西南交通大學(xué)路基工程課程設(shè)計(jì)

1、西南交通大學(xué)路基工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué)生姓名： 陳發(fā)明學(xué)生學(xué)號(hào)：班級(jí)編號(hào)：指導(dǎo)教師： 黃俊杰2019年 06月 03日目錄設(shè)計(jì)資料 1. . TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 雙線鐵路的設(shè)計(jì) 2. .確定雙線鐵路的線間距及路基各部分尺寸 2.換算土柱的確定 2. . HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 擋土墻的設(shè)計(jì) 3. .擋土墻與路堤相關(guān)參數(shù) 3. .擋土墻幾何信息 3. .土壤地質(zhì)情況 3. .擋土墻墻材料 3. .3.2 擋土墻設(shè)計(jì)荷載的計(jì)算 3. .墻背填料及荷載的主動(dòng)

2、土壓力 3.（1）破裂面計(jì)算 3. .（2）主動(dòng)土壓力計(jì)算 5.重力式擋土墻的檢算 6. .擋土墻滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算 6.擋土墻傾覆穩(wěn)定性檢算 6.擋土墻基底應(yīng)力及偏心距檢算 7.擋土墻墻身截面強(qiáng)度檢算 7.參考資料 9. . HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 附錄 A源程序代碼以及計(jì)算結(jié)果 1.0附錄 B設(shè)計(jì)依據(jù)資料 1.2.附錄 C重力式擋土墻設(shè)計(jì)圖 2.2.設(shè)計(jì)資料某級(jí)重型雙線鐵路，旅客列車設(shè)計(jì)行車速度 160km/h，道床為單層道床（厚度建議 取 0.35m）， K2+500K3+500 段路堤處于直線地段，高度 412m，根據(jù)實(shí)際情況，需

3、設(shè) 置重力式擋土墻。本人題號(hào)為 16，路堤墻高 H=8.0m，擋墻上部有 2 米高的路堤填土，擋土墻材料為混 凝土，墻后填料為碎石類土。只考慮主力的作用，且不考慮常水位時(shí)靜水壓力和浮力。雙線鐵路的設(shè)計(jì)確定雙線鐵路的線間距及路基各部分尺寸查鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范( TB10001-2016)得，雙線鐵路的線間距 D=4.2m ，道床頂 面寬度 A=3.4m ，道床厚度 h=0.35m，路基面寬度 B=11.6m，道床邊坡坡度 m=1.75，軌枕 埋入道砟深度 e=0.185m，軌頭寬度 g=0.073m，路肩寬度 c=0.8m21 0.04 m1.191mh (A 1.435 g) 0.04 e 0.

4、35 (3.4 1.435 0.073) 0.04+0.185 2 2 20.041.75B 2(c x A) D 2 (0.8 1.191 3.4) 4.2 11.582m 11.6m, 取B 11.6m 221則路肩寬度 c (11.6 11.582) 0.8 0.809m換算土柱的確定根據(jù)題目要求，路基土重度?。?0kN/m3 。根據(jù)鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，路基面上列車及鋼軌換算土柱寬為 l0 3.3m ，高為 h0 3.1m 。擋土墻的設(shè)計(jì)擋土墻與路堤相關(guān)參數(shù)3.1.1擋土墻幾何信息 由設(shè)計(jì)任務(wù)的規(guī)定需采用重力式仰斜擋土墻，初步擬定尺寸如下： 墻頂寬度 1.5m，墻背坡度 1:0.2

5、5 ，墻胸坡度 1:0.25 ，墻底寬度 1.5m，墻底坡度 0。3.1.2土壤地質(zhì)情況 填土為碎石類土，內(nèi)摩擦角為 40，填土與墻背間摩擦角為 20，容重為 20kN/m3，基地與底層的摩擦系數(shù) f 取 0.45。允許地基承載力 =800kPa。3.1.3擋土墻墻材料墻身采用 C15 混凝土，容重為 23kN/m3，容許壓應(yīng)力為 =5000kPa，容許剪應(yīng)力 =700KPa。擋土墻設(shè)計(jì)荷載的計(jì)算作用在擋土墻上的力， 一般可只計(jì)算主力， 在浸水地區(qū)、 地震動(dòng)峰值加速度為 0.2g（原 為八度）及以上地區(qū)及有凍脹力等情況下，尚應(yīng)計(jì)算附加力和特殊力。本設(shè)計(jì)中只考慮如 下主力：墻背填料及荷載的主動(dòng)土

