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1、工程教育试点班铁路路基工程课程设计报告姓名：学号：班级：指导教师：年月日铁路路基工程课程设计报告目录第一章概述 . 0一、设计任务. 0二、设计资料. 0第二章路基横断面设计 . 2一、横断面各部尺寸拟定 . 2二、路基横断面图示. 2三、路基填料的选择. 3第三章重力式挡土墙设计 . 4一、作用在挡土墙上的力系 . 4二、挡土墙尺寸拟定. 4三、库伦土压力计算. 6四、挡土墙检算. 8五、挡土墙横断面图. 9第四章排水措施及施工方法 . 10一、综合排水设施设计 . 10二、施工方法. 10参考文献. 111铁路路基工程课程设计报告第一章概述一、一、 设计任务设计任务设计依铁路路基设计标准
2、TB 10001-2005、铁路路基支挡结构设计标准 TB10025-2006及铁路工程设计技术手册-路基进行设计。设计内容包括以下：1、双线标准路基结构的设计；2、重力式挡土墙各部分尺寸的拟定；3、重力式挡土墙设计荷载的计算；4、重力式挡土墙的检算抗剪强度不需要检算；5、绘制设计图纸。二、二、 设计资料设计资料某级重型双线铁路，旅客列车设计行车速度140km/h，该段路堤处于直线地段，路堤设计高度在412m 之间，已知基底为硬质岩，其容许承载力为 地基=1200kPa。 根据实际情况， 需设置重力式挡土墙， 挡土墙为仰斜式路肩墙，墙后填土为砂类土，墙高 8m，墙背坡度为 1:0.25，墙胸坡
3、度为 1:0.30。1挡土墙稳定性检算要求挡土墙稳定性检算要求检算项目滑动稳定系数 Kc倾覆稳定系数 K0土质地基偏心距 e岩石地基基底应力B/4容许承载力B/41.2容许承载力主要力系B/6主要力系加附加力系B/60铁路路基工程课程设计报告2土与墙背的摩擦角墙身材料墙背土混凝土石砌体第二破裂面或假想墙背土体岩块及粗颗粒1223细粒土21或0322或030注：1、为土的内摩擦角，0为土的综合内摩擦角；2、计算墙背角 30o时仍用30o。3其他参数指标砂类土内摩擦角砂类土重度KN/m3砂类土基地与地层间的摩擦系数f注：1、计算水位以下的填料重度采用浮重度；35o17、182、填料的重度可根据填料
4、性质与压实情况，做适当修正。1铁路路基工程课程设计报告第二章路基横断面设计一、一、 横断面各部尺寸拟定横断面各部尺寸拟定1断面形式：根据本设计的基本资料，路基断面形式为路堤式。路基面形状设计为三角形路拱，由路基中心线向两侧设置 4%的人字排水坡，拱高约为0.15m。2路基面宽度：根据铁路路基设计标准TB10012005以下简称“标准” 查表得，路基面宽度为 11.2m，其中路肩宽度不小于 0.8m。3基床厚度：根据标准规定，对于时速不超过160km/h 的、级铁路，路基床表层厚度为 0.6m,底层厚度为 1.9m， 基床总厚度为 2.5m， 本设计中为时速140km/h级重型双线铁路，按标准取
5、值。4边坡坡度：根据标准规定，级铁路的路基边坡高度不宜大于 15m，设计该路基边坡为直线型，高度 8m，坡率为 1：1.5。5排水沟：根据标准，排水沟底宽 0.4m，深度 0.6m，边坡坡率采用1：1，在排水沟和路基之间修筑 2m 宽的人工护道。二、二、 路基横断面图示路基横断面图示由以上确定的基本参数，则本设计中双线标准路基结构的横断面图示如下：图图 1 1 双线路堤标准横断面图单位：双线路堤标准横断面图单位：mm注：具体路堤横断面图见 CAD 版图纸。 2铁路路基工程课程设计报告三、三、 路基填料的选择路基填料的选择根据标准，级铁路路堤基床表层应选用 A 组填料砂类土除外 ，但缺乏A 组填
