路基路面工程课程设计_图文

1、重力式挡土墙设计 一、基本资料 二、已建挡土墙的截面尺寸如图所示,以下将对其进行有关计算和验算挡土墙的平面布置和立面布置如下图:挡土墙的立面图: 路 护栏图 1挡土墙平面图: 图 2以下计算中用到的参数可在图中表示如下: 图 3取 d=0,由图知:a=0, b=0, h0=0三、车辆荷载的等效土层高度计算与车辆荷载换算。1.按照规定,当墙身高度为 4m 时,附加荷载标准值:/(5. 172m kN q = 换算等代均布土层厚度为:(92. 0195. 170m qh =因基础埋置较浅,不计墙前被动土压力。2.求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽度 B 。 因 d=0,故 2. 0tan =-=A(

2、tantan tan tan A +-=35, 7. 0 2. 019. 41(tan 46. 38tan 35(cot19. 41tan =+-=B 。 =(H+a tan +Htana-b=2.4m 3.由以上计算可知破裂角 =arctan0.7=354.纵向分布长度 LL=L。 +(H+2atan30=(4+4.790.58 =16.78m四、主动土压力的计算1.求主动土压力系数 Ka 和 K 118. 0 19. 4135sin(2. 035tan 3535cos( sin( tan (tan cos(=+-+=+=Kt a n t a n 1=+=dh墙顶至后踵点 (79. 4 (2

3、m H O =的墙背高度为:38. 179. 492. 021211210101=+=+= -+=H h H h H h K2.求主动土压力及作用点位置后踵点土压力为:/(14. 5479. 438. 118. 0192121221m kN H K K E = 单位墙长(1m 上土压力的水平分量:(83. 531 5. 1731. 11cos(14. 541 cos(kN E Ex =+-=+= 单位墙长(1m 上土压力的竖直分量:(85. 51 5. 1731. 11sin(14. 541 sin(y kN E E =+-=+= 土压力水平分量的作用点至墙趾的距离:(55. 129. 038

4、. 1392. 0379. 43310y m H K h H Z =-+=-+=土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离:(74. 1 31. 11tan( 29. 053. 1(43. 1tan (4m H Z B Z y x =-+-=+-= 五、挡土墙自重及重心计算取单位墙长(1m ,如图 4虚线所示,将挡土墙截面划分为三部分(图中都是以 毫米为单位 : 图 4截面各部分对应的墙体重量为:(40. 11010. 420. 111KN G = (25. 1715. 050. 112KN G =00. 52/29. 050. 113KN G (= 截面各部分的重心至墙趾(1的距离:(4. 12/

5、2. 12. 05(2. 05. 03. 01m Z =+= (8. 02/5. 12/2. 05. 02m Z =+= (98. 03/ 43. 15. 1(3m Z =+=单位墙长的自重重力为:(65. 1323210kN G G G G =+=全截面重心至墙趾的距离:(31. 1/ (Z 03322110m G G Z G Z G Z =+=如图 5所示: 图 5六、地基水载力特征值 f基础最小深(算至墙趾点 :m (0. 130. 15. 08. 08. 02=+=+= (埋 m H h 符合基础最小埋深的规定;(,且基础宽度 (埋 m B m h 0. 243. 10. 31=-+E

6、 E G E E G Q Q Q 时,4. 11=Q , 则有:43. 2583. 534. 12. 084. 54. 15. 0765. 1321. 14. 02. 083. 5384. 54. 15. 0765. 1321. 1=-+ ( ( ( (kN 符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。2.抗滑动稳定系数:(99. 1415. 0784. 565. 1325. 0y 0kN q E G N L =+=+=4. 22. 099. 14183. 534. 0 2. 083. 5399. 141(tan tan (010=-+=-+=N E E N K x x c沿过墙踵点水平面滑动稳定性