6、壓力 作用在擋土墻墻背的主動(dòng)土壓力，一般按庫(kù)侖主動(dòng)土壓力公式計(jì)算。（1）破裂面計(jì)算假設(shè)破裂面存在如圖 3-1 ，存在情況有五種，則有五種計(jì)算公式。利用計(jì)算機(jī)編程對(duì) 下列五種情況進(jìn)行檢算。圖 3-1 假設(shè)破裂面存在的五種范圍（單位： m） TOC o 1-5 h z 根據(jù)上圖由幾何知識(shí)得： 區(qū)內(nèi) 14.037.1區(qū)內(nèi) 37.147.3區(qū)內(nèi) 47.349.6區(qū)內(nèi) 49.656.4區(qū)內(nèi) 56.459.7經(jīng)過計(jì)算破裂面存在范圍 II 內(nèi)，其角度 為 38.73 。計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果見圖 3-2，源代碼存于附錄圖 3-2 模擬土壓力計(jì)算結(jié)果(2)主動(dòng)土壓力計(jì)算在情況 II 下，破裂面位置及各種幾何參數(shù)表

7、示如圖 3-3。 其主動(dòng)土壓力計(jì)算公式如下- =40 +20 -14.04 =45.951 1 2A0 (a H 2h0)(a H) (2 8 2 3.1) (2 8) 81m2 11B0ab (b K)h0 H(H 2a 2h0 ) tan1 1 23.5 (3.5 2.05) 3.1 8 (8 2 2 2 3.1) 0.25 38.905m2 22tan tan (tan cot )(tan B0 ) 1.034 (1.034 1.192) (1.034 38.905) 0.802 tan 1 0.802 38.73cos( ) cos(38.73 40 )Ea ( A0 tan B0)2

8、0 (81 tan38.73 38.905) 99.14kN / ma 0 0 sin( ) sin(38.73 45.95 ) 計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算結(jié)果：Ea 102.359kN / m 38.73由于兩個(gè)計(jì)算結(jié)果相近，在誤差允許范圍內(nèi)，所以最大主動(dòng)土壓力計(jì)算準(zhǔn)確圖 3-3 計(jì)算草圖3.2.2土壓力作用點(diǎn)位置及水平與豎直分力的大小h2Ktan tan2.050.802 0.253.714mb a tan3.5 2 0.802h13.434mtan -tan0.802 0.25h3 H h1 h2 8 3.434 3.714 0.852mZxH 3 a(3H 2 3h1H h12) 3h0h322

9、3(H 2 2aH ah1 2h0h3 )83 2 (3 82 3 3.434 8 3.434 2 ) 3 2 0.85222.675mZy23 (82 2 2 8 2 3.434 2 3.2 0.852) B Zx tan 1.5 2.675 0.25 2.169mEx Ea cos() 102.359 cos(20 14.04 ) 101.806kN / mEy Ea sin() 102.359 sin(20 14.04 ) 10.628kN / m3.3 重力式擋土墻的檢算3.3.1擋土墻滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算由于墻身采用 C15 混凝土，其重度為 23kN/m3，則G 1A1 23 8 1.5

10、 276kN /m 衡重臺(tái)上由前面計(jì)算的雖然為雙線鐵路，但是根據(jù)破裂面的計(jì)算可得其有效荷載只為 一個(gè)換算土柱的重量，又為碎石類土，其重度為 20kN/m3，則Wr 2A2 3.1 3.3 20 204.6kN / m所以: N G Wr W0 Ey 276 204.6 0 10.628 491.228kN / m則擋土墻沿基地的抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)KcNEx Ex tan 0 f ExExN tan 0491.228 (101.806 0) 0 0.45 0101.8062.17 1.3 滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算通過。3.3.2擋土墻傾覆穩(wěn)定性檢算ZG = 1 1.5+ 1 8 0.25=1.75mG 2 2

11、K0MyM0G ZG Ey Zy Ep ZpEx Z276 1.75 10.628 2.169 0101.806 2.6751.85 1.6傾覆穩(wěn)定性檢 算通過3.3.3擋土墻基底應(yīng)力及偏心距檢算M y M0 G ZG Ey Zy Ex Zx ZNG Ey276 1.75 10.628 2.169 101.806 2.675 0.82e B2 ZN276 10.6281.5 0.82 0.07 B 1.5 0.25 偏心距檢算通過 2 6 6基地壓應(yīng)力：當(dāng) e 6B 時(shí)， 1，2N 1 6eBB1N112B基地壓應(yīng)力檢算通過6Be276 10.6281.50.07 6(1 0.10.75 6)

12、244.59kPa176.10kPa 800kPa3.3.4擋土墻墻身截面強(qiáng)度檢算選取 1/2 墻高處截面進(jìn)行檢算1）法向應(yīng)力及偏心距檢算G1A3 23 4 1.5 138kN / m11 ZG1.5 4 0.25 1.25mG 2 2 cos( )cos(38.73 40 )a (tan -tan ) (0.802 0.25) 0.108 a sin( ) sin(38.73 45.95 )H = H a 20 8 0.108 17.28kPa a= a a =20 2 0.108 4.32kPa h = h0 a 20 3.1 0.108 6.696kPa1 H 1 HEa 2 2 H 2

