《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《路基路面工程》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院：土木工程學(xué)院</p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p>&l

2、t;p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　時(shí) 間：2013年7月 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、重力式擋土墻設(shè)計(jì)</p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………………2</p>&l

3、t;p>　　（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求…………………………………………………2</p><p>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)內(nèi)容…………………………………………………………2</p><p>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)資料…………………………………………………………2</p><p>　　第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書</p><p>　　1. 車輛換算荷載………………………

4、………………………………3</p><p>　　2. 主動(dòng)土壓力計(jì)算……………………………………………………4</p><p>　　3. 設(shè)計(jì)擋土墻截面……………………………………………………8</p><p>　　4. 繪制擋土墻縱橫截面（附圖1）…………………………………11</p><p>　　二、 衡重式擋土墻設(shè)計(jì)</p>

5、<p>　　第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)內(nèi)容和要求…………………………………………………12</p><p>　　（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………………………………………………12</p><p>　　（三）設(shè)計(jì)資料…………………………………………………………12</p><p>　　第二部分 設(shè)計(jì)計(jì)算書

6、………………………………………………13</p><p>　　1. 車輛荷載換算………………………………………………………13</p><p>　　2. 上墻土壓力計(jì)算……………………………………………………13</p><p>　　3. 下墻土壓力計(jì)算……………………………………………………15</p><p>　　4. 墻身截面計(jì)算………

7、………………………………………………17</p><p>　　5. 繪制擋土墻縱橫截面圖（附圖2）………………………………21</p><p><b>　　一、重力式擋土墻</b></p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　（一）設(shè)計(jì)的目的要求</p><p>　　通過本次

8、設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對(duì)路基路面工程有關(guān)理論知識(shí)的理解，掌握重力式擋土墻設(shè)計(jì)的基本方法與步驟。</p><p>　　將設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊(cè)。</p><p><b>　　（二）設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　?、佘囕v荷載換算；</b></p><p&

9、gt;<b>　?、谕翂毫τ?jì)算；</b></p><p>　　③擋土墻截面尺寸設(shè)計(jì)；</p><p>　　④擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　1．墻身構(gòu)造</b></p><p>　　擬采

10、用細(xì)粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墻(如草圖1)，墻高=？m，墻頂寬=？m，填土高度？m，填土邊坡1：1.5，墻背仰斜，1：0.25（=—14°02′），基底傾斜1：5（=—11°18′)，墻身等厚，分段長(zhǎng)度10m，=7.0 m。</p><p><b>　　2．車輛荷載</b></p><p>　　計(jì)算荷載：汽車—20；</p>&l

11、t;p>　　驗(yàn)算荷載：掛車—100。</p><p>　　3．土壤工程地質(zhì)情況</p><p>　　墻后填土容重=18KN/m3，內(nèi)摩檫角=35°，填土與墻背間的摩檫角；粘性土地基，允許承載力[]=250Kpa，基底摩檫系數(shù)=0.50。取荷載組合I，抗滑穩(wěn)定性系數(shù)[]=1.3，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)[]=1.5。</p><p><b>　　4．

12、墻身材料</b></p><p>　　細(xì)粒水泥混凝土砌25號(hào)片石，砌體容重=22KN/m3； 砌體允許壓應(yīng)力[]=600KPa，允許剪應(yīng)力[]=100KPa，允許拉應(yīng)力[]=60KPa。</p><p>　　第二部分 計(jì)算書正文</p><p><b>　　車輛荷載換算</b></p><p>　　墻背

13、后填土表面有車輛荷載作用，使土體產(chǎn)生附加的豎向應(yīng)力，從而產(chǎn)生附加的側(cè)向應(yīng)力。土壓力計(jì)算時(shí)，對(duì)于作用于墻背后填土表面的車輛荷載可以近似的按均布荷載來考慮，并將其換算為重度與墻后填土相同的均布土層。</p><p>　?。?）求不計(jì)車輛荷載作時(shí)的破裂棱體寬度B0</p><p><b>　　計(jì)算圖示如下</b></p><p>　　初步擬定，查《公

14、路設(shè)計(jì)手冊(cè)（路基）》，由表3—2—1中第五類公式知</p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　于是有：</b></p><p>　?。?）求縱向分布長(zhǎng)度L</p><p>　　L采用10m，其中，L0取為7.0m</p><p>　?。?）計(jì)算車輛

15、荷載總重</p><p>　　車輪中心距路基邊緣0.5m，汽車20級(jí)，一輛車的總重力為300KN。</p><p>　　在范圍內(nèi)布置車輪重：</p><p><b>　　布置車輪的寬度</b></p><p>　?。?）換算當(dāng)量土層厚度</p><p><b>　　主動(dòng)土壓力計(jì)算<

16、/b></p><p><b>　　計(jì)算圖示如下</b></p><p><b>　?。?）求破裂角</b></p><p>　　假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（路基）》</p><p>　　現(xiàn)驗(yàn)算破裂面是否交于荷載內(nèi)：</p><p><b>　　堤