6、料时，经济比选后可采用级配碎石或级配砂砾石，本设计中采用级配良好的碎石，属于 A 组填料。基床底层填料应选用 A、B 组填料，否则应采取土质改进或加固措施，本设计中采用 A 组或 B 组都可，可根据经济性比选。路堤基床以下部位填料宜选用 A、B、C 组填料，选择 D 组填料时应采取土质改进或加固措施，本设计中根据要求选用即可。压实标准，基床表层：级配碎石满足地基系数，孔隙率；基床底层填料满足地基系数，相对密实度。基床下部就地取材残积土压实标准，地基系数。3铁路路基工程课程设计报告第三章重力式挡土墙设计重力式挡土墙是依靠自身的质量和地基反力抵抗土体和外荷载产生的土压力，因此挡土墙及地基应有足够的
7、稳定性和强度。本设计中墙身材料采用C15混凝土，其重度, 挡土墙为为仰斜式路肩墙，墙后填料为砂类土，内摩擦角，土与墙背内摩擦角。墙高 8m，墙背坡度为1:0.25，墙胸坡度为 1:0.30。基底为硬质岩，其容许承载力为 地基=1200kPa，基底与地层间的摩擦系数，下面进行具体设计与相关验算。一、一、 作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系， 根据荷载性质及发生概率分为主要力系、附加力系和特殊力系。 本设计中根据要求只考虑主要力系的作用，不考虑常水位时的静水压力和浮力。 主要力系是指经常作用在挡土墙上的力，包括由墙背填料自重及列车轨道荷载引起的土压力 Ea，墙身自重G，基
8、地方向反力 R 及摩擦力 T，为了偏于安全的考虑，不考虑墙前被动土压力的作用。设计中将路基面上的轨道静载和列车竖向活载一起换算成与路基土体重度相同的矩形土体。 级重型双线铁路， 时速 140km/h， 列车轴重 220kN， 间距 1.5m。由于路基土分层，基床表层采用级配碎石，重度 19kN/m3,查表，换算土柱宽度b0为 3.3m，高度 h0为 3.2m ，双线铁路即为两个换算土柱。二、二、 挡土墙尺寸拟定挡土墙尺寸拟定重力式挡土墙的构造要求挡土墙顶面宽度一般为垂直墙高的 1/12,即 H/12，采用混凝土结构顶宽不应小于 0.4m ，路肩挡土墙应设置帽石，其材料可用 C15混凝土或粗实料
9、，厚度不小于 0.4m ，宽度不小于 0.6m ，突出墙身的飞檐宽为0.1m 。按照基本要求设计， 方案一取顶面宽度为H/12 ,再根据其墙背坡度为1:0.25，墙胸坡度为 1:0.30 的几何关系，就可以绘出其断面形式如图2。拟定好尺寸进行库伦土压力计算和挡土墙验算后，发现方案一的墙身尺寸不符合要求，继续加大4铁路路基工程课程设计报告墙身尺寸，取墙顶宽度为 2m，其他角度尺寸不变，按几何关系就可得到方案二如图 3 所示。同理对方案二进行验算，方案二也不符合要求，继续改进取墙顶宽度为 3m 进行验算，验算合格，最终确定挡土墙身尺寸如图 4 所示。图图 2 2 挡土墙尺寸方案一单位：挡土墙尺寸方
10、案一单位：mm图图 3 3 挡土墙尺寸方案二单位：挡土墙尺寸方案二单位：mm5铁路路基工程课程设计报告图图 4 4 挡土墙尺寸方案三单位：挡土墙尺寸方案三单位：mm此处需要说明的是双线铁路第一个换算土柱距离挡土墙背墙顶点的水平距离最开始根据以往算例取了 0.4m，在进行方案二，方案三设计时则是根据第二章中所设计的路基横断面尺寸进行距离计算得到第一个换算土柱距离挡土墙背墙顶点的水平距离为 2m，从图中也可看出这一变化，最终选定方案三，如图 4所示。三、三、 库伦土压力计算库伦土压力计算【方案一和方案二验算不满足，可省略详细计算步骤】方案三的详细计算步骤如下：基本数据：挡土墙为为仰斜式路肩墙，墙后
11、填料为砂类土，内摩擦角为*，土与墙背内摩擦角为*，墙高 H=8m， 底部尺寸 B=3.4m ,换算土柱宽度 b0=3.3m，高度 h0=3.2m ，d=2m，墙背坡度为1:0.25，墙胸坡度为1:0.30，尺寸如图5 所示：6铁路路基工程课程设计报告图图 5 5 方案三库伦土压力计算图示单位：方案三库伦土压力计算图示单位：mm1)计算破裂角 arctg(0.25) 14214.03 +-=35+35/ 2-14.02 38.48仰斜墙背，取负值假设破裂面交于第一个换算土柱荷载分布范围之内：A011(H 2h0)H (8 23.2)8 57.6002211H(H 2h0)tg 23.28(8 2
