某高速公路高填方擋土墻設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

某高速公路高填方擋土墻設(shè)計所屬系部：機電系專業(yè)：路橋技術(shù)班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：提交時間：

目錄第一章邊坡穩(wěn)定性分析 第一章邊坡穩(wěn)定性分析本設(shè)計任務(wù)為該擋土墻位于k5+600~k7+000樁號0，總長1400m，其中右幅填方路堤的橫斷面填方高度為36.89m，采用此斷面為邊坡穩(wěn)定性驗算對象。如圖所示，此斷面頂寬為21.50m，邊坡坡度采用1：1.5，1：1.75,1:2.0，其橫截面初步擬定如圖1-1所示：圖1-1K6+020橫斷面圖路堤填土為粘土，土的粘聚力c=20kPa，摩擦角為Ф=30°，天然容重為γ=18kN/m，荷載為公路-I級。1.1汽車荷載當(dāng)量換算將車輛荷載換算成土柱高（當(dāng)量高度）。車輛按最不利情況排列，即假設(shè)一輛車停在硬路肩上，另兩輛以最小間距d=0.6m與它并排。按以下公式換算土柱高度為=式中：N——橫向分布并列的車輛數(shù)，因為按最不利布載，中線每邊各布3輛，取N=3；Q——每一輛重車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為550KN）；L——前后輪最大軸距，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）規(guī)定對于標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為12.8mr——路基填料的容重；B——荷載橫向分布寬度，表示如下：B=Nb+（N-1）m+d式中：b——后輪輪距，取1.8m；m——相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3m；d——輪胎著地寬度，取0.6m則：B=Nb+（N-1）m+d=31.8+(4-1)1.3+0.6=8.6m；故按雙向布4輛車，布滿行車道時，h=(3×550)/(18×8.6×12.8)=0.83m。1.2簡化Bishop法求穩(wěn)定系數(shù)K1.2.1最危險圓弧圓心位置的確定以坡腳為坐標(biāo)原點，按4.5H法初定滑動圓心輔助線：（1）由表查得：=26°，=35°,以坡角為圓心將AB線逆時針旋轉(zhuǎn)26°，再以B點為圓心，BC為基線，旋轉(zhuǎn)35°，兩直線交于E點；（2）量得坡角到路面的距離h=m，由坡角向下做垂線，量取路堤高H=32.05+0.83=32.88m得D點；（3）由C點向右引水平線，在水平線上截取4.5H=147.96m得D點；（4）連接點D、E得直線DE，即為滑動圓心輔助線；（5）繪出五條不同的位置的滑動曲線；（6）將圓弧范圍土體分成若干段；（7）算出滑動曲線每一分段中點與圓心豎曲線之間的偏角α；sinα=式中：X—分段中心距圓心豎直線的水平距離，圓心豎曲線左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為正；R—滑動曲線半徑m.1.2.2用條分法確定初始K值計算過程以第一個滑動面為例①在圓心輔助線上擬定一個圓心，過坡腳畫圓?。虎趯⑼馏w劃分為若干塊，用CAD工具量取各個條快的面積Si；用CAD工具量取個土條重心與圓心的水平距離Xi（有正負(fù)之分，Xi在圓心左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為正），進而利用sinai=Xi/Rai=arcsinai算得ai；③用CAD工具量取圓弧弧段所對應(yīng)的半徑R、土條寬度bi及弧長li;④利用條分法根據(jù)公式K=各土條的法向分力，=；各土條的切向分力；=各土條重心與圓心連接線對豎軸y的夾角，由于水平間距與半徑而定滑動圓弧全長；圓心角如圖所示1-2所示1.2.3用Bishop法進行邊坡穩(wěn)定性分析其中：W—第i土條重力；—第i土條底滑面的傾角；c、—土條i滑弧所在路堤土的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角；1.2.4具體計算結(jié)果見下表：（1）確定第一個過坡腳滑動面，在輔助線上做圓1，半徑R=62.88m，將結(jié)果列入表中，驗算其穩(wěn)定性如圖1-3所示：圖1-3邊坡穩(wěn)定性驗算簡圖表1-1土坡穩(wěn)定性計算表由此計算得到K=2.238（2）同理，確定第二個過坡腳滑動面，在輔助線上做圓2，半徑R=63.82m，將結(jié)果列入表中，驗算其穩(wěn)定性：1-2土坡穩(wěn)定性計算表由此計算得到K=1.99（3）確定第三個過坡腳滑動面，在輔助線上做圓3，半徑R=66.81m，將結(jié)果列入表中，驗算其穩(wěn)定性：表1-3土坡穩(wěn)定性計算表由此計算得到K=1.838（4）確定第四個過坡腳滑動面，在輔助線上做圓4，半徑R=70.56m，將結(jié)果列入表中，驗算其穩(wěn)定性：表1-4土坡穩(wěn)定性計算表由此計算得到K=1.73（5）確定第五個過坡腳滑動面，在輔助線上做圓5，半徑R=74.80m，將結(jié)果列入表中，驗算其穩(wěn)定性：表1-5土坡穩(wěn)定性計算表由此計算得到K=1.6751.3最危險滑動面驗算如回歸圖所示：圖1-4邊坡穩(wěn)定性驗算回歸圖結(jié)論：由《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2004）知粘性土穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35。回歸圖得K=1.675>1.35，故邊坡穩(wěn)定性符合要求。

