《路基路面工程》课程设计说明书-挡土墙设计

1、路基路面工程课程设计路基路面工程课 程 设 计挡土墙设计学 院 ： 专 业 ： 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导老师： 土木建筑学院二零一四年六月目录一、路线范围2二、水文地质资料2三、平曲线要素计算21.交点K1+245.7522.交点K1+403.5333.交点K1+495.533四、竖曲线要素计算4五、设计标高和填挖高度4六、路面的加宽和超高5七、挡土墙基础确定与断面尺寸设计61.挡土墙的类型选择62.墙身尺寸:6八、挡土墙验算71.物理参数：72.强度及稳定性验算8挡土墙设计一、路线范围 本设计为 K1+390K1+1580.5 路段上的挡土墙设计。二、水文地质资料 本路段为山

2、岭重丘区二级公路改建工程，路基宽8.5米，中桩在原有旧路附近，地表为1-2米亚粘土覆盖层，其下为砂页互岩。 设计荷载：汽-20 ，挂-100.三、平曲线要素计算1.交点K1+245.751)已知条件：左转角：缓和曲线长度： 圆曲线半径： 2)曲线要素计算：3)主点桩号计算： 2.交点K1+403.531)已知条件：右转角：缓和曲线长度： 圆曲线半径： 2)曲线要素计算：3)主点桩号计算：3.交点K1+495.531)已知条件：右转角：缓和曲线长度： 圆曲线半径： 2)曲线要素计算：3)主点桩号计算：四、竖曲线要素计算，（凸曲线）， 起点桩号：，终点桩号：五、设计标高和填挖高度竖曲线上任意点设计

3、高程的计算： 纵距：切线高程：设计高程：设计标高及填挖高度表 单位：m桩号地面高程设计高程填挖高度K1+390.00449.50450.04-0.53K1+403.41450.62450.520.10K1+420.00451.51451.460.05K1+440.00452.12452.16-0.04K1+453.97452.32452.58-0.26K1+470.00452.53453.06-0.53K1+493.97452.93453.78-0.85K1+500.00453.29453.96-0.67K1+515.00453.85454.41-0.56K1+533.97454.30454.

4、98-0.68K1+550.00454.58455.46-0.88K1+565.00454.75455.91-1.16K1+580.50455.30456.38-1.07六、路面的加宽和超高二级双车道公路，设计车速60km/h，路基宽度8.5m，其中路面宽度7m，路肩宽度0.75m，路拱横坡2%，路肩横坡3%，根据规范查表，在交点K1+403.53控制的曲线范围内，平曲线半径为602.85米，超高坡度取3%；在交点K1+495.38控制的曲线范围内，平曲线半径为52.98米，超高坡度取8%。本设计为改建二级路，且无中间带，因此超高方式采用绕中线旋转的方式。加宽方式采用3类加宽，在曲线半径为60

5、2.85米的圆曲线上加宽值取0.8米，在曲线半径为52.98米的圆曲线上加宽值取2.5米。加宽缓和段内采用按直线比例变化的方式加宽。超高加宽计算结果如下：路面的加宽和超高表范围桩号加宽值（m）超高值（m）外中内K1+403.53圆曲线段K1+3900.80 0.230.10 -0.04 K1+403.41 0.80 0.23 0.10 -0.04 K1+420.00 0.80 0.23 0.10 -0.04 K1+440.00 0.80 0.23 0.10 -0.04 K1+453.97 0.80 0.23 0.10 -0.04 K1+495.38前缓和段K1+470.00 1.00 0.19

6、 0.10 -0.01 K1+493.97 2.50 0.46 0.10 -0.04 K1+495.38后缓和段K1+500.00 2.12 0.39 0.10 -0.03 K1+515.00 1.19 0.22 0.10 -0.02 K1+533.97 0.00 0.01 0.10 0.00 直线段K1+550.00 0.00 0.00 0.00 0.00 K1+565.00 0.00 0.00 0.00 0.00 K1+580.50 0.00 0.00 0.00 0.00 七、挡土墙基础确定与断面尺寸设计1.挡土墙的类型选择在K1+390K1+580.50路段中，填土最高的地方在K1+50