12、3.2)0.25 20.80022B0 dh0tg tg(tgtg)(tgB020.800) 0.794(0.7940.700)(0.794) 0.808A057.600 arctg0.808 38.961校核假定：Htg 80.808 6.464Htgd l0 80.2523.3 7.3 6.464Htgd 80.252 4 6.464故破裂面位于第一个换算土柱分布范围内，满足要求。2)求土压力系数：atgtgcossin (0.808 0.250)cos38.961 35sin38.961 38.48=0.158EaaA0tanB057.6000.80820.800190.158138.5
13、90kN / mtantan0.8080.257铁路路基工程课程设计报告Ex Eacos() 138.590cos(17.5 14.03 ) 138.341kN / mEy Easin() 138.590 sin(17.5 14.03 ) 8.310kN / mh1d2 4.656mtgtg0.8080.25h2 H h1 84.656 3.344mZx3H 2h0h22H33h0h228333.23.344238 23.23.3442 2.417mZy BZxtg 3.42.4170.25 4.004mah0a193.20.158 9.614KPaHHa1980.158 24.035KPa四
14、、四、 挡土墙检算挡土墙检算基底为硬质岩， 其容许承载力为地基=1200kPa， 基底与地层间的摩擦系数，墙重：G 588.800KN/m1) 抗滑稳定性验算Kc (GEy)f(588.8008.310)0.41.7261.3（满足）Ex138.341GZGEyZy588.5002.6738.3104.004 4.8061.6 （满足）ExZx138.3412.4172)抗倾覆稳定性验算K03)合力偏心距检算ZNM NyM0588.8002.6738.3104.004138.3412.417 2.131m588.8008.310e B ZN1.7 2.131 0.431m 02e 0.431B
15、 0.850m满足4maxminN6e588.5008.3106(0.431)1(1)BB3.43.4175.621KPa或41.905KPa 1200KPa8铁路路基工程课程设计报告4)挡土墙墙身 H/2 截面强度验算法向应力验算B 33.4 3.2m2HH2 24.035/ 2 12.017KPaEa (H1Hh2)a 62.490KN / m222Ex Eacos() 62.378kN / mEy Easin() 3.747kN / mZx 2.256m Zy3.764mG285.200KN/mZG 2.144mZ NM N yM 0285.2002.144 3.7373.764 62.
16、3782.2561.678m285,2003.747e B ZN 1.61.678 0.078m 02e 0.078 0.33.2 0.96m满足maxminN6e1103.483KPa或77.109KPa 210KPa满足BB通过以上计算可知，方案三的挡土墙设计各项指标符合要求。五、五、 挡土墙横断面图挡土墙横断面图图 6 为挡土墙在路堤中的布置横断面图的示意，具体详见图纸。图图 6 6 挡土墙布置单位：挡土墙布置单位：mm9铁路路基工程课程设计报告第四章排水措施及施工方法一、一、 综合排水设施设计综合排水设施设计1) 路堤排水设备*2) 挡土墙排水设施*二、二、 施工方法施工方法( (一一) )路堤施工方法路堤施工方法*( (二二) )重力式路肩挡土墙施工方法重力式路肩挡土墙施工方法*10铁路路基工程课程设计报告参考文献1杨广庆.路基工程.北京:中国铁道出版社,2010.2中华人民共和国铁道部.铁路路基设计标准(TB10001-2005).北京:中国铁道出版社,2005.3中华人民共和国铁道部.铁路路基支挡结构设计标准(TB10025-2006). 北京:中国铁道出版社,2006.411
