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,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,内摩擦角;填土与墙背间的摩擦角.地基为整体性较好的石灰岩,其容许承载力,基底摩擦系数。
(3)墙身材料:采用5号砂浆砌30号片石,砌体重度,砌体容许压应力,容许剪应力,容许压应力。
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:,则:1.2.2 破裂角的计算假设破裂面交于荷载范围内,则有:因为,则有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:1。
2。
3 验算破裂面是否交于荷载范围内破裂棱体长度:车辆荷载分布宽度:所以,,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,则有其中,,,.对于砂性土可取,即,则: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:1.3.1 土压力作用点位置计算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:1.4 挡土墙稳定性验算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):图1—2挡土墙横断面几何计算图式1。
4.2抗滑稳定性验算对于倾斜基底,验算公式:所以,抗滑稳定性满足要求。
1。
4。
3抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算公式:所以,抗倾覆稳定性满足要求。
1.5 基地应力和合力偏心矩验算1。
5.1 合力偏心矩计算上式中,弯矩为作用于基底形心的弯矩,所以计算式,需要先计算对形心的力臂:根据之前计算过的对墙趾的力臂,可计算对形心的力臂。
路基路⾯⼯程课程设计成绩评定等级:《路基路⾯⼯程》课程设计计算书1、重⼒式挡⼟墙设计2、边坡稳定性设计3、沥青混凝⼟路⾯设计4、⽔泥混凝⼟路⾯设计学⽣姓名:学号:指导教师:⽇期:⼤学⼟⽊与建筑学院2018.01题⽬⼀: 重⼒式挡⼟墙设计设计资料:1.浆砌⽚⽯重⼒式仰斜路堤墙,墙顶填⼟边坡1:1.5;取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m ;道路车⾏道为双向四车道;2.墙后填料砂性⼟容重γ=193/m kN ,内摩擦⾓?,粘聚⼒为0=c ;3.填料与挡⼟墙墙背的摩擦⾓?δ32=;4.粘性⼟地基与浆砌⽚⽯基底的摩擦系数µ=0.30,地基容许承载⼒设计值f =300a kP ;5.墙⾝采⽤2.5号砂浆砌25号⽚⽯,圬⼯容重k γ=213/m kN ,抗压强度kPa f cd 710=,抗剪强度kPa f vd 120=;墙后砂性⼟填料内摩擦⾓?:①32°墙⾯与墙背平⾏,墙背仰斜坡度:②1:0.25墙⾼H :③5m墙顶填⼟⾼a :④3.0m要求完成的主要任务:1. 计算墙后主动⼟压⼒及其作⽤点位置;由10.25=1402'=14.03α。
由墙背仰斜坡度:,可得,22=3221.3333δ?=??≈? 由墙顶填⼟边坡1:1.5,b=4.5m墙⾼五⽶,按照线性插⼊法可得附加荷载强度q=16.25kN/㎡假设破裂⾯交于荷载中部,则有:11(3) 4.5(4.50.5)0.865(5+2320.86)tan(14.03)42.8522qh m A a H h a H B ab b d h H H a h γα==≈=+++=?++??==++-++=??++?-+??-?= =++=-14.03+21.33+32=39.3ψαδ00tan tan (cot tan )(tan )38.88tan 39.3(cot 32tan 39.3)(tan 39.3) 1.34,53.2742.85B A θψ?ψψθ=-+++=-?+?+?+?==? (1)4 1.8(41)1.30.511.650.2517.35()tan 10.7250.25 4.50.5 6.2510.7217.35L Nb N m d mL b m H a mm m mθ=+-+=?+-+=+?+=+?=?++=<< 所以符合规范要求。
道路路基路面工程课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握道路路基路面工程的基本概念、原理和设计方法。
