中南大学路基路面专业课程设计.doc

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：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32. 主动土压力计算43. 设计挡土墙截面84. 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131. 车辆荷载换算132. 上墙土压力计算133. 下墙土压力计算154. 墙身截面计算175. 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）设计目标要求经过此次设计基础训练，深入加深对路基路面工程相关理论知识了解，掌握重力式挡土墙设计基础方法和步骤。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）设计内容车辆荷载换算；土压力计算；挡土墙截面尺寸设计；挡土墙稳定性验算。（三）设计资料1墙身结构拟采取细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1)，墙高=？m，墙顶宽=？m，填土高度？m，填土边坡1：1.5，墙背仰斜，1：0.25（=1402），基底倾斜1：5（=1118)，墙身等厚，分段长度10m，=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=18KN/m3，内摩檫角=35，填土和墙背间摩檫角；粘性土地基，许可承载力=250Kpa，基底摩檫系数=0.50。取荷载组合I，抗滑稳定性系数=1.3，抗倾覆稳定性系数=1.5。4墙身材料细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重=22KN/m3； 砌体许可压应力=600KPa，许可剪应力=100KPa，许可拉应力=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，使土体产生附加竖向应力，从而产生附加侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面车辆荷载能够近似按均布荷载来考虑，并将其换算为重度和墙后填土相同均布土层。（1）求不计车辆荷载作时破裂棱体宽度B0计算图示以下初步确定，查公路设计手册（路基），由表321中第五类公式知则，于是有：（2）求纵向分布长度L L采取10m，其中，L0取为7.0m（3）计算车辆荷载总重车轮中心距路基边缘0.5m，汽车20级，一辆车总重力为300KN。在范围内部署车轮重：部署车轮宽度 （4）换算当量土层厚度 2. 主动土压力计算计算图示以下（1）求破裂角 假设破裂面交于荷载内，查公路设计手册（路基）现验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：荷载内缘至墙踵:荷载外缘至墙踵:比较得悉：，故结果和假设相符，所选公式正确。（2）求主动土压力系数K和K1（1）中假设成立，即破裂面交于荷载内，则采取公路设计手册（路基）第二版表3-2-1采取第6类公式计算：（3）求主动土压力及作用点位置按墙每延米计算。墙后土体主动土压力：水平向分力：竖向分力：因基底倾斜，土压力对墙趾O力臂为：（4）验算荷载：对于挂车100取，。于是：验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：荷载内缘至墙踵:荷载外缘至墙踵:比较得悉：，故结果和假设相符，所选公式正确。求主动土压力系数K和K1求主动土压力及作用点位置墙后土体主动土压力：水平向分力：竖向分力：比较得悉：验算荷载略大于设计荷载，故挡土墙截面设计根据验算荷载进行计算。因基底倾斜，土压力对墙趾O力臂为：3. 设计挡土墙截面（1）计算墙身自重及其力臂故（2）抗滑稳定性验算，故抗滑移稳定性满足要求。（3）抗倾覆稳定性验算，故挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。（4）基底应力验算为确保挡土墙基底应力不超出地基承载力，应进行基底应力验算。偏心距：所以，地基承载力满足要求。（5）截面应力验算为了确保强身含有足够强度，应依据经验选择12个控制断面进行验算，墙面、墙背相互平行，截面最大应力出现在靠近基底处。 