路基与支挡结构课设

1、路基与支挡结构课程设计 专业名称 土木工程 年 级 2013级学 号 姓 名 二O一六年六月目录1. 概述11.1 设计任务11.2 设计资料12. 路基断面设计22.1 横断面各部尺寸拟定22.2 绘制路基横断面图23. 加筋土挡土墙设计23.1 路基面上的载荷23.2 加筋土挡土墙上的荷载计算33.2.1 墙后填料水平土压力33.2.2 墙顶荷载产生的水平土压力计算33.3 筋带布设方案拟定43.3.1 拉筋所受垂直压力43.3.2 拉筋拉力计算53.3.3 拉筋长度计算63.3. 4拉筋截面计算73.4 加筋土内部稳定性检算73.5 加筋土外部稳定性检算83.5.1 抗滑稳定性检算83.

2、5.2 抗倾覆稳定性检算83.5.3 挡土墙基地合力偏心距及基地应力检算93.5.4 全墙外部整体稳定性93.6 绘制加筋土挡土墙横断面图104. 排水措施及施工方法104.1 综合排水设施设计104.2 施工方法115. 小结111. 概述1.1 设计任务课程设计是高等学校专业课的一个重要环节，是学生综合运用所学知识解决实际问题和独立钻研的一种重要训练。课程设计在教学上的要求是： （1）培养综合运用所学知识、解决工程问题的独立工作能力； （2）系统巩固并提高基础理论课与专业知识； （3）提高与加强设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能。设计内容包括以下：（1） I级、重型铁路标准路基结构的设

3、计； （2） 加筋土挡土墙的荷载计算； （3） 拟定加筋土挡土墙筋带布设方案；（4） 检算加筋土挡土墙抗拔稳定性（不进行面板结构设计）；（5） 绘制设计图纸； （6） 整理设计计算说明书。1.2 设计资料某级重型铁路，旅客列车设计行车速度140km/h，该段路堤处于直线地段，地面平坦，路堤设计高度在29m之间，由于右侧用地受到限制，因此需在右侧设置加筋土挡土墙；路基填料为砂类土，容重，内摩擦角，填土与墙背间的摩擦角。墙面板形状为矩形，高为1.2m（高度可根据墙高适当调整），宽为1.8m，厚为0.12m，混凝土强度等级为C20。拉筋采用钢塑复合拉筋带CAT50022，规 格502.2mm，破断拉

4、力（KN）22.0 KN，极限抗拉强度（MPa）200MPa，破断伸长率（%）5.5，单位长度重量182m/kg。挡土墙的条形基础的受力层为硬质岩，其容许承载力为=1200kPa。基础基底与地层间摩擦系数。2. 路基断面设计2.1 横断面各部尺寸拟定 根据铁路路基设计规范TB 10001-2005和给定的已知条件级重型铁路，旅客列车设计行车速度140km/h，该段路堤处于直线地段而确定的路基横断面尺寸如下： 双线路堤宽12m，高2m，边坡坡度为1:1.5，道床厚度0.5m，双线线间距4m，道床顶面宽度3.4m，路肩宽度0.8m，路基中心向两侧设置4%的人字排水坡。2.2 绘制路基横断面图3.

5、加筋土挡土墙设计3.1 路基面上的载荷查铁路路基设计规范（TB10001-2005）得两个换算土柱宽为3.7m，高为3m。3.2 加筋土挡土墙上的荷载计算3.2.1 墙后填料水平土压力hi6m时，其中，hi6m时， 式中 填土产生的水平压应力（KPa）； 填土重度（KN/）； 墙顶填土距第层墙面板中心的高度（m）； 挡土墙内深处的土压力系数； 静止土压力系数； 主动土压力系数； 填土综合内摩擦角（）。加筋层高/mhi0ih1ih1=0.650.650.4260.2710.4092083335.31h2=1.351.350.4260.2710.39112510.56h3=2.052.050.42

6、60.2710.37304166715.293.2.2 墙顶荷载产生的水平土压力计算式中 荷载产生水平土压应力（KPa）； 荷载边缘至墙背的距离（m）； 荷载换算土柱高（m）； 荷载换算宽度（m）。加筋层高/mbl0h2ibl0h2ih2ih1=0.656.543.75.366.543.71.356.72h2=1.356.543.79.166.543.72.6911.85h3=2.056.543.710.526.543.73.8014.33h1ih2ih2ih2ihi5.315.361.356.7212.0410.569.162.6911.8522.4115.2910.523.8014.332

7、9.623.3 筋带布设方案拟定3.3.1 拉筋所受垂直压力 式中 第层面板所对应拉筋上的垂直压应力（KPa）； 计算点至荷载中线的距离（m）；加筋层高/mhixl0X1X2v2iv2ih1=0.650.654.433.79.663.960.170.18h2=1.351.354.433.74.651.911.241.32h3=2.052.054.433.73.061.253.133.38加筋层高/mhixl0X1X2v2iv2ih1=0.650.658.383.715.7310.040.010.18h2=1.351.358.383.77.574.830.081.32h3=2.052.058.3