2. 使学生了解道路工程中不同材料的特点、选用原则及其在路基路面中的应用。
3. 让学生了解我国道路工程的相关标准和规范。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识进行道路路基路面设计的实际操作能力。
2. 培养学生分析和解决道路工程中实际问题的能力。
3. 提高学生的团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱道路工程专业,树立正确的职业观。
2. 增强学生的环保意识,使其关注道路工程对环境的影响。
3. 培养学生的社会责任感,使其认识到道路工程对社会经济发展的重要作用。
课程性质:本课程为专业核心课程,旨在培养学生的道路工程设计和施工能力。
学生特点:学生已经具备一定的道路工程基础知识,具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求:结合实际工程案例,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习,使学生达到以下具体学习成果:1. 能够正确理解和应用道路路基路面工程的基本概念、原理和设计方法。
2. 能够分析不同材料在道路工程中的应用,并合理选用。
3. 能够按照我国相关标准和规范进行道路路基路面设计。
4. 能够独立或团队协作解决道路工程中的实际问题。
5. 能够关注道路工程对环境和经济的影响,树立正确的职业观和价值观。
二、教学内容1. 道路工程概述:介绍道路工程的基本概念、分类及其在国民经济中的作用,使学生了解道路工程的发展现状和未来趋势。
(对应教材第一章)2. 路基工程:讲解路基的基本构成、功能、设计原则及施工技术,重点分析不同类型路基的特点及适用场合。
(对应教材第二章)3. 路面工程:阐述路面的基本类型、结构组成、设计原理及施工方法,分析各种路面材料的性能及选用原则。
(对应教材第三章)4. 道路排水工程:介绍道路排水系统的设计原理、构成及施工要求,使学生了解道路排水工程的重要性及其对道路使用寿命的影响。
山东交通学院课程设计说明书1.概述1.1设计任务依据及概况根据公路工程毕业设计任务书,进行本次施工图设计。
本次初步设计为山东省德福至鱼卵山二公路新建工程,工程起点在德福,桩号为K0+000,终点在梁庄,桩号K3+3543,路线 3.543 Km。
本工程全线按二级公路标准设计,根据沿线村镇的分布情况,并与现有公路和规划路网相结合,在相应的地方道路、机耕路、人行路上设置平交道口。
在排灌沟渠间设置涵洞、桥梁。
1.1.1设计标准(1)主线设计标准本工程是按交通部颁发的《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定的二级公路标准设计,计算行车速度60Km/h,其主要技术指标如下:公路等级: 二级公路;计算行车速度: 60公里/小时;路基宽度: 12米其中:行车道宽度: 2×3.75 米硬路肩: 2×1.5米土路肩: 2×0.75米(2)线形要素标准平曲线半径:一般最小半径: 400米;极限最小半径: 250米;不设缓和曲线和超高最小半径:2500米纵坡:最大纵坡: 5%最小纵坡:路堑或其他横向排水不畅地段不小于0.3%最大坡长: 1100米(坡度为3%时)900米(坡度为4%时)700米(坡度为5%时)500米(坡度为6%时)竖曲线要素:竖曲线最小半径:凸形一般最小半径/极限最小半径4500/3000米;凹形一般最小半径/极限最小半径: 3000/2000米;竖曲线最小长度: 70米1(3)桥涵设计标准桥涵宽度:与路基同宽;桥涵设计荷载:公路Ⅰ级;(4)路面设计标准路面设计标准轴载:100KN;(5)道路平面交叉标准平面交叉路线尽可能为直线、并尽量正交。
当必须斜交时,交叉角度应大于45度。
平面交叉范围内的纵坡宜设置为平坡,当条件受限制时,纵坡不大于3%。
所有的平面交叉口采取严格的安全措施,设置了警告标志、指路标志、限速标志等,在主要的交叉口还设置转弯车道。
1.1.2总体设计原则本工程为省道228线杨庄至梁庄三级公路公路的新建路段,根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)的要求,交通量的预测情况及公路的使用功能,确定总体设计原则如下:(1)采用的技术标准必须满足公路的使用任务、功能和远景交通量的需要。
