《路基路面工程》課程設(shè)計

1、<p>　　《路基路面工程》課程設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院：土木工程學(xué)院</p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　學(xué) 號：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p>&l

2、t;p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　時 間：2013年7月 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、重力式擋土墻設(shè)計</p><p>　　第一部分 設(shè)計任務(wù)書…………………………………………………2</p>&l

3、t;p>　　（一）設(shè)計內(nèi)容和要求…………………………………………………2</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計內(nèi)容…………………………………………………………2</p><p>　?。ㄈ┰O(shè)計資料…………………………………………………………2</p><p>　　第二部分 設(shè)計計算書</p><p>　　1. 車輛換算荷載………………………

4、………………………………3</p><p>　　2. 主動土壓力計算……………………………………………………4</p><p>　　3. 設(shè)計擋土墻截面……………………………………………………8</p><p>　　4. 繪制擋土墻縱橫截面（附圖1）…………………………………11</p><p>　　二、 衡重式擋土墻設(shè)計</p>

5、<p>　　第一部分 設(shè)計任務(wù)書</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計內(nèi)容和要求…………………………………………………12</p><p>　　（二）設(shè)計內(nèi)容…………………………………………………………12</p><p>　?。ㄈ┰O(shè)計資料…………………………………………………………12</p><p>　　第二部分 設(shè)計計算書

6、………………………………………………13</p><p>　　1. 車輛荷載換算………………………………………………………13</p><p>　　2. 上墻土壓力計算……………………………………………………13</p><p>　　3. 下墻土壓力計算……………………………………………………15</p><p>　　4. 墻身截面計算………

7、………………………………………………17</p><p>　　5. 繪制擋土墻縱橫截面圖（附圖2）………………………………21</p><p><b>　　一、重力式擋土墻</b></p><p>　　第一部分 設(shè)計任務(wù)書</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計的目的要求</p><p>　　通過本次

8、設(shè)計的基本訓(xùn)練，進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)計的基本方法與步驟。</p><p>　　將設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計說明書及全部設(shè)計計算圖表編好目錄，裝訂成冊。</p><p><b>　　（二）設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　?、佘囕v荷載換算；</b></p><p&

9、gt;<b>　　②土壓力計算；</b></p><p>　?、蹞跬翂孛娉叽缭O(shè)計；</p><p>　　④擋土墻穩(wěn)定性驗算。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計資料</b></p><p><b>　　1．墻身構(gòu)造</b></p><p>　　擬采

10、用細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。</p><p><b>　　2．車輛荷載</b></p><p>　　計算荷載：汽車—20；</p>&l

11、t;p>　　驗算荷載：掛車—100。</p><p>　　3．土壤工程地質(zhì)情況</p><p>　　墻后填土容重=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。</p><p><b>　　4．

12、墻身材料</b></p><p>　　細粒水泥混凝土砌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。</p><p>　　第二部分 計算書正文</p><p><b>　　車輛荷載換算</b></p><p>　　墻背

13、后填土表面有車輛荷載作用，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。土壓力計算時，對于作用于墻背后填土表面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。</p><p>　?。?）求不計車輛荷載作時的破裂棱體寬度B0</p><p><b>　　計算圖示如下</b></p><p>　　初步擬定，查《公

14、路設(shè)計手冊（路基）》，由表3—2—1中第五類公式知</p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　于是有：</b></p><p>　?。?）求縱向分布長度L</p><p>　　L采用10m，其中，L0取為7.0m</p><p>　?。?）計算車輛

15、荷載總重</p><p>　　車輪中心距路基邊緣0.5m，汽車20級，一輛車的總重力為300KN。</p><p>　　在范圍內(nèi)布置車輪重：</p><p><b>　　布置車輪的寬度</b></p><p>　　（4）換算當(dāng)量土層厚度</p><p><b>　　主動土壓力計算<

16、/b></p><p><b>　　計算圖示如下</b></p><p><b>　　（1）求破裂角</b></p><p>　　假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查《公路設(shè)計手冊（路基）》</p><p>　　現(xiàn)驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)：</p><p><b>　　堤

