中南大学道路基础与路面工程设计.docx
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：指导老师：时间：2023年7月一、重力式挡土墙设计第一部分设计任务书2（一）设计内容和规定2（二）设计内容2（三）设计资料2第二部分设计计算书1 .车辆换算荷载32 .积极土压力计算43 .设计挡土墙截面84 .绘制挡土墙纵横截面（附图1）11二、衡重式挡土墙设计第一部分设计任务书（一）设计内容和规定12（二）设计内容12（三）设计资料12第二部分设计计算书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2）21一、重力式挡土墙第一部分设计任务书(一)设计的目的规定通过本次设计的基本训练，深入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基本措施与环节。将设计任务书、设计阐明书及所有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”二？m,墙顶宽4=?m,填土高度？m,填土边坡1：1.5,墙背仰斜，1：0.25(a=-14°02z),基底倾斜1：5(%=“°18'),墙身等厚，分段长度IOm,%=7.0m°2 .车辆荷载计算荷载：汽车一20；验算荷载：挂车一100。3 .土壤工程地质状况墙后填土容重=18KNm3,内摩榛角0=35°,填土与墙背间0摩擦角W；粘性土地基，容许承载力qJ=250KPa,基底摩榛系数/二0.50。取荷载组合I,抗滑稳定性系数Kj=1.3,抗倾覆稳定性系数K"=1.504 .墙身材料细粒水泥混凝土砌25号片石，砌体容重y=22KNn;砌体容许压应力a=600KPa,容许剪应力7=100KPa,容许拉应力b=60KPao第二部分计算书正文1 .车辆荷载换算墙背后填土表面有车辆荷载作用，使土体产生附加0竖向应力，从而产生附加B侧向应力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面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相似的均布土层。（1）求不计车辆荷载作时的破裂棱体宽度BO计算图示如下初步确定H = 6m,a = 2m,b = 3巾也=1.5m ,查公路设计手册（路基），由表3-2-1中第五类公式知ab-H(H+2a)tgaA=则，A = 0.3282×3-6×(6+2×2)×tan(-14oO2)(6+2)20=8+b=35°+(-14oO2')+17.50=380281tan=0.794于是有:tg=-tg÷J(Cfge+0)(fg0+4)=-0.794+(cot350+0.794)(0.794÷0.328)=0.785B0=(H+a)tg+Htga-b=(6+2)×0.785÷6×tan(-l4oO2)-4.5=1.78m（2）求纵向分布长度L1.=Z+(7+2)fg30"=7.0+(6+2×2)×tan30°=12.77m>IO/?1.采用Iom,其中，Lo取为7.0m（3）计算车辆荷载总重ZQ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“LX范围内布置车轮重Zq：布置车轮的宽度/00=B。-路肩宽-（汽车外侧车轮中线距路肩边缘的距离-重车后轮着地宽度的一半）=1.44-0.5-（0.5-0.3）=0.74mZQ=300/2=150次V（半辆车重）（4）换算当量土层厚度Q15018×1.78×10=0.47 w2 .积极土压力计算计算图示如下假设破裂面交于荷载内，查公路设计手册(路基)A_ab+2h(b+d)-H(H+2a+2h0)tga(H+a)(H+2%)2×3+2×0.47×(3÷0.5)-6×(6+2×2÷2×0.47)×tan(-14o02,)(6+2)×(6+2+2×0.47)=0.359tg=g+J(Crge+火。)(尔。+A)=-0.794÷J(Cot35。+0.794)(0.794+0.359)=0.8076=38°53'现验算破裂面与否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：("+d)tg=(6+2)×0.807=6.46机荷载内缘至墙踵:。一"tan+d=3-6tan(-14°02j+0.5=5m荷载外缘至墙踵:-Htana+J+=3-6×tan(-l4oO2)+0.5+7.0=12m比较得知：5<6.64<12,故成果与假设相符，所选公式对的。（2）求积极土压力系数K和Kl（1）中假设成立，即破裂面交于荷载内，则采用公路设计手册（路基）第二版表3-2-1采用第6类公式计算:CoS(6+9)Sin(O+。)cos(38053,÷350)sin(38053'+38028)x(0.807+tan(-14o02)=0.158h一3-2x0.807.249m,tg+tga0.807÷tan(-14oO2')'h2=().5tg+tga0.807+tan(-14oO2)=0.90/h3=H-h-h2=6-2.49-0.90=2.61/n+和-务+整12×2zl2.49、2×0.47×2.611+×(1)+z62×662=1.596（3）求积极土压力及作用点位置按墙的每延米计算。