a某山区II级铁路一般路基防护设计-加筋土挡土墙设计.doc

某山区II级铁路一般路基防护设计-加筋土挡土墙设计 兰州交通大学毕业设计（论文）评语 兰州交通大学毕业设计（论文）任务书 兰州交通大学毕业设计（论文）开题报告表 兰州交通大学毕业设计（论文）学生自查表 指导教师签字： 年 月 日 兰州交通大学毕业设计（论文） 摘要 交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消费的纽带。它在国家的政治、经济、军事、文化建设中具有重要作用。随着经济的迅猛发展，交通运输需求激增，我国铁路建设已经进入一个高速发展的时期。由于铁路技术指标的提高，对于路基的要求很严格，路基设计与支挡结构成为了路基设计的最大特点。 兰州交通大学毕业设计（论文） ABSTRACT Transport industry is an important part of the national economy the lifeline of national economy and.It is associated industry and agriculture, urban and rural areas,production and consumption of a link.It plays an important role in the countrys political, economic, military, and culture. Along with the rapid development of economy, the transportation demand surge, Chinas railway construction has entered a period of rapid development. The railway technical indicators improved, for the very strict requirements, design of roadbed and retaining structure has become the biggest characteristics of subgrade design. The design includes the design of subgrade cross section, stability analysis. If the structure stability is not standard, also need to set the retaining structure. Common retaining structure for retaining wall, such as gravity retaining wall, cantilever retaining wall, retaining wall, reinforced soil retaining wall. The design for the protection design - a mountain of class II railway roadbed reinforced soil retaining wall design, mainly according to the ground line and the center height of subgrade cross section design, stability analysis. Do not meet the requirements for slope stability or larger area of protection, mainly for gravity retaining wall and reinforced earth retaining wall. Keywords: subgrade; cross section; gravity retaining wall; reinforced earth retaining wall 兰州交通大学毕业设计（论文） 目录 1. 设计要求 . 1 1.1 地层岩性 . 1 1.2 地质构造 . 1 1.3 地震动参数 . 1 1.4 水文地质特征. 2 2. 设计路基横断面 . 3 2.1 路基 . 3 2.2 路基工程的组成. 3 2.2.1 路基本体 . 3 2.2.2 路基防护和加固建筑物 . 4 2.2.3 排水设施 . 4 2.3 路基的组成部分. 5 2.3.1 路基顶面 . 5 2.3.2 路肩. 5 2.3.3 基床. 5 2.3.4 边坡. 5 2.3.5 路基基底 . 6 2.4 路基面形状 . 6 2.5 路基面宽度 . 6 2.5.1 路肩宽度 . 6 2.5.2 单线铁路路基面宽度计算 . 7 2.6 路基边坡坡度的选取 . 7 2.7 路基承受的荷载. 8 2.8 路基填料 . 8 3. 路基边坡稳定性分析 . 10 3.1 边坡稳定分析. 10 3.2 稳定性计算 . 10 3.2.1 直线破裂面法 . 10 3.2.2 圆弧破裂面法 . 12 4. 重力式挡土墙 . 19 4.1 重力式挡土墙简介 . 19 4.1.1 简介. 19 4.1.2 类型. 19 4.2 挡土墙设计计算. 20 4.2.1 有荷载作用时 . 20 4.2.2 没有荷载作用时 . 25 5. 加筋土挡土墙 . 30 5.1 加筋土挡土墙简介 . 