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《路基路面》课程设计(挡土墙设计与验算)

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3 挡土墙设计与验算3.1 设计资料3.1.1 墙身构造本设计任务段中K67+650～K67+670的横断面左侧坡度较陡，为了减少填方量，收缩边坡，增强路基的稳定性，拟在本段设置一段重力式路堤挡土墙，其尺寸见挡土墙设计图。

拟采用浆砌片石仰斜式路堤挡土墙，墙高H=8m ，墙顶填土高度为m a 2=，顶宽m 2，底宽m 25.2，墙背仰斜,坡度为-0.25:1，(α=-14.04°)，基底倾斜，坡度为5:1，(0α=11.18°)，墙身分段长度为10m 。

3.1.2 车辆荷载根据《路基设计规范(JTG 2004)》，车辆荷载为计算的方便，可简化换算为路基填土的均布土层，并采用全断面布载。

换算土层厚694.0185.120===γqh其中: 根据规范和查表mKN q /5.12102101020)810(=+--⨯-=γ为墙后填土容重318mKN=γ3.1.3 土壤地质情况填土为粘土，土的粘聚力Kpa C 23=，内摩擦角︒34=φ，墙背与填土间的摩擦角︒==172/φδ,容重为318mKN=γ粘性土地基，容许承载力为[]Kpa 3500=σ，基底摩擦系数μ取0.38。

3.1.4 墙身材料采用7.5号砂浆，25号片石,砌体容重为323mKN=γ3；按规范:砌体容许压应力为[]K p a a 900=σ，容许剪应力为[]K p a 180=τ，容许拉应力为[]K p a l 90=ωσ。

3.2 墙背土压力计算对于墙趾前土体的被动土压力，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。

本设计任务段的路堤挡土墙，采用二级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘性土的公式来计算土压力；边坡坡度为5.1:1其计算如下：图4.1 挡土墙设计图3.2.1 破裂面计算假设破裂面交于荷载中部，则:= (2+8+2×0.694) ×(2+8)/2 =56.94αtg h a H H h d b ab B )22(5.0)(2/000++-++==2×3/2+(3+0.75)×0.694+0.5×8×(8+2×2.0+2×0.694) ×0.249 =18.937986.007655.1)7526.0104826(7526.0/00=⨯++-=)+(⨯)+(+-=A B tg tg ctg tg tg ψψφψθ其中：'3038341702.14︒=︒+︒+︒-=++=φδψa 破裂角：'3638︒=θ3.2.2 验算破裂面是否交于荷载内： 破裂面至墙踵(Hθ=(8+2)×tg38°36′=7.99m荷载内缘至墙踵-H tg α+b+d=8×0.249+3+0=4.99m荷载外缘至墙踵-H tg α+b+d +lo=8×0.249+3+0+7.5=12.492m∴4.99<7.99<12.49 假设满足要求。

3.2.3 主动土压力计算KNa E E KN a E E KNB tg E a y a X a 88.7)02.1417sin(67.151)sin(36.151)02.1417cos(67.151)cos(∴67.1510)'3038'3638sin()34'3638cos()93.18799.094.56(18)sin()cos()(00=︒-︒⨯=+==︒-︒⨯=+==︒+︒︒+︒-⨯⨯=++-A =δδφθφθθγ3.2.4 土压力作用点位置确定mtg B mh h ah aH Hh h h H h Ha H my x y 785.225.014.225.214.2)08.4694.0256.228228(308.4694.03)36.1856.238(28)22(33)3(08.436.156.2836.125.07986.075.056.225.07986.07986.020.322223301223022123=⨯+=Z -=Z =⨯⨯-⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯++⨯⨯-⨯+=--+⨯++-+=Z =--=--==-=+==-⨯-=+-=αm h h H h tgatg θd h tg αtg θatg θb h 213213.3 墙身截面性质计算3.3.1截面面积 A 1 =2×8=16m 2 A 2 =2.295×0.55=1.26m 2 A 3 =2.295×0.45/2=0.516 m 2 ΣA=A1+A2+A3 =17.776m 23.3.2 各截面重心到墙趾的水平距离: X1=2.255+9×0.25-2 /2-8×0.25/2=2.5 mX2=(2.25+2.25/5×0.25)/2+0.55/2×0.25=1.25m X3=(0.0+2.25+(2.25+2.25/5×0.25))/3=1.5m∴ 墙身重心到墙趾的水平距离i ig iA X Z A=∑∑= (10.8×2.28+0.72×0.77+1.81×1.59)/17.776=2.382墙身重力:G=γk ΣAi=23×17.776=408.848kN3.4 墙身稳定性验算3.4.1 抗滑稳定性验算验算采用“极限状态分项系数法”。

