111.3sin11.31

（其中：014.77）

4.3抗倾覆稳定性验算 抗倾覆稳定系数：

EG0Z0EyZX111.31.3131.854.2pZpk03.71[k0]1.5

EXZ30.51.36y（ZyZy0.291.36m ； Zx0.5sin11.310.3Zx4.2）

4.4地基承载力验算

N1(GGQ1EyW)cos0Q1EXsin0(111.31.01.01.85)cos11.311.030.5sin11.31116.93KNZNEXZGZ0EyZXyGEy

111.31.3131.854.230.51.361m

111.31.85eB1.63B2N0.7750.04 ； 有e 226则 Pmaxmin6eN1116.9360.04(1)(1)95KPa；67.27KPa[f]800KPa AB1.461.46即符合地基承载力

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4.5墙身截面强度验算（1）抗压强度验算

kARk0.9911.2600308.88 k2.31Nj0(GGQ1Ey0.95(1.2111.31.41.85)129.34KN

NkjkARk

4.6 正截面抗剪强度验算

QjQ1Ex1.430.4442.6KN

AjRj1.2240fmN12.310.4116.93181.98KN kQAjRjjfmN1

k由验算结果知挡土墙的设计尺寸偏于安全

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第五章 有关设计尺寸参数

5.1墙身断面尺寸

墙身高(m): 4.00 m 顶宽:120.00 cm 面坡倾斜坡率 0.25 背坡倾斜坡率-0.25 墙趾1高: 50.00 cm 墙趾1宽: 30.00 cm 墙趾倾斜坡率: 0.25 cm 墙底倾斜坡率: 0.20 墙底水平宽度:142.86 cm 墙底斜宽度:145.69 cm

5.2物理参数: 填土高度:200.00 cm 填土宽度:300.00 cm 墙后填土容重: 18.00 kN/m3 墙后填土内摩擦角: 35.00 墙背与墙后填土摩擦角: 17.50 圬工砌体容重: 23.00 kN/m3 基底摩擦系数: 0.50 地基填土容重: 19.00 kN/m3

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地基填土摩擦系数: 0.80

5.3其他参数

墙体布置长度: 10.00(m)路基宽: 8.50(m)路肩宽: 0.75(m)荷载算法:新规范 汽车荷载级别: 公路Ⅰ级

5.4计算土压力: 受力情况:(采用公式)2 计算高度 4.79(m)1.无荷载时破裂角: 38.88 2.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 1.28 3.换算成土柱高度: 0.38(m)4.破裂角: 39.77 5.土压力: 53.97(kN)

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6.作用点高度(相对于墙趾): 1.39(m)水平距离(相对于墙趾): 1.85(m)7.墙顶荷载: 0.00(kN)

5.5滑动稳定性验算: 1.基底摩擦系数: 0.50 2.基底倾斜度: 0.20 3.墙自重W:132.58(kN)4.土压力: 53.97(kN)5.滑移力: 26.19(kN)抗滑力: 71.88(kN)6.抗滑稳定系数Kc1: 2.74 抗滑稳定验算满足: Kc1 = 2.74 >1.300

5.6地基土抗剪稳定性验算: 1.地基土摩擦系数: 0.80 2.地基填土容重: 19.00(kN/m3)3.地基土层水平向:滑移力: 53.88(kN)抗滑力:111.77(kN)

5.7.地基土抗剪稳定系数: 2.07 地基土抗剪稳定验算满足: Kc2 = 2.07 >1.300

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5.8倾覆稳定性验算: 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw: 1.41(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩: 75.08(kN*m)

抗倾覆力矩:193.21(kN*m)倾覆稳定系数: 2.57 抗倾覆稳定验算满足: K0 = 2.57 >1.5005.9

5.9基底应力及偏心距验算: 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力: 1.作用于基础底的总竖向力:143.77(kN)2.总弯距:118.14(kN*m)3.基础底面宽度:145.69(m)4.偏心距e:-9.33(cm)5.基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn: 0.82(m)6.基底压应力: 趾部: 60.77(kPa)踵部:136.60(kPa)地基承载力验算满足 最大压应力: 136.60

5.10截面强度验算: 土压力计算: 受力情况:(采用公式): 2

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计算高度为: 4.00(m)1.无荷载时的破裂角: 39.60 2.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 0.96(m)3.换算成土柱高度: 0.02(m)4.破裂角: 39.65 5.土压力: 38.57(kN)6.作用点高度(相对于截面): 1.40(m)

作用点(相对于截面外侧)水平位置: 1.55(m)7.墙顶荷载: 0.00(kN)强度验算: 验算截面以上墙体重量:110.40(kN)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw: 1.10(m)法向应力检算: :作用于验算截面的总竖向力112.73(kN)总弯距: 71.09(kNm)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn: 0.63(m)截面宽度B:120.00(cm)偏心距e:-3.06(cm)截面上压应力:面坡: 79.56(kPa)

背坡:108.33(kPa)

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第六章

参考文献

1.杨广庆.蔡英.苏谦 高路堤加筋土挡土墙的变形和受力研究 [期刊论文] –湖北工业大学学报

2.何昌荣.陈群.富海鹰 两种支挡结构的实测和计算土压力 [期刊论文]-湖北工业大学学报 2000 3.陈仲颐.周景星.王洪瑾 土力学 1992 4.顾慰慈.挡土墙土压力计算 2000

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