路基路面工程课程设计一、设计背景随着经济的发展和城市化进程的加速,道路建设成为社会经济发展和人民生活水平提高的重要标志之一,因此,对于路基路面工程的研究和设计具有重要意义。
本课程设计旨在让学生通过实际操作掌握道路设计和施工的基本知识和技能,通过实地勘测、资料调查等方式了解实际工程的情况,提高实际操作能力和设计能力。
二、设计内容1. 课程设计目标•掌握道路工程设计和施工的基本知识和技能;•了解道路工程的基本原理和设计理念;•提高实际操作能力和设计能力;•加深对于道路工程的认识和理解。
2. 课程设计任务(1)实地勘测对于设计现场进行实地勘测,包括地形、地貌、自然因素、人文因素等综合考量。
通过测绘技术记录勘测结果,并制定勘测报告。
参考现有的道路设计标准和原理,结合实际勘测结果,制定出道路工程设计方案,并制定设计方案报告。
(3)技术指导对于设计方案进行专业的技术指导,包括工程施工、材料选用、设备使用等具体操作指导。
(4)工程实践根据设计方案,实施道路工程的实践操作,按照设计要求进行施工,并掌握实际操作技能。
(5)成果评价对于课程设计成果进行全面评价,包括设计方案的合理性、施工可行性、工程实践的质量等内容,为今后的实际操作提供可靠的理论支持。
三、设计实施步骤1. 勘测基础数据收集•搜集土地利用现状图、国家地形图等勘测基础数据;•确定勘测范围,获取贵行前基础数据;•进行现场勘测,包括对设置路线进行勘测、道路所在地的地理位置、地形、地貌、水文气象等因素的勘测。
•综合勘测结果和基础数据,进行初步的设计方案制订;•着手制定设计方案报告,对方案进行完善;•在教师的指导下,进行更改、完善和优化。
3. 技术指导•教师对学生进行专业技术指导,提高学生的实际操作能力;•教师对学生进行材料选择、设备使用等方面的指导,确保工程质量。
4. 工程实践•按照设计要求进行工程操作;•学生实践操作,了解道路工程实际操作的一般规律;•教师进行指导,纠正学生操作中的问题。
《路基路面工程》课程设计计算书1.重力式挡土墙设计2.边坡稳定性设计3.沥青混凝土路面设计4、水泥混凝土路面设计学生姓名:学号:指导教师:日期:目录一、重力式挡土墙设计 (4)设计参数 (4)车辆荷载换算 (4)土压力计算 (4)挡土墙计算 (6)二、边坡稳定性设计 (8)初始条件 (8)表格数据 (9)三、沥青混凝土路面设计 (12)轴载分析 (12)构组合与材料选取 (14)结各层材料的抗压模量和和劈裂强度 (15)土基回弹模量的确定 (15)设计指标的确定 (15)设计资料总结 (16)四、水泥混凝土路面设计 (19)交通分析 (19)初拟路面结构 (19)路面材料参数确定 (20)混凝土板应力分析及厚度计算 (20)计算荷载疲劳应力 (21)接缝设置 (22)路肩及路面排水设施 (22)一、重力式挡土设计1 设计参数1.1几何参数:挡土墙墙高H=4m, 取基础埋置深度D=1.5m, 挡土墙纵向分段长度取L=10m ; 墙面与墙背平行, 墙背仰斜, 仰斜坡度1:0.25, =-14.04, 墙底(基底)倾斜度, 倾斜角;墙顶填土高度=2m, 填土边坡坡度1:1.5, , 汽车荷载边缘距路肩边缘; 1.2力学参数:墙后填土砂性土内摩擦角, 填土与墙背外摩擦角, 填土容重;墙身采用2.5号砂浆砌25号片石, 墙身砌体容重,砌体容许压应力,砌体容许剪应力,砌体容许拉应力;地基容许承载力[0σ]=250kPa 。
2 车辆荷载换算按教材公式, 把车辆荷载换算为等代均布土层厚度。
3 主动土压力计算 3.1 计算破裂角θ直线形仰斜墙背, 且墙背倾角较小, 不会出现第二破裂0000=+-=35+17.5-14.04=38.34ψϕδα22011(a )(24)1822A H =+=+=,001111ab (2)tan =224+62222B H a H α=++⨯⨯+⨯⨯⨯=(224)tan14.040tan tan tan 38.340.79-2.37θψ=-=-=或(舍)038.31θ=3.2 计算主动土压力a E 及其作用点位置3.2.1计算主动土压力a E 计算a E 及其水平分量x E 、竖直分量y Ea 000cos()(tan )sin()cos(38.3135)18(18tan 38.316)sin(38.3138.34)43.68k E A B Nθϕγθθψ+=-++=⨯-⨯+= 00cos()43.68cos(17.514.04)43.60x a E E kN δα=-=⨯-=00sin()43.68sin(17.514.04) 2.64y a E E kN