滑动稳定方程：p Q x Q y Q p Q x y Q E E tg E G tg E tg E E G 21010201)1.1(])(1.1[γγαγμαγαγ+-++-++=[1.1×408.848+1.40×(7.88+151.36×0.2)-0.5×0]×0.38+(1.1×408.848+1.40×7.88)×0.2-1.40×151.36+0.3×0 =71.438>0将数据代入方程后计算，满足要求。

00])([αμαNtg E E tg E E N K X pp X C -+-+=3.1][35.2'1811848.40836.151038.0]'1811)036.151(848.408[=>=︒⨯-+⨯︒⨯-+=c K tg tg∴ 所以抗滑稳定性满足要求。

3.4.2 抗倾覆稳定性验算验算采用“极限状态分项系数法”。

倾覆稳定方程：0EpZp γ+ExZy)-(EyZx γ+0.8GZg Q2Q1>=0.8×408.848×2.382 +1.3×(7.88×2.67-151.36×2.14)+0.5×0= 385.37>0将数据代入方程后计算，满足要求，所以抗倾覆稳定性满足要求5.1][07.314.236.151785.288.7382.2848.4080=>=⨯⨯+⨯=+=K ΖΕΖΕG ΖΚyx xy g Ο∴ 所以抗倾覆稳定性满足要求3.4.3 基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。

基础地面压应力 ①轴心荷载作用时： AN p =0101s i n c o s)(αγαγγx Q y Q G E W E G N +-+== (408.848×1.2+1.4×7.88) ×cos ︒18.11+1.4×151.36×sin ︒18.11=533kN所以AN p ==533÷(2.29×1)=232.75kP a<[σ]=350kPa故基础地面压应力满足要求。

②偏心荷载作用时作用于基底的合力偏心距N Z B e -=2g y y x xYN yGZ E Z E Z MM Z NG E +--==+∑∑∑=408.848×2.382+7.88×2.14-2.785×151.36/408.848+7.88=1.36故偏心距与基础地面压应力均满足要求。

地基承载力抗力值：地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足以下各式， 因为如图一所示挡土墙的基础宽度大于3m 且埋置深度大于0.5m ，则： )5.0()25.2(2211-+-+=h k b k f f k γγ=350+0.3×18×（3-2.25）+1.6×18×（2.1-0.5）=400.85 ①轴心荷载作用时， P =232.75〈400.85②当偏心荷载作用时， max P =319.71〈400.85×1.2=481.02 故地基承载力抗力值符合要求。

3.4.4 墙身截面强度计算(1)强度计算，要求：k k k d AR N γαγ/0≤a k =20801212561⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛-B e B e =0.69为轴向力偏心影响系数，按每延米长计算：)(1100Qi ci Qi Q Q G G d N N N N ψγγγγγ∑++==1.05×[1.2×408.848+1.4×16.06]=538.748kNkkk AR a γ=0.69×2.29×900÷2.31=615.62kNKPaP B e AN P m B B B Z B e N 350][)29.2215.061(29.2848.408)61(29.218.11cos /25.2381.06215.0|36.12/29.2||2|||071.319127.89maxmin 1maxmin =<==⨯±=±==︒=<=-+=-=σ则：＝：倾斜基底宽度，所以 j N <kkk AR a γ,故强度满足要求。