17、頂破裂面至墻踵：</b></p><p><b>　　荷載內(nèi)緣至墻踵:</b></p><p><b>　　荷載外緣至墻踵:</b></p><p>　　比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。</p><p>　?。?）求主動(dòng)土壓力系數(shù)K和K1</p><p&g

18、t;　　（1）中假設(shè)成立，即破裂面交于荷載內(nèi)，則采用《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（路基）》第二版表3-2-1采用第6類公式計(jì)算：</p><p>　?。?）求主動(dòng)土壓力及作用點(diǎn)位置</p><p><b>　　按墻的每延米計(jì)算。</b></p><p>　　墻后土體主動(dòng)土壓力：</p><p><b>　　水平向分力：<

19、;/b></p><p><b>　　豎向分力：</b></p><p>　　因基底傾斜，土壓力對(duì)墻趾O的力臂為：</p><p><b>　　（4）驗(yàn)算荷載：</b></p><p>　?、賹?duì)于掛車——100取，。于是：</p><p>　　驗(yàn)算破裂面是否交于荷載內(nèi)：

20、</p><p><b>　　堤頂破裂面至墻踵：</b></p><p><b>　　荷載內(nèi)緣至墻踵:</b></p><p><b>　　荷載外緣至墻踵:</b></p><p>　　比較得知：，故結(jié)果與假設(shè)相符，所選公式正確。</p><p>　?、?/p>

21、求主動(dòng)土壓力系數(shù)K和K1</p><p>　?、矍笾鲃?dòng)土壓力及作用點(diǎn)位置</p><p>　　墻后土體主動(dòng)土壓力：</p><p><b>　　水平向分力：</b></p><p><b>　　豎向分力：</b></p><p>　　比較得知：驗(yàn)算荷載略大于設(shè)計(jì)荷載，故擋土墻

22、截面設(shè)計(jì)按照驗(yàn)算荷載進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　因基底傾斜，土壓力對(duì)墻趾O的力臂為：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)擋土墻截面</b></p><p>　?。?）計(jì)算墻身自重及其力臂</p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算<

23、;/p><p>　　，故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。</p><p>　?。?）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　，故擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　?。?）基底應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。</p>

24、<p><b>　　偏心距：</b></p><p>　　因此，，地基承載力滿足要求。</p><p><b>　?。?）截面應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　為了保證強(qiáng)身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇1~2個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，墻面、墻背相互平行，截面的最大應(yīng)力出現(xiàn)在接近基底處。</p>&l

25、t;p><b>　　強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　如附圖所示，選取一個(gè)截面進(jìn)行驗(yàn)算：1-1截面</p><p><b>　　其中，；</b></p><p><b>　　于是：</b></p&

26、gt;<p>　　則擋土墻強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　穩(wěn)定性計(jì)算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　于是：</b></p>

27、<p>　　則擋土墻穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　正截面受剪時(shí)驗(yàn)算</b></p><p><b>　　要求：</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　于是：</b></p>

28、<p>　　則擋土墻抗剪強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　繪制擋土墻縱橫斷面圖（1:100）。</p><p>　　重力式擋土墻縱橫斷面圖見附圖1。</p><p><b>　　二、衡重式擋土墻</b></p><p>　　第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　（一）設(shè)計(jì)的

29、目的要求</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，進(jìn)一步加深對(duì)路基路面工程有關(guān)理論知識(shí)的理解，掌握衡重式擋土墻設(shè)計(jì)的基本方法與步驟。</p><p>　　將設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)說明書及全部設(shè)計(jì)計(jì)算圖表編好目錄，裝訂成冊(cè)。</p><p><b>　?。ǘ┰O(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?、佘囕v荷載換算；②土壓力計(jì)算

30、；</p><p>　?、蹞跬翂孛娉叽缭O(shè)計(jì)；④擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算。</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　1．墻身構(gòu)造</b></p><p>　　擬采用細(xì)粒水泥混凝土砌片石衡重式路肩墻（如草圖2），墻高=？m，上墻=？m，墻背俯斜1：0.35，墻頂寬=0.

31、5 m；衡重臺(tái)寬=0.90 m；下墻=？m，墻背仰斜，1：0.25（=-14°02′）；墻面坡度1：0.05，墻身分段長(zhǎng)度12 m，=5.5 m。</p><p>　　2．土壤工程地質(zhì)情況</p><p>　　墻后填土容重=18KN/m3，內(nèi)摩檫角=34o，上墻的假想墻背摩檫角，下墻墻背墻背摩檫角；地基允許承載力[]=800Kpa，基底摩檫系數(shù)=0.60。取荷載組合I，抗滑穩(wěn)定性

32、系數(shù)[]=1.3，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)[]=1.5。</p><p><b>　　3．墻身材料</b></p><p>　　細(xì)粒水泥混凝土砌25號(hào)片石，砌體容重=22KN/m3； 砌體允許壓應(yīng)力[]=800KPa，允許剪應(yīng)力[]=160KPa，允許拉應(yīng)力[]=80KPa。</p><p><b>　　4．車輛荷載</b><