30 5.2 加筋土挡土墙设计计算 . 31 5.2.1 荷载计算 . 32 5.2.2 拉筋长度计算 . 35 I 兰州交通大学毕业设计（论文） 5.2.3 单板稳定性与全板稳定性验算 . 38 5.2.4 整体稳定性分析 . 43 5.3 墙面板设计 . 46 结论 . 49 致谢 . 50 参考文献 . 51 II 兰州交通大学毕业设计（论文） 1. 设计要求 新建山区铁路技术标准：单线铁路，设计行车速度120km/h，线路等级为II级次重型，列车荷载统一采用中-22级活载作为标准荷载，即“中-活载”。设计段全长195m。 设计：路堤中心填高8.5m、5.3m、9.2m的断面。 1.1 地层岩性 该段路基经过地貌单元相对较简单,为湟水河二级阶地,地貌上属河谷平原区。地势平坦开阔,地形略有起伏,多为耕地、村庄、城镇，灌溉渠道分布较广。 工点区出露地层主要为：第四系上更新统冲积砂质黄土、细砂、卵石土。各自工程地质特性描述如下： （1）砂质黄土：褐黄色，土层厚度35m，土体砂粒含量较高，手握易散，孔隙比较大，稍湿，稍密，级普通土，?0=120kPa，3m以上?0=80kPa。 （2）细砂：青灰色，土层厚度约1m，砂质较纯，夹少量卵石，稍湿，稍密，级松土，?0=150kPa。 （3）卵石土：下伏于细砂下，土层厚度大于3m，褐灰、浅灰色，粒径6080mm约占35%，80100mm约占25%，余为砂土充填，圆棱状，成分以闪长岩、大理岩、石英片岩为主，稍湿，中密，III级硬土，?0=600kPa。 1.2 地质构造 本段路基通过区未发现断裂等构造。 1.3 地震动参数 根据国家质量技术监督局颁布的中国地震动参数区划图（GB18306-2010）的划分、建筑抗震设计规范（GB50011-2010）及铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）的有关规定，结合本段工程地质与水文地质条件及工程设置的实际情况，本工点地震动峰值加速度值为0.10g，地震动反应谱特征周期采用0.45s。 1 兰州交通大学毕业设计（论文） 1.4 水文地质特征 地表水流特征: 该段路基通过区域内无常年地表水流，田间水渠灌溉时有灌溉水流通过。 地下水的类型、埋藏情况及其变化特征: 工点区属湟水河二级阶地，根据钻孔资料显示，地下水水位埋深大于20m，为第四系孔隙潜水，主要受大气降水补给。 2 兰州交通大学毕业设计（论文） 2. 设计路基横断面 2.1 路基 铁路和公路的基础，从材料上，路基可分为土方路基、石方路基和特殊路基。一般根据断面形式分为路堤、路堑和半填半挖。 路基由填筑或开挖而形成的直接支承轨道的结构。也叫做线路下部结构。路基与桥梁、隧道相连，共同构成一条线路。路基依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：路堤和路堑，俗称填方和挖方。铁路路基的作用是在路基面上直接铺设轨道结构。因此，路基是轨道的基础，它既承受轨道结构的重量，即静荷载，又同时承受列车行驶时通过轨道传播而来的动荷载。路基同轨道一起共同构成的这种线路结构是一种相对松散连结的结构形式，抵抗动荷载的能力弱。建造路基的材料，不论填或挖，主要是土石类散体材料，所以路基是一种土工结构。因而路基经常受到地质、水、降雨、气候、地震等自然条件变化的侵袭和破坏，抵抗能力差。因此，路基应具有足够的坚固性、稳定性和耐久性。对于高速铁路，路基还应有合理的刚度，以保障列车高速行驶中的平稳性和舒适性。 2.2 路基工程的组成 路基工程主要由三部分建筑物构成，即路基本体、路基防护和加固建筑物、排水设施。 2.2.1 路基本体 路基本体包括用天然土、石所填筑的路堤和在天然地层中挖出的路堑。它直接支撑轨道，承受通过轨道的列车荷载，是路基的主体。路基本体根据地质条件和填筑材料的不同，又可分为路堤、路堑、半路堤、半路堑、半堤半堑、不填不挖路基六种基本形式。 路堤：路堤是指全部用岩土填筑而成的路基； 路堤的几种常用横断面形式: （1）矮路堤（填土高度低于1.0m者） （2）高路堤（填土高度大于18m（土质）或20m（石质） 3 兰州交通大学毕业设计（论文） （3）一般路堤（填土高度介于两者之间） （4）浸水路堤 （5）护脚路堤 （6）挖沟填筑路堤 路堑：路堑是指全部在原地面开挖而成的路基。 路堑横断面的几种基本型式: 全挖式路基、台口式路基、半山洞式路基。 半填半挖路基： 当原地面横坡大，且路基较宽，需一侧开挖另一侧填筑时，为挖填结合路基，也称半填半挖路基。在丘陵或山区公路上，挖填结合是路基横断面的主要形式。 2.2.2 路基防护和加固建筑物 坡面防护设备：用来防护易受自然作用破坏而出现坡面变形的土质边坡，如铺草皮、喷浆、抹面、护墙、护坡以及为防护崩塌落实而修建的拦截和遮挡建筑物，如明洞、棚洞。 冲刷防护设备：用来防护水流或波浪对路基的冲刷和淘刷，如铺草皮、抛石、石笼、圬工护坡、挡土墙、顺坝、挑水坝等。 支撑加固设备：用来支撑加固路基本体，以保证其稳固性，如挡土墙、支挡墙、支柱等。 防沙、防雪设施：用来防止风沙、风雪流掩埋路基，如各种栅栏、防护林等。 2.2.3 排水设施 地面排水设备：用来将有可能停滞在路基范围以内的地面水迅速排除到路基以外，并防止路基以外的地面水流入路基范围，以免下渗浸湿路基土体或形成漫流冲刷路基边坡，如侧沟、排水沟、天沟等。 地下排水设备：根据水文和地质条件修筑于地面以下一定深度，用来截断、疏干、引出地下水或降低地下水位，以使路基及边坡保持干燥状态，提高土的稳固能力，如排水槽、渗水暗沟、渗井等。 