重力式挡土墙设计毕业设计论文.doc

路基路面工程课程设计 路基路面工程课程设计 学 院 建筑与环境学院 班 级 土木12102班 姓 名 xxxxxxxx 学 号 指导教师 成 绩 目 录重力式挡土墙设计1设计任务书11.1设计题目11.2设计资料11.2.1背景资料11.2.2挡土墙设计资料12设计计算书22.1挡土墙参数确定22.1.1墙面高度22.1.2坡度22.1.3墙顶及基底宽度22.1.4摩擦系数22.1.5摩擦角22.1.6承载力及粘聚力22.1.7材料选用22.2主动土压力计算22.2.1计算破裂角22.2.2求主动土压力系数：32.2.3计算土压力32.3挡土墙稳定性验算32.3.1抗滑稳定性验算42.3.2抗倾覆稳定性验算42.4基地应力验算52.4.1承载力特征值52.4.2基础地面的竖向力52.4.3偏心距52.4.4基底压力52.5进行排水设施及沉降缝设计52.5.1泄水孔52.5.2沉降缝和伸缩缝6参考文献7沥青路面设计1设计任务书11.1设计题目11.2设计资料11.2.1背景资料11.2.2挡土墙设计资料12设计计算书22.1轴载分析22.1.1交通参数22.1.2累计交通轴次22.2结构组合与材料选取32.2.1材料的选取32.2.2各层材料的抗压模量和劈裂强度42.2.3土基回弹模量的确定42.2.4设计指标的确定42.2.5设计弯沉值42.2.6各层材料容许层底拉应力42.2.7设计资料总结62.3计算待求层厚度62.3.1对多层路面体系进行等效换算62.3.2计算待求层厚度62.4验算各层层底拉应力72.4.1对细粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算72.4.2对中粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算72.4.3对粗粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算82.4.4层底最大拉应力82.4.5对二灰砂砾层底拉应力验算82.4.6对二灰砂砾层底拉应力验算92.4.7层底最大拉应力9参考文献10总结11 III重力式挡土墙设计1设计任务书1.1设计题目重力式挡土墙设计1.2设计资料1.2.1背景资料新建一高速公路，该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粘质土，稠度为1.1，双向六车道，交通量年平均增长率5%，设计年限15年。地下水位较深，最大冻深0.9m，非地震区域。在穿过一农田路段，由于建筑红线范围较小，在填方路段需设置挡土墙。在此区域，石材比较丰富，挡土墙设计过程中应就地取材，路基材料众多，均能满足施工要求。1.2.2挡土墙设计资料 （1）墙后填土为碎石土，重度0=18KN/m；内摩擦角=30+0（0 为每位学生按0.5的倍数递增，每组的0 起始点都是0.5）；内粘聚力C=0；地基为沙石类土，承载力特征值Fk=300KPa；墙底与岩土摩擦系数=0.5。 （2）墙体材料采用MU40片石，M10水泥砂浆，砌体重度0=23KN/m。 （3）挡土墙布置形式及各项计算参数如下图所示：图1.1挡土墙参数图（单位：m）2设计计算书2.1挡土墙参数确定2.1.1墙面高度墙面高度H=4+0.9+0.25=5.15m。2.1.2坡度墙面坡度为1N1=10.3，基底坡度N21=0.151。2.1.3墙顶及基底宽度墙顶宽度a=0.53m，基底宽度B=2.47m。2.1.4摩擦系数墙体与岩土摩擦系数=0.5。2.1.5摩擦角内摩擦角=36.5，外摩擦角=1/2=18.252.1.6承载力及粘聚力承载力特征值Fk=300KPa，粘聚力C=0。2.1.7材料选用墙体材料采用MU40片石，M10水泥砂浆，砌体重度=23KN/m，填土碎石土重度0=18（kn/）。2.2主动土压力计算2.2.1计算破裂角=+=35+0+17.5=54.75P= (式2.1)=-0.39Q= (式2.2)=-0.91R= (式2.3)=0.65由= 可得1=-3.0（舍）2=0.6 =312.2.2求主动土压力系数：因静止、主动及被动土压力沿墙高均为三角形分布，故。静止土压力系数：主动土压力系数： =0.262.2.3计算土压力(1)计算土压力系数 (式2.4)=0.25(2)计算土压力 (式2.5)(3)计算水平土压力Ey=Eacos(+) (式2.6)=84.09kn/m(4)计算垂直土压力Ey=Easin(+) (式2.7)=32.35 kn/m2.3挡土墙稳定性验算Hn=0.37mS1=(0.53+2.47)4.7800.57.17m2S2=0.372.470.50.47m2G=(7.17+0.47)23175.4 kn/m2.3.1抗滑稳定性验算自重G=根据基底内坡度可确定出基底内坡度角的值=9故可以得到。