δα=-=⨯-=3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置100tan 32tan 38.31 2.63tan tan tan 38.31tan14.04b a h m θθα--===--214 2.63 1.37h H h m =-=-=经试算取1 1.20b m =00110tan tan 1.20 1.20tan14.04tan10.76 1.26B b b m αα=+=+=32211213222(33)3(2)42(343 2.634 2.63)342(24 2.63)1.38x H a H h H h Z H a H h m+-+=⎡⎤+-⎣⎦+⨯⨯-⨯⨯+=⎡⎤⨯+⨯⨯-⎣⎦= 0tan 1.26 1.38tan14.04 1.61m y x Z B Z α=+=+=因墙底(基底)倾斜, 需把求得的、修正为、, 取进行修正:0110tan 1.38 1.20tan10.76 1.15x x Z Z b m α=-=-= 11tan 1.20 1.15tan14.040.91y x Z b Z mα=-=-=3.3 被动土压力墙前的被动土压力忽略不计。
武汉道路路基路面课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解道路路基路面的基本概念,掌握其构造、材料及功能。
2. 学生能了解道路工程中的常见病害及其产生原因,掌握预防和处理方法。
3. 学生能掌握道路路基路面设计的基本原则和步骤,学会运用相关公式进行简单计算。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析实际道路工程案例,提出合理的解决方案。
2. 学生通过小组合作,学会进行道路路基路面设计的步骤和方法,提高实践操作能力。
3. 学生能够运用现代信息技术,收集、整理和表达道路工程相关信息。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对道路工程建设的兴趣,树立投身道路工程建设的职业理想。
2. 学生在学习过程中,培养严谨的科学态度,提高团队合作意识和沟通能力。
3. 学生能够关注道路工程与生态环境、社会发展的关系,增强社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生,结合学科特点和教学要求,以实用性为导向,注重理论知识与实践技能的结合。
课程目标旨在帮助学生建立道路路基路面知识体系,培养解决实际问题的能力,同时激发学生对道路工程建设的兴趣,提高其情感态度价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果,为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 道路路基路面基本概念:包括路基、路面的定义,构造组成及其功能。
教材章节:第一章道路工程概论2. 道路工程材料:介绍道路建设中常用的材料,如土、石料、沥青、混凝土等。
教材章节:第二章道路工程材料3. 道路工程常见病害及防治:分析道路工程中常见的病害类型、产生原因及防治措施。
教材章节:第三章道路工程病害及其防治4. 道路路基路面设计原则与步骤:讲解道路路基路面设计的基本原则、步骤及方法。
教材章节:第四章道路路基路面设计5. 道路工程案例分析与设计:结合实际案例,指导学生进行道路路基路面设计实践。
教材章节:第五章道路工程案例分析6. 道路工程与现代信息技术:介绍道路工程中常用的现代信息技术及其应用。
一、 交通量分析(方案一、方案二)由于路面有一个收费站,各种油类对沥青会有不同程度的污染且宜有车辙,其要求采用水泥混凝土路面。
所以,进行普通水泥混凝土路面设计。
﹙1﹚标准轴载与轴载换算我国公路水泥混凝土路面设计规范以汽车轴重为100kN 的单轴荷载作为设计标准轴载,表示为BZZ —100。
凡前、后轴载大于40KN (单轴)的轴数均应换算成标准轴数,换算公式为:161()100ni s i i i pN N α==∑式中: s N — 100KN 的单轴—双轮组标准轴数的通行次数; i P — 各类轴—轮型;级轴载的总重(KN ); n — 轴型和轴载级位数;i N —各类轴—轮型i 级轴载的通行次数; i α—轴—轮型系数。