墙后土体积极土压力：E=H2KKi=18×62×0.158x1.596=81.70水平向分力：EX=ECOS(+b)=8L70xcos(-14002'+17°30j=81.55KN竖向分力：Ey=ESin(+5)=81.70Xsin(-l4o02'+17°30j=4.94KN_H_a(HH+h(3h3-2H)x-T+3H2Kl62×(6-2.49)2+0.47×2.61×(3×2.61-2×6)=I33×62×1.596=2.1Iw因基底倾斜，土压力对墙趾OB力臂为:ZXl=ZX0.194=2.11-0.19x1.5=1.83/7?Zri=Z?1-Zxtga=1.5-1.83×tan(-14oO2)=1.96w(4)验算荷载：对于挂车100取%=0.8a,J=Oo于是：A_ab+2(b+d)-H(H+2+2%"ga(H+a)(H+a+25)2×3+2×0.8×(3+0)-6×(6+2×2÷2×0.8)×tan(-14002,)(6+2)×(6+2+2×0.8)=0.367tg=-tg+J(ge+rg0)(g0+A)=-0.794+(cot35°+0.794)(0.794+0.367)=0.8126=39°5'验算破裂面与否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：(H+)fge=(6+2)x0.812=6.50m荷载内缘至墙踵:b-Htana+d=3-6×tan(-l4oO2)+0=4.5"?荷载外缘至墙踵:b”Iana+d+%=3-6Xtan(-l4o02)+0+7.0=11.5zw比较得知：4.5<6.5<11.5,故成果与假设相符，所选公式对的。求积极土压力系数K和Kicos(6 + ) sin(9 + 0)tg + tga)×(O.812 + tan(-14oO2)cos(3905'+350)sin(39051+380281)=0.158_b-at_3-2×0.812=,+-O.812÷tan(-14oO2),A2 =tg-Vtga0.812+tan(-l4oO2)¾=7-A2=6-2.45-0=3.55m2.452×6Kl=1 += 1½(1-6H22x0.8x3.55168862求积极土压力及作用点位置墙后土体积极土压力：E=H2KKi=18×62×0.158×1.688=86.41TV水平向分力：Ex=Ecos(a+)=86.41×cos(-14oO2+17030)=86.25/C/V竖向分力：E=Esin(+)=86.41×sin(-14°02+17°3()j=5.23KN比较得知：验算荷载略不小于设计荷载，故挡土墙截面设计按照验算荷载进行计算。H(/4)+/?o%(3/?32H)X33H2C162×(6-2.45)2+0.8×3.55×(3×3.55-2×6)=I；33×62×1.688=2.12m因基底倾斜，土压力对墙趾O日勺力臂为：Zxi=Zx-0.19Zj1=2.12-0.19×1.5=1.84?Zri=Z?-ZXtga=1.5-1.84×tan(-14o02)=1.96，3.设计挡土墙截面(1)计算墙身自重G及其力臂ZGG=SlH-0.19伍=(1.5x6-().19xL52)x22=188.6()KN1.0.19W0.19×1.5198.4+4.70 + 5.23= 0.70偏心距：e = -Zf.=-0.70 = 0.02w2CCG)=L=×22=4.70KN222故G=G+G2=188.60+4.70=193.3OKNN=G+Ey=193.30+5.10=198.40KNZci=(H-0.19)×0.25+=l×(6-0.19×1.5)×0.25+1.5=1.46wZg2=0.6514=0.651×1.5=0.98m(2)抗滑稳定性验算V+Extana0l/198.40+84.26×tan11018'×0.5K=-=241CEx-Ntana084.26-198.40×tanll018Ke>Kc=.3f故抗滑移稳定性满足规定。(3)抗倾覆稳定性验算_GZGl+G0g?+EyZyli98.4X1.46+4.70X0.98+5.231.96_°-EXZXl-86.25×1.84-KO>K0=1.5,故挡土墙抗倾覆稳定性满足规定。(4)基底应力验算为保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算。Bl=Z>1-0.19×0.25=L5-0.19×1.5×0.25=1.43mZ_GIZGl+G0gi+EyZy-EZnG+G2+Ey198.4×1.46÷4.70×0.98÷5.23×1.96-86.25×L84且旦出193.30+5.23215。.48KPYB1B11.431.43127.18J因此，（l 2 =150.4837。一田丁+lxIVHLl31,<=250Kpa,地基承载力满足规定。127.18KPa（5）截面应力验算为了保证强身具有足够的强度，应根据经验选择12个控制断面进行验算，墙面、墙背互相平行，截面的最大应力出目前靠近基