强度计算要求：如附图所表示，选择一个截面进行验算：1-1截面 其中，； 于是： 则挡土墙强度满足要求。 稳定性计算要求：其中：于是：则挡土墙稳定性满足要求。 正截面受剪时验算要求：其中： 于是：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）设计目标要求经过此次设计基础训练，深入加深对路基路面工程相关理论知识了解，掌握衡重式挡土墙设计基础方法和步骤。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）设计内容车辆荷载换算；土压力计算；挡土墙截面尺寸设计；挡土墙稳定性验算。（三）设计资料1墙身结构拟采取细粒水泥混凝土砌片石衡重式路肩墙（如草图2），墙高=？m，上墙=？m，墙背俯斜1：0.35，墙顶宽=0.5 m；衡重台宽=0.90 m；下墙=？m，墙背仰斜，1：0.25（=-1402）；墙面坡度1：0.05，墙身分段长度12 m，=5.5 m。2土壤工程地质情况墙后填土容重=18KN/m3，内摩檫角=34o，上墙假想墙背摩檫角，下墙墙背墙背摩檫角；地基许可承载力=800Kpa，基底摩檫系数=0.60。取荷载组合I，抗滑稳定性系数=1.3，抗倾覆稳定性系数=1.5。3墙身材料细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重=22KN/m3； 砌体许可压应力=800KPa，许可剪应力=160KPa，许可拉应力=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，使土体产生附加竖向应力，从而产生附加侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面车辆荷载能够近似按均布荷载来考虑，并将其换算为重度和墙后填土相同均布土层。（1）求纵向分布长度L 初步确定墙高H=6m，上墙高H1=2.4m，下墙高H2=3.6m。因为该挡土墙为路肩墙，故填土高度为零，即。 ，取L=10.46m。其中，L0取为7.0m（2）计算车辆荷载总重车辆荷载总重按下述要求计算：纵向：当取用挡土墙分段长度时，为分段长度内可能部署车轮重力；当取一辆标准汽车扩散长度时为一辆标准汽车重力。横向：破裂棱体宽度B0范围内可能部署车轮重力，车辆外侧车轮中心距路面（或硬路肩）、安全带边缘距离为0.5m。按车带均摊方法计算。汽车20级，一辆重车总重300KN。因为此处是整个路基宽度范围内汽车作用力，故。（3）换算当量土层厚度 2. 上墙土压力计算（1） 计算破裂角，判别是否出现第二破裂面假想墙背倾角为，见下图：则有 则。假设破裂面交于荷载内，查公路设计手册（路基）表3-2-2第一类公式知验算破裂面位置以下：第一破裂面距墙顶內缘：破裂面交于荷载内，和假设相符，而且不可能出现其它情况，故采取这类计算公式。因为，所以会出现第二破裂面。（2） 计算第二破裂面上主动土压力E1 查公路设计手册（路基）表3-2-2第一类公式知：对上墙O1力臂为3. 下墙土压力计算 （1）求破裂角 假定破裂面交于荷载外，采取表27-6中第五类公式计算。破裂角计算示意图图：则有： 现验算破裂面位置以下：破裂面顶端至墙顶内缘距离为：比较，故分析和原假设不相符，即破裂面交于荷载内。计算图示以下： 现验算破裂面位置以下：破裂面顶端至墙顶内缘距离为：比较，故破裂面交于荷载内。（2） 计算土压力4. 墙身截面计算因上墙顶宽，则上墙底宽，下墙底宽。（1） 计算墙重力及力臂上墙墙身自重对墙趾力臂 n取0.05下墙墙身自重对墙趾力臂第二破裂面和墙背之间土楔重其中 对墙趾力臂 土楔上荷载重对墙趾力臂（2） 抗滑稳定性验算，故挡土墙抗滑稳定性满足要求。（3） 抗倾覆稳定性验算 ，所以该挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。（4） 基底应力计算即偏心距大于许可偏心距，基底出现拉应力，因为土地基不能承受拉力，则基底发生应力重分布。于是：则，故地基承载力满足要求。（5） 截面应力验算求上墙实际墙背上土压力对上墙O1力臂为：选上墙墙底水平截面验算中“”，表示上墙墙底出现拉应力。则，截面强度满足要求。斜截面剪应力验算把和分别带入下式得： 则，所以，斜截面抗剪承载力满足要求。5绘制档土墙纵横断面图（1：100）。衡重式挡土墙纵横断面图见附图2。