路基路面课程设计报告

嘉应学院土木工程学院

《路基路面工程》

课程设计

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一、重力式挡土墙设计

1.设计参数

（1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m ；路基宽度26m ，路肩宽度3.0m ；

（2）基底倾斜角0α：tan 0α＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m ；

（3）设计车辆荷载标准值按公路－I 级汽车荷载采用，即相当于汽车−超20级、挂车−120（验算荷载）；

（4）墙后填料砂性土容重γ=183/m kN ,填料与墙背的外摩擦角

τ=o 5.18；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30，地基容许

承载力[0σ]=250a kP ；

（5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k γ=223/m kN ，容许压应力a a kP 600][=σ，容许剪应力a j kP 100][][==στ，容许拉应力

a L kP 60][=σ

（6）墙后砂性土填料的内摩擦角o 37=φ，墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度1:0.27（=0115'o ），墙高H=5m ，墙顶填土高a =4m 。

2.破裂棱体位置确定 （1）破裂角（θ）的计算

假设破裂面交于荷载范围内，则有：

02403703180115'=+'+'-=++=o o o o a φτψ

因为o 90<ω

a

h H H a h H H h a h a H H h d b ab B tan )2(2

1

tan )2(2

1

)00(0tan )22(21)(21000000+-=+-++=++-++=

)2(2

1

))(2(21000h H H H a h H a A +=+++=

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：

711.0)tan )(

tan (cot tan tan 0

=+++-=ψψφψθA B 5235'=o θ

（2）验算破裂面是否交于荷载范围内

破裂砌体长度：m a H L 21..2)27.0711.0(5)tan (tan 0=-⨯=+=θ 车辆荷载分布宽度：m d m N Nb L 5.36.03.18.12)1(=++⨯=+-+= 所以L L <0，即破裂面交于荷载范围内，符合设计。

3.荷载当量土柱高度计算

墙高5m ，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：m q

h 78.018

14

0==

=

γ

4.土压力计算

4.16)50)(78.0250(21

))(2(2100=+⨯++=+++=

H a h H a A a h a H H h d b ab B tan )22(2

1

)(21000++-++=

43.4)0115tan()78.0205(521

00='-⨯⨯++⨯⨯-+=o

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部压力计算公式

)

sin()

cos()

tan (00ψθφθθγ++-=B A E a

kN o

o o o 61.40)

02405235sin()

375235cos()43.4711.04.16(0.18='+'+'⨯-⨯⨯= kN a E E o o a x 54.40)03180115cos(61.40)cos(='+'-⨯=+=τ

kN a E E o o a y 36.2)03187015sin(61.40)sin(='+'-⨯=+=τ

5.土压力作用点位置计算

312.15/78.021/2101=⨯+=+=H h K

m K h H Z x 865.1)312.13/(78.03/5)3/(3/101=⨯+=+=

6.土压力对墙趾力臂计算 基地倾斜，土压力对墙趾力臂

m

12.2)0115tan(542.17.1tan m 542.1190.07.1865.1tan 1011='-⨯-=-==⨯-=-=o x y y x x Z b Z b Z Z αα

7．稳定性验算 （1）抗滑动稳定性验算 墙身体积计算：

30111m 95.7)190.07.15(7.1)tan (=⨯-⨯=-=αb H b V

3202

12m 27.0190.07.15.0tan 5.0=⨯⨯==αb V

321m 22.827.095.7=+=+=V V V

墙身自重计算:

kN 9.1742295.711=⨯==k V G γ， kN 94.52227.022=⨯==k V G γ，

kN 84.18094.59.17421=+=+=G G G

抗滑稳定性验算：

[]

[]0

36.4454.404.1190.0)36.240.184.1801.1(3.0)190.054.4036.2(4.184.1801.1tan )1.1()tan (1.110101

＞=⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯=-++++x

Q y Q x y Q E E G E E G γαγμαγ

墙身自重力臂计算：

()[]48.17.127.0190.07.155.0])tan [(5.01011=+⨯⨯-⨯=+⋅-=b n b H Z G α

16.17.1)0513.05.0(315.0)]tan tan 2/1(3/12/1[102=⨯⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡++=-+=b Z G αα

()

47

.184.18016.194.548.19.174)(2211=⨯+⨯=+=

G Z G Z G Z G G G

kN 2.18336.294.59.17421=++=++=y E G G N

抗滑稳定系数:

[]99.9190

.02.18354.403

.0190.054.402.183tan ]tan [00=⨯-⨯⨯+=-+=

αμαN E E N K x x C ＞1.3

满足要求。

（2）抗倾覆稳定性验算