路基路面工程课程设计解析

路基路面工程 课程设计

指导老师：徐平 学院：能源学院 专业：交通工程

班级：交通06-2 姓名：尹富勇 学号：310602030225

路基路面工程 课 程 设 计

指导老师： 学 院： 班 级：

姓 名： 学 号：

（一）重力式挡土墙设计

1. 某二级公路重力式路肩挡土墙设计资料如下：

（1）墙身构造：墙高5m ，墙背仰斜坡度为1:0.25（=14°02′），墙身分段长度20m ，其余初始拟采用尺寸如图所示

（2）土质情况：墙背填土重度γ

=18kN/m 3，内摩擦角

3530-=ϕ(之间任选至值可以在 3530ϕ)，填土与墙背之间的摩擦角 5.17=δ；地基为岩

石地基容许承载力[]kPa 500=σ，基地摩擦系数5.0=f ；

（3）墙身材料：砌体重度3/k 20m kN =γ，砌体容许压应力[]kPa 500=σ，容许剪应力

[]kPa 80=τ。

图1 初定挡土墙尺寸图

2、具体设计 破裂棱体位置确定：

（1）破裂角（θ）的计算（路肩式挡土墙且荷载沿路肩边缘布置，所以a=b=d=0）

荷载当量土柱高度计算：因为墙高5米，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：q ＝16.25kN/m 2，016.250.918

q h m γ==＝

假设破裂面交于荷载范围内，ϕ=33o ，取则有：

14021730333628ψαδϕ'''=++=-++=

000111

(2)()(2)(0520.9)517222

A a H h a H H H h =+++=+=++⨯⨯= 000111

()(22)tan 005(520.9)tan(1402)222

B ab b d h H H a h α=

++-++=+-⨯⨯+⨯⨯-︒= 4.25 所以破裂棱体的断面积 00tan S A B θ=-

因此破裂棱体自重 00(tan )G A B γθ=-，将G 代入，得：

00cos()

(tan )

sin()

Ea A B θϕγθθψ+=-+

令

0a dE d θ=

，整理化简得：tan tan θψ=-±将00,A B 代入得：

tg tg θψ=-

tg ψ=-

3628tg '=-

0.7391=-0.7623=

3719'5''θ=︒

（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：

破裂契体长度：()()050.73910.25 2.4455L H tg tg m θα=+=-=

车辆荷载分布宽度：()12 1.8(21) 1.30.6 5.5L Nb N m d m =+-+=⨯+-⨯+= 所以0L

L <，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。 （3）车辆荷载换算

墙高5米，处于2～10m 之间，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：q ＝16.25kN/m 2，

016.25

0.918

q h m γ==＝

（4）土压力计算

由上边计算的0017,

4.25A B ==

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：

()

()()()()

()

cos cos a 003719'5''33tan 18170.7623 4.2555.0sin sin 3719'5''3628E A B KN θϕγθθψ+︒+︒=-=⨯⨯-=''+︒+︒

()()cos cos X a 551402173054.9E E KN αδ''=+=-︒+︒= ()()y a sin 55sin 14021730 3.33E E KN αδ''=+=-︒+︒= 土压力作用点计算

1012/120.9/5 1.36K h H =+=+⨯=

101/3/35/30.9/(3 1.36) 1.59X Z H h k m =+=+⨯= （5）稳定性验算 ①抗滑稳定性验算

挡墙按单位长度计算，为方便计算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四边形，下部分为三角形：

1110.98 4.81 4.71V b H m =⨯=⨯= 11 4.712094.28G V KN γ=⨯=⨯＝ /221110.50.980.190.093V b h m =⨯⨯=⨯⨯= 221 1.86G V KN γ=⨯=

1294.28 1.8696.14G G G kN ∴=+=+=

取1 1.4Q γ=，

所以()()0.996.14 1.09 1.860.64 1.4 2.97 1.449.14 1.3313.960⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯=-<

故抗滑稳定性不足，应采取改进措施以增强抗滑稳定性。 重新拟定b ＝1.3m 倾斜基地，则 1.4 1.65x y Z m

Z m ==

31111111113211221211.3 4.81 6.253, 6.25320125.061

(tan ) 1.25211

1.30.190.1235,

0.123520 2.4722

0.651038463G G V b H m G V kN

Z H b m

V b h m G V kN

Z b m

γαγ==⨯===⨯==+===⨯⨯===⨯==⨯=

12127.53G G G kN =+=

101(0.9)0.9tan 0Q y Q x G E G E αγμγ++-≥

代入得(0.9127.53 1.4 3.33)0.9127.530.2 1.454.9 5.810μ⨯+⨯+⨯⨯-⨯=≥ 所以抗滑稳定性满足要求

②抗倾覆稳定性验算：

()G Q1y x x y 0.90

GZ E Z E Z γ+-

>

()()0.9125.06 1.25 2.470.8463 1.4 3.35 1.454.9 1.6522.30⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯=> 所以倾覆稳定性满足。

（6）基地应力及合理偏心距计算 ①、基础底面的压应力

1）轴心荷载作用时