路基路面课程设计计算书

土木建筑工程学院土木工程专业（道路桥梁方向）《路基路面工程》课程设计计算书姓名：年级：班级：学号：[题目]：重力式挡土墙设计2[设计资料]：1、工程概况拟建南宁机场高速公路（城市道路段）K2+770右侧有一清朝房子，由于该路段填土较高，若按1：1.5的边坡坡率放坡，则路基坡脚侵入房子范围。现为了保留房子，要求在该路段的恰当位置设挡土墙。为使房子周围保持车辆交通，要求墙脚边距离房子的距离大约为4m。提示：路肩350cm内不布置车辆，慢车道650cm开始布置车辆荷载（550kN）。2、路中线与房子的平面位置关系、路线纵断面、路基标准横断面如下图：房子道路中线图1道路和房子平面示意图1.5%1.5%1:1.5路基标准横断面(单位:cm)图2路基标准横断面图（半幅，单位:cm）3K2+400112.85K2+900117.851.0%-0.75%R=13500T=?E=?道路纵面图图3道路纵断面图106.503.7m7.8m粘土Q承载力标准值f=187kPa圆砾承载力标准值f=456kPa中风化泥岩地质剖面图1:0.31:5墙身剖面图(单位:cm)图4地质剖面图3、房子附近地质情况见地质剖面图，房子附近地面较大范围（包括路基范围）内为平地。4、挡土墙墙身、基础材料：M7.5浆砌片石，M10砂浆抹墙顶面（2cm），M10砂浆勾外墙凸缝。砌体重度γ1=22kN/m3。墙后填土为天然三合土重度γ2=20kN/m3，换算内摩擦角φ=35°。M10浆砌块石与天然三合土的摩擦角为20°。砌体极限抗压强度为700kPa，弯曲抗拉极限强度为70kPa，砌体截面的抗剪极限强度为150kPa。4计算过程1、道路设计标高计算由1i=1.0%，2i=-0.75%，R=13500得21135000.75%1%=236.25LRii，2LE=118.125所以竖曲线起点桩号为K2+781.875。K2+766的设计标高为112.853661%=116.51。K2+782的坡线标高为112.853821%=116.67，高程改正2782781.875=0213500，所以K2+782的设计标高为116.67。而地面高程为106.05，所以房子正对着的道路标高与地面高程最大之差为10.62m。2、挡土墙设计方案①挡土墙墙脚与房子的平面位置关系如下：419438438房子45°45°挡土墙墙角距房子都为4.19米，八字墙墙脚距房子墙角4.38米；挡土墙在水平面上与道路中线平行，在竖直面上与路线纵坡平行。②取K2+782处的挡墙进行设计经过电脑试算，拟定墙身尺寸如下：5地面线1:1.51:0.351:0.25路肩13055812080500650517K2+782处挡墙的横断面图其中墙高6.5米，埋深1.5米，挡墙与路边坡的位置关系如上。由于原地基土为黏性土，承载力和摩擦系数均较低，经试算承载力的抗滑力都很难满足，所以采用换填地基，换填材料采用碎石，密度为19KN/m3，内摩擦角为45°，承载力标准值f=500Kpa，换填后地基摩擦系数为0.5。换填高度为2.2米。3、作用在挡土墙上的主动土压力计算由设计资料已知:强后填土换算内摩擦角=35°，M10浆砌块石与天然三合土的摩擦角为20°。墙背倾角=arctan0.2514。利用库伦理论求主动土压力①求破裂角假设破裂面交于路基上荷载内边缘，==14+20+35=6962200115.176.568.092211112tan5.177.767.767.7625.170.256.382222AaHBabHHa00tantancottantan6.38tan69cot35tan69tan690.69468.0934.8BA验证：路肩破裂长度6.55.17tan7.766.50.251.963.5l；假设正确。②求主动土压力0031coscos69.8tan1968.090.6946.38290.7sinsin103.8cos290.7cos34241sin290.7sin34162.6tan7.765.17tan34.84.42tantantan34.8tan14211axayaEABKNEEKNEEKNbahhaKH求土压力作用点3322125.174.42111.93126.526.55.176.54.426.52.2633336.51.9315.58tan5.582.260.255.02yxyHaHhHZmHKZZm由几何关系得③求挡土墙自重71:0.351:0.2513080650558120186130133305.585.281.24.181.35.3222221.833=480.3220.31212.641.25.285.280.31.20.81.861.865.33232121.81.3313.311.35.33.961.335.332GGKNZ重心到墙趾的水平距离3.0233m4、挡土墙验算⑴滑动稳定性验算①滑动方程：102010121.1tantan1.1tan01.1480.31.4162.60.51.424140.60QyxQPQyQxQPGEEEGEEEKN抗滑稳定性满足。②滑动系数：''00tan480.3162.60.51.3341.3tan241xPPcxNEEEKEN抗滑稳定性满足。⑵倾覆稳定性验算①倾覆方程：8120.800.8480.33.021.4162.65.022412.2615410GQyxxyQPpGZEZEZEZKNm倾覆稳定性满足。②倾覆系数：'0480.33.02162.65.02=4.161.52412.26GyxPpxyGZEZEZKEZ抗倾覆稳定性满足。⑶基体应力级偏心距验算总的竖向力设计值：11010cossin=1.2480.31.4162.6=804GQyQxNGEwEKN作用基底形心的弯矩M15.58162.65.022412.26182.125.58480.33.02110.521.41.21.4182.11.2110.5122.3122.35.580.1521.39580444EGEGMKNmMKNmMMMKNmMBN偏心距e=偏心距满足。地基承载力抗力值f:112230.55003195.5834.4181.50.5709kffkbkhKN基础压应力：1max680460.15211167.61.21.27098505.5815.58NepKNfKNAB所以基底应力满足。93201122⑷墙身截面强度验算：验算墙身中部和底部两个截面如图所示：1—1截面验算：验算截面宽度为4.48米。如前所述，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上部分承受的土压力为：=203.4,168.5,113.7,1.82,4.03axyyxEKNEKNEKNZmZm挡土墙1—1截面以上部分自重为：337,2.35GGKNZm每延米墙长设计轴向力：0111.051.23371.4113.7592jGGQQQiciQiNNNNKN总的竖向力0337113.7450.7NKN对截面形心总力矩04.484.483372.35113.74.03168.51.8266.122MKNm00066.14.480.1471.12450.744MBeN满足。108802200.147125612564.480.9870.1471121124.48keBeB①强度计算：5920.9874.48700/2.315921340jkkkNAR∴强度满足。②稳定计算：225.32.3664.48sHB220111.0311311610.022.3662.36631160.1474.48kssseB5921.03113401381jkkkkNAR稳定满足。③正截面受剪验算：1168.5168.54.481502.310.42592168.5539.5jxjjjkmQEQARfN受剪满足综上，1—1截面符合要求。2—2截面验算：验算截面宽度为3.22米。同理，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上部分承受的土压力为：11=81.6,67.6,45.7,1.08,2.95axyyxEKNEKNEKNZmZm挡土墙2—2截面以上部分自重为：159.1,1.68GGKNZm每延米墙长设计轴向力：0111.051.2159.11.445.7267.6jGGQQQiciQiNNNNKN总的竖向力0159.145.7204.8NKN对截面形心总力矩03.223.22159.11.6845.72.9567.61.080.6322MKNm0000.632.230.0030.805204.844MBeN满足。8802200.003125612563.221.00.0031121123.22keBeB③强度计算：267.613.22700/2.31=975.8jkkkNAR∴强度满足。④稳定计算：223.21.9883.22sHB12220111.0421311610.021.9881.98831160.0033.22kssseB267.61.042975.81061.8jkkkkNAR稳定满足。③正截面受剪验算：167.667.63.221502.310.42267.6=321.5jxjjjkmQEQARfN受剪满足综上，2—2截面符合要求。所以拟定的挡土墙符合要求。6、挡土墙排水设计①排水沟：在墙角处设置0.5m×0.3m的地面排水沟，考虑旁边有房子，并用混凝土板盖上排水沟。②泄水孔：为加强前身排水，沿墙高和墙身设置半径为10cm的圆形泄水孔，间距为2.5m，向外倾斜5%，泄水孔共有两排19个，下面一排距地面0.5m。泄水孔进水侧设0.3m厚的砂砾反滤层，反滤层顶部以0.5m的不透水混凝土封闭。设计方案见于图纸。7、变形缝设计因为本挡土墙较长，所以在中部和两边与八字墙衔接的地方各设2cm的变形缝，沿全高设置。8、挡土墙的具体布置和尺寸见于设计图纸中。[参考资料]1、《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）2、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）3、《公路挡土墙设计与施工技术细则》4、《路基》设计手册，人民交通出版社5、《路基路面工程》（第三版）（邓学钧主编），人民交通出版社13理正