7、0桩号处，填土高度约为8米，属于一般路堤，但该路段地面横坡较为陡峭，起伏较大，直接放坡土石方量较大，且不稳定。地表为12m 的亚粘土覆盖层，其下为砂岩、页岩互层，属于岩石地基，地基承载力较高。因此，本设计路段拟采用衡重式路肩墙，基础埋深1.6m。2.墙身尺寸: 墙身总高: 10.000(m) 上墙高: 4.000(m) 墙顶宽: 0.800(m) 台宽: 1.400(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.100 上墙背坡倾斜坡度: 1:0.300 下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.200 墙底倾斜坡率: 0.000:1 下墙土压力计算方法: 力多边形法挡土墙示意图八、挡土墙验算（一）物理参数： 圬工砌体容

8、重: 23.000(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: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(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

9、土类型: 土质地基地基土内摩擦角: 30.000(度)（二）强度及稳定性验算1.土压力计算计算高度为 10.000(m)处的库仑主动土压力，下墙土压力计算方法: 力多边形法。 （1）计算上墙土压力 无荷载时的破裂角 = 27.490(度) 按假想墙背计算得到: 第1破裂角： 27.850(度) Ea=108.089 Ex=40.449 Ey=100.235(kN) 作用点高度 Zy=1.333(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角=27.496(度) 第1破裂角=27.490(度) Ea=89.193 Ex=41.190 Ey=79.112(kN

10、) 作用点高度 Zy=1.333(m) （2）计算下墙土压力 无荷载时的破裂角 = 33.874(度) 按力多边形法计算得到: 破裂角： 33.874(度) Ea=138.595 Ex=137.787 Ey=14.944(kN) 作用点高度 Zy=2.571(m) 墙身截面积 = 27.400(m2) 重量 = 630.200 kN 衡重台上填料重 = 72.888(kN) 重心坐标(2.005,-2.307)(相对于墙面坡上角点)2.滑动稳定性验算 基底摩擦系数：0.500滑移力= 178.977(kN) 抗滑力= 398.572(kN) 滑移验算满足: Kc = 2.227 1.300 滑

11、动稳定方程满足: 方程值 = 254.750(kN) 0.03.倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 1.963 (m) 相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 3.706 (m) 相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 7.333 (m) 相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 3.714 (m) 相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 2.571 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩= 656.372(kN-m) 抗倾覆力矩= 1804.534(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.749 1.500 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 856.995(kN-m) 0.

12、04.地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力 = 797.144(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1148.162(kN-m)基础底面宽度：B=3.200 (m) 偏心距：e= 0.160(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.440(m)基底压应力: 趾部=323.679 踵部=174.536(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 323.679 / 174.536 = 1.855 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.160 = 0.167*3.200 = 0.533(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=323.679

13、 = 600.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=174.536 = 650.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=249.108 = 500.000(kPa)5.基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算6.上墙截面强度验算 上墙重力 Ws = 147.200 (kN) 上墙墙背处的 Ex = 41.190 (kN) 上墙墙背处的 Ey = 12.357 (kN) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 1.033 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 1.333 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 2.000 (m)容许应力法:

14、法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.764(m) 截面宽度 B = 2.400 (m) 偏心距 e1 = 0.436(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.436 = 0.250*2.400 = 0.600(m) 截面上压应力: 面坡=138.949 背坡=-5.985(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 138.949 = 800.000(kPa) 拉应力验算满足: 计算值= 5.985 = 80.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -9.430 = 80.000(kPa) 斜截面剪应力检算 斜剪应力验算满足: 计算值= 27.735

15、= 80.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 159.557(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.716 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 2.400(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.997 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 159.557 = 1190.383(kN) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 159.557 = 1186.354(kN)7.墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积

16、 = 27.400(m2) 重量 = 630.200 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.963 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = 797.144(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1148.162(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.440(m) 截面宽度：B = 3.200 (m) 偏心距：e1 = 0.160(m)截面上偏心距验算满足: e1= 0.160 = 0.250*3.200 = 0.800(m)截面上压应力: 面坡=323.679 背坡=174.536(kPa)压应力验算满足: 计算值= 323.679 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -43.713 = 80.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 797.144(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.971 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.200(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f =