表1 轴载换算结果车型i P (kN ) i α iN (次/日) 16()100i i i pN α 跃进NJ230前轴 23.70 1 585 — 后轴69.20 1 585 1.62 解放CA10B前轴 19.40 1 905 — 后轴60.85 1 905 0.32 黄河JN150前轴 49.00 1 385 0.01 后轴 101.60 1 385 496.32 长征XD250前轴37.80 1 295 — 后轴 2×72.60 3.6×10-6295 0.42 依士姿TD50前轴 42.20 1 1485 0.01 后轴90.00 1 1485 275.17 菲压特650E前轴33.001245—后轴 72.00 1 245 1.28 太脱拉138前轴51.40 1 47 0.01 后轴2×80.003.5×10-6470.30161)100(i i ni PN N ∑=α775.46则设计年限内设计车道的标准轴载累计作用次数:γηγ⨯⨯-+=365]1)1[(t s e N N式中: e N — 标准轴载累计当量作用次数; t — 设计基准年限30年;γ — 交通量年平均增长率,由材料知,γ=0.087;η — 临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数η=0.2,见表2。
路基路面工程课程设计福建农林大学交通学院课程设计课程名称路基路面工程设计题目A、重力式挡土墙设计B、沥青混凝土路面设计姓名专业年级学号指导教师郑小燕成绩日期福建农林大学交通学院目录《路基路面工程》课程设计教学大纲 (2)《路基路面工程》课程设计任务书 (3)《路基路面工程》课程设计指导书 (5)《路基路面工程》课程设计计算书 (6)1.重力式挡土墙设计 (6)主动土压力计算 (8)抗滑动稳定性验算 (10)抗倾覆稳定性验算 (10)基底应力与偏心距验算 (10)2.沥青混凝土路面设计 (12)初拟各结构层厚度 (13)路基厚度验算结果 (14)3.参考书目 (15)路基路面工程课程设计教学大纲1.课程设计名称:路基路面工程课程设计2.总周数:1周学分:1.0学分3.目的及任务、要求⑴目的课程的教学目的是通过课程设计,使学生将所学的专业基础和专业课(土质学与土力学、道路勘测设计、道路建筑材料、路基路面工程)知识在课程设计过程中有机的联系在一起,熟悉相关的设计规范和施工规范;使学生熟练掌握路面及路基挡土墙的选型、受力分析与计算,以及结构验算的全过程;巩固和加深所学的专业知识,掌握实际工程结构设计的全过程。
⑵任务重力式挡土墙设计、沥青混凝土路面结构设计⑶要求①深入领会挡土墙设计的基本理论,掌握挡土墙基本的设计思路;②熟练掌握其设计方法和设计的基本程序;③通过挡土墙的结构验算,进一步掌握调整挡土墙稳定性的措施和方法;④对比了解其他类型挡土墙的设计方法,明确设计的差异;⑤深入领会路面设计的基本理论,掌握基本设计思路;⑥熟练掌握其设计方法和设计的基本程序;⑦能运用有关的资料综合解决沥青混凝土路面结构设计中的实际问题;⑧学会使用相关的规范,取用数据应有充分的根据;⑨独立完成设计任务,设计计算条理清楚,计算正确(手算或编程求解均可);⑩设计计算书的编制应结构完整、思路清析,按任务书的要求逐项完成。
4.成绩评定《路基路面工程》课程设计任务书⒈课程设计任务①重力式挡土墙设计②沥青混凝土路面设计⒉课程设计内容(1)重力式挡墙设计1)设计资料双向四车道高速公路某横断面,为了收缩边坡,增强路基的稳定性,拟设一段仰斜式路提挡土墙,拟采用浆砌片石仰斜式路提墙,墙高H米,顶宽 1.2米,填土坡度采用1:1.5,墙背仰斜,坡度为1:0.25,基底摩擦系f=0.5,地基容许承载力400 KPa,墙身分段长度为10m。
设计荷载公路-I级。
填土性质见表1。
墙身材料采用7.5号砂浆,25号片石,砌体容重为23kN/m3;按规范:砌体容许压应力为600KPa,容许剪应力为100KPa,容许拉应力为=60KPa。
表1 挡墙设计资料提交设计计算书(包含土压力计算、设计挡土墙截面尺寸、挡土墙强度与稳定性验算等)。
绘制与设计挡土墙一致的挡土墙设计图一张,含挡土墙横断面、立面布置、锥坡布置、单位长度工程量清单等(至少一张A3图纸)。
挡土墙设计资料根据学生班级及学号尾数按照表1采用,若学号尾数超过34,则35号选用1号的资料,36号选用2号的资料,依此类推。
(学生也可自拟,但原则上要求自拟数值不和其他同学相似)。
(2)沥青混凝土路面设计(双向4车道高速公路)①路面结构设计图(一张A3图纸)②沥青混凝土路面结构组合设计计算书③交通量根据学生班级及学号尾数按照表2采用表2 沥青混凝土路面设计交通量与土基资料注:上表为双车道双向交通量调查结果,学生采用相应的交通量与路基资料。
