西南交通大学路基课程设计

西南交通大学《路基工程》课程设计报告

学生姓名：

学生学号：

班级编号：

指导教师：王迅

2015 年 6月 5 日

目录

1设计资料 (1)

2说明书 (1)

3计算书 (5)

4设计图纸 (13)

5参考文献 (15)

6附录 (16)

1设计资料

1.1线路基本信息

某Ⅰ级重型双线铁路，旅客列车设计行车速度140km/h，K2+500~K3+500 段路堤处于直线地段，路堤挡土墙高度9m，挡土墙上部路堤高度为1m。根据实际情况，需设置重力式挡土墙。

1.2设计荷载

只考虑主力（主要力系）的作用，且不考虑常水位时静水压力和浮力。

1.3设计材料

挡土墙材料为片石砌体，墙背填料为碎石类土。相关参数可以参考附表。

2说明书

2.1认真分析设计任务书所提供的设计依据。

2.2依据

依据《铁路路基设计规范（TB10001-2005）》，确定双线铁路的线间距，并确定路基各部分尺寸。

2.3换算土柱的确定

进行路基及其加固建筑物的力学检算时，系将路基面上的轨道静载和列车竖向活载一起换算成与路基土体容重相同的矩形土体，此为换算土柱。

绘制出换算土柱高度及分布宽度计算图示，并选取参数进行计算。计算结果可参照《铁路路基设计规范（TB10001-2005）》附表A进行检查。

当墙后填料不均匀时，为方便计，可将墙后填料视作均质材料进行计算，容重可取墙后填料的平均容重。

2.4挡土墙尺寸的初步拟定

采用重力式仰斜挡土墙。根据规范，初步拟定墙顶宽度、墙背和墙胸的坡度、墙底宽度和坡度，然后进行检算。

2.5挡土墙设计荷载的计算

作用在挡土墙上的力，一般可只计算主力，在浸水地区、地震动峰值加速度为0.2g （原为八度）及以上地区及有冻胀力等情况下，尚应计算附加力和特殊力。本设计中只考虑如下主力：

1、墙背填料及荷载的主动土压力

作用在挡土墙墙背的主动土压力，一般按库仑主动土压力公式计算。 当破裂面交于路基面时，破裂棱体的面积S 随着挡土墙及破裂面位置而变化， 但都可归纳为一个表达式：

00tan S A B θ=-

式中 ()00,,A f H a h =

()000,,,,,,B f H a b h K l α=

当边界条件确定后，A 0、B 0为常数，并可从破裂棱体的几何关系求得。

附表《各种边界条件下的库仑

主动土压力公式》给出了不同边界条件下的库仑主动土压力计算公式。在具体计算时，由于无法预知破裂面的位置，一般是先假设破裂面位置，然后按此情况计算出破裂角θ，再根据几何关系来校核假设是否正确。若假设不合理，则需选用另外的破裂面位置重新计算，直至校核合理。最后可根据附表中公式计算土压力的大小，方向和作用点位置。

编程思路：限定破裂角θ由α～900-υ循环，给定搜索步长Δθ=0.1～0.50，以不同破裂角θ值确定相应土压力，从中找出最大值即为主动土压力。

2、墙身重力及位于挡土墙顶面上的恒载

（1）墙身重力可由挡墙面积乘以挡墙圬工的容重得到；

（2）挡土墙顶面上的恒载：若设计中的换算土柱一部分已侵入挡土墙墙顶范围，则此部分换算土柱应计入挡土墙顶面上的恒载。

3、基底的法向力及摩擦力

2.6挡土墙的检算 2.6.1挡土墙稳定性检算

表2-1挡土墙稳定性检算要求

检算项目 主要力系 主要力系加附加力系

滑动稳定系数K c ≥1.30，≤1.5 ≥1.20 倾覆稳定系数K 0

≥1.50，≤1.7

≥1.30 偏心距e

土质地基

≤B/6

≤B/6

岩石地基

≤B/4 ≤B/4 基底应力σ

≤[容许承载力]

≤1.2[容许承载力]

（1）挡土墙沿基底的抗滑动稳定系数（非浸水）

()''

00

tan tan x x x c x N E E f E K E N αα⎡⎤+-⋅⋅+⎣⎦=

-⋅∑∑∑∑

式中 N ∑——作用基底上的总垂直力（kN ）；

x

E

∑——墙后主动土压力的总水平分力（kN ）；

'

x

E ——墙前土压力的水平分力（kN ）； 0α——基底倾斜角（°）；

f ——基底与地层间的摩擦系数。

倾斜基底尚应检算沿地基水平方向的滑动稳定性。基底下有软弱土层时，还应检算该土层的滑动稳定性。

（2）挡土墙抗倾覆稳定系数

y

M K M

=

∑∑

式中

y

M

∑——稳定力系对墙趾的总力矩（kN ⋅m ）；

M

∑——倾覆力系对墙趾的总力矩（kN ⋅m ）。

（3）挡土墙基底合力的偏心距

022y M M B B e C N

-=-=-

∑∑∑

式中 e ——基底合力的偏心距（m ），当为倾斜基底时，为倾斜基底合力

的偏心距；

B ——基底宽度（m ），倾斜基底为其斜宽；

C ——作用于基底上的垂直分力对墙趾的力臂（m ）；

N ∑——作用于基底上的总垂直力（kN ）。

当为倾斜基底时，作用于其上的总垂直力：

'

0cos sin x

N N E

αα=⋅+⋅∑∑∑

（4）基底压应力

()

12121261620

6320,63N B e e B B N B

e C

N B

e B C σσσσσ⎛⎫≤± ⎪⎝⎭>==<-==

-∑∑∑，时，＝时，，时，

式中 1σ——挡土墙趾部的压应力（kPa ）；

2σ——挡土墙踵部的压应力（kPa ）。