路基路面课程设计计算书样本

土木建筑工程学院土木工程专业（道路桥梁方向）《路基路面工程》课程设计计算书姓名：年级：班级：学号：[题目]：重力式挡土墙设计[设计资料]：1、工程概况拟建南宁机场高速公路（都市道路段）K2+770右侧有一清朝房子，由于该路段填土较高，若按1：1.5边坡坡率放坡，则路基坡脚侵入房子范畴。现为了保存房子，规定在该路段恰当位置设挡土墙。为使房子周边保持车辆交通，规定墙脚边距离房子距离大概为4m。提示：路肩350cm内不布置车辆，慢车道650cm开始布置车辆荷载（550kN）。2、路中线与房子平面位置关系、路线纵断面、路基原则横断面如下图：图1道路和房子平面示意图图2路基原则横断面图（半幅，单位:cm）图3道路纵断面图图4地质剖面图3、房子附近地质状况见地质剖面图，房子附近地面较大范畴（涉及路基范畴）内为平地。4、挡土墙墙身、基本材料：M7.5浆砌片石，M10砂浆抹墙顶面（2cm），M10砂浆勾外墙凸缝。砌体重度γ1=22kN/m3。墙后填土为天然三合土重度γ2=20kN/m3，换算内摩擦角φ=35°。M10浆砌块石与天然三合土摩擦角为20°。砌体极限抗压强度为700kPa，弯曲抗拉极限强度为70kPa，砌体截面抗剪极限强度为150kPa。计算过程道路设计标高计算由=1.0%，=-0.75%，R=13500得，=118.125因此竖曲线起点桩号为K2+781.875。K2+766设计标高为。K2+782坡线标高为，高程改正，因此K2+782设计标高为116.67。而地面高程为106.05，因此房子正对着道路标高与地面高程最大之差为10.62m。2、挡土墙设计方案①挡土墙墙脚与房子平面位置关系如下：挡土墙墙角距房子都为4.19米，八字墙墙脚距房子墙角4.38米；挡土墙在水平面上与道路中线平行，在竖直面上与路线纵坡平行。②取K2+782处挡墙进行设计通过电脑试算，拟定墙身尺寸如下：K2+782处挡墙横断面图其中墙高6.5米，埋深1.5米，挡墙与路边坡位置关系如上。由于原地基土为黏性土，承载力和摩擦系数均较低，经试算承载力抗滑力都很难满足，因此采用换填地基，换填材料采用碎石，密度为19KN/m，内摩擦角为45°，承载力原则值f=500Kpa，换填后地基摩擦系数为0.5。换填高度为2.2米。3、作用在挡土墙上积极土压力计算由设计资料已知：强后填土换算内摩擦角=35°，M10浆砌块石与天然三合土摩擦角为20°。墙背倾角。运用库伦理论求积极土压力①求破裂角假设破裂面交于路基上荷载内边沿，验证：路肩破裂长度；假设对的。②求积极土压力③求挡土墙自重4、挡土墙验算滑动稳定性验算①滑动方程：抗滑稳定性满足。②滑动系数：抗滑稳定性满足。倾覆稳定性验算①倾覆方程：倾覆稳定性满足。②倾覆系数：抗倾覆稳定性满足。基体应力级偏心距验算总竖向力设计值：作用基底形心弯矩M偏心距满足。地基承载力抗力值f:基本压应力：因此基底应力满足。墙身截面强度验算：验算墙身中部和底部两个截面如图所示：1—1截面验算：验算截面宽度为4.48米。如前所述，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上某些承受土压力为：挡土墙1—1截面以上某些自重为：每延米墙长设计轴向力：总竖向力对截面形心总力矩满足。强度计算：∴强度满足。稳定计算：稳定满足。③正截面受剪验算：受剪满足综上，1—1截面符合规定。2—2截面验算：验算截面宽度为3.22米。同理，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上某些承受土压力为：挡土墙2—2截面以上某些自重为：每延米墙长设计轴向力：总竖向力对截面形心总力矩满足。强度计算：∴强度满足。稳定计算：稳定满足。③正截面受剪验算：受剪满足综上，2—2截面符合规定。因此拟定挡土墙符合规定。6、挡土墙排水设计①排水沟：在墙角处设立0.5m×②泄水孔：为加强前身排水，沿墙高和墙身设立半径为10cm圆形泄水孔，间距为2.5m，向外倾斜5%，泄水孔共有两排19个，下面一排距地面0.5m。泄水孔进水侧设0.3m厚砂砾反滤层，反滤层顶部以0.5m不透水混凝土封闭。设计方案见于图纸。7、变形缝设计由于本挡土墙较长，因此在中部和两边与八字墙衔接地方各设2cm变形缝，沿全高设立。8、挡土墙详细布置和尺寸见于设计图纸中。[参照资料]1、《公路路基设计规范》（JTGD30-）2、《公路桥涵地基与基本设计规范》（JTGD63-）3、《公路挡土墙设计与施工技术细则》4、《路基》设计手册，人民交通出版社5、《路基路面工程》（第三版）（邓学钧主编），人民交通出版社理正计算过程-----------------------------------------------------------------原始条件:墙身尺寸：墙身高：6.500(m)墙顶宽：1.300(m)面坡倾斜坡度：1:0.350背坡倾斜坡度：1:0.250采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1：0.800(m)墙趾台阶h1：1.200(m)墙趾台阶面坡坡度为：1:0.000墙底倾斜坡率：0.000:1物理参数:圬工砌体容重：22.000(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：700.000(kPa)墙身砌体容许弯曲拉应力：70.000(kPa)墙身砌体容许剪应力：150.000(kPa)材料抗压极限强度：0.700(MPa)材料抗力分项系数：2.310系数αs：0.0020挡土墙类型：普通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：20.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角：20.000(度)地基土容重：19.000(kN/m3)修正后地基承载力特性值：500.000(kPa)地基承载力特性值提高系数：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)土压力计算办法：库仑坡线土柱:坡面线段数：3折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数17.7555.170023.5000.000036.5000.0001第1个：距离0.000(m),宽度6.500(m),高度0.719(m)路基规范挡土墙车辆荷载坡面起始距离：0.000(m)地面横坡角度：0.000(度)填土对横坡面摩擦角：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：从构造底面起算基本类型：换填土式基本换填某些尺寸：C=0.200(m),H=2.200(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：45.000(度)换填土修正后承载力：709.000(kPa)换填土摩擦系数：0.500=====================================================================第1种状况：组合1=============================================组合系数：1.0001.挡土墙构造重力分项系数=1.200√2.墙顶上有效永久荷载分项系数=1.200√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.400√5.