表3 沥青混凝土路面设计轴载换算系数⒊设计要求⑴要求综合应用有关基础课、技术基础课及专业课所学的知识,依照部颁有关设计规范,独立完成本设计中的各项设计任务。
⑵掌握路面设计参数的选用及计算。
⑶说明设计原则,考虑设计问题的条件与原因,说明材料规格、施工技术、施工方法、程序、要求、质量控制标准等。
设计图表中要有说明。
⑷要求能独立的、认真的完成设计的内容,设计思想正确、合理,图纸清晰、正确,设计计算无误,文理通顺,字迹端正。
⑸设计文件要求设计部分:设计计算与说明书,内容包括:目录、设计内容简介、指导书、设计计算书等。
提交设计要求的相关图纸。
所提交的设计文件,应充分考虑施工的可行性,并注重经济性,选择最佳的设计方案。
必要时可进行论证。
《路基路面工程》课程设计指导书(一)重力式挡土墙课程设计的步骤与方法:1.研读挡土墙设计算例及路面结构设计与计算的有关例题;2.认真分析设计任务书所提供的设计依据;3.进行挡土墙设计计算;4.进行车辆荷载换算;5.利用所学知识中的相应公式,计算主动土压力,求出土压力的大小、方向及作用点;6.设计挡土墙截面先拟定墙身尺寸,然后进行:1)抗滑稳定性验算;2)抗倾覆稳定性验算;3)基底应力验算;4)截面应力验算;7.挡土墙截面尺寸的调整与选取8.画出选用的挡土墙横断面图,整理计算书等有关设计文件。
(二)沥青混凝土路面课程设计的步骤与方法:1.计算标准轴载的作用次数;2.确定道路的交通分级,选定设计年限及车道系数;3.计算使用年限内累计当量轴次;4.确定容许回弹弯沉值 LR;5.确定各路段干湿类型和路基与各层的回弹模量值;6.进行路面结构组合设计;7.按三层体系理论计算路面厚度,确定采用方案,并验算防冻厚度。
8.绘制路面结构图。
《路基路面工程》课程设计计算书1.课程设计:重力式挡土墙设计一、计算资料双向四车道高速公路设计速度120km/h ,路基宽度25m ,增强路基的稳定性,拟设一段仰斜式路堤挡土墙,进行稳定性验算。
一、 计算资料1.墙身构造:拟采用浆砌片石重力式路堤墙,见下图。
墙高H=8.8m ,填土高 a=4m ,填土边坡1:1.5('︒=4133β),墙背仰斜,倾角'︒-=0214α(1:0.25), 墙身分段长度10m ,初拟墙顶宽b1=5m ,墙底宽B=6.16m 。
2.车辆荷载:I 级荷载3.填料:砂性土,容重γ=18kN/m 3,计算内摩擦角φ=34°,填料与墙背的摩 擦角︒=17δ 4.地基情况:中密砺石土,地基容许承载力f=400 KPa ,,基底摩擦系数5.0=u 。
5.墙身材料:7.5号砂浆,25号浆砌片石,砌体容重3/23m KN a =γ,容许压应力[a σ]a KP 600=,容许剪应力[τ]a KP 100= ,容许拉应力[ε]为=60KPa 。
二、计算公式采用路堤墙,破裂面交于荷载内的主动土压力计算公式δαθωωωϕωθ++=+++-=,))((A tg tg ctg tg tg )2)(()22()(2000h a H a H tg h a H H d b h ab A +++++-++=α1221KK H E γ=,)cos(δα+=E E x ,)sin(δα+=E E y )()sin()cos(αθωθφθtg tg K +++=,230112)21(21H h h H h H a K +-+=21321,,h h H h tg tg dh tg tg atg b h --=+=+-=αθαθθαtg Z B Z K H H h h h h H a H Z y x y-=-+-+=,3)23()(31233021三、计算与验算1.车辆荷载换算当m 2≤H 时,a KP q 0.20=;当m H 10≥时,a KP q 10=由直线内插法得:H=8.8m 时,()a KP q 5.111010202108.810=+-⨯⎪⎭⎫⎝⎛--=换算均布土层厚度:m r q h 639.0185.110===2.