(2)稳定计算 : 要求：k k k k d AR N γαψγ/0≤ 其中 k ψ=20)/(161)][3(1[1B e s s s +-+ββα=1÷{1+0.002×6.98×(6.98-3)×[1+16×(0.215/2.292)]}=0.942d N 0γ≤kkk k AR a γψ=0.769×589.792=579.91kN ，故稳定性满足要求。

3.4.5 正截面直接受剪验算 要求：j Q ≤kjj R A γ1N f m + ,其中j Q =x E =151.36kN ，kjj R A γ1N f m +=2.29×180÷2.31+0.42×408.848=350.156kN 即j Q 〈kjj R A γ1N f m +，抗剪满足要求。

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路基路面挡土墙课程设计

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路基路面挡土墙课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握路基、路面和挡土墙的基本概念及其在工程中的作用；2. 使学生了解路基、路面和挡土墙的结构特点、材料及施工技术；3. 帮助学生理解路基、路面和挡土墙在道路工程建设中的重要性。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析道路工程中路基、路面和挡土墙问题的能力；2. 提高学生设计简单路基、路面和挡土墙方案的能力；3. 培养学生运用专业软件或工具对路基、路面和挡土墙进行模拟和计算的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对道路工程建设的兴趣，激发学生探究工程问题的热情；2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，使其在解决工程问题时具备责任感和使命感；3. 增强学生对我国道路工程建设的自豪感，培养学生为国家和人民服务的价值观。

课程性质：本课程为工程专业基础课程，旨在帮助学生掌握道路工程中路基、路面和挡土墙的基本知识和技能。

学生特点：学生具备一定的物理、数学和力学基础，但对道路工程的实际应用了解较少。

教学要求：结合实际工程案例，采用讲授、讨论、实践相结合的教学方法，使学生在掌握基本知识的同时，提高解决实际问题的能力。

通过课程目标的分解和教学设计，确保学生能够达到预期的学习成果，为后续课程和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 路基部分：介绍路基的定义、作用和分类；讲解路基的力学性质、材料选择及压实技术；分析不同类型路基的施工要点及质量控制。

教材章节：第一章 路基概述，1.1-1.3节2. 路面部分：阐述路面的功能、结构及分类；讲解常见路面材料的性质及适用范围；分析沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工工艺。

教材章节：第二章 路面工程，2.1-2.4节3. 挡土墙部分：介绍挡土墙的类型、结构及功能；讲解重力式、悬臂式、锚固式等挡土墙的设计原理及施工技术；分析挡土墙工程的稳定性及防护措施。

教材章节：第三章 挡土墙工程，3.1-3.4节4. 实践环节：组织学生参观道路工程现场，了解路基、路面和挡土墙的实际施工过程；开展小组讨论，分析工程案例，提高学生解决实际问题的能力。

路基工程挡土墙课程设计

路基工程挡土墙课程设计

路基工程挡土墙课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握路基工程中挡土墙的基本概念、分类及作用；2. 使学生了解挡土墙的设计原理和施工方法；3. 引导学生掌握挡土墙稳定性分析的基本原理和方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行挡土墙设计的能力；2. 提高学生分析和解决实际工程中挡土墙问题的能力；3. 培养学生查阅相关资料、规范，了解挡土墙施工工艺的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对路基工程挡土墙的工程价值和社会责任感的认识；2. 激发学生探究科学原理的兴趣，培养严谨、务实的科学态度；3. 增强学生的团队合作意识，提高沟通协调能力。

课程性质分析：本课程为土木工程专业路基工程课程的一部分，重点探讨挡土墙的设计与施工。

课程具有较强的理论性和实践性，旨在培养学生的实际工程能力。

学生特点分析：学生已具备一定的土木工程基础知识，具有一定的力学基础和分析问题的能力。

在此基础上，本课程将进一步提高学生的专业素养和工程实践能力。

教学要求：1. 结合课本知识，注重理论联系实际，提高学生的实际操作能力；2. 采用案例教学、小组讨论等多种教学方法，激发学生的主动性和创造性；3. 强化过程评价，注重学生综合素质的培养。

