路基路面工程课程设计

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一、路基(挡土墙)设计

1.1 设计资料

某新建公路重力式路堤墙设计资料如下。

(1)墙身构造:墙高8m ,墙背仰斜角度)0214(25.0:1' ,墙身分段长度20m ,其余初始拟采用尺寸如图1-1所示。

图1-1 初始拟采用挡土墙尺寸图

(2)土质情况:墙背填土为砂性土,其重度3kN/m 517.=γ,内摩擦角 30=ϕ;填土与墙背间的摩擦角 152/==ϕδ。地基为整体性较好的石灰岩,其容许承载力

kPa 485][=σ,基底摩擦系数5.0=f 。

(3)墙身材料:采用5号砂浆砌30号片石,砌体重度3a m /kN 23=γ,砌体容许压应力kPa 610][a =σ,容许剪应力kPa 66][a =τ,容许压应力kPa 610][al =σ。

1.2 劈裂棱体位置确定

1.2.1 荷载当量土柱高度的计算

墙高6m ,按墙高缺点附加荷载强度进行计算。按照线形内插法,计算附加荷载强度:2kN/m 15=q ,则:

m 8605

1715

0..q

h ==

=

γ

1.2.2 破裂角()θ的计算

假设破裂面交于荷载范围内,则有:

'

'583030150214 =++-=++=ϕδαψ 因为 90<ω,则有 ()()

H a h H a A +++=00221

()()65086026502

1+⨯++=...

7226.= ()()αtan 2221

2100

0h a H H h d b ab B ++-++= ()()'.......5830tan 8602502662

186025251515021 ⨯⨯+⨯+⨯+⨯++⨯⨯= 3019.=

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:

()⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛+++

-=ψψϕψθtan tan cot tan tan 0

A B

()⎪⎭⎫

⎛+++

-='

'

'..5830tan 72

2630195830tan 30cot 5830tan

(

)

()607223060360....+++

-=

14361.=

"

'534948 =θ

1.2.3 验算破裂面是否交于荷载范围内

破裂棱体长度:

()()m 46131060143616tan tan 0...H L =+⨯=+=αθ 车辆荷载分布宽度:

m 15123=+=+='B b L

所以,L L <0,即破裂面交于荷载范围内,符合假设。

1.2.4 路基边坡稳定性验算

可利用解析法进行边坡稳定性分析,则有

()()0000000csc 2cot 2αα⋅++⋅+=f a a f a K min

其中,57730tan 0.f ==ϕ,3cot 0=α,'

H c a γ20=。对于砂性土可取0=c ,即00=a ,则:

25173211357730cot 00...f K min >=⨯=⋅=α

所以,路基边坡稳定性满足要求。

1.3 土压力计算

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式:

()

()()

()()

(

)

kN 22465830534948sin 30534948cos 473021143615230517sin cos tan 00.....B A E '

"'"'a =++-⨯⨯=++-=

ψθϕθθγ

()()kN 2146150214cos 2246cos ..E E 'a x =+-⨯=+= δα ()()

kN 780150214sin 2246sin ..E E 'a y =+-⨯=+= δα

1.3.1 土压力作用点位置计算

2916

86

0212101..H h K =⨯+=+= m 22229

138603633101...K h H Z x =⨯+=+=

1x Z 表示土压力作用点到墙踵的垂直距离。

1.3.2土压力对墙趾力臂计算

基底倾斜,土压力对墙趾的力臂:

m 2221.Z Z x x ==

5m

020214tan 22251tan 1...Z b Z 'x y =⨯+=-= α

1.4.1 墙体重量及其作用点位置计算

挡土墙按单位长度计算,为方便计算,从墙趾沿水平方向把挡土墙分为三部分,右侧为平行四边形,左侧为两个三角形(如图1-2):

3

11m 425795451...H b V =⨯=⨯=

kN

5148204257011..V G =⨯=⨯=γ ()d G l b H Z ++=111tan 2

1

α ()1

512509542

1

++⨯⨯=...

m 372.=

2

2m 171105123221...V =⨯⨯=

kN

4223201711022..V G =⨯=⨯=γ ()m 5614622323

1

2...Z G =+⨯= 2

3m 89202328021

...V =⨯⨯=

图1-2 挡土墙横断面几何计算图式

kN

8417208920033..V G =⨯=⨯=γ

m 74023231

3..Z G =⨯= 1.

4.2抗滑稳定性验算

对于倾斜基底()"'312260 =α,验算公式:

()[]

()0tan 11tan tan 1121010201

>+-++-++p Q x Q y Q p Q x y

Q E E E G .E E E

G .γγαγμαγαγ

()()[]+⨯-⨯+⨯+++⨯50031226tan 21463114184174223514811........"

'

()021*********tan 780417618911+⨯-⨯⨯+⨯......"'

06167>=.

所以,抗滑稳定性满足要求。

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