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1、中南大学土木工程学院?路基路面工程?课程设计 学 院：土木工程学院班 级：学 号：姓 名：指导教师：时 间：2021年7月 目 录一、重力式挡土墙设计第一局部 设计任务书2一设计内容和要求2二设计内容2三设计资料2第二局部 设计计算书1. 车辆换算荷载32. 主动土压力计算43. 设计挡土墙截面84. 绘制挡土墙纵横截面附图111二、 衡重式挡土墙设计第一局部 设计任务书一设计内容和要求12二设计内容12三设计资料12第二局部 设计计算书131. 车辆荷载换算132. 上墙土压力计算133. 下墙土压力计算154. 墙身截面计算175. 绘制挡土墙纵横截面图附图221一、重力式挡土墙第一局部
2、设计任务书一设计的目的要求通过本次设计的根本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握重力式挡土墙设计的根本方法与步骤。将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。二设计内容车辆荷载换算；土压力计算；挡土墙截面尺寸设计；挡土墙稳定性验算。三设计资料1墙身构造拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1)，墙高=？m，墙顶宽=？m，填土高度？m，填土边坡1：1.5，墙背仰斜，1：0.25=1402，基底倾斜1：5=1118)，墙身等厚，分段长度10m，=7.0 m。2车辆荷载计算荷载：汽车20；验算荷载：挂车100。3土壤工程地质情况墙后填土容重=18KN/m3
3、，内摩檫角=35，填土与墙背间的摩檫角；粘性土地基，允许承载力=250Kpa，基底摩檫系数。取荷载组合I，抗滑稳定性系数=1.3，抗倾覆稳定性系数=1.5。4墙身材料细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重=22KN/m3； 砌体允许压应力=600KPa，允许剪应力=100KPa，允许拉应力=60KPa。第二局部 计算书正文1. 车辆荷载换算墙背后填土外表有车辆荷载作用，使土体产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土外表的车辆荷载可以近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土一样的均布土层。1求不计车辆荷载作时的破裂棱体宽度B0计算图示如下初步拟定，查
4、?公路设计手册路基?，由表321中第五类公式知那么，于是有：2求纵向分布长度L L采用10m，其中，L03计算车辆荷载总重车轮中心距路基边缘0.5m，汽车20级，一辆车的总重力为300KN。在范围内布置车轮重：布置车轮的宽度 4换算当量土层厚度 2. 主动土压力计算计算图示如下1求破裂角 假设破裂面交于荷载内，查?公路设计手册路基?现验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：荷载内缘至墙踵:荷载外缘至墙踵:比拟得知：，故结果与假设相符，所选公式正确。2求主动土压力系数K和K11中假设成立，即破裂面交于荷载内，那么采用?公路设计手册路基?第二版表3-2-1采用第6类公式计算：3求主动土压力及作
5、用点位置按墙的每延米计算。墙后土体主动土压力：水平向分力：竖向分力：因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂为：4验算荷载：对于挂车100取，。于是：验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：荷载内缘至墙踵:荷载外缘至墙踵:比拟得知：，故结果与假设相符，所选公式正确。求主动土压力系数K和K1求主动土压力及作用点位置墙后土体主动土压力：水平向分力：竖向分力：比拟得知：验算荷载略大于设计荷载，故挡土墙截面设计按照验算荷载进展计算。因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂为：3. 设计挡土墙截面1计算墙身自重及其力臂故2抗滑稳定性验算，故抗滑移稳定性满足要求。3抗倾覆稳定性验算，故挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。4基