二、教学内容1. 挡土墙基本概念- 挡土墙的定义、分类及作用- 挡土墙的构造及材料2. 挡土墙设计原理- 挡土墙稳定性分析基本原理- 挡土墙设计方法及步骤- 相关设计规范及要求3. 挡土墙施工技术- 挡土墙施工工艺及流程- 施工中常见问题及处理方法- 施工质量控制要点4. 挡土墙工程实例分析- 路基工程中挡土墙的应用案例- 案例分析及讨论教学大纲安排：第一周：挡土墙基本概念及分类第二周：挡土墙稳定性分析原理第三周：挡土墙设计方法及步骤第四周：挡土墙施工技术及质量控制第五周：挡土墙工程实例分析及讨论教学内容关联教材：《路基工程》第三章第五节：挡土墙设计与施工教学进度：1. 前两周重点讲解挡土墙的基本概念和稳定性分析原理；2. 第三周进行挡土墙设计方法及步骤的教学；3. 第四周关注挡土墙施工技术及质量控制；4. 第五周通过工程实例分析，巩固所学知识，并进行讨论。

路基路面工程课程设计

路基路面工程课程设计

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。

挡土墙课程设计

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路基工程课程设计任务书（指导教师：谭波）一、设计任务与内容：1、路基标准横断面设计；根据要求绘制路基标准横断面图2、挡土墙设计与计算；1）主动土压力的计算2）挡土墙的验算二、设计主要技术指标：公路等级三级公路设计车速60Km/h路基宽度8.5M行车道宽度2×3.5M硬路肩宽度0.50M土路肩宽度0.25M土路肩宽度0.50M三、设计要求：设计文件分两部分装订成册：设计图表、设计计算书。

设计图表按A3图纸绘制；设计计算书采用A4纸书写。

四、设计资料：1、挡土墙设计资料1）墙身构造拟采用浆砌片石重力式路堤墙，墙高8米，填土髙4米，填土边坡1：1.5，墙背俯斜，1：0.25（α=19o），墙身分段长度10米。

2）土壤地质情况墙背填土容重γ=18.5KN/m3,计算内摩擦角Ф=38o，填土与墙背间的摩擦角δ=Ф/2粘性土地基，容许承载力[σo]=250kpa,基地摩擦系数f=0.45;3)墙身材料2.5号浆砌片石，砌体容重γk=22kN/m3；砌体容许压应力[σa ]=600kpa,容许剪应力[τ]=100kpa,容许拉应力[σw L]=60kpa。

挡土墙设计计算内容一、车辆荷载换算注：H=2.0～10.0m 时，q 由线性内插法确定.墙高8米，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：q ＝12.5kN/m 2676.05.185.12γ0===q h二、土压力计算1、破裂棱体位置确定：a=4m, d =0.5m , H= 8 m ,α= 19º（1）破裂角θ的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有：Ψ = φ + α + δ = 38º+19º+19º =76ºA 0 =21(a+H+2h 0)(a+H) = 21×(4+8+2×0.676)×(4+8) = 80.112=21×4×6 +(6 + 0.5)×0.676 - 21×8×(8 + 2×4 +2×0.676) tan α =12 + 4.394 - 69.408tan19º =-7.505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： tan θ= - tan Ψ ±)ψtan ()ψtan φ(cot 0++A B =-tan76º±)76tan 112.80505.7-()76tan 38(cot 00++=-4.011±)011.4094.0-(291.5+×0.542tan θ=-8.563 (负值舍去) 取 ：θ=28º27´（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：堤顶破裂面距墙踵 （H+a ） tan θ+Htan α-(b+d)=2.754m荷载内边缘距墙踵 d=0.5 m 荷载外边缘距墙踵 d+l 0=8 m因0.5 < 2.754 < 8,故破裂面交于荷载内，所以假设符合。