4 兰州交通大学毕业设计（论文） 2.3 路基的组成部分 在路基横断面中，路基本体由路基顶面、路肩、基床及基床下部、边坡、路基基底构成。 2.3.1 路基顶面 直接在其上铺设轨道或路面的部分及路肩部分，称为路基顶面或简称路基面。在路堤中路基顶面即为路堤堤身的顶面，也称路堤顶面；在路堑中，路基顶面即为堑体开挖后形成的构造面路基顶面是为确保汽车或列车运行而设置的工作面，必须具有一定宽度。 2.3.2 路肩 铁路路基顶面两侧自道床坡脚至路基面边缘的部分称为路肩。其作用是：保护轨道以下的路基土体，防止其在列车动荷载作用下发生侧向挤动；防止道渣失落；防止路基面边缘部分的土体稍有坍落时，影响轨道的完整状态；保持路基面的横向排水；在线路养护和维修作业中，路肩是线路器材的存放处和辅助工作面；此外，铁路线路的标志、信号设备的有些通信、电力及给水设施也都设置在路肩上或设槽埋置在路肩下。 路肩必须在考虑了施工误差、路基沉降与自然剥蚀等因素后，保持必要的宽度。在线路设计中，路基的设计高程以路肩的边缘高程表示，称为路肩高程。 2.3.3 基床 基床在路基面以下、路基上部受列车动力作用和水文气候变化影响较大的一层。基床土承受列车荷载产生的动应力，在它的长期重复作用下，基床容易发生破坏或是产生过大的有害变形，从而影响正常的铁路运输。因此，基床是铁路路基最重要的关键部位。基床分为基床表层和基床底层。基床以下部分称为基床下部。 2.3.4 边坡 边坡是路堤面与原地面之间的倾斜平面，主要指标有路基顶肩、边坡坡脚、路肩高 5 兰州交通大学毕业设计（论文） 程、边坡坡脚。坡度是边坡上两点间的垂直距离和水平距离的比值，以1：m表示坡度。 2.3.5 路基基底 路基基底是路堤填土天然地面以下受填土自重及轨道、列车荷载作用的部分。基底部分的土体稳固性，对整个路基本体及轨道的稳定性都是极为重要的，特别是在软弱土的基底上修建路堤，必须对基底做妥善处理，以免危及行车安全及妥善运营。 2.4 路基面形状 路基面形状应设计为三角形路拱，由路基中心线向两侧设4%的人字排水坡。曲线加宽时，路基面仍应保持三角形。 2.5 路基面宽度 区间路基面宽度应根据旅客列车设计行车速度、远期采用的轨道类型、正线数目、线间距、曲线加宽、路基面两侧沉降加宽、路肩宽度、养路形式、接触网立柱的设置位置等，通过计算确定，必要时还应考虑光、电缆槽及声屏障基础的设置。 2.5.1 路肩宽度 路堤不应小于0.8m，路堑不应小于0.6m. 表2-1 直线地段标准路基面宽度 查表得：二级次重型单线铁路道床顶面宽度为3.3m。 6 兰州交通大学毕业设计（论文） 2.5.2 单线铁路路基面宽度计算 A1.435?g?)?0.04?e22x= （2.1） 1?0.04m 3.31.435?0.0750.45?(?)?0.04?0.185= 1?0.041.75h?( =1.38m B=A+2x+2c =3.3+22?1.38?2?0.8 =7.66m 式中：B路基面宽度，m; A道床顶面宽度，m；此处取3.3m； m道床边坡破率，轻型轨道为1:1.5；其余为1.75；此处为1.75； h道床厚度，m；此处为0.45m； e轨枕埋入道砟深度，型钢筋混泥土轨枕为0.185m，型钢筋混泥土轨枕为0.165m；此处取0.185m； g轨头宽度，75kg/m轨为0.075m，60kg/m轨为0.073m，50kg/m轨为0.07m；此处取0.075m； c路肩宽度，路肩0.8m； x砟肩至砟脚的水平距离。 2.6 路基边坡坡度的选取 路基边坡坡度对路基稳定十分重要，确定立即边坡坡度是路基设计的重要任务。 7 兰州交通大学毕业设计（论文） 表2-2 路堤边坡坡度 根据路基边坡坡度表，对于路基全部高度不足8m的横断面,取坡度为1:1.3；对于坡度超过8m的，取1:1.5。 2.7 路基承受的荷载 路基荷载是指作用在路基上的应力，它包含两个部分：一部分是线路上部结构的重量作用在路基面上的应力，即静荷载；另一部分是车辆行驶时轮载力通过上部结构传递到路基面上的动应力，即动荷载。普通铁路路基设计时把静荷载和动荷载一并简化为静荷载进行处理，即换算土柱法。 根据列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度图可知，二级次重型铁路，换算土柱高度为3m,宽度为3.5m。 2.8 路基填料 在路基工程中，通常一句土在压实后的工程性质能否满足要求而分为A、B、C、D、E五组。 A组也称为优质填料，包括硬块石、级配良好和细粒土含量小于15%的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土、砾砂、粗砂、中砂。 B组为良好填料，包括不易分化的软块石，级配不良的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土、砾砂、粗砂、中砂、细粒土含量在15%-30%的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土和细砂、黏砂、砂粉土、砂黏土。 C组为一般填料，包括易风化的软块石，细粒土含量在30%以上的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土和粉砂、粉土、砂黏土。 D和E组填料分别为不宜使用的差质填料和严禁使用的劣质填料。 8 兰州交通大学毕业设计（论文） 由于路基基床表层对于土体的要求相对很高，所以一般选用A组填料来进行填筑。根