7、验算如图 7 y图 7计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力 N ,砂性土粘聚力 c=0。(N N k 35. 42/2129. 043. 1= 1滑动稳定方程应符合:0 1. 1x 1n 1-+E E G Q Y Q (即:0 (82. 5483. 534. 18. 084. 54. 1 35. 45. 0765. 132(1. 1=-+kN计算结果符合滑动稳定方程的规定。 2抗滑动稳定系数:3. 117. 283. 538. 0 35. 484. 55. 0765. 132( 0c =+=+=E N N K (符合本细则抗滑动稳定系数的规定。八、挡土墙抗倾覆稳定性验算 图 81.倾覆稳定

8、方程应符合:(9. 0y y 10-+ Z E Z E GZ X X Q 即:,0k 9. 5353. 183. 5374. 184. 54. 1925. 15. 00. 731. 165. 1329. 0=-+ ( ( (m N 计算结果符合倾覆稳定方程的规定。抗倾覆稳定系数:205. 253. 183. 5374. 184. 5925. 15. 0731. 165. 132y x x y 0=+=+=(Z E Z E GZ K C九、挡土墙身正截面强度和稳定验算取基顶截面为验算截面:1.基顶截面压力计算由墙踵点土压力的计算结果:(, m 92. 0h 18. 00=K ;基顶截面宽度:;

9、(20. 12s m B B =基顶截面处的计算墙高为:。 (0. 4m H =46. 1492. 0212101=+=+=H h K ;基顶处的土压力为:/(95. 39446. 118. 0192121221m kN H K K E a =单位墙长(1m 上土压力的水平分量:( ( (N E E k 72. 395. 1731. 11cos 95. 39cos x =+-=+=单位墙长(1m 上土压力的竖直分量:( ( (N E E k 31. 45. 1731. 11sin 95. 39sin y =+-=+= 土压力水平分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度:(54. 146. 1392

10、. 0300. 43310y m K h H Z =+=+=土压力竖直分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度:(51. 1 31. 11tan(54. 120. 1tan 1xm H B Z S =-=-= 2.基顶截面偏心距验算:截面宽度:(20. 12m B B s =取单位墙长(1m ,基顶截面以上墙身自重:(04. 1101kN G N s =墙身重心至验算截面前缘力臂长度:(0. 12/ 31. 11tan(52. 12/ tan (1m H B Z s y =-=墙顶防撞护栏重量换算集中力:(50. 35. 075. 0kN q N L L =护栏换算集中力至验算截面前缘的力臂长度:

11、(05. 1tan 25. 0m H Z L =-=(31. 4, (9. 1135. 34. 1101kN E N kN N N N y Q L S G =+=+=, 0. 1=ZC 并4. 1, 2. 11=Q G 截面形心上的竖向力组合设计值为:(71. 142 31. 44. 19. 1132. 1(0. 1 (11d kN N N N Q Q G G ZC =+=+=基底截面形心处,墙身自重及护栏重量作用的力矩:2( 2(s L L s s s G B Z N B Z N M -+-=72. 456. 005. 15. 36. 014. 110m kN =-+-=( ( ( 基底截面

12、形心处,墙身自重及护栏重量作用的力矩:(25. 5754. 172. 39 6. 051. 1(31. 42y m kN Z E B Z E M y x s x E -=-=- 4. 1, 9. 01=Q G k (00. 39 25. 57(4. 172. 459. 0 (1d m N M M M E Q G G ZC -=-+=+= (3. 02. 125. 025. 00m B e s = 截面上的轴向力合力偏心距:(3. 0 (27. 071. 14200. 390m m N M e d d =-=3.截面承载力验算:由前计算结果知,作用于截面形心上的竖向力组合设计值为: (71. 1

13、42kN N d =3. 1=67. 82. 1/0. 43. 12/2s =s B H 23. 02. 127. 0,002. 00=s s B e 52. 023. 0161 367. 8(67. 8002. 01102080=+-+-=+-+ +-=s s s s s s k B e B e B e 由基本资料知:, (2. 10. 12m B A s = /(710 (71. 02m kN Mpa f ed = 墙身受压构件抗力效应设计值:(04. 4437102. 152. 0kN Af ed k = , (04. 443 (71. 14271. 1420. 10kN kN N d