6、底应力验算为保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进展基底应力验算。偏心距：因此，地基承载力满足要求。5截面应力验算为了保证强身具有足够的强度，应根据经历选择12个控制断面进展验算，墙面、墙背相互平行，截面的最大应力出现在接近基底处。 强度计算要求：如附图所示，选取一个截面进展验算：1-1截面 其中，； 于是： 那么挡土墙强度满足要求。 稳定性计算要求：其中：于是：那么挡土墙稳定性满足要求。 正截面受剪时验算要求：其中： 于是：那么挡土墙抗剪强度满足要求。4. 绘制挡土墙纵横断面图1:100。重力式挡土墙纵横断面图见附图1。二、衡重式挡土墙第一局部 设计任务书一设计的目的要求通过本次设计的根本
7、训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握衡重式挡土墙设计的根本方法与步骤。将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。二设计内容车辆荷载换算；土压力计算；挡土墙截面尺寸设计；挡土墙稳定性验算。三设计资料1墙身构造拟采用细粒水泥混凝土砌片石衡重式路肩墙如草图2，墙高=？m，上墙=？m，墙背俯斜1：0.35，墙顶宽=0.5 m；衡重台宽=0.90 m；下墙=？m，墙背仰斜，1：0.25=-1402；墙面坡度1：0.05，墙身分段长度12 m，=5.5 m。2土壤工程地质情况墙后填土容重=18KN/m3，内摩檫角=34o，上墙的假想墙背摩檫角，下墙墙背墙背摩檫角；地基
8、允许承载力=800Kpa，基底摩檫系数=0.60。取荷载组合I，抗滑稳定性系数=1.3，抗倾覆稳定性系数=1.5。3墙身材料细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重=22KN/m3； 砌体允许压应力=800KPa，允许剪应力=160KPa，允许拉应力=80KPa。4车辆荷载计算荷载：汽车20；验算荷载：挂车100。第二局部 计算书正文1. 车辆荷载换算墙背后填土外表有车辆荷载作用，使土体产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土外表的车辆荷载可以近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土一样的均布土层。1求纵向分布长度L 初步拟定墙高H=6m，上墙高H1
9、=m，下墙高H2=m。由于该挡土墙为路肩墙，故填土高度为零，即。 ，取L=10.46m。其中，L02计算车辆荷载总重车辆荷载总重按下述规定计算：纵向：当取用挡土墙分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮重力；当取一辆标准汽车的扩散长度时为一辆标准汽车重力。横向：破裂棱体宽度B0范围内可能布置车轮重力，车辆外侧车轮中心距路面或硬路肩、平安带边缘的距离为0.5m。按车带均摊的方法计算。汽车20级，一辆重车总重300KN。由于此处是整个路基宽度范围内的汽车作用力，故。3换算当量土层厚度 2. 上墙土压力计算（1） 计算破裂角，判别是否出现第二破裂面假想墙背倾角为，见下列图：那么有 那么。假设破裂面交于
10、荷载内，查?公路设计手册路基?表3-2-2第一类公式知验算破裂面的位置如下：第一破裂面距墙顶內缘：破裂面交于荷载内，与假设相符，而且不可能出现其他情况，故采用此类计算公式。因为，所以会出现第二破裂面。（2） 计算第二破裂面上的主动土压力E1 查?公路设计手册路基?表3-2-2第一类公式知：对上墙O1的力臂为3. 下墙土压力计算 1求破裂角 假定破裂面交于荷载外，采用表27-6中第五类公式计算。破裂角计算示意图如图：那么有： 现验算破裂面位置如下：破裂面顶端至墙顶内缘的距离为：比拟，故分析与原假设不相符，即破裂面交于荷载内。计算图示如下： 现验算破裂面位置如下：破裂面顶端至墙顶内缘的距离为：比拟
11、，故破裂面交于荷载内。2 计算土压力4. 墙身截面计算因上墙顶宽，那么上墙底宽，下墙底宽。（1） 计算墙的重力及力臂上墙墙身自重对墙趾的力臂 下墙墙身自重对墙趾的力臂第二破裂面与墙背之间的土楔重其中 对墙趾的力臂 土楔上荷载重对墙趾的力臂（2） 抗滑稳定性验算，故挡土墙抗滑稳定性满足要求。（3） 抗倾覆稳定性验算 ，因此该挡土墙的抗倾覆稳定性满足要求。（4） 基底应力计算即偏心距大于容许偏心距，基底出现拉应力，由于土地基不能承受拉力，那么基底发生应力重分布。于是：那么，故地基承载力满足要求。（5） 截面应力验算求上墙实际墙背上的土压力对上墙O1的力臂为：选上墙墙底水平截面验算中“，表示上墙墙底出现拉应力。那么，截面强度满足要求。斜截面剪应力验算把和分别带入下式得： 那么，因此，斜截面的抗剪承载力满足要求。5绘制档土墙纵横断面图1：100。衡重式挡土墙纵横断面图见附图2。
