挡土墙课程设计.doc

挡土墙设计说明1.设计概况挡土墙是为防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。本设计中的挡土墙采用重力式挡土墙的形式。本设计为丹通高速公路（双向四车道）K28+180段处挡土墙，根据该路段的原地面横坡、地质及材料来源情况，墙体采用浆砌片石，拟在该路段左侧设置挡土墙以保证其路基稳定。2.设计资料1.墙体为浆砌片石，墙分段长度10m，重度为22kN/ m3；2.墙后填土为砂性土，重度为18 kN/ m3,内摩擦角为340，基地摩擦系数为0.5；3.填土高度为4m，边坡坡度为1:1.5；4.荷载:公路-I级。3.断面尺寸墙身尺寸: 墙身高: 8.000(m) 墙顶宽: 1.980(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.000 背坡倾斜坡度: 1:0.300 墙底倾斜坡率: 0.000:1 物理参数: 圬工砌体容重: 22.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 砌体种类: 片石砌体 砂浆标号: 5 石料强度(MPa): 30 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 34.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 18.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.000(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 6.000 4.000 0 2 2.500 0.000 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 0.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙分段长度: 10.000(m)4.相关计算4.1土压力计：破裂面交与路肩：G=599.8kN=16.7 =33.69 =17 =34=+=34+16.7+17=67.7 a=4 m b=6mA=ab-H(H+2)tan(H+)2=-0.1 tan=-tan+(cot+tan)(tan+A)=-tan67.7+(cot34+tan67.7)(tan67.7+0.1)=0.716=35.6K=cos+sin+tan+tan=cos34+35.6sin67.6+35.6tan35.6+tan16.7=0.364h3=b-tantan+tan=3.087K1=1+2H1-h32H=1+216.781-3.08728=4.369E=0.5H2KK1=0.518820.3644.369=916.022kNEx=Ecos+=916.022cos16.7+17=762kN Ey=Esin+=916.022sin16.7+17=508kNZy=H3+a(H-h3)23H3K1=83+4(8-3.087)23824.369=2.782mZx=B-Zytan=4.4-2.782tan16.7=3.564m抗滑移稳定性验算：Kc=N+Ex+Eptan0Ex-Ntan0=508+599.8+762+0.3762tan0762-508+599.8tan0=1.640 1.300抗滑移稳定性满足要求抗倾覆稳定性验算K0=GZG+EyZx+EpZpExZy=599.83.665+5083.564+0.376207623.564=1.9481.5抗倾覆稳定性满足要求破裂面交于荷载内:h0=q=0.67=+=34+16.7+17=67.7 =30.5考虑车辆荷载后的破裂棱体宽度值为： (2)计算主动土压力及其作用位置主动土压力系数：主动土压力： 作用位置：Zx=B-Zytan=3.51m抗滑移稳定性验算：Kc=N+Ex+Eptan0Ex-Ntan0=230+599.8+323+0.3323tan0323-230+599.8tan0=3.869 1.300抗倾覆稳定性满足要求抗滑移稳定性验算K0=GZG+EyZx+EpZpExZy=599.82.849+2303.51+0.332303232.95=2.641.5抗滑移稳定性满足要求软件校核可得：= 各组合最不利结果=(一) 滑移验算 安全系数最不利为：组合1(组合1) 抗滑力 = 445.528(kN),滑移力 = 271.738(kN)。 滑移验算满足: Kc = 1.640 1.300 滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 滑动稳定方程满足: 方程值 = 202.567(kN) 0.0(二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(组合1) 抗倾覆力矩 = 2105.133(kN-M),倾覆力矩 = 801.722(kN-m)。 倾覆验算满足: K0 = 2.626 1.500 倾覆稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 1107.971(kN-m) 0.0沥青路面设计说明1. 设计资料1.1交通量资料：公路等级为高速公路，双向四车道；预计交通量增长率前6年为8%，之后5年为7%，最后4年为5%；1.2自然地理条件：高速公路地处II3区，设计段图纸为粘土质，填方路基高1.7m，地下水距路床2.2m，多年最大冻深为200mm。沿线有小型石灰厂和小型发电站。2.交通分析2.1累计当量轴次：轴载分析路面设计以BZZ-100为标准轴载。1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次：根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中表3.1.3和3.1.6，高速公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数取0.40.5，取0.5，交通量增长率前6年为8%，之后5年为7%，最后4年为5%。 当以弯沉值和沥青层层底拉应力作为设计指标： 当以半刚性材料层底拉应力作为设计指标：3.设计指标确定3.1计算设计弯沉值Ld该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20，基层类型系数取1.0。设计弯沉值为：ld=600N-0。