重庆交通大学《路基路面工程》课程设计计算说明书(共25页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上挡土墙设计一、路线范围 本设计为 K5+150K5+285 路段的挡土墙设计。二、水文地质资料 本路段为山岭重丘区二级公路改建工程，路基宽12米，中桩在原有旧路附近，地表为1-2米亚粘土覆盖层，其下为砂页互岩。 设计荷载：汽-20 ，挂-100.三、平曲线要素：（K4+946.44） 35 m 56 m 83º38'59" (左) 17.4430 m 68.37 m 116.76 m 20.368 m 0.9083 m 19.98 m 46.76 m桩号878.07 桩号913.07桩号959.83 桩号994.83桩号936.450 桩号946.44：（K5+051.87） 35 m 65 m 62º10'10" （右） 17.4577 m 57.12 m 105.53 m 11.813 m 0.7832 m 8.70 m 35.53 m桩号994.75 桩号029.75桩号065.28 桩号100.28桩号047.515 桩号051.87：（K5+208.22） 35 m 60 m 87º30'15" （右） 17.4504 m 75.70 m 126.63 m 24.238 m 0.8481 m 24.77 m 56.63 m桩号135.52 桩号167.52桩号224.15 桩号259.15桩号195.835 桩号208.22：（K5+432.01） 35 m 61 m 83º41'39" （左） 17.4520 m 72.83 m 124.11 m 22.007 m 0.8343 m 21.55 m 54.11 m桩号359.18 桩号394.18桩号448.29 桩号483.29桩号421.235 桩号432.01四、竖曲线要素因该段纵坡太小，故只设置变坡点，不设置竖曲线。桩号K5+150K5+167.5K5+180K5+195.82K5+203K5+224.14K5+240K5+259.14K5+267K5+285地面标高476.19475.97474.43469.62465.32473.59475.68475.97476.20474.97设计标高476.93476.95476.96476.97476.97476.99477.00477.02477.02477.04填挖高0.740.982.537.3511.653.401.323.430.822.07五、加宽超高取 桩号K5+150K5+167.5K5+180K5+195.82K5+203K5+224.14K5+240K5+259.14K5+267K5+285加宽值1.252.52.52.52.52.51.37000超高值外0.130.350.350.350.350.350.16-0.13-0.13-0.13中0000000000内-0.22-0.61-0.61-0.61-0.61-0.61-0.26-0.13-0.13-0.13六、设计思路首先，通过计算和绘制路基横断面，初步确定在桩号K5+180K5+240之间需要设置路基挡土墙。第二，考虑到地面形状和填挖方情况，本次设计可以选择路肩墙或路堤墙。第三，由于路肩墙比路堤墙更经济，而且工程量相对较小，所以本次设计选择路肩墙。第四，在山岭重丘区填料比较丰富，故本次设计选择重力式或者衡重式挡墙。第五，本次设计中路堤填方高度较大，大部分大于6m，故本次设计最后选择衡重式路肩墙。七、挡土墙基础确定与断面尺寸设计 首先、由规范确定埋深和襟边要求 第二、初步拟定尺寸，进行验算，若不满足，则重新拟定直到合格。八、挡土墙验算 衡重式挡土墙验算执行标准：公路计算项目： 衡重式挡土墙 5计算时间：2015-06-30 21:23:59 星期二-原始条件: 墙身尺寸: 墙身总高: 15.500(m) 上墙高: 6.200(m) 墙顶宽: 1.000(m) 台宽: 2.080(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.050 上墙背坡倾斜坡度: 1:0.400 下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.250 墙底倾斜坡率: 0.000:1 下墙土压力计算方法: 力多边形法 物理参数： 圬工砌体容重: 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 墙身砌体容许压应力: 2100.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 材料抗压极限强度: 1.600(MPa) 材料抗力分项系数: 2.310 系数s: 0.0020 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基承载力特征值: 500.000(kPa) 地基承载力特征值提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 0.000 0.000 2 第1个: 定位距离0.000(m) 汽车-20级(计算荷载) 第2个: 定位距离0.000(m) 挂车-100级(验算荷载) 地面横坡角度: 30.000(度) 填土对横坡面的摩擦角: 35.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙分段长度: 10.000(m)土压力起算点: 从结构底面起算 基础类型: 换填土式基础 换填部分尺寸: C = 0.500(m),H = 1.000(m) 换填土内摩擦角: 45.000(度) 换填土平均容重: 18.000(kN/m3) 应力扩散角: 30.000(度) 换填土修正后承载力: 800.000(kPa) 换填土摩擦系数: 0.500=第 1 种情况: 组合1= 组合系数: 1.000 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 2. 填土重力 分项系数 = 1.000 3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 = 土压力计算 计算高度为 15.500(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 0.000(度) 汽车-20级(计算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 1列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 第1列车: 中点距 全部 破裂体 轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN) 01 0.500 0.300 30.000 0.000 02 2.300 0.300 30.000 0.000 03 0.500 0.600 60.000 0.000 04 2.300 0.600 60.000 0.000 05 0.500 0.600 60.000 0.000 06 2.300 0.600 60.000 0.000 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=9.180(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 挂车-100级(验算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=1.000(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.400(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 0列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=10.180(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 计算上墙土压力 按假想墙背计算得到: 第1破裂角： 0.000(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角=0.000(度) 第1破裂角=0.000(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 计算下墙土压力 无荷载时的破裂角 = 14.036(度) 汽车-20级(计算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 1列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 第1列车: 中点距 全部 破裂体 轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN) 01 0.500 0.300 30.000 0.000 02 2.300 0.300 30.000 0.000 03 0.500 0.600 60.000 0.000 04 2.300 0.600 60.000 0.000 05 0.500 0.600 60.000 0.000 06 2.300 0.600 60.000 0.000 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=10.000(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 挂车-100级(验算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=1.000(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.400(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 