第二章?lián)跬翂υO(shè)計與驗算2.1設(shè)計資料2.1.1墻身構(gòu)造本設(shè)計任務(wù)段中K6+000~k6+020的橫斷面左右側(cè)填土高度達到36.89米，為了減少填方量，收縮邊坡，增強路基的穩(wěn)定性，擬在本段設(shè)置一段重力式路堤擋土墻，其尺寸見擋土墻設(shè)計圖。圖2-1k6+020截面擬采用漿砌片石仰斜式路堤擋土墻，墻高H=11.83m，墻頂填土高度為a=16.59，頂寬2米，底寬4.48，墻背仰斜,坡度為-0.25:1，(α=-5°)，基底傾斜，坡度為，(=11°)，墻身分段長度為10m。2.1.2車輛荷載根據(jù)《路基設(shè)計規(guī)范(JTG2004)》，車輛荷載為計算的方便，可簡化換算為路基填土的均布土層，并采用全斷面布載。換算土層厚其中:根據(jù)規(guī)范和查表γ為墻后填土容重2.1.3土壤地質(zhì)情況填土為粘土，土的粘聚力，內(nèi)摩擦角，墻背與填土間的摩擦角,容重為,粘性土地基，容許承載力為，基底摩擦系數(shù)取0.36。2.1.4墻身材料采用7.5號砂漿，25號片石,砌體容重為；按規(guī)范:砌體容許壓應(yīng)力為，容許剪應(yīng)力為，容許拉應(yīng)力為。2.2墻背土壓力計算對于墻趾前土體的被動土壓力，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜活動的作用，以偏于安全，一般均不計被動土壓力，只計算主動土壓力。本設(shè)計任務(wù)段的路堤擋土墻，采用四級臺階,分析方法采用“力多邊形法”，按粘性土的公式來計算土壓力；邊坡坡度為，1:1.75，1:2.0。圖2-2擋土墻設(shè)計圖2.2.1破裂面計算假設(shè)破裂面交于荷載中部，則:=(24.35+11.83)2=1308.99=24.35×44.7/2-0.5×11.83×(11.83+2×24.35)×0.087=513.07其中：破裂角：2.2.2驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)側(cè)：破裂面至墻踵(H+a)tgθ=(11.83+24.35)×tg43°12′=33.97m荷載內(nèi)緣至墻踵-Htgα+b+d=-11.83×0.087+44.7+0.5=46.23m荷載外緣至墻踵-Htgα+b+d+lo=-11.83×0.087+44.7+0.5+7.5=53.73m∴33.97<46.23<53.73交于荷載內(nèi)側(cè)。2.2.3主動土壓力計算土壓力Ea作用位置=2.77m，Zx=3.94m2.3墻身截面性質(zhì)計算2.3.1截面面積A=42.9m2∴墻身重心到墻趾的水平距離墻身重力：G=kΣAi=23×42.9=986.7kN2.3.2抗滑穩(wěn)定性驗算驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”?；瑒臃€(wěn)定方程：=[1.1×986.7+1.40×(111.82+706×0.2)-0.5×0]×0.36+(1.1×986.7+1.40×111.82)×0.2-1.40×706+0.3×0=188.1>0QUOTE將數(shù)據(jù)代入方程后計算，滿足要求?！嗨钥够€(wěn)定性滿足要求。2.3.3抗傾覆穩(wěn)定性驗算驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”。傾覆穩(wěn)定方程：=0.8×986.7×2.964+1.3×(111.18×3.94-706×2.77)+0.5×0=366.8>0將數(shù)據(jù)代入方程后計算，滿足要求，所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求∴所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求2.3.4基底應(yīng)力及合力偏心距驗算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算；同時，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力①軸心荷載作用時：=(986.7×1.2+1.4×111.18)×cos+1.4×706×sin=1489.68kPa所以=1489.68÷(4.48×1)=332.5kPa<[σ]=350kPa故基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力滿足要求。②偏心荷載作用時作用于基底的合力偏心距