车辆荷载引起土侧压力分项系数=1.400√=============================================[土压力计算]计算高度为6.500(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=34.758(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：34.758(度)Ea=291.341(kN)Ex=241.430(kN)Ey=163.069(kN)作用点高度Zy=2.253(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500滑移力=241.430(kN)抗滑力=321.697(kN)滑移验算满足：Kc=1.332>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=40.326(kN)>0.0(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于墙趾点，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于墙趾点，Ex力臂Zy=2.253(m)验算挡土墙绕墙趾倾覆稳定性倾覆力矩=543.977(kN-m)抗倾覆力矩=2268.230(kN-m)倾覆验算满足：K0=4.170>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=1543.857(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基本类型为换填土式，验算墙底偏心距及压应力作用于基本底总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)基本底面宽度B=5.580(m)偏心距e=0.110(m)基本底面合力作用点距离基本趾点距离Zn=2.680(m)基底压应力：趾部=128.950踵部=101.657(kPa)最大应力与最小应力之比=128.950/101.657=1.268作用于基底合力偏心距验算满足：e=0.110<=0.167*5.580=0.930(m)墙趾处地基承载力验算满足：压应力=128.950<=850.800(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=101.657<=921.700(kPa)地基平均承载力验算满足：压应力=115.304<=709.000(kPa)换填土基本下地基承载力验算满足：扩散后压应力=104.068<=500.000(kPa)(四)基本强度验算基本为换填土基本，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=2.253(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.680(m)截面宽度B=5.580(m)偏心距e1=0.110(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.110<=0.250*5.580=1.395(m)截面上压应力：面坡=128.950背坡=101.657(kPa)压应力验算满足：计算值=128.950<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.855<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=804.687(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.991 挡墙构件计算截面每沿米面积A=5.580(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=844.922<=1676.264(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=844.922<=1676.264(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为5.300(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=36.666(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.666(度)Ea=203.361(kN)Ex=168.522(kN)Ey=113.824(kN)作用点高度Zy=1.819(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=15.317(m2)重量=336.974(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=2.348(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=4.025(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=1.819(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=450.798(kN)作用于墙趾下点总弯矩=943.011(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.092(m)截面宽度B=4.480(m)偏心距e1=0.148(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.148<=0.250*4.480=1.120(m)截面上压应力：面坡=120.588背坡=80.662(kPa)压应力验算满足：计算值=120.588<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.633<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=563.723(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.981 挡墙构件计算截面每沿米面积A=4.480(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=591.909<=1332.120(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=591.909<=1332.120(kN)=====================================================================第2种状况：组合2=============================================组合系数：1.0001.挡土墙构造重力分项系数=1.200√2.墙顶上有效永久荷载分项系数=1.200√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.400√5.