，。 2.3.2抗倾覆稳定性验算可用惯性矩就出水平距离，挡土墙重心至墙趾的水平距离=2（m），代入下面公式可得： (式2.8)ZymZx=2.47mZG=1.2m0.9GZG+Q1(Eyzx-Exzy)00.9175.411.2+1.4(32.352.47-84.091.97)=69.370所以抗倾覆稳定性验算满足要求。2.4基地应力验算2.4.1承载力特征值fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5) (式2.9)=300+3183-3+4.41181.15-0.5387.12kpa2.4.2基础地面的竖向力F=G+Ey (式2.9)=175.4+32.35=207.75kn/m2.4.3偏心距满足要求。2.4.4基底压力满足要求。2.5进行排水设施及沉降缝设计2.5.1泄水孔挡墙背回填构造：（自下而上）墙脚夯实粘土隔水层、下部滤水层（包括2000排水孔道）、中部隔水层、中部滤水层（包括2000排水孔道）、回填土夯实、顶面水泥砂浆硬化防渗，汇水面大的应有拦截水沟排水。 挡墙正面构造：墙脚排水沟、下部中部两排排水孔道梅花格布置。墙背应设置50cm的砂砾透水层，并做土工布封层。如下图所示。图6-1挡土墙参数图2.5.2沉降缝和伸缩缝为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝应设置伸缩缝，避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，根据地基地质的变化和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝，在平曲线地段，挡土墙可按折线布置，并在转折处以沉降缝断开。设计中一般将沉降缝和伸缩缝合并设置，沿线路方向每隔10-20m设置一道，缝宽为2-3m。自墙顶做到基底，缝内沿墙的内、外、顶三边填塞青麻筋或沥青木板，塞入深度不小于0.2m。当墙背为岩石路堑或填实路堤时，可设置空缝，路肩、路堤挡土墙两端应设置椎体护坡。如下图所示。图6-2护坡参数图参考文献1 刘谋佶, 吕志咏, 丘成昊, 等. 边条翼与旋涡分离流M. 北京: 北京航空学院出版社,1988.2邓学均，路基路面工程，北京：人民交通出版社,2000. 3姚祖康，道路路基路面工程，上海：同济大学出版社,1994.4方左英，路基工程，北京：人民交通出版社,1987.5方福森，路面工程，北京：人民交通出版社,1987. 6陆鼎中，程家驹，路基路面工程，上海：同济大学出版社,1992. 7沙庆林，高等级公路半刚性基层沥青路面，北京：人民交通出版社,1989. 8林锈贤，柔性路面结构设计方法，北京：人民交通出版社,1988.11沥青路面设计1设计任务书1.1设计题目沥青路面设计1.2设计资料1.2.1背景资料新建一高速公路，该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粉质土，稠度为1.1，双向六车道，交通量年平均增长率5%，设计年限15年。地下水位较深，最大冻深0.9m，非地震区域。在穿过一农田路段，由于建筑红线范围较小，在填方路段需设置挡土墙。在此区域，石材比较丰富，挡土墙设计过程中应就地取材，路基材料众多，均能满足施工要求。1.2.2挡土墙设计资料（1）各种车型前后轴重、轴数、轮组数、轴距参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）；（2）各结构层抗压回弹模量，劈裂强度参照公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）。表1.1 交通组成及交通量表车型分类代表车型数量（辆/d）小客车桑塔纳20002700中客车江淮AL6600310大客车黄海DD680480轻型货车北京BJ130340中型货车东风EQ140620重型货车黄河JN163810铰接挂车东风SP92503302设计计算书2.1轴载分析2.1.1交通参数实际道路上行驶的车辆类型较多，轴重也差别很大。为了设计的方便必须选择一种车型和轴重作为道路设计的标准，其他车辆按一定的要求转化为标准轴载。考虑到我国公路运输的特点，我国路面设计以双轮组单轴载100KN为标准荷载，以BZZ-100表示。标准轴载计算参数按下表确定。