路基工程挡土墙课程设计

《路基工程》

课程设计

单位：土木工程学院

专业（方向）：铁道工程

班级：铁道08-2（土0801-2）姓名：王康

学号：20080045

指导教师：舒玉

二0一二年二月

《路基工程》课程设计

一、课程设计的思想、效果及课程目标

路基的课程设计是对路基工程课堂教学的必要补充和深化，通过设计让学生可以更加切合实际地和灵活地掌握路基工程的基本理论，设计理论体系，加深对路基设计方法和设计内容的理解，进而提高和培养学生分析、解决工程实际问题的能力。

二、课程设计内容

此次路基工程课程设计是以混凝土重力式挡土墙（仅线路左侧一侧进行设计）为主的设计内容。

1.1 设计资料

1.1.1 主要技术文件

1) 《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006(2009局部修订版)

2) 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005

3) 《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006(2009版)

4) 《铁路路基设计规范》TB10001-2005

5) 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

6) 《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

7) 其他现行铁路建设相关技术标准、规范、规程、规定等技术文件；

1.1.2 线路资料

1) 铁路等级：I级

2) 轨道类型：重型

3) 直线地段：双线路堤

1.1.3 地基条件

1) 工点位置：邯郸丛台区

2) 地基为级配良好中密中粗砂，基本承载力=210Kpa。

1.1.4 路堤填料

自行设计

1.1.5 墙身材料：混凝土。

1.1.6 挡墙横断面布置及挡墙型式

1) 路肩设计高程：76.8m。

2) 路堤边坡坡率：1:1.5

3) 天然地面高程：67.5m。

4) 重力式挡土墙平面布置无限制，横断面型式自行确定。

三、具体要求

本次课程设计主要进行挡土墙横断面设计计算（不进行挡土墙的平面、立面等设计），大致步骤如下：

1) 挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸；

2) 凡本指导书中没有提供的设计参数，均自行查询上述技术文件，按其中

规定的设计参数或经验数据自行选定。

3) 挡墙土压力计算；

4) 验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；

5) 验算基底应力及偏心距；

6) 验算墙身截面强度；

7) 抗震条件下挡墙土压力计算；

8) 抗震条件下验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；

9) 抗震条件下验算基底应力及偏心距；

10) 抗震条件下验算墙身截面强度；

11) 挡土墙排水设计；

12) 绘制挡土墙横断面图；

13) 编写设计计算书

五、计算过程

选用参数：挡土墙混凝土等级采用C15，,γ=23KN/m，中心受压[]cσ=4.0Mpa，弯曲受压和偏心受压[]bσ=5.0Mpa，弯曲受拉[]1bσ=0.35Mpa 《铁路路基支挡结构设计规范》

抗震等级：丛台区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g 《铁路工程抗震设计规范》

路基填料：选用砂类土，φ=35°，γ=18KN/m ，土与墙背的摩擦角δ=φ/2=17.5°，第二假想破裂面δ=φ=35° 《铁路路基支挡结构设计规范》 基底与地基间的摩擦系数f=0.40 《铁路路基支挡结构设计规范》 （一）挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸如图所示 （二）挡土墙压力计算

路堤边坡坡率1:1.5，则坡角：tani=0.6667，i=33.69°

0arctan(0.3/1)16.699α==,δ=0.5φ=17.5°

1、 求破裂角

[]

2212tan()tan (tan cot )tan tan(i)i θφφφφα+=-+++12 1.31 2.111i i φφφφδα=-=︒

=+--=︒

故tan()i θ+=-0.036±++（0.03652.64）（0.036 1.208）=8.060 +i=arctan8.06082.9o θ=⇒49o θ=

2、 求土压力系数，土压力及土压力作用点 土压力系数2(1tan tan )(tan tan )cos()

0.30(1tan tan )sin()

i i i ααθαθφλθθφ--+==-++

土压力22H ααγ

λ=

E = 1

2

x18x6x6x0.30=97.2KN/m cos()x αδα=⋅-=E E 97.19KN/m sin()y a δα=⋅-=E E 1.36KN/m

土压力作用点1

3

x H =Z =2m

'tan =y x B Z α=+Z 4.6m

基底土压力强度H H ασγλ==18x6x0.32=32.4Kpa （三） 挡土墙抗滑稳定性验算

12.66(4 2.6)623455.4/2G KN m ⎡⎤

=⨯+⨯-⨯⨯=⎢⎥⎣⎦

()(455.4 1.36)0.4

1.88 1.3()97.19

y C x

G E f

K E ++⨯=

=

=>满足

（四） 抗倾覆稳定性验算

[].237.2 1.6 4.8 2.8 5.4(40.6)1145.4/m G Z KN =⨯⨯+⨯+⨯+=

y o ..1145.4 1.36 4.6

=

5.925 1.6().97.192

G y

x x

G Z E Z K E Z ++⨯=

=>⨯满足

（五） 基底应力及偏心距验算

y

1145.4 1.36 4.697.192

2.096455.4 1.36

O

N M M

Z m N

-+⨯-⨯=

=

=+∑∑∑

'

2 2.0960.0960()2

N B e Z =-=-=-<合力在中心线右侧

e 0.0960.433()6

B

=<

=满足 []max min

130.63pa 97.75pa

0'

'

6e 455.4 1.3660.096=

(1)(1)21044

K K N Kpa B

B

σσσ+⨯±=⨯±=

<=∑

故基底应力满足要求

（六） 墙身截面强度验算

取墙身H/2处截面进行强度验算，如图所示 （1）法向应力

' 2.6(4 2.6)/2 3.3B m =+-=

'16.22

H

H Kpa σσ=

=

''1116.2324.322

H E H Kpa ασ==⨯⨯=

''

cos()24.3cos(17.516.699)24.29/x E E KN m αδα=-=⨯-=

''sin()0.006/y E E KN m αδα=-=

''''113tan 3.6x y x Z H m

Z B Z m

α=⨯==+⋅= '233(2.6 3.3)/2203.55/G KN m =⨯⨯+=

'G 12 1.711Z =23 1.23 1.2+1.73++0.93+0.9=385.365/m 23223G KN m ⎡⎤⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⎢⎥⎣⎦

’（1.2）（3.3） ''''''

'

'

'

1.774G y y x x

N

y

G Z E Z E Z Z m G E

⋅+-=

=+