17、頂破裂面至墻踵：</b></p><p><b>　　荷載內(nèi)緣至墻踵:</b></p><p><b>　　荷載外緣至墻踵:</b></p><p>　　比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。</p><p>　?。?）求主動土壓力系數(shù)K和K1</p><p&g

18、t;　　（1）中假設(shè)成立，即破裂面交于荷載內(nèi)，則采用《公路設(shè)計手冊（路基）》第二版表3-2-1采用第6類公式計算：</p><p>　?。?）求主動土壓力及作用點位置</p><p><b>　　按墻的每延米計算。</b></p><p>　　墻后土體主動土壓力：</p><p><b>　　水平向分力：<

19、;/b></p><p><b>　　豎向分力：</b></p><p>　　因基底傾斜，土壓力對墻趾O的力臂為：</p><p><b>　　（4）驗算荷載：</b></p><p>　?、賹τ趻燔嚒?00取，。于是：</p><p>　　驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)：

20、</p><p><b>　　堤頂破裂面至墻踵：</b></p><p><b>　　荷載內(nèi)緣至墻踵:</b></p><p><b>　　荷載外緣至墻踵:</b></p><p>　　比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。</p><p>　?、?/p>

21、求主動土壓力系數(shù)K和K1</p><p>　?、矍笾鲃油翂毫白饔命c位置</p><p>　　墻后土體主動土壓力：</p><p><b>　　水平向分力：</b></p><p><b>　　豎向分力：</b></p><p>　　比較得知：驗算荷載略大于設(shè)計荷載，故擋土墻

22、截面設(shè)計按照驗算荷載進行計算。</p><p>　　因基底傾斜，土壓力對墻趾O的力臂為：</p><p><b>　　設(shè)計擋土墻截面</b></p><p>　　（1）計算墻身自重及其力臂</p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）抗滑穩(wěn)定性驗算<

23、;/p><p>　　，故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。</p><p>　　（3）抗傾覆穩(wěn)定性驗算</p><p>　　，故擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　（4）基底應(yīng)力驗算</b></p><p>　　為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算。</p>

24、<p><b>　　偏心距：</b></p><p>　　因此，，地基承載力滿足要求。</p><p><b>　?。?）截面應(yīng)力驗算</b></p><p>　　為了保證強身具有足夠的強度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗選擇1~2個控制斷面進行驗算，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。</p>&l

25、t;p><b>　　強度計算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　如附圖所示，選取一個截面進行驗算：1-1截面</p><p><b>　　其中，；</b></p><p><b>　　于是：</b></p&

26、gt;<p>　　則擋土墻強度滿足要求。</p><p><b>　　穩(wěn)定性計算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　于是：</b></p>

27、<p>　　則擋土墻穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　正截面受剪時驗算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　于是：</b></p>

28、<p>　　則擋土墻抗剪強度滿足要求。</p><p>　　繪制擋土墻縱橫斷面圖（1:100）。</p><p>　　重力式擋土墻縱橫斷面圖見附圖1。</p><p><b>　　二、衡重式擋土墻</b></p><p>　　第一部分 設(shè)計任務(wù)書</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計的

29、目的要求</p><p>　　通過本次設(shè)計的基本訓(xùn)練，進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)計的基本方法與步驟。</p><p>　　將設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計說明書及全部設(shè)計計算圖表編好目錄，裝訂成冊。</p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　?、佘囕v荷載換算；②土壓力計算

30、；</p><p>　　③擋土墻截面尺寸設(shè)計；④擋土墻穩(wěn)定性驗算。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計資料</b></p><p><b>　　1．墻身構(gòu)造</b></p><p>　　擬采用細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.

