西南交大路基课设重力式挡土墙汇总

西南交通大学《路基工程》课程设计报告学生姓名：王振杰学生学号：20120418班级编号：土木14班指导教师：苏谦2015 年 06 月目录第一章概述 (3)1.1工程概况和设计任务 (3)1.2参考资料 (3)第二章双线铁路的设计 (4)2.1确定双线铁路的线间距及路基各部分尺寸 (4)2.2 换算土柱的确定 (4)第三章挡土墙的设计 (5)3.1 挡土墙尺寸的初步拟定 (5)3.2 挡土墙设计荷载的计算 (5)3.2.1 墙背填料及荷载的主动土压力 (5)3.2.2 墙身自重及有效荷载的计算 (6)3.3 重力式挡土墙的检算 (7)3.3.1 挡土墙滑动稳定性检算 (7)3.3.2 挡土墙抗倾覆稳定性检算 (7)3.3.3 挡土墙基底应力及偏心距检算 (7)3.3.4挡土墙墙身截面强度的检算 (7)3.4 利用失算法对计算结果进行校核 (8)附录 (9)一、直线地段标准路基面宽度 (11)二、列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度 (12)三、重力式挡土墙材料参数 (12)四、填料物理力学指标 (13)五、基底与地层间的摩擦系数 (14)六、各种边界条件下的库仑主动土压力公式 (15)第一章 概述1.1工程概况和设计任务某Ⅰ级重型双线铁路，旅客列车设计行车速度140km/h ，K2+500~K3+500 段路堤处于直线地段，高度4～12m ，根据实际情况，需设置重力式路堤挡土墙。

本人设计墙高H=11.0m 的路堤墙，挡墙上部有2米高的路堤填土，挡土墙材料为混凝土，墙后填料为碎石类土。

只考虑主力的作用，且不考虑常水位时静水压力和浮力。

查表得：填料容重3/19m kN =γ， ︒=40ϕ,︒==205.0ϕδ ,基底摩擦系数50.0=f ，地基容许承载力[]kPa 380=σ。

挡土墙材料片石混凝土容重为3/23m kN k =γ。

1.2参考资料[1] 铁道工程．郝瀛主编．铁道工程．中国铁道出版社，2000；[2] 铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2001）．中国铁道出版社，2002；[3] 铁路路基设计规范（TB10001-2005）．中国铁道出版社，2005；[4] 铁路工程设计技术手册 路基．铁道部第一勘测设计院．中国铁道出版社，1995；第二章 双线铁路的设计2.1确定双线铁路的线间距及路基各部分尺寸 查表可得： 名称 尺寸 双线铁路间距D4.0m 道床顶面宽度A3.4m 道床边坡坡率m1.75 边坡坡率1:1.5 轨枕埋入道砟深度e0.185m 轨头宽度 g0.073m 路肩宽度C0.8mm m e g A h x 749.004.075.1104.0)2073.0435.124.3(3.004.0104.0)2435.12(=-⨯+++=-+⨯+++=m D c x A B 498.100.48.02749.024.322=+⨯+⨯+=+++=11.2m =B 则取, 11.2<10.4982.2 换算土柱的确定根据题目要求，路基土重度取：3/19m kN =γ。

根据规范，路基面上列车及钢轨换算土柱宽为m l 3.30=，高为m h 2.30=。

第三章 挡土墙的设计3.1 挡土墙尺寸的初步拟定由设计任务的规定需采用重力式仰斜挡土墙，初步拟定尺寸如下表所示：墙顶宽度 2.2m墙背坡度 1:0.25墙胸坡度 1:0.25墙底宽度 2.2m墙底坡度 03.2 挡土墙设计荷载的计算作用在挡土墙上的力，一般可只计算主力，在浸水地区、地震动峰值加速度为0.2g （原为八度）及以上地区及有冻胀力等情况下，尚应计算附加力和特殊力。

3.2.1 墙背填料及荷载的主动土压力墙后主动力的计算采用库伦土压力理论，在铁路或道路工程中，挡土墙墙后填土表面有时不是平面，而是在路基面上作用有列车，这时可由库伦理论，建立不同情况下的库伦主动土压力公式。

︒=÷=04.14)125.0tan(arc α , ︒==86.23)1375.5(tan arc 0a θ ︒==64.30)137.7tan(arc 1θ ︒==24.40)1311tan(arc 2θ ︒==99.41137.11arctan 3）（θ ︒==09.49)1315tan(arc 4θ ⑴破裂面在换算土柱左方时的参数计算：22205.84)112(21)(21m H a A =+=+= 2063.232a)tan H(H 21ab 21m B =++=α ︒=-+=96.45αδϕψ 676.0))(tan cot (tan tan tan 00=++±-=A B ψϕψψθ,则︒=06.34θ 由于1θθ>，故假设不成立。

⑵破裂面在换算土柱下方时的参数计算：2001.126))(2h H a (21m H a A =+++= 2000265.48tan )22(21)(ab 21m h a H H h k b B =+++++=α ︒=96.45ψ744.0))(tan cot (tan tan tan 00=++±-=A B ψϕψψθ,则︒=65.36θ 由于21θθθ<<，故假设成立。

N =++-=k 28.202)sin()cos()tan (00a ψθϕθθγB A E N =-⨯=k 19.201)cos(x αδa E EN =-⨯=k 93.20)sin(y αδa E E063.3tan -tan tan h 1=⨯-=αθθa b 947.3t a n t a n h 2=-=αθk 99.3h 213=--=h h H m h h ah aH H h h h H h H a H Z 663.3)22(33)33(301223021123x =+-+++-+= m Z B Z x 116.3tan y =⨯+=α利用MATLAB 编程计算结果如下：主动土压力计算部分由于两个计算结果误差在允许范围内，故最大主动土压力计算准确。