0列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=15.000(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 按力多边形法计算得到: 破裂角： 14.036(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 墙身截面积 = 60.791(m2) 重量 = 1398.193 (kN) 衡重台上填料重(包括超载) = 122.512(kN) 重心坐标(3.347,-4.133)(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 滑移力= 0.000(kN) 抗滑力= 760.353(kN) 滑移验算满足: Kc = .000 > 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 836.388(kN) > 0.0(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 2.545 (m) 相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 6.335 (m) 相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 9.300 (m) 相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 4.010 (m) 相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 0.000 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 0.000(kN-m) 抗倾覆力矩= 4063.543(kN·m) 倾覆验算满足: K0 = .000 > 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 3250.834(kN-m) > 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础类型为换填土式，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1520.705(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=4063.543(kN-m) 基础底面宽度 B = 4.010 (m) 偏心距 e = -0.667(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 2.672(m) 基底压应力: 趾部=0.675 踵部=757.781(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 0.675 / 757.781 = 0.001 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.667 <= 0.167*4.010 = 0.668(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=0.675 <= 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=757.781 <= 1040.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=379.228 <= 800.000(kPa) 换填土基础下地基承载力验算满足: 扩散后压应力=312.442 <= 500.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为换填土基础，不作强度验算(五) 上墙截面强度验算 上墙重力 Ws = 341.527 (kN) 上墙墙背处的 Ex = 0.000 (kN) 上墙墙背处的 Ey = 0.000 (kN) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 1.458 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 0.000 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 3.790 (m)容许应力法: 法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 1.458(m) 截面宽度 B = 3.790 (m) 偏心距 e1 = 0.437(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.437 <= 0.250*3.790 = 0.947(m) 截面上压应力: 面坡=152.479 背坡=27.746(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 152.479 <= 2100.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -36.045 <= 110.000(kPa) 斜截面剪应力检算: 验算斜截面与水平面的夹角 = 22.377(度) 斜剪应力验算满足: 计算值= 1.062 <= 110.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 341.527(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.862 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.790(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.998 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 341.527 <= 2263.663(kN) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 341.527 <= 2258.791(kN)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 60.791(m2) 重量 = 1398.193 (kN) 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.545 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = 1520.705(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=4063.543(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 2.672(m) 截面宽度 B = 4.010 (m) 偏心距 e1 = -0.667(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.667 <= 0.250*4.010 = 1.003(m) 截面上压应力: 面坡=0.675 背坡=757.781(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 757.781 <= 2100.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -151.691 <= 110.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 1520.705(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.751 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 4.010(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.905 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 1520.705 <= 2084.658(kN) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 1520.705 <= 1885.656(kN)=第 2 种情况: 组合2= 组合系数: 1.000 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 2. 