表2.1标准轴载计算参数标准轴载BZZ-100标准轴载P/KN100轮胎接地压强P/MPa0.70单轮传压面当量圆直径d/cm21.30两轮中心距/cm1.5d2.1.2累计交通轴次表2.2累计交通轴次汽车车型Pi(KN)C1C2Ni(次日)N江淮AL6600前轴17.06.413100.89后轴26.5113100.96黄海DD680前轴49.06.41480137.96后轴91.511480326.15北京BJ130前轴13.46.413400.35后轴27.4113401.22东风EQ140前轴23.66.416207.43后轴69.311620125.8黄河JN140前轴58.66.41810507.0后轴114.0118101432.3东风SP9250前轴50.76.41330110.02后轴113.3133301931.5该路段为高速公路，双向六车道，交通量年平均增长率5%，设计年限15年。根据设计规范。=5%，=0.35，t=15。 (式2.1)表2.3车型轴力汽车车型Pi(KN)C1C2Ni（次日)N江淮AL6600前轴17.018.513105.04后轴26.5113100.753黄海DD680前轴49.018.5148029.51后轴91.511480235.8北京BJ130前轴13.418.513400.65后轴27.4113400.01东风EQ140前轴23.618.516200.11后轴69.31162032.98黄河JN140前轴58.618.51810208.37后轴114.0118102310.6东风SP9250前轴50.718.5133026.65后轴113.3133303046.7该路段为高速公路，双向六车道，交通量年平均增长率5%，设计年限15年。根据设计规范，=5%，=0.35，t=15。对于一级公路，规范要求以设计弯沉值为设计指标，并进行结构层拉应力的验算。路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计年限内每个车道累计标准当量轴次、公路等级、面层和基层的类型等确定的。 (式2.2)2.2结构组合与材料选取2.2.1材料的选取表2.4材料表细粒密级配沥青混凝土3cm中粒密级配沥青混凝土4cm粗粒密级配沥青混凝土5cm二灰稳定砂砾30cm石灰土？土基2.2.2各层材料的抗压模量和劈裂强度路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计年限内每个车道累计标准当量轴次、公路等级、面层和基层的类型等确定的。表2.5抗压模量和劈裂强度h1=3cmE1=1400MPa1=1.4MPah2=4cmE2=1200MPa2=1.0MPah3=5cmE3=1000MPa3=0.8MPah4=30cmE4=1500MPa4=0.7MPah5=?E5=1500MPa5=0.225MPaE0=40MPa2.2.3土基回弹模量的确定该路段处于中国公路自然区划1区，路基为粉质土，稠度为1.1，根据设计规范，土基回弹模量为61 MPa。2.2.4设计指标的确定该路段为高速公路，根据设计规范，Ac=1.0，As=1.0，Ab=1.0。2.2.5设计弯沉值根据题目已知，Ac=1.0 As=1.0 Ab=1.0600（7.439106）0.21.01.01.025.34（0.01mm）2.2.6各层材料容许层底拉应力表2.6 沥青混合材料设计参数查表可得：各层材料抗压模量和劈裂强度。如下表所示：材料名称厚度/cm抗压模量E/MPa劈裂强度/MPa201515细粒式沥青砼4140020001.4中粒式沥青砼6120018001.0粗粒式沥青砼8100012000.8水泥稳定碎石基层38150015000.5水泥石灰砂砾土层100010000.35容许弯拉应力按下式列公式计算： (式2.3)式中：路面结构层材料的容许弯拉应力MPa； 沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度MPa。对沥青混凝土指15时的劈裂强度；对水泥稳定类材料为龄期90d的劈裂强度MPa；对二灰稳定类、石灰稳定类的材料为龄期180d的劈裂强度MPa； Ks抗压强度结构系数。对沥青混凝土面层： (式2.4)式中：Ac沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1。对无机结合稳定集料类： (式2.5)对无机结合类稳定细粒土类： (式2.6)（1）4cm细粒式沥青砼：1.4MpaKs2.924Mpa（2）6cm中粒式沥青砼：1.0MpaKs2.924Mpa（3）8cm粗粒式沥青砼：0.8MpaKs2.658Mpa（4）38cm水泥稳定碎石基层：水泥稳定碎石属于半刚性基层，故Ne1.2671070.5MpaKs1.923Mpa（5） 水泥石灰砂砾土层：0.35MpaKs2.472Mpa2.2.7设计资料总结根据数据得知：设计弯沉值为22.79（0.01mm）表2.6拉应力设计材料名称h(cm)20弹模（MPa）容许拉应力（MPa）细粒密级配沥青混凝土314000.59中粒密级配沥青混凝土412000.42粗粒密级配沥青混凝土510000.34二灰稳定砂砾3015000.32石灰土？