故偏心距與基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力均滿足要求。2.3.5墻身截面強度計算(1)強度計算，要求：ak==0.96為軸向力偏心影響系數(shù)，按每延米長計算：=1.05×[1.2×986.7+1.4×16.06]=1266.9kN=0.96×4.48×900÷2.31=1675.7kN所以<,故強度滿足要求。(2)穩(wěn)定計算：要求：其中：==1÷{1+0.002×6.98×(6.98-3)×[1+16×(0.215/3.7]}=0.899≤=0.899×0.96×4.48×900/2.31=1506.4kN，故穩(wěn)定性滿足要求。2.3.6正截面直接受剪驗算要求：≤,其中==706kN，=4.48×180÷2.31+0.42×1489.68=974.8kN即〈，抗剪滿足要求。由上述可得K6+020截面的擋土墻符合要求，擋土墻最終截面按照擬定設(shè)計。

結(jié)論經(jīng)過6個月的艱苦奮戰(zhàn)，我終于完成了我大學(xué)3年最后的成果，畢業(yè)設(shè)計。由于在學(xué)習(xí)過程中的不認(rèn)真，導(dǎo)致在設(shè)計寫作的過程中還是有一定的困難，有好多知識要重新學(xué)習(xí)，邊學(xué)邊用，可是我沒有太難而放棄我自己獨立研究和思考的機會，老師告訴我們要敬業(yè)，要做一行，愛一行，要有不怕吃苦的精神，因此，我會在以后的人生道路上信心滿滿的下去。本設(shè)計是在導(dǎo)師胡雪欽的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師在論文的選題，擋土墻的設(shè)定以及擋土墻的優(yōu)化等方面都對我進行嚴(yán)格的要求和悉心指導(dǎo)。同時感謝路橋系的其他老師，謝謝你們對我三年的栽培和教導(dǎo)，不僅豐富了我的知識，而且開闊了我的視野。本設(shè)計根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛的要求，進行了道路設(shè)計，對平面線形要素進行計算。同時對道路縱斷面和平縱線形進行設(shè)計，然后以某公路高填方擋土墻K5+600~K7+000樁號為依托，用簡化Bishop法對邊坡穩(wěn)定性進行分析，確定最危險滑動面。其中，最重要的部分為道路擋土墻進行設(shè)計與驗算，該路段為重力式擋土墻，對墻背土壓力和墻身截面進行設(shè)計計算，同時進行驗算，最終確定擋土墻設(shè)計符合要求，進行擬定設(shè)計。

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