填土重力 分项系数 = 1.000 3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 = 土压力计算 计算高度为 15.500(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 0.000(度) 汽车-20级(计算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 1列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 第1列车: 中点距 全部 破裂体 轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN) 01 0.500 0.300 30.000 0.000 02 2.300 0.300 30.000 0.000 03 0.500 0.600 60.000 0.000 04 2.300 0.600 60.000 0.000 05 0.500 0.600 60.000 0.000 06 2.300 0.600 60.000 0.000 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=9.180(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 挂车-100级(验算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=1.000(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.400(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 0列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=10.180(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 计算上墙土压力 按假想墙背计算得到: 第1破裂角： 0.000(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在： 第2破裂角=0.000(度) 第1破裂角=0.000(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 计算下墙土压力 无荷载时的破裂角 = 14.036(度) 汽车-20级(计算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 1列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 第1列车: 中点距 全部 破裂体 轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN) 01 0.500 0.300 30.000 0.000 02 2.300 0.300 30.000 0.000 03 0.500 0.600 60.000 0.000 04 2.300 0.600 60.000 0.000 05 0.500 0.600 60.000 0.000 06 2.300 0.600 60.000 0.000 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=10.000(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 挂车-100级(验算荷载) 路基面总宽= 0.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=1.000(m) 单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.400(m), 车与车之间距离=0.600(m) 经计算得，路面上横向可排列此种车辆 0列 布置宽度= 0.000(m) 布置宽度范围内车轮及轮重列表: 布置宽度B0=0.000(m) 分布长度L0=15.000(m) 荷载值SG=0.000(kN) 换算土柱高度 h0 = 0.000(m) 按力多边形法计算得到: 破裂角： 14.036(度) Ea=0.000(kN) Ex=0.000(kN) Ey=0.000(kN) 作用点高度 Zy=0.000(m) 墙身截面积 = 60.791(m2) 重量 = 1398.193 (kN) 衡重台上填料重(包括超载) = 122.512(kN) 重心坐标(3.347,-4.133)(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 滑移力= 0.000(kN) 抗滑力= 760.353(kN) 滑移验算满足: Kc = .000 > 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 836.388(kN) > 0.0(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 2.545 (m) 相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 6.335 (m) 相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 9.300 (m) 相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 4.010 (m) 相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 0.000 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 0.000(kN-m) 抗倾覆力矩= 4063.543(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = .000 > 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 3250.834(kN-m) > 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础类型为换填土式，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1520.705(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=4063.543(kN-m) 基础底面宽度 B = 4.010 (m) 偏心距 e = -0.667(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 2.672(m) 基底压应力: 趾部=0.675 踵部=757.781(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 0.675 / 757.781 = 0.001 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.667 <= 0.167*4.010 = 0.668(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=0.675 <= 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=757.781 <= 1040.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=379.228 <= 800.000(kPa) 换填土基础下地基承载力验算满足: 扩散后压应力=312.442 <= 500.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为换填土基础，不作强度验算(五) 上墙截面强度验算 上墙重力 Ws = 341.527 (kN) 上墙墙背处的 Ex = 0.000 (kN) 上墙墙背处的 Ey = 0.000 (kN) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 1.458 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 0.000 (m) 相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 3.790 (m)容许应力法: 法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 1.458(m) 截面宽度 B = 3.790 (m) 偏心距 e1 = 0.437(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.437 <= 0.250*3.790 = 0.947(m) 截面上压应力: 面坡=152.479 背坡=27.746(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 152.479 <= 2100.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -36.045 <= 110.000(kPa) 斜截面剪应力检算: 验算斜截面与水平面的夹角 = 22.377(度) 斜剪应力验算满足: 计算值= 1.062 <= 110.000(kPa)极限状态法: 重要性系数 0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 341.527(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.862 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.790(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.998 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 341.527 <= 2263.663(kN) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 341.527 <= 2258.791(kN)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙
