路基路面工程課程設(shè)計(jì)

重力式擋土墻設(shè)計(jì)一、根本資料墻身及根底墻身及根底填料及地基填料種類擋土墻類型墻重度(kN/m)3t19H(m)4.00墻面坡度1：0.2墻背坡度填料內(nèi)摩擦角(0)(m)地基土類別重度35/2砌筑材料1：0.2M5漿砌MU5片石(kN/m3)t0.8021砌筑材料的重度(kNt/m)323f(kN)400a基地與地基土基地坡度tan00.400.20摩擦系數(shù)1圬工砌體間的摩擦系數(shù)大路等級(jí)及荷載強(qiáng)度0.70地基土摩擦系數(shù)n0.80片石砂漿砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大路等級(jí)一級(jí)汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)-Ⅰ級(jí)軸心抗拉f抗壓fcd(MPa)(MPa)0.71td0.048墻頂護(hù)欄荷載強(qiáng)度彎曲抗拉f(MPa)tmd0.072q(kN/m2)L7.00直接抗剪f(MPa)vd0.120二、已建擋土墻的截面尺寸如下圖，以下將對(duì)其進(jìn)展有關(guān)計(jì)算和驗(yàn)算擋土墻的立面圖：路段長(zhǎng)泄水孔沉降縫或收縮縫塹路段長(zhǎng)泄水孔沉降縫或收縮縫塹1擋土墻平面圖：2以下計(jì)算中用到的參數(shù)可在圖中表示如下：hhaH3由圖知：a=0，b=0，h0 =0.92m三、車輛荷載的等效土層高度計(jì)算與車輛荷載換算。4m時(shí)，附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q17.5(kN/m2)換算等代均布土層厚度為：h q0

17.519

0.92(m)因根底埋置較淺，不計(jì)墻前被動(dòng)土壓力。B。d=0Atan0.2(cottan)(tan(cottan)(tanA)(cot35tan38.46)(tan41.19(cot35tan38.46)(tan41.190.2)=〔H+a〕tanθ+Htana-b=2.4m3θθ=arctan0.7=354LL=L。+(H+2a)tan30=〔4+4.79×0.58〕=16.78m四、主動(dòng)土壓力的計(jì)算KaK1(tantan) tan350.2Kcos() cos(3535) 0.18sin() sin(35h d 01 tantan

41.19)墻頂至后踵點(diǎn)(O

的墻背高度為H7)22h 2

2h 20.92K 1 01 11 01 1.381 H H H 4.79求主動(dòng)土壓力及作用點(diǎn)位置后踵點(diǎn)土壓力為：1 1E2KK1H2

190.181.384.79254.14(kN/m)2單位墻長(zhǎng)〔1m〕上土壓力的水平重量：ExEcos()154.14cos(11.3117.5)153.83(kN)單位墻長(zhǎng)〔1m〕上土壓力的豎直重量：EyEsin()154.14sin(11.3117.5)15.85(kN)土壓力水平重量的作用點(diǎn)至墻趾的距離：H h 4.79 0.92Z 0 H 0.291.55(m)y 3 3K1

3 31.38土壓力豎直重量的作用點(diǎn)至墻趾的距離：Z B (Z H)tan1.43(1.530.29)tan(11.31)1.74(m)x 4 y五、擋土墻自重及重心計(jì)算取單位墻長(zhǎng)1m4虛線所示，將擋土墻截面劃分為三局部〔毫米為單位:1.2m1.2m01220：1.4940.3m05 1.5m09101.43m4截面各局部對(duì)應(yīng)的墻體重量為：G 1 1

1.204.01110.40(KN)G 1.500.5117.25(KN)2 1G 1.500.29/253 1截面各局部的重心至墻趾〔1〕的距離：

KN)Z 0.30.50.2(50.21.2)/21.4(m)1Z 0.50.2/21.5/20.8(m)2Z (1.51.43)/30.98(m)3單位墻長(zhǎng)的自重重力為：G GG G0 1 2

132.65(kN)全截面重心至墻趾的距離：Z (Z G0 1 1

Z G2

Z G3

)/G0

1.31(m)5所示：

Z1Z1G1Z2G2Z3G320405六、地基水載力特征值f”根底最小深〔算至墻趾點(diǎn)：h 0.8H埋 2

0.80.51

m〕1.0(m)符合根底最小埋深的規(guī)定；h 30m〕，且根底寬度B埋 1

1.4320m〕所以修正后的地基承載力特征值f”等于地基承載力特征值f。5.2.8H時(shí)，地基承載力特征值提高系數(shù)K=1.0,故f”=1.0400=400〔kPa〕七、擋土墻抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算狀態(tài)下的作用效應(yīng)組合。沿基地平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性驗(yàn)算如圖6QL=7KN/QL=7KN/m3EZxx墻趾點(diǎn)Z0O1G0a基底假想滑動(dòng)面Ey6Ep=0，計(jì)入作用于墻頂?shù)淖o(hù)欄重力?；瑒?dòng)穩(wěn)定方程應(yīng)符合：1.G