2AcAsAb=60018601505-0.2111=21.52（0.01mm）3.2抗拉强度结构系数对沥青混凝土面层 Ks=0.09N0.22Ac=3.77 对无机结合料稳定集料类 Ks=0.35N0.11Ac=2.21对无机结合料稳定细粒土类 Ks=0.45N0.11Ac=2.84 4.设计计算4.1土基回弹模量的确定根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中表5.1.4-1“土基干湿状态的稠度建议值”土质类型 ： 粘质土路基干湿状态： 干燥状态土基土质稠度： Wc = 1.00根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中附表F.0.3“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值 (MPa)”公路自然区划：3区土基回弹模量： E0 = 32MPa4.2路面参数设计方案一：（1）确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=1.69107次，由公路沥青路面设计规范，该路交通等级为重交通，高速公路路面等级为高级路面，面层类型为沥青混凝土。（2）结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。+层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度S (MPa)容许底层拉应力R=SKS（MPa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4199126801.20.462中粒式沥青混凝土6142521751.00.383粗粒式沥青混凝土897813200.80.314水泥稳定碎石250318831880.50.265水泥石灰砂砾土设计层厚度待定159115910.40.146土基04.2.1确定设计层厚度根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中表4.1.3-1 沥青混合料的压实适宜厚度：细粒式 适宜厚度25-40mm 选择40mm中粒式 适宜厚度40-60mm 选择60mm粗粒式 适宜厚度50-80mm 选择80mm水泥稳定类 适宜厚度 180-200mm 选择200mm经过计算，水泥石灰沙砾层较厚，故选择250mm。利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥石灰沙砾基层 厚度为193mm 符合设计厚度的180-200mm的设计范围按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 21.5 (0.01mm) H( 5 )= 150 mm LS= 17.8 (0.01mm) 由于设计层厚度 H( 5 )=Hmin时 LS=LD, 故弯沉计算已满足要求 . H( 5 )= 150 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 5 )= 193 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 193 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 193 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 193 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 5 )= 193 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 150 mm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 150 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中表5.2.4路面最小防冻层厚度规定：粘性土，砂石类基层，冻深200mm时，查得最小防冻厚度500-600mm，路面厚度623mm满足要求。 .计算结果：- 细粒式沥青混凝土 40 mm - 中粒式沥青混凝土 60 mm - 粗粒式沥青碎石 150 mm - 水泥稳定碎石 250 mm - 水泥石灰沙砾土 190 mm - 新建路基方案二：结构组合与材料选取及材料设计参数确定根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)表4.1.3-1及附录E确定各层材料设计参数。层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度S (MPa)容许底层拉应力R=SKS（MPa）(20)(15)1细粒式沥青混凝土4199126801.20.462中粒式沥青混凝土6142521751.00.383密级配沥青碎60.214水泥稳定碎石设计层厚度待定261726170.50.265级配砂砾186土基404.2.1确定设计层厚度根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)中表4.1.3-1 沥青混合料的压实适宜厚度：细粒式 适宜厚度25-40mm 选择40mm中粒式 适宜厚度40-60mm 选择60mm密级配 适宜厚度90-150mm 选择150mm级配砂砾 适宜厚度 100-200mm 选择180mm利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥稳定碎石基层厚度为393mm。按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 21.5 (0.01mm) H( 4 )= 350 mm LS= 23.6 (0.01mm) H( 4 )= 400 mm LS= 21.2 (0.01mm) H( 4 )= 393 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 4 )= 393 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求 H( 4 )= 393 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 393 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 4 )= 393 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求)