33、;/p><p>　　計(jì)算荷載：汽車—20；</p><p>　　驗(yàn)算荷載：掛車—100。</p><p>　　第二部分 計(jì)算書正文</p><p><b>　　車輛荷載換算</b></p><p>　　墻背后填土表面有車輛荷載作用，使土體產(chǎn)生附加的豎向應(yīng)力，從而產(chǎn)生附加的側(cè)向應(yīng)力。土壓力計(jì)算時(shí)，

34、對(duì)于作用于墻背后填土表面的車輛荷載可以近似的按均布荷載來考慮，并將其換算為重度與墻后填土相同的均布土層。</p><p>　?。?）求縱向分布長(zhǎng)度L</p><p>　　初步擬定墻高H=6m，上墻高H1=2.4m，下墻高H2=3.6m。由于該擋土墻為路肩墻，故填土高度為零，即。</p><p>　　，取L=10.46m。</p><p>　　

35、其中，L0取為7.0m</p><p>　?。?）計(jì)算車輛荷載總重</p><p>　　車輛荷載總重按下述規(guī)定計(jì)算：</p><p>　　縱向：當(dāng)取用擋土墻分段長(zhǎng)度時(shí)，為分段長(zhǎng)度內(nèi)可能布置的車輪重力；當(dāng)取一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車的擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)為一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車重力。</p><p>　　橫向：破裂棱體寬度B0范圍內(nèi)可能布置車輪重力，車輛外側(cè)車輪中心距路面（或硬

36、路肩）、安全帶邊緣的距離為0.5m。</p><p>　　按車帶均攤的方法計(jì)算。汽車20級(jí)，一輛重車總重300KN。由于此處是整個(gè)路基寬度范圍內(nèi)的汽車作用力，故。</p><p>　?。?）換算當(dāng)量土層厚度</p><p><b>　　上墻土壓力計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算破裂角，判別是否出現(xiàn)第二破裂面<

37、/p><p>　　假想墻背傾角為，見下圖：</p><p><b>　　則有</b></p><p><b>　　則。</b></p><p>　　假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，查《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（路基）》表3-2-2第一類公式知</p><p>　　驗(yàn)算破裂面的位置如下：</p&g

38、t;<p>　　第一破裂面距墻頂內(nèi)緣：</p><p>　　破裂面交于荷載內(nèi)，與假設(shè)相符，而且不可能出現(xiàn)其他情況，故采用此類計(jì)算公式。因?yàn)?，所以?huì)出現(xiàn)第二破裂面。</p><p>　　計(jì)算第二破裂面上的主動(dòng)土壓力E1 </p><p>　　查《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（路基）》表3-2-2第一類公式知：</p><p><b>

39、　　對(duì)上墻O1的力臂為</b></p><p><b>　　下墻土壓力計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）求破裂角</b></p><p>　　假定破裂面交于荷載外，采用表27-6中第五類公式計(jì)算。破裂角計(jì)算示意圖如圖：</p><p><b>　　則有：</

40、b></p><p>　　現(xiàn)驗(yàn)算破裂面位置如下：</p><p>　　破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：</p><p>　　比較，故分析與原假設(shè)不相符，即破裂面交于荷載內(nèi)。</p><p><b>　　計(jì)算圖示如下： </b></p><p>　　現(xiàn)驗(yàn)算破裂面位置如下：</p>

41、<p>　　破裂面頂端至墻頂內(nèi)緣的距離為：</p><p>　　比較，故破裂面交于荷載內(nèi)。</p><p><b>　?。?） 計(jì)算土壓力</b></p><p><b>　　墻身截面計(jì)算</b></p><p>　　因上墻頂寬，則上墻底寬，下墻底寬。</p><p&g

42、t;<b>　　計(jì)算墻的重力及力臂</b></p><p><b>　　①上墻墻身自重</b></p><p><b>　　對(duì)墻趾的力臂</b></p><p><b>　　n取0.05</b></p><p><b>　?、谙聣ι碜灾?lt;

43、/b></p><p><b>　　對(duì)墻趾的力臂</b></p><p>　?、鄣诙屏衙媾c墻背之間的土楔重</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　對(duì)墻趾的力臂</b></p><p><b>　?、?/p>

44、土楔上荷載重</b></p><p><b>　　對(duì)墻趾的力臂</b></p><p><b>　　抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　　，故擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p&g

45、t;　　，因此該擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　基底應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　即偏心距大于容許偏心距，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，由于土地基不能承受拉力，則基底發(fā)生應(yīng)力重分布。于是：</p><p>　　則，故地基承載力滿足要求。</p><p><b>　　截面應(yīng)力驗(yàn)算</b

46、></p><p>　?、偾笊蠅?shí)際墻背上的土壓力</p><p>　　對(duì)上墻O1的力臂為：</p><p>　?、谶x上墻墻底水平截面驗(yàn)算</p><p>　　中“—”，表示上墻墻底出現(xiàn)拉應(yīng)力。</p><p>　　則，，截面強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　?、坌苯孛婕?/p>