31、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。</p><p>　　2．土壤工程地質(zhì)情況</p><p>　　墻后填土容重=18KN/m3，內(nèi)摩檫角=34o，上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

32、系數(shù)[]=1.3，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)[]=1.5。</p><p><b>　　3．墻身材料</b></p><p>　　細粒水泥混凝土砌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。</p><p><b>　　4．車輛荷載</b><

33、;/p><p>　　計算荷載：汽車—20；</p><p>　　驗算荷載：掛車—100。</p><p>　　第二部分 計算書正文</p><p><b>　　車輛荷載換算</b></p><p>　　墻背后填土表面有車輛荷載作用，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。土壓力計算時，

34、對于作用于墻背后填土表面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。</p><p>　　（1）求縱向分布長度L</p><p>　　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。</p><p>　　，取L=10.46m。</p><p>　　

35、其中，L0取為7.0m</p><p>　　（2）計算車輛荷載總重</p><p>　　車輛荷載總重按下述規(guī)定計算：</p><p>　　縱向：當(dāng)取用擋土墻分段長度時，為分段長度內(nèi)可能布置的車輪重力；當(dāng)取一輛標準汽車的擴散長度時為一輛標準汽車重力。</p><p>　　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

36、路肩）、安全帶邊緣的距離為0.5m。</p><p>　　按車帶均攤的方法計算。汽車20級，一輛重車總重300KN。由于此處是整個路基寬度范圍內(nèi)的汽車作用力，故。</p><p>　?。?）換算當(dāng)量土層厚度</p><p><b>　　上墻土壓力計算</b></p><p>　　計算破裂角，判別是否出現(xiàn)第二破裂面<

37、/p><p>　　假想墻背傾角為，見下圖：</p><p><b>　　則有</b></p><p><b>　　則。</b></p><p>　　假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查《公路設(shè)計手冊（路基）》表3-2-2第一類公式知</p><p>　　驗算破裂面的位置如下：</p&g

38、t;<p>　　第一破裂面距墻頂內(nèi)緣：</p><p>　　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，故采用此類計算公式。因為，所以會出現(xiàn)第二破裂面。</p><p>　　計算第二破裂面上的主動土壓力E1 </p><p>　　查《公路設(shè)計手冊（路基）》表3-2-2第一類公式知：</p><p><b>

39、　　對上墻O1的力臂為</b></p><p><b>　　下墻土壓力計算</b></p><p><b>　?。?）求破裂角</b></p><p>　　假定破裂面交于荷載外，采用表27-6中第五類公式計算。破裂角計算示意圖如圖：</p><p><b>　　則有：</

40、b></p><p>　　現(xiàn)驗算破裂面位置如下：</p><p>　　破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：</p><p>　　比較，故分析與原假設(shè)不相符，即破裂面交于荷載內(nèi)。</p><p><b>　　計算圖示如下： </b></p><p>　　現(xiàn)驗算破裂面位置如下：</p>

41、<p>　　破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：</p><p>　　比較，故破裂面交于荷載內(nèi)。</p><p><b>　?。?） 計算土壓力</b></p><p><b>　　墻身截面計算</b></p><p>　　因上墻頂寬，則上墻底寬，下墻底寬。</p><p&g

42、t;<b>　　計算墻的重力及力臂</b></p><p><b>　?、偕蠅ι碜灾?lt;/b></p><p><b>　　對墻趾的力臂</b></p><p><b>　　n取0.05</b></p><p><b>　?、谙聣ι碜灾?lt;

43、/b></p><p><b>　　對墻趾的力臂</b></p><p>　　③第二破裂面與墻背之間的土楔重</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　對墻趾的力臂</b></p><p><b>　?、?/p>

44、土楔上荷載重</b></p><p><b>　　對墻趾的力臂</b></p><p><b>　　抗滑穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　，故擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　抗傾覆穩(wěn)定性驗算</b></p><p&g

45、t;　　，因此該擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　基底應(yīng)力計算</b></p><p>　　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)力重分布。于是：</p><p>　　則，故地基承載力滿足要求。</p><p><b>　　截面應(yīng)力驗算</b

46、></p><p>　?、偾笊蠅嶋H墻背上的土壓力</p><p>　　對上墻O1的力臂為：</p><p>　?、谶x上墻墻底水平截面驗算</p><p>　　中“—”，表示上墻墻底出現(xiàn)拉應(yīng)力。</p><p>　　則，，截面強度滿足要求。</p><p><b>　?、坌苯孛婕?/p>