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(jí)：學(xué) 號(hào)：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(shū)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(shū)1. 車(chē)輛換算荷載32. 主動(dòng)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(shū)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(shū)131. 車(chē)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(shū)一設(shè)計(jì)的目的要求通過(guò)本次設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對(duì)路基路面工程有關(guān)理論知識(shí)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(shū)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊(cè)。二設(shè)計(jì)內(nèi)容車(chē)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(zhǎng)度10m，=7.0 m。2車(chē)輛荷載計(jì)算荷載：汽車(chē)20；驗(yàn)算荷載：掛車(chē)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(hào)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(shū)正文1. 車(chē)輛荷載換算墻背后填土外表有車(chē)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(duì)于作用于墻背后填土外表的車(chē)輛荷載可以近似的按均布荷載來(lái)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(chē)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(cè)路基，由表321中第五類(lèi)公式知?jiǎng)t，于是有：2求縱向分布長(zhǎng)度L L采用10m，其中，L0取為7.0m3計(jì)算車(chē)輛荷載總重車(chē)輪中心距路基邊緣0.5m，汽車(chē)20級(jí)，一輛車(chē)的總重力為300KN。在范圍內(nèi)布置車(chē)輪重：布置車(chē)輪的寬度 4換算當(dāng)量土層厚度 2. 主動(dòng)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(cè)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(dòng)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(cè)路基第二版表3-2-1

5、采用第6類(lèi)公式計(jì)算：3求主動(dòng)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(dòng)土壓力：水平向分力：豎向分力：因基底傾斜，土壓力對(duì)墻趾O的力臂為：4驗(yàn)算荷載：對(duì)于掛車(chē)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(dòng)土壓力系數(shù)K和K1求主動(dòng)土壓力及作用點(diǎn)位置墻后土體主動(dòng)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(duì)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(guò)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(jiàn)附圖1。二、衡重式擋土墻第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一

7、設(shè)計(jì)的目的要求通過(guò)本次設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對(duì)路基路面工程有關(guān)理論知識(shí)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(shū)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊(cè)。二設(shè)計(jì)內(nèi)容車(chē)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(tái)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(zhǎng)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(hào)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(chē)輛荷載計(jì)算荷載：汽車(chē)20；驗(yàn)算荷載：掛車(chē)100。第二部分 計(jì)算書(shū)正文1. 車(chē)輛荷載換算墻背后填土外表有車(chē)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(duì)于作用于墻背后填土外表的車(chē)輛荷載可以近似的按均布荷載來(lái)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(zhǎng)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(chē)輛荷載總重車(chē)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(zhǎng)度時(shí)，為分段長(zhǎng)度內(nèi)可能布置的車(chē)輪重力；當(dāng)取一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)的擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)為一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)重力。橫向：破裂棱體寬度B0范圍內(nèi)可能布置車(chē)輪重力，車(chē)輛外側(cè)車(chē)輪中心距路面或硬路肩、安全帶邊緣的距離為0.5m。按車(chē)帶均攤的方法計(jì)算。汽車(chē)20級(jí)，一輛重車(chē)總重300KN。由于此處是整個(gè)路基寬度范圍內(nèi)的汽車(chē)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(jiàn)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(cè)路基表3-2-2第一類(lèi)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(lèi)計(jì)算公式。因?yàn)椋詴?huì)出現(xiàn)第二破裂面。（2） 計(jì)算第二破裂面上的主動(dòng)土壓力E1 查公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基表3-2-2第一類(lèi)公式知：對(duì)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(lèi)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(duì)墻趾的力臂 n取0.05下墻墻身自重對(duì)墻趾的力臂第二破裂面與墻背之間的土楔重其中 對(duì)墻趾的力臂 土楔上荷載重對(duì)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)