5500.08土基402.3计算待求层厚度2.3.1对多层路面体系进行等效换算表2.7多层路面体系进行等效换算h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah5=? E5=1500MPaE0=40MPah1=3cmE1=1400MPaH=? E2=1200MPaE0=40MPa2.3.2计算待求层厚度查诺谟图可知 根据设计规范， 2.4验算各层层底拉应力2.4.1对细粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算表2.8换算成当量三层体系h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah5=? E5=1500MPaE0=40MPah=3cmE1=1400MPaH=? E2=1200MPaE0=40MPa层底最大拉应力查诺谟图可知第一层底部弯拉应力2.4.2对中粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算表2.9换算成当量三层体系h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah=？ E1=1200MPaH=? E2=1000MPa4.2.2层底最大拉应力查诺谟图可知第一层底部弯拉应力2.4.3对粗粒密级配沥青混凝土层底拉应力验算表2.10换算成当量三层体系h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah5=? E5=1500MPaE0=40MPah=？ E1=1000MPaH=? E2=1500MPaE0=40MPa 2.4.4层底最大拉应力查诺谟图可知第三层底部弯拉应力2.4.5对二灰砂砾层底拉应力验算表2.11换算成当量三层体系h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah5=? E5=1500MPaE0=40MPah=？ E1=1500MPaH=33cmE2=550MPaE0=40MPa查诺谟图可知第四层底部弯拉应力2.4.6对二灰砂砾层底拉应力验算表2.12换算成当量三层体系h1=3cmE1=1400MPah2=4cm E2=1200MPah3=5cmE3=1000MPah4=30cm E4=1500MPah5=? E5=1500MPaE0=40MPah=？ E1=1500MPaH=33cmE2=550MPaE0=40MPa2.4.7层底最大拉应力查诺谟图可知第五层底部弯拉应力参考文献1 刘谋佶, 吕志咏, 丘成昊, 等. 边条翼与旋涡分离流M. 北京: 北京航空学院出版社,1988.2邓学均，路基路面工程，北京：人民交通出版社,2000. 3姚祖康，道路路基路面工程，上海：同济大学出版社,1994.4方左英，路基工程，北京：人民交通出版社,1987.5方福森，路面工程，北京：人民交通出版社,1987. 6陆鼎中，程家驹，路基路面工程，上海：同济大学出版社,1992. 7沙庆林，高等级公路半刚性基层沥青路面，北京：人民交通出版社,1989. 8林锈贤，柔性路面结构设计方法，北京：人民交通出版社,1988.总 结通过对这路基路面课程的设计实训，我对我们长走的路面有了新的认识。也明白了万事应打好基础，只有牢固的基础，才有强大支撑力量，坚强的后盾。从这门课程我们学会了怎样去更好的设计路基和路面，该如何合理安排它们每层的厚度。怎样把路基路面的排水系统设计好。学习了这门课程后，对路面出现的裂缝也表现出了极大地兴趣。对修筑道路的大概过程有所了解，这些为我们以后的工作打下了牢固的理论基础。 而通过这次外业的道路实习，使我们对公路的路基、路面的设计与施工有了一次比较全面的感性认识，进一步理解接受课堂上的知识，使理论在实际的生产中得到了运用。近年来，我国的公路事业特别是高速公路得到了迅猛的发展，并且其需求也越来越大，这对于从事道路的工作者来说，既是一个机遇，也是一个挑战。最后，进行资料汇总整理成正规的课程设计的样式，汇总到一个word文档里。本来以为这个工作很简单，没想到特别繁琐，要将计算过程分步骤写，看起来也比较有条理，还要将格式改好。本以为两三个小时能搞定的整理工作没想到前前后后用了八个小时，也算是达到了自己的最高水平了。最后还需要与同学共同讨论，定稿，力争完美。总而言之，作为将要走出学校的学生来说，更应该在有限的时间内，掌握更多的专业知识，加强实践和设计能力，这样更有利于将来的发展，使自己在此领域