13、 h1 a (2 h1) a1 818= 17.28 3.434 4.32 ( 3.434) 4.322 222=44.42kN / mEx Ea cos() 44.42 cos(20 14.04 ) 44.18kN / m3 2 2Zx 43 2 (3 42 3 3.434 4 3.4342) 1.34mEy Ea sin() 44.42 sin(20 14.04 ) 4.61kN / m(42 2 2 4 2 3.434) Zy =B Zx tan 1.5 1.34 0.25 1.835mZNM y M 0 G ZG Ey Zy Ex ZxG Ey138 1.25 4.61 1.835 4

14、4.18 1.340.85e B2 ZN138+4. 621.50.85 0.1m 0.3B=0.3 1.5=0.45 m 偏心距檢算通過 21 N 6e12 B B基地壓應(yīng)力檢算通過1.5138 4.62 (1 0.1 6) 133.1kPa 5000kPa1.5 79.9kPa2）剪應(yīng)力檢算TExi 44.18 29.45kPa 100kPa 剪應(yīng)力檢算通過B B 1.5參考資料1 鐵道工程郝瀛主編鐵道工程中國(guó)鐵道出版社， 2000；鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范( TB10025-2006)中國(guó)鐵道出版社， 2009；鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范( TB10001-2016)中國(guó)鐵道出版社， 2017；1

15、995鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè) 路基鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院中國(guó)鐵道出版社，附錄 A 源程序代碼以及計(jì)算結(jié)果#include#include using namespace std;const double PI=3.14159;void main(void)cout2016117141 陳發(fā)明 endl;double i=0.245, a=0,b=0,c=0;cout第一區(qū)域 :;while(ib)b=a;c=i; i=i+0.001;cout最大土壓力 =bkN/m,此時(shí)的=c/PI*180 endl;double d=0.647, e=0,f=0,g=0;while(df)f=e;g=d; d=

16、d+0.001;cout第二區(qū)域:最大土壓力=fkN/m, 此時(shí)的=g/PI*180 endl;double h=0.826,j=0,k=0,l=0;while(hk)k=j;l=h; h=h+0.001;cout第三區(qū)域:最大土壓力=kkN/m, 此時(shí)的 =l/PI*180 endl;double m=0.866,n=0,o=0,p=0;while(mo)o=n;p=m; m=m+0.001;cout第四區(qū)域:最大土壓力=okN/m, 此時(shí)的 =p/PI*180 endl;double q=0.984, r=0,s=0,t=0;while(qs)s=r;t=q; q=q+0.001;cout

17、第五區(qū)域:最大土壓力 =skN/m,此時(shí)的=t/PI*180 endl;system(pause);附錄 B 設(shè)計(jì)依據(jù)資料一、客貨共線非電氣化鐵路直線地段標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度、列車和軌道荷載換算土柱高度及分布寬度三、重力式擋土墻材料參數(shù)四、填料物理力學(xué)指標(biāo)五、基底與地層間的摩擦系數(shù)六、各種邊界條件下的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力公式92;E 卜 u 0 t fl cmlmw斟，切3I 0UTIG8rlp f:M?3u:坊：M 磯心y 第 省PE;-* ajM百2 :芒當(dāng)匸JBE: ; Mz 久送47 YE i* 0113“ 3*Pg 盍.TUHx:2:*:*so%p gco境炭23- 9tg* 館於)(悔 4/(

18、 . -iti + fi + 2h )(u + ff)costtf + 叩CQ(i? * f3)E* Etsia(d - ujEXM心曠力7初 E* .c$ (3 - a),/*/?+ Z.tga/P + u( 3H* - 3A + Af) + 祜A 2aH - aA i * 2htht)b_atgt _hi tg-t(a *亦 g5a 6W心 - t 理土 J( t g 妙 + Gtge )(tg 伏 +一券)Ey 皿._|/(H * 2a)lca(Hyh + 屛)+財(cái)冷,(ht2h4)tH+Z* J) + Z. t ga3(/ + 2aW-aA! +2AX)L M b-aZ. 1 tg tga * tg0 * tc? VA人.a, * Va./.-tgati?N+H015糕無D1N+ -NIs+lsur;-aJ*L-WLfHJ 斗 4 軸 I*#?)( )、出餐Ml HrDA: : ,皿A.f K(tf i) - 1R|P * j!tSFi +ct(1*i )f + t(fl +|)J人 _ m“rj門 亦$- t)c