重力式挡土墙设计任务书.doc

重力式挡土墙设计任务书一、 目的本课程设计任务是路基工程重要内容，通过系统地完成挡土墙的课程设计掌握工程设计的基本方法、步骤，巩固和深化所学知识，为进一步掌握本课程打下基础。二、 涉及内容（一）题目：重力式挡土墙设计（二）设计资料：某新建公路K2+310 K2+420路段拟采用浆砌片石重力式路肩墙，具体设计资料列于下：1、 路线技术标准：一般三级公路，设计速度40Km/h;路基宽8.5m;2、 横断面原地面实测值及路基设计标高如表1所示；表1 实测横断面左侧桩号右侧中桩标高路基设计标高-0.8、 -1.08 6K2+3101.6.、 2.06 6623.45630.57-1.0、 -1.68 6K2+3301.8、 1.66 8624.08630.62-1、 -2.08 6K2+3500.4、 0.84 10624.62630.68-1.0、 -0.810 4K2+3700.8、 1.06 8624.51630.73-1.0、 -2.08 6K2+3901.0、 1.25 9624.30630.79-1.0、 -1.27 7K2+4001.4、 06 8625.08630.85-0.4、 -1.28 6K2+4200.4 、0.2 2 12625.03630.913、 K2+370挡土墙横断面布置及挡土墙形式如图1所示（参考）；4、 填料为砂性土，其密度=18KN/m，计算内摩擦角=35，填料与墙背间的摩擦角=/2；5、 地基为密实的砂砾石地基，其容许承载力=450Kpa，基底摩擦系数=0.456、 墙身材料采用5号片石，砌体密度=22 KN/m，砌体容许压应力=600 Kpa，容许剪应力=100 Kpa；三、 具体要求： 挡土墙设计包括挡土墙的平面、立面、横断面设计，其中挡土墙横断面设计以K2+370横断面为例。大致步骤如下：1、 挡土墙平面、立面布置；2、 挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸；3、 计算主动土压力；4、 验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；5、 验算基底应力及偏心距；6、 挡土墙的伸缩缝与沉降缝，以及排水设计；7、 绘制挡土墙立面、横断面；8、 编制设计说明书。四、 设计完成后应提交的文件：1、 挡土墙平面、立面与横断面图；2、 设计计算说明书；3、 写出设计小结。五、要求文字整洁，全部完成设计图表后，应按一定顺序装订成册，所有图表格式应符合工程设计要求；学生应独立完成设计，发挥独立思考能力，主动查找有关资料。五、 主要参考资料1、 俞高明，金仲秋编著.公路工程.北京：人民交通出版社出版.2005年10月。2、 姚祖康编著.道路路基和路面工程.上海：同济大学出版社.1994年7月。3、 夏连学，赵卫平编著.路基路面工程.北京：人民交通出版社出版.1997年9月。4、 邓学钧主编.路基路面工程. 北京：人民交通出版社出版.2002年2月。5、 中华人民共和国行业标准公路工程技术标准 （JTG B01-2003），北京：人民交通出版社出版.6、 中华人民共和国行业标准公路路基设计规范 （JTG D30-2004），北京：人民交通出版社出版.(执笔：郑丹燕)设 计方案一 拟定挡土墙尺寸如图所示 1.坏棱体长度L,由设计资料知=35=/2；=11.30993247滑动面与水平面的夹角为，设=+因为墙顶水平，所以由公式ctg=-tg()+ 代入数据后得ctg=0.028755709即=88.35287314 ，由公式L=H(tg+ctg)可计算得L=2.058711381m（因为H=9m）。2.求挡土墙的计算长度B,由设计资料知该路是一般三级公路，计算荷载为汽车20，挂100。本设计取挡土墙的分段长度为15m，公路桥涵通用设计规范（JTG D60-2004）规定挡土墙的计算长度按公式B=13+Htg30但不超过挡土墙得分段长度，经计算取计算长度B=15m，则破裂面宽度方向上可布置一列车的半轴重，在分段长度方向上只能布置一辆重车，如图所示：G=（60+120+120）/2=150KN换算成等代均布土层厚度h=G/BL=0.269857m。 3.