中南大學(xué)路基路面課程設(shè)計(jì)

1、中南大學(xué)土木工程學(xué)院路基路面工程課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院：土木工程學(xué)院班 級：學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)老師：時(shí) 間：2013年7月 目 錄一、重力式擋土墻設(shè)計(jì)第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書2一設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求2二設(shè)計(jì)內(nèi)容2三設(shè)計(jì)資料2第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書1. 車輛換算荷載32. 主動土壓力計(jì)算43. 設(shè)計(jì)擋土墻截面84. 繪制擋土墻縱橫截面附圖111二、 衡重式擋土墻設(shè)計(jì)第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書一設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求12二設(shè)計(jì)內(nèi)容12三設(shè)計(jì)資料12第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書131. 車輛荷載換算132. 上墻土壓力計(jì)算133. 下墻土壓力計(jì)算154. 墻身截面計(jì)算175. 繪制擋土墻縱橫截面圖附圖221一、重力式擋土墻第一部分 設(shè)計(jì)

2、任務(wù)書一設(shè)計(jì)的目的要求通過本次設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對路基路面工程有關(guān)理論知識的理解，掌握重力式擋土墻設(shè)計(jì)的基本方法與步驟。將設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊。二設(shè)計(jì)內(nèi)容車輛荷載換算；土壓力計(jì)算；擋土墻截面尺寸設(shè)計(jì)；擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算。三設(shè)計(jì)資料1墻身構(gòu)造擬采用細(xì)粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墻(如草圖1)，墻高=？m，墻頂寬=？m，填土高度？m，填土邊坡1：1.5，墻背仰斜，1：0.25=14°02，基底傾斜1：5=11°18)，墻身等厚，分段長度10m，=7.0 m。2車輛荷載計(jì)算荷載：汽車20；驗(yàn)算荷載：掛車100。3土壤工程地質(zhì)情況墻后填土

3、容重=18KN/m3，內(nèi)摩檫角=35°，填土與墻背間的摩檫角；粘性土地基，允許承載力=250Kpa，基底摩檫系數(shù)=0.50。取荷載組合I，抗滑穩(wěn)定性系數(shù)=1.3，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)=1.5。4墻身材料細(xì)粒水泥混凝土砌25號片石，砌體容重=22KN/m3； 砌體允許壓應(yīng)力=600KPa，允許剪應(yīng)力=100KPa，允許拉應(yīng)力=60KPa。第二部分 計(jì)算書正文1. 車輛荷載換算墻背后填土外表有車輛荷載作用，使土體產(chǎn)生附加的豎向應(yīng)力，從而產(chǎn)生附加的側(cè)向應(yīng)力。土壓力計(jì)算時(shí)，對于作用于墻背后填土外表的車輛荷載可以近似的按均布荷載來考慮，并將其換算為重度與墻后填土相同的均布土層。1求不計(jì)車輛荷載作時(shí)

4、的破裂棱體寬度B0計(jì)算圖示如下初步擬定，查公路設(shè)計(jì)手冊路基，由表321中第五類公式知?jiǎng)t，于是有：2求縱向分布長度L L采用10m，其中，L0取為7.0m3計(jì)算車輛荷載總重車輪中心距路基邊緣0.5m，汽車20級，一輛車的總重力為300KN。在范圍內(nèi)布置車輪重：布置車輪的寬度 4換算當(dāng)量土層厚度 2. 主動土壓力計(jì)算計(jì)算圖示如下1求破裂角 假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查公路設(shè)計(jì)手冊路基現(xiàn)驗(yàn)算破裂面是否交于荷載內(nèi)：堤頂破裂面至墻踵：荷載內(nèi)緣至墻踵:荷載外緣至墻踵:比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。2求主動土壓力系數(shù)K和K11中假設(shè)成立，即破裂面交于荷載內(nèi)，則采用公路設(shè)計(jì)手冊路基第二版表3-2-1

5、采用第6類公式計(jì)算：3求主動土壓力及作用點(diǎn)位置按墻的每延米計(jì)算。墻后土體主動土壓力：水平向分力：豎向分力：因基底傾斜，土壓力對墻趾O的力臂為：4驗(yàn)算荷載：對于掛車100取，。于是：驗(yàn)算破裂面是否交于荷載內(nèi)：堤頂破裂面至墻踵：荷載內(nèi)緣至墻踵:荷載外緣至墻踵:比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。求主動土壓力系數(shù)K和K1求主動土壓力及作用點(diǎn)位置墻后土體主動土壓力：水平向分力：豎向分力：比較得知：驗(yàn)算荷載略大于設(shè)計(jì)荷載，故擋土墻截面設(shè)計(jì)按照驗(yàn)算荷載進(jìn)行計(jì)算。因基底傾斜，土壓力對墻趾O的力臂為：3. 設(shè)計(jì)擋土墻截面1計(jì)算墻身自重及其力臂故2抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)