车辆荷载引起土侧压力分项系数=1.400√=============================================[土压力计算]计算高度为6.500(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=34.758(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：34.758(度)Ea=291.341(kN)Ex=241.430(kN)Ey=163.069(kN)作用点高度Zy=2.253(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500滑移力=241.430(kN)抗滑力=321.697(kN)滑移验算满足：Kc=1.332>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=40.326(kN)>0.0(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于墙趾点，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于墙趾点，Ex力臂Zy=2.253(m)验算挡土墙绕墙趾倾覆稳定性倾覆力矩=543.977(kN-m)抗倾覆力矩=2268.230(kN-m)倾覆验算满足：K0=4.170>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=1543.857(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基本类型为换填土式，验算墙底偏心距及压应力作用于基本底总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)基本底面宽度B=5.580(m)偏心距e=0.110(m)基本底面合力作用点距离基本趾点距离Zn=2.680(m)基底压应力：趾部=128.950踵部=101.657(kPa)最大应力与最小应力之比=128.950/101.657=1.268作用于基底合力偏心距验算满足：e=0.110<=0.167*5.580=0.930(m)墙趾处地基承载力验算满足：压应力=128.950<=850.800(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=101.657<=921.700(kPa)地基平均承载力验算满足：压应力=115.304<=709.000(kPa)换填土基本下地基承载力验算满足：扩散后压应力=104.068<=500.000(kPa)(四)基本强度验算基本为换填土基本，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=2.253(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.680(m)截面宽度B=5.580(m)偏心距e1=0.110(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.110<=0.250*5.580=1.395(m)截面上压应力：面坡=128.950背坡=101.657(kPa)压应力验算满足：计算值=128.950<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.855<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=804.687(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.991 挡墙构件计算截面每沿米面积A=5.580(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=844.922<=1676.264(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=844.922<=1676.264(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为5.300(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=36.666(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.666(度)Ea=203.361(kN)Ex=168.522(kN)Ey=113.824(kN)作用点高度Zy=1.819(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=15.317(m2)重量=336.974(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=2.348(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=4.025(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=1.819(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=450.798(kN)作用于墙趾下点总弯矩=943.011(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.092(m)截面宽度B=4.480(m)偏心距e1=0.148(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.148<=0.250*4.480=1.120(m)截面上压应力：面坡=120.588背坡=80.662(kPa)压应力验算满足：计算值=120.588<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.633<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=563.723(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.981 挡墙构件计算截面每沿米面积A=4.480(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=591.909<=1332.120(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=591.909<=1332.120(kN)=====================================================================第3种状况：组合3=============================================组合系数：0.8001.挡土墙构造重力分项系数=1.200√2.墙顶上有效永久荷载分项系数=1.200√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.300√5.