求主动土压力 由公式=H(H+2h)K/2，由课本土质学与土力学P153表7-2查值内插求得K=0.334,则把有关数据带入上式得=258.0874226KN, 因为与水平面间的夹角=+=17.5+11.30993247=28.80993247, =cos=226.1421751KN, =sin=124.3737687KN。4.挡土墙抗滑验算挡土墙自重G=22（0.82.6）9/2=336.6 KN则抗滑稳定系数K=(G+)/代入数据得K=0.917291.3,所以该挡土墙稳定性不足，需要重新设计。方案二 拟定挡土墙尺寸如图所示 1.求破坏棱体长度L,由设计资料知=35=/2；=16.7滑动面与水平面的夹角为，设=+因为墙顶水平，所以由公式ctg=-tg()+ 代入数据后得ctg=0.44506519即=66.00781834 ，由公式L=H(tg+ctg)可计算得L=6.70571611m（因为H=9m）。2.求挡土墙的计算长度B,由设计资料知该路是一般三级公路，计算荷载为汽车 20，挂100。本设计取挡土墙的分段长度为15m，公路桥涵通用设计规范（JTG D60-2004）规定挡土墙的计算长度按公式B=13+Htg30但不超过挡土墙得分段长度，经计算取计算长度B=15m，则破裂面宽度方向上可布置两列汽-20重车，在分段长度方向上只能布置一辆重车，如图所示，所以在BL面积内布置的汽车轴重G=2（60+120+120）=600KN换算成等代均布土层厚度h=G/BL=0.3668752053m。3.求主动土压力 由公式=H(H+2h)K/2，由课本土质学与土力学P153表7-2查值内插求得K=0.4003,则把有关数据带入上式得=315.61KN, 因为与水平面间的夹角=+=17.5+16.7=34.2, =cos=261.0349KN, =sin=177.399KN。4.挡土墙抗滑验算挡土墙自重G=22（14.6）9/2=554.4KN则抗滑稳定系数K=(G+)/代入数据得K=1。261.3,所以该挡土墙稳定性满足要求。1.验算抗倾覆能力由公式K=M/M计算要求抗倾覆系数K1.5（主要荷载组合）M=0.50.991220.92/31.1922(0.9+1.1/2)+0.53.15922(23.15/3)213.4843899(5.151.092)=2186.732154KNmM=285.54360423.121697223=891.3806763 KNm所以K=2186.732154/891.3806763=2.4531967221.5即该挡土墙的抗倾覆能力满足要求。1.验算基底应力求图的形心位置，对y轴求面积矩SF0.92/3SF(0.9+1.1/2)SF(2+3.15/3)=Sx解得x=2.134m则基底合力的发向分力对0点的力臂Z=（MM）/N=Gx+(5.15C)C/( G+)，代入数据得Z=1.556895848m则偏心距e=|B/2Z|=5.15/21.557=1.018mB/6=5.15/6=0.8583e,基底将出现拉应力，现采取展宽墙趾的措施如图所示B=6.15m则e=|B/2 Z|=1.018m, B/6=6.15/6=1.025m ,eB/6情况下应力重分布基底最大压应力=2 N/3Z=4N/3（B2e）=356.341Kpa，也满足B/6，该截面出现拉应力，=（536.60475+180.7066）(16e/B)/4.813=13.4389Kpa小于容许拉应力=80Kpa，该截面强度符合要求。因为eB/6，压应力重分布，则该截面最大压应力为=2（G+）/3Z=312.0644523Kpa,该截面的剪应力=（G+）f/B=-9.3959Kpa=100Kpa，(取摩擦系数f=0.4)各项应力均符合要求。课程设计小结1、 根据设计资料确定路面和原地面的高差，并考虑挡土墙有一定的埋置深度。初步拟定路肩挡土墙的断面尺寸，即顶宽为0.8米，底宽为2.6米墙背采用1：0.2的坡度，墙面竖直 ，经计算该挡土墙的抗滑稳定性不足，K=0.917。2、 重新设计挡土墙的断面尺寸顶宽为1米，底宽为4.6米墙背采用1：0.3的坡度，墙面采用1：0.1的坡度，进一步增大挡土墙的自重，经计算抗滑稳定性抗滑稳定性系数K=1.26仍达不到要求的1.3，还需重新设计断面。3、 断面顶宽设为1.1米，墙背坡度为1：0.35，墙面坡度仍为1：0.1，底宽为5.15米，经计算抗滑和抗稳定性满足要求，但基底一侧会出现拉应力，为改善基底受力情