14、=+=+符合正截面直接受剪验算要求。路面课程设计一、设计资料某地公路自然区划区拟建高速公路,采用沥青路面结构,设计年限为 15年,土基为粉质土,确定土基的稠度为 1.10,路基干湿状态为干燥状态。有关资 料如下:1. 初始条件:表 1交通组成 2.公路技术等级为高速,为双向六车道。3.交通组成如表 1所示,交通量年平均增长率 = 8%。二、设计过程1.交通分析高速公路的设计基准期查表为 15年, 其可靠度设计标准的安全等级查表为一级。 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数超标可取 0.2。 交通量的年增长率为 8%。 我 国公路沥青路面设计规范规定以汽车轴重 100KN 的单轴荷载作为设计标准轴

15、载。 凡是前后轴载大于 25KN 的轴数均应换算成标准轴数。 对于轴载小于后者等 于 25KN 的轴数, 因为它在沥青路面内产生的应力很小, 引起的疲劳损坏也很小, 因此可以忽略不计。 根据上面表一的交通组成可得标准轴载作用次数 Ns=1286设 计 基 准 期 内 的 设 计 车 道 标 准 荷 载 累 计 作 用 次 数 按 公 式: 考虑得, Ne=2.55106 属于重交通等级。路面设计成双轮轴载 100KN 为标准轴载1以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算轴载换算采用如下的计算公式35. 4211=P P n C C N i i ki注 :轴载小于 25KN

16、 的轴载作用不计根据设计规范 , 高速公路沥青路面设计年限取 15年 , 四车道的车道系数是040.5,取 0.45 累计当量轴次Ne=2.551062 验算半刚性基层层底拉应力平均累积当量轴次 轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为 :8211 =p p n C C N i i ki计算结果如表 2所示 2累计当量轴次参数取值同上,设计年限 15年,累计当量轴次 Ne=2.55106注:轴载小于 50KN 的轴载作用不计3.初拟路面结构根据有关规定和经验初拟水泥混凝土面层厚度为 25cm , 基层厚度为 20cm , 垫层厚度为 17cm 。其中面层采用普通混泥土,基层水泥稳定粒料

17、,垫层为天 然砂或稳定碎石。普通混凝土面板的尺寸为长 5m ,宽 4.2m 。横向缩缝采用设 传力杆假缝, 纵向施工缝采用设拉杆的平缝或设拉杆的企口缝形式, 纵向缩缝 采用设拉杆假缝形式。 4.路面材料参数确定在重交通等级的普通混凝土面层弯拉强度标准值查表可知,普通混凝土面 层弯拉强度标准值可取为 5.0MPa ,相应弯拉弹性模量标准值查参考值表 1-8为 31GP 。根据干燥路基路床顶面回弹模量值经验参考值表 1-10,取路基回弹模量为 50Mpa ,根据垫层、基层材料回弹模量经验参考值表,可取低剂量无机结合料 稳定土垫层回弹模量为 600Mpa ,水泥稳定粒料基层回弹模量为 1300Mpa

18、 。按 下面公式计算基层顶面当量回弹模量如下:x E =2212222121h h h E h E +=+222217. 02. 017. 0600021300 (MPa 100612211221232131h E 1h E 14h h 12h E 12h E Dx -+=(=( (m MN 62. 317. 060012. 013001417. 02. 01217. 0600120213001233=+- (m 35. 0E /Dx h x x =03. 4 (51. 1122. 6a 45. 0=-=-ox E E76. 0 (44. 1155. 0=-=-ox E E b(7. 212

19、401006(4035. 003. 4 (3/176. 03/1MPa E E E ah E o x o x b t =普通混凝土面层的刚度半径,按下面公式计算: (70. 0/537. 0r m E E h t c =荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力按下试计算:327. 2 1072. 2(057. 06=v e f N k 。根据公路等级,查表 1-7得到考虑偏载和 动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 25. 1k =c 。 荷载疲劳应力按下面公式计算:(998. 199. 03. 132. 287. 0pr MPa k k k ps c f r =5.温度疲劳应力该区最大温度梯度查表 1-11取 89 /m。板长 5m ,有查图得普通混凝土板厚 h=0.25m, 49. 0=B x 。按公式计算最大温度梯度是混凝土板的温度翘曲应力(64. 149. 028925. 03000010125tm