3.2.2 墙身自重及有效荷载的计算墙身采用混凝土（C15）重度为错误！未找到引用源。

则：N =⨯⨯=⨯=k 6.5562.21123A G γ衡重台上由前面计算的虽然为双线铁路，但是根据破裂面的计算可得其有效荷载只为一个换算土柱的重量，又为碎石类土其3/k 19m N =γ，所以得：N =⨯⨯=k 64.200193.32.3r W3.3 重力式挡土墙的检算3.3.1 挡土墙滑动稳定性检算N =++=++=∑k 03.77879.2064.2006.556r y E W G N3.1925.101.2025.003.778c >=⨯=⋅=∑∑x E fN K ，符合要求 3.3.2 挡土墙抗倾覆稳定性检算m 475.225.011211.1=⨯⨯+=G Z 6.1932.1663.319.201116.393.20475.26.556y 0y0>=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯==∑∑x x y G Z E Z E Z G M M K 符合要求。

3.3.3 挡土墙基底应力及偏心距检算m 205.193.206.556663.319.201116.393.20475.26.5560y =+⨯-⨯+⨯=-=∑∑∑N M M Z N m 367.06B m 105.0205.11.12e =<-=-=-=N Z B ， 故，偏心距满足要求 []kPa kPakPa B B N 38034.18769.337)e 61(21=≤==∑σσσ由计算可知，挡土墙基底应力及偏心距均满足要求。

3.3.4挡土墙墙身截面强度的检算选取1/2墙高处截面进行检算⑴法向应力及偏心距检算N =⨯⨯⨯=k 3.278232.21121G ，m 788.1=G Z N =k E 356.46a ，N =k E 105.46x ，N =k E 813.4y ，m Z 952.1x =，m Z 688.2y =N =+=+=∑k 113.283813.43.278y EG N m 366.1813.43.278688.2105.46688.2813.4788.13.2780y =+⨯-⨯+⨯=-=∑∑∑N M M Z Nm 66.03.0m 266.0366.11.12e =≤-=-=-=B Z B N []kPa kPa kPa BB N 380331.35045.222)e 61(21=≤==∑σσσ ,检算合格 ⑵剪应力检算[]ττ<====∑∑kPa B E B T957.202.2105.46x，检算合格 3.4 利用失算法对计算结果进行校核作用在挡土墙墙背的主动土压力，一般按库仑主动土压力公式计算。

当破裂面交于路基面时，破裂棱体的面积S 随着挡土墙及破裂面位置而变化，但都可归纳为一个表达式：00tan S A B θ=-式中，()00,,A f H a h =()000,,,,,,B f H a b h K l α=当边界条件确定后，A 0、B 0为常数，并可从破裂棱体的几何关系求得。

附表“各种边界条件下的库仑主动土压力公式”给出了不同边界条件下的库仑主动土压力计算公式。

在具体计算时，由于无法预知破裂面的位置，一般是先假设破裂面位置，然后按此情况计算出破裂角θ，再根据几何关系来校核假设是否正确。

若假设不合理，则需选用另外的破裂面位置重新计算，直至校核合理。

最后可根据附表中公式计算土压力的大小，方向和作用点位置。

然后将此结果与穷举方法所得结果进行对比校核。

附录代码如下：if yi<m1N=B*H*23+Eay;Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10));endif yi<m2&&yi>m1N=B*H*23+Eay+((H+a)*tan(j6max)-b-k-H*tan(j1))*h0*e;Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10));endif yi<m3&&yi>m2N=B*H*23+Eay+l0*h0*e;Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10));endif yi<m4&&yi>m3N=B*H*23+Eay+l0*h0*e+((H+a)*tan(j6max)-b-k-l0-D-H*tan(j1))*h0*e;Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10));endif yi>m4N=B*H*23+2*l0*h0*e;Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10));endK0=(B*H*23*(H*tan(j1)+B)/2+Eay*Zymax)/(Eax*Zxmax);Zn=((B*H*23*(H*tan(j1)+B)/2+Eay*Zymax)-(Eax*Zxmax))/(B*H*23+Eay); e0=B/2-Zn;delta1=(B*H*23+Eay+l0*h0*e)/B*(1+6*e0/B);delta2=(B*H*23+Eay+l0*h0*e)/B*(1-6*e0/B);if delta1>delta2deltamax=delta1;elsedeltamax=delta2;endfprintf('滑动稳定性系数：%f;\n倾覆稳定性系数：%f\n\n',Kc,K0);if Kc>1.3&&Kc<1.5fprintf('滑动稳定性检算通过\n');elsefprintf('滑动稳定性检算失败\n');endif K0>1.6&&K0<1.8fprintf('倾覆稳定性检算通过\n');elsefprintf('倾覆稳定性检算失败\n');endif e0<=B/6fprintf('基底偏心距检算通过\n');if deltamax<400fprintf('基底应力检算通过\n');elsefprintf('基底应力检算失败\n');endelsefprintf('基底偏心距检算失败\n');fprintf('基底应力偏心距检算失败\n');endif deltamax<=600fprintf('墙体法向应力检算通过\n');elsefprintf('墙体法向应力检算失败\n');endif Eax/B<=600fprintf('墙体剪应力检算通过\n');fprintf('====================================================\n'); elsefprintf('墙体剪应力检算失败\n');fprintf('====================================================\n'); endfprintf('检算完成\n\n');一、直线地段标准路基面宽度二、列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度三、重力式挡土墙材料参数四、填料物理力学指标五、基底与地层间的摩擦系数六、各种边界条件下的库仑主动土压力公式。