车辆荷载引起土侧压力分项系数=1.300√=============================================[土压力计算]计算高度为6.500(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=34.758(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：34.758(度)Ea=291.341(kN)Ex=241.430(kN)Ey=163.069(kN)作用点高度Zy=2.253(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500滑移力=241.430(kN)抗滑力=321.697(kN)滑移验算满足：Kc=1.332>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=56.315(kN)>0.0(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于墙趾点，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于墙趾点，Ex力臂Zy=2.253(m)验算挡土墙绕墙趾倾覆稳定性倾覆力矩=543.977(kN-m)抗倾覆力矩=2268.230(kN-m)倾覆验算满足：K0=4.170>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=1516.448(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基本类型为换填土式，验算墙底偏心距及压应力作用于基本底总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)基本底面宽度B=5.580(m)偏心距e=0.110(m)基本底面合力作用点距离基本趾点距离Zn=2.680(m)基底压应力：趾部=128.950踵部=101.657(kPa)最大应力与最小应力之比=128.950/101.657=1.268作用于基底合力偏心距验算满足：e=0.110<=0.167*5.580=0.930(m)墙趾处地基承载力验算满足：压应力=128.950<=850.800(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=101.657<=921.700(kPa)地基平均承载力验算满足：压应力=115.304<=709.000(kPa)换填土基本下地基承载力验算满足：扩散后压应力=104.068<=500.000(kPa)(四)基本强度验算基本为换填土基本，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=21.833(m2)重量=480.326(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=3.019(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=5.017(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=2.253(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=643.395(kN)作用于墙趾下点总弯矩=1724.253(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.680(m)截面宽度B=5.580(m)偏心距e1=0.110(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.110<=0.250*5.580=1.395(m)截面上压应力：面坡=128.950背坡=101.657(kPa)压应力验算满足：计算值=128.950<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.855<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=630.704(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.993 挡墙构件计算截面每沿米面积A=5.580(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=662.240<=1679.844(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=662.240<=1679.844(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为5.300(m)处库仑积极土压力无荷载时破裂角=36.666(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.666(度)Ea=203.361(kN)Ex=168.522(kN)Ey=113.824(kN)作用点高度Zy=1.819(m)由于俯斜墙背，需判断第二破裂面与否存在，计算后发现第二破裂面不存在[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=15.317(m2)重量=336.974(kN)相对于验算截面外边沿，墙身重力力臂Zw=2.348(m)相对于验算截面外边沿，Ey力臂Zx=4.025(m)相对于验算截面外边沿，Ex力臂Zy=1.819(m)[容许应力法]：法向应力检算:作用于验算截面总竖向力=450.798(kN)作用于墙趾下点总弯矩=943.011(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=2.092(m)截面宽度B=4.480(m)偏心距e1=0.148(m)截面上偏心距验算满足：e1=0.148<=0.250*4.480=1.120(m)截面上压应力：面坡=120.588背坡=80.662(kPa)压应力验算满足：计算值=120.588<=700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足：计算值=-2.633<=150.000(kPa)[极限状态法]： 重要性系数γ0=1.050 验算截面上轴向力组合设计值Nd=441.872(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.984 挡墙构件计算截面每沿米面积A=4.480(m2) 材料抗压极限强度Ra=700.000(kPa) 圬工构件或材料抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内纵向弯曲系数Ψk=1.000 计算强度时: 强度验算满足：计算值=463.966<=1336.150(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足：计算值=463.966<=1336.150(kN)=================================================各组合最不利成果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(组合1)抗滑力