主动土压力计算(假设破裂面交于荷载中部) (1)破裂角θ由︒=︒='︒-=17340214δϕα,, b=6m d=0.75m a=4m H=8.8m得: '︒=︒+'︒-︒=++=583617021434δαϕω()()402.0198.180390.72639.0248.8)(48.8()0214(639.02428.88.875.06639.02642222000==⨯+++'︒-⨯+⨯+-+⨯+⨯=+++++-++=))()()()(tg h a H a H tg h a H H d b h ab A α854.0607.1753.0402.0753.0)(753.0483.1(753.0402.05836)(583634(5836)((=+-=+++-=+'︒'︒+︒+'︒-=+++-=)))tg tg ctg tg A tg tg ctg tg tg ωωϕωθ'︒=3040θ验核破裂面位置:路堤破裂面距路基内侧水平距离:()(8.84)0.8458.80.256 2.731H a tg Htg b m θα++-=+⨯-⨯-= 荷载外边缘距路基内侧水平距离: 7.5+0.75=8.25因为:2.731m 〈8.25m ,所以破裂面交于荷载内,假设成立(2)主动土压力系数K 和1K278.40214854.0854.0461='︒-⨯-=+-=tg tg tg atg b h αθθ 242.10214854.075.02='︒-=+=tg tg tg d h αθ3128.8 4.278 1.242 3.280hH h h =--=--=165.00214854.0()58363040sin()343040cos(()sin()cos(='︒-'︒+'︒︒+'︒=+++=))tg tg tg K αθωθφθ742.1054.0688.01)8.8(280.3639.02)6.17278.41(8.8812)21(21223011=++=⨯⨯+-+=+-+=H h h H h H a K(3)求主动土压力a E 及土压力的作用点KN KK a 327.200742.1165.08.8182121212=⨯⨯⨯⨯=H =E γKN E a x 059.200)170214cos(327.200)cos(=︒+'︒-⨯=+E =δαKNE a y 368.10)170214sin(327.200)sin(=︒+'︒-⨯=+E =δαm K H H h h h h H a H Z y 095.3162.0933.2742.18.83)8.82280.33(280.3639.0)278.48.8(438.83)23()(3221233021=+=⨯⨯⨯-⨯⨯+-+=-+-+= m tg tg Z B Z y x 934.6)0214(095.316.6='︒-⨯-=-=α3.稳定性验算一般情况下,挡土墙的抗倾覆稳定性较容易满足,墙身断面尺寸主要由抗滑稳定性和基底承载力来控制,故选择基底倾斜︒=80α (1)计算墙身重G 及力臂ωZ (取墙长1m 计) b1=5m B=6.16m 3/23m KN a =γ10100(())[()(())()2()]1226.16(58.80.250)[(8.8 6.168)(58.80.250)(8.8 6.168)28.88.80.25 6.16 6.168]232213.33022.2169a a B b Htg G A H Btg b Htg H Btg B Btg H Htg tg tg tg αγαααααγ---==⨯-+--⨯-⨯⨯+⨯-+⨯⨯--⨯=⨯-⨯︒+-⨯⨯-⨯︒⨯⨯⨯⨯︒++⨯=++(.680 2.666231101.516KN +⨯=)由力矩平衡原理:[]aG BA HtgB A Htg b Htg b B A Htg b B A G γαααα⨯⨯+-+⨯+--+---⨯+---⨯⨯=Z ⨯]323)(()2)())(((3))((2[4311211(其中:)(2))((011ααBtg H Htg b B A -⨯---=,)())((012ααBtg H Htg b A -⨯--=,)(23α-⨯⨯=tg HH A , 204αBtg B A ⨯=) 则:()1101.5162 6.1658.80.2506.16(58.80.250)[(8.8 6.168)2358.80.250(58.80.250)(8.8 6.168) 6.16(58.80.250)28.88.80.258.80.250 6.16 6.1682 6.16(6.16)]232323G tg tg tg ⨯Z =⨯-+⨯--⨯⨯-⨯︒⨯+-⨯⎡⎤-⨯⨯-⨯︒⨯--⨯+⎢⎥⎣⎦⨯⨯⨯⨯⨯︒⨯+⨯++⨯⨯ GZ =3.844(2)抗滑稳定性验算x Q y Q Gtg G E ≥+E +1019.0)9.0(γαμγ, (5.0,4.11==μγQ )10(0.9)0.9(0.91101.516 1.410.368)0.50.91101.5168Q y G Gtg tg γμα+E +=⨯+⨯⨯+⨯⨯。