6、算，故擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。4基底應(yīng)力驗(yàn)算為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。偏心距：因此，地基承載力滿足要求。5截面應(yīng)力驗(yàn)算為了保證強(qiáng)身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇12個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，墻面、墻背相互平行，截面的最大應(yīng)力出現(xiàn)在接近基底處。 強(qiáng)度計(jì)算要求：如附圖所示，選取一個(gè)截面進(jìn)行驗(yàn)算：1-1截面 其中，； 于是： 則擋土墻強(qiáng)度滿足要求。 穩(wěn)定性計(jì)算要求：其中：于是：則擋土墻穩(wěn)定性滿足要求。 正截面受剪時(shí)驗(yàn)算要求：其中： 于是：則擋土墻抗剪強(qiáng)度滿足要求。4. 繪制擋土墻縱橫斷面圖1:100。重力式擋土墻縱橫斷面圖見附圖1。二、衡重式擋土墻第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書一

7、設(shè)計(jì)的目的要求通過本次設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對路基路面工程有關(guān)理論知識的理解，掌握衡重式擋土墻設(shè)計(jì)的基本方法與步驟。將設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊。二設(shè)計(jì)內(nèi)容車輛荷載換算；土壓力計(jì)算；擋土墻截面尺寸設(shè)計(jì)；擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算。三設(shè)計(jì)資料1墻身構(gòu)造擬采用細(xì)粒水泥混凝土砌片石衡重式路肩墻如草圖2，墻高=？m，上墻=？m，墻背俯斜1：0.35，墻頂寬=0.5 m；衡重臺寬=0.90 m；下墻=？m，墻背仰斜，1：0.25=-14°02；墻面坡度1：0.05，墻身分段長度12 m，=5.5 m。2土壤工程地質(zhì)情況墻后填土容重=18KN/m3，內(nèi)摩檫角=34o，上

8、墻的假想墻背摩檫角，下墻墻背墻背摩檫角；地基允許承載力=800Kpa，基底摩檫系數(shù)=0.60。取荷載組合I，抗滑穩(wěn)定性系數(shù)=1.3，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)=1.5。3墻身材料細(xì)粒水泥混凝土砌25號片石，砌體容重=22KN/m3； 砌體允許壓應(yīng)力=800KPa，允許剪應(yīng)力=160KPa，允許拉應(yīng)力=80KPa。4車輛荷載計(jì)算荷載：汽車20；驗(yàn)算荷載：掛車100。第二部分 計(jì)算書正文1. 車輛荷載換算墻背后填土外表有車輛荷載作用，使土體產(chǎn)生附加的豎向應(yīng)力，從而產(chǎn)生附加的側(cè)向應(yīng)力。土壓力計(jì)算時(shí)，對于作用于墻背后填土外表的車輛荷載可以近似的按均布荷載來考慮，并將其換算為重度與墻后填土相同的均布土層。1求縱向

9、分布長度L 初步擬定墻高H=6m，上墻高H1=2.4m，下墻高H2=3.6m。由于該擋土墻為路肩墻，故填土高度為零，即。 ，取L=10.46m。其中，L0取為7.0m2計(jì)算車輛荷載總重車輛荷載總重按下述規(guī)定計(jì)算：縱向：當(dāng)取用擋土墻分段長度時(shí)，為分段長度內(nèi)可能布置的車輪重力；當(dāng)取一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車的擴(kuò)散長度時(shí)為一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車重力。橫向：破裂棱體寬度B0范圍內(nèi)可能布置車輪重力，車輛外側(cè)車輪中心距路面或硬路肩、安全帶邊緣的距離為0.5m。按車帶均攤的方法計(jì)算。汽車20級，一輛重車總重300KN。由于此處是整個(gè)路基寬度范圍內(nèi)的汽車作用力，故。3換算當(dāng)量土層厚度 2. 上墻土壓力計(jì)算（1） 計(jì)算破裂角，判別是否

10、出現(xiàn)第二破裂面假想墻背傾角為，見以下圖：則有 則。假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查公路設(shè)計(jì)手冊路基表3-2-2第一類公式知驗(yàn)算破裂面的位置如下：第一破裂面距墻頂內(nèi)緣：破裂面交于荷載內(nèi)，與假設(shè)相符，而且不可能出現(xiàn)其他情況，故采用此類計(jì)算公式。因?yàn)?，所以會出現(xiàn)第二破裂面。（2） 計(jì)算第二破裂面上的主動土壓力E1 查公路設(shè)計(jì)手冊路基表3-2-2第一類公式知：對上墻O1的力臂為3. 下墻土壓力計(jì)算 1求破裂角 假定破裂面交于荷載外，采用表27-6中第五類公式計(jì)算。破裂角計(jì)算示意圖如圖：則有： 現(xiàn)驗(yàn)算破裂面位置如下：破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：比較，故分析與原假設(shè)不相符，即破裂面交于荷載內(nèi)。計(jì)算圖示如下： 現(xiàn)驗(yàn)算破裂面位置如下：破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：比較，故破裂面交于荷載內(nèi)。2 計(jì)算土壓力4. 墻身截面計(jì)算因上墻頂寬，則上墻底寬，下墻底寬。（1） 計(jì)算墻的重力及力臂上墻墻身自重對墻趾的力臂 n取0.05下墻墻身自重對墻趾的力臂第二破裂面與墻背之間的土楔重其中 對墻趾的力臂 土楔上荷載重對墻趾的力臂（2） 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，故擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。（3） 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 ，因此該擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。（4） 基底應(yīng)力計(jì)算即偏心距大于容許偏心距，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，由于土地基不能承受拉力，則基底發(fā)生應(yīng)