8、83.74.993.180.253.38v2iv1ivi0.181313.181.322728.323.384144.383.3.2 拉筋拉力计算拉筋拉力为 式中 第层面板所对应拉筋的计算拉力（KN）； 拉筋拉力峰值附加系数，可采用1.52.0； 、拉筋之间的水平和垂直间距（m）。K取1.7，Sx取0.3m，Sy取0.35m。经计算hiSxSyTi12.040.30.352.1522.410.30.354.0029.620.30.355.293.3.3 拉筋长度计算无效长度Lai按0.3H折线法计算确定：当hiH/2时，当hiH/2时，得有效长度按 其中f取0.4式中 第层面板所对应拉筋的计算

9、拉力（KN）； 拉筋所在位置上的垂直压应力（KPa）； 拉筋宽度（m）； 拉筋与填料之间的摩擦系数。TiviLbi2.1513.184.084.0028.323.535.2944.382.98LaiLbiLi0.724.084.800.633.534.160.212.983.19拉筋总长度 根据拉筋的设计要求，取Li 6.5m.相应的Lbi取5.78m,5.87m,6.29m。3.3. 4拉筋截面计算拉筋截面面积应保证其所受的最大拉应力不超过拉筋材料容许抗拉强度Ta 式中 拉筋极限抗拉强度（KN）； 拉筋考虑破坏等因素时的影响系数；此处可取最大值4.0；Ti Ta3.4 加筋土内部稳定性检算锚

10、固端的锚固力可根据拉筋有效长度上下两面所产生的摩擦力 式中 拉筋抗拔力（KN）； 拉筋宽度（m）； 拉筋有效锚固长度（m）； 拉筋与填料之间的摩擦系数，根据抗拔试验确定。此处取0.4 。 Sfi钢筋数量Sfi各层总和hiExiKs3.0526.1012.042.522.416.65213.3022.414.712.8311.17222.3429.626.223.59 每一层的Ki也大于2.03.5 加筋土外部稳定性检算3.5.1 抗滑稳定性检算式中 抗滑稳定系数；铁路规范规定不应小于1.3； 墙身自重（KN）； 可能考虑的墙前被动土压力 墙后土压力的水平分力（KN）； 基底与地层间的摩擦系数；

11、铁路规范规定取值在0.30.4之间。3.5.2 抗倾覆稳定性检算式中 抗倾覆稳定性系数；铁路规范规定不应小于1.3； 稳定力系对墙趾的总力矩（KNm）； 倾覆力系对墙趾的总力矩（KNm）。3.5.3 挡土墙基地合力偏心距及基地应力检算式中 基底合力偏心距（m）；土质地基不应大于，岩石地基不应大于 ； 基底宽度（m）； 作用作用于基底上的垂直分力对墙趾的力臂（m）； 作用在基地上的总竖向力（KN）。3.5.4 全墙外部整体稳定性式中 基底合力偏心距（m）；土质地基不应大于，岩石地基不应大于 ； 基底宽度（m）； 作用在基地上的总竖向力（KN）。3.6 绘制加筋土挡土墙横断面图4. 排水措施及施工

12、方法4.1 综合排水设施设计 挡土墙排水设施的作用在于疏干墙后土体中的水和防止地表水下渗后积水，以免墙后积水致使墙身承受额外的静水压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力；消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。 挡土墙的排水措施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水主要是防止地表水渗入墙后土体或地基，地面排水措施有：（1）设置地面排水沟，截引地表水；（2）夯实回填土顶面和地表松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可设铺砌层；（3）路堑挡土墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。墙身排水主要是为了排除墙后积水，通常在墙身的适当高度处布置一排或数排泄水孔。泄水孔的尺寸可视泄水量的大小分别采用0

13、.05m0.1m、0.1m0.1m、0.15m0.2m的方孔或直径为0.05m0.1m的圆孔。孔眼间距一般为23m，干旱地区可予增大，多雨地区则可减小。浸水挡土墙则为1.01.5m，孔眼应上下左右交错设置。最下一排泄水孔的出水口应高出地面0.3m；泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以防孔道淤塞。泄水孔应有向外倾斜的坡度。4.2 施工方法 本系统及施工方法包括挡土墙和反滤层，挡土墙内设有排水管，所述施工方法如下：(1)浇筑反滤层的混凝土基层；(2)施工一截挡土墙，预埋排水管；(4)填筑砂砾层，铺设无纺布隔水层，安装集水管；(5)重复以上的第(2)、(3)步，直至到墙顶；(6)浇筑顶部平台或顶部回填粘土，截断地面水。集水管用密目式滤网包裹2至 4层，间隔20