挡土墙设计(路基路面课程设计)

路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————1挡土墙设计一．设计资料某平原微丘建一级汽车专用公路，路基宽度为24.5m，桩号K20+456.00~K20+518.40位于半径R=1000m的圆曲线段，曲线为左偏，超高值采用4.0%，设计纵坡为3.0%，各桩号地面高程与设计高程资料见表1，横断面资料见表2。现因路基右侧与其它结构物干扰，需压缩占地宽度，拟建路肩挡土墙。车辆荷载：按墙高确定的附加荷载强度换算。填料容重γ=18.0kN/m3，φ=35°，δ=φ/2，基底摩擦系数μ=0.3，地基承载力抗力值（修正后）f=510kPa，墙身材料容重γa=22.0kN/m3。挡土墙采用M7.5砂浆砌筑，材料极限抗压强度RK=650kPa，截面抗剪极限强度Rj=90kPa。表1地面高程、设计高程资料桩号K20+450K20+460K20+480K20+500K20+520地面高程16.4716.6917.2017.9218.44设计高程20.90021.20021.80022.40023.400表2原地面横断面资料左桩号右+0.65+0.5311.07.0K20+450-0.6-0.7-0.106.07.012.5+0.60+0.5127.0K20+460-0.5-0.7-0.107.08.012.5+0.8+0.51210.0K20+480-0.4-0.8-1.08.010.012.0+0.85+0.721210K20+500-0.6-0.9-0.86.012.015.0+0.95+0.851511.0K20+520-0.7-0.6-1.19.010.015.0二．设计要求1.1设计说明书1．挡土墙截面型式的选定2．基础埋置深度及宽度的选定路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————23．挡土墙土压力计算4．挡土墙稳定性验算5．挡土墙基底应力及合力偏心距验算6．墙身截面强度验算1.2设计图纸1.2.1挡土墙正面图（1）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的连接方式。（2）按地基及地形情况进行分段，确定沉降缝及伸缩缝位置。（3）布置各段挡土墙的基础。（4）确定泄水孔的位置，包括数量、间距和尺寸等。（5）在布置图上应注明各特征点桩号，墙顶基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、常水位或设计洪水位的标高等。1.2.2横断面图绘制起讫点、墙高最大处、墙身断面和基础形式变异处以及其它必须桩号的挡土墙横断面图。图上，按计算结果布置墙身断面，确定基础形式和埋置深度，布设排水设施，指定墙身填料的类别等。1.2.3设计说明（1）所需的工程材料数量；（2）其它有关材料及施工的要求和注意事项等。三．挡土墙截面型式的选定K20+520处，为挡土墙设计最不利处。墙体高为H=8m，埋深1.22m，墙面，墙背仰斜坡度1：0.25(=2014),墙身纵向分段长度为L=10m与19.97m；墙面与墙背平行，基顶宽2m。四．挡土墙土压力计算4.1破裂棱体位置确定（1）破裂角（θ）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：8238350317214-路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————3因为90)2(21))(2(21000hHHHahhaAtan)2(21)00(0tan)22(21)(210000hHHhaHHhdbabB=tan)2(21-0hHH)tan)(tan(cottantan00AB)tan)(tantan(cottan)2014tan2838)(tan8238tan35(cot8238tan=0.729144536（2）验算破裂面是否交于荷载范围内破裂棱体长度：mHL8.3)25.07291.0(8)tan(tan0车辆荷载分布宽度：m5.56.03.18.12)1(dmNNbL所以LL0，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。4.2荷载当量土柱高度计算墙高8m，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：2/125.13mKNq，则：mqh7.018125.1304.3土压力计算6.37807.028021))(2(2100）（）（HahhaA4.9)214tan(7.0208821)00(0tan)22(21)(21000）（haHHhdbabB路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————4根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：kNBAEa37.90)823844536sin()3544536cos()4.97291.038.33(18sin)cos()tan(00kNEEax2.90)0317214cos(37.90)cos(kNEEay46.5)0317214sin(37.90)sin(4.4土压力作用点计算175.187.0212101HhKmKhHZx87.2175.137.038)3(31011xZ表示压力作用点到墙踵的垂直距离。4.5土压力对墙趾力臂计算基底倾斜，土压力对墙趾的力臂：mhZZxx5.237.087.211mZbZxy58.2025.032.22tan1五．稳定性验算5.1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：211124.1412.72mHbVkNVGa28.3132224.1411m89.1)tan(21111bHZG211238.038.025.021mhbVkNVGa36.82238.022路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————5m30.1651.012bZG5.2抗滑稳定性验算倾斜基底0.2:1（6381110）5.2.1验算抗滑稳定方程0tan)1.1(tantan1.121010201pQxQyQpQxyQEEEGEEEG061.964.1198.0)85.54.164.3211.1(3.00198.061.9685.54.164.3211.1）（=25.135198.019.880.3533.013.1985.54.180.353=53.010所以抗滑稳定性满足要求5.2.2验算抗滑稳定系数cKkNEGNy49.32785.564.321198.049.32761.9603.0198.0)061.96(49.327tantan00NEEEENKxppxc=3.271.4所以抗滑稳定系数cK符合要求5.3抗倾覆稳定性验算5.3.1验算抗倾覆稳定方程0)(8.011ppQyxxyQGZEZEZEGZ058.261.9632.285.54.130.136.889.128.3138.0）（）（=152.420所以抗倾覆稳定性满足要求5.3.2验算抗倾覆稳定系数0K5.147.258.261.9632.285.5)30.136.889.128.313(0yxppxyGZEZEZEGZK所以抗倾覆稳定系数0K符合要求六.基底应力和合力偏心矩验算路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————66.1合力偏心矩计算01011sincos)(2.14.1xQyQGGEEWEGMMNMe上式中，弯矩为作用于基底形心的弯矩，所以计算时，先要计算对形心的力臂：根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。mBZZGG89.0189.1211mBZZGG30.0130.1222mBZZxx52.2198.0132.2tan20mBZZyy58.1158.2201011sincos)(2.14.1xQyQGGEEWEGMMNMe=01012211sincos)(2.14.1xQyQGGGxxyyEWEGZGZGZEZE）（=19.061.964.198.0085.54.12.164.32130.036.889.028.3132.152.261.9658.185.54.1）（）（）（=0.026mmB5.041所以基底合力偏心矩符合要求6.2基底应力验算6Be）（2024.061297.411)61(NP1BeAPa22.221maxkPPa12.190inkPmKPakPaP51022.221max所以基底应力满足要求七.强身截面强度验算墙面强背平行，截面最大应力出现在接近基底处。以基底截面验算路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————77.1强度计算kkkjRAN按每延米墙长计算kNGNG21.31598.064.321cos0kNEENxyQ09.2419.061.9698.085.5sincos001)(110QiCiQiQQGGjNNNNkN58.432009.244.121.3152.105.1）（998.0)2024.0(121)2024.0(2561)(121256128280BeBekkNRAkkk65.56131.26502998.0kNRAkNNkkkj65.56158.432墙身强度符合要求7.2稳定计算kkkjRANk因为1075.328BH，为矮墙，所以1k所以由强度计算知，稳定计算符合要求7.3正截面直接受剪时验算kNEQxGj25.13561.964.1kNNfRAkNQmkjjj55.25142.097.41131.290225.1351墙身抗剪能力符合要求。路基路面工程课程设计——————————————————————————————————————————————8八．设计说明工程数量表（表3）墙高（m）断面尺寸（m）M7.5浆砌片石（mm3）1hH1H1B1b80.388.007.122.002.004.84沉降缝内用沥青麻絮嵌塞;泄水孔尺寸为半径10cm，每2到3米布置一个，泄水孔应高出地面不小于30cm：墙背均应设置50cm厚的砂砾透水层，并做土工布封层。