(EQ1

Etanx

1

EQ1

)tan0

E 0Q1 xQ11.4,則有：1.1132.6570.1.45.8453.830.0.41.1132.6570.1.45.840.21.453.8325.3kN0符合沿基底傾斜平面滑動(dòng)穩(wěn)定方程的規(guī)定?？够瑒?dòng)穩(wěn)定系數(shù)：NG E q 0.5132.655.8470.5141.99(kN)0 y L(NEK

tan)0

(141.9953.830.2)0.42.4c E Ntanx 0

53.83141.990.2本細(xì)則表5.3.5規(guī)定，荷載組合II時(shí)，抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)K 1.3，故本例沿傾c7ExEx墻趾點(diǎn)O1G0a墻踵點(diǎn)O基底假想滑動(dòng)面N2Ey7計(jì)入傾斜基底與水平滑動(dòng)面之間的土楔的重力Nc=0。N432921/21滑動(dòng)穩(wěn)定方程應(yīng)符合：E ) E 0Q1 Y n Q1 x

kN〕(132.6570.54.35)1.45.840.81.453.8354.82(kN)0計(jì)算結(jié)果符合滑動(dòng)穩(wěn)定方程的規(guī)定。2抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)：〔NN)K

(132.6570.55.844.35)0.82.171.3c E 53.83八、擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算1.2m201.2m20012：1.EEZxxm.4EyO1aO1O2.010.9GZ0

8(EZQ1 y

E X

〕0 即：y091365.31.005192.4584174583.559N,y計(jì)算結(jié)果符合傾覆穩(wěn)定方程的規(guī)定?？箖A覆穩(wěn)定系數(shù)：GZK

EZy

C EZx y

53.831.535.3.5IK01.50,故本例的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)符合本例的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)符合本細(xì)則規(guī)定。九、擋土墻身正截面強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算取基頂截面為驗(yàn)算截面：基頂截面壓力計(jì)算由墻踵點(diǎn)土壓力的計(jì)算結(jié)果：K 0.1，h 0

m;基頂截面寬度：

B B 1.20(m);s 2基頂截面處的計(jì)算墻高為：H4.0(m)。0K 12h 120.921.4601 H 4 ;基頂處的土壓力為：1 1E K2 a

KH2 190.181.464239.95(kN/m)1 2單位墻長(zhǎng)〔1m〕上土壓力的水平重量：E Ecos〔〕39.95cos〔11.31x

17.59

kN〕單位墻長(zhǎng)〔1m〕上土壓力的豎直重量：E Esi395si〔13151y土壓力水平重量的作用點(diǎn)至基頂截面前緣的力臂長(zhǎng)度：

kN〕H h 4.00 0.92Z 0 1.54(m)y 3 3K1

3 31.46土壓力豎直重量的作用點(diǎn)至基頂截面前緣的力臂長(zhǎng)度：Z B H tan1.201.54tan(11.31)1.51(m)x S 1基頂截面偏心距驗(yàn)算：截面寬度：B B 1.20(m)s 2取單位墻長(zhǎng)〔1m，基頂截面以上墻身自重：N Gs

110.04(kN)墻身重心至驗(yàn)算截面前緣力臂長(zhǎng)度：Z (BH 21.0(m)y s 1墻頂防撞護(hù)欄重量換算集中力：N qL L

0.570.53.50(kN)護(hù)欄換算集中力至驗(yàn)算截面前緣的力臂長(zhǎng)度：Z 0.25Htan1.05(m)LN N N 110.43.5113.9(kN),N E 4.31(kN)G S L Q1 y按本細(xì)則公式〔6.3.5〕6.3.5-1取綜合數(shù)應(yīng)組合系數(shù)ZC1.0并4.1.7的規(guī)定，取荷載分項(xiàng)系數(shù)G1.2Q11.4截面形心上的豎向力組合設(shè)計(jì)值為：N ( N N )1.0(1.2113.91.44.31)142.71(kN)d ZC G G Q1 Q1基底截面形心處，墻身自重及護(hù)欄重量作用的力矩：BM N(Z Bs)N (Z s)BG s s 2 L L 2110.410.3.51.050.45.2基底截面形心處，墻身自重及護(hù)欄重量作用的力矩：

kNm)M EZE y

sEZB 2 x B

39.721.5457.25(kNm) 0.9, 1.4按本細(xì)則表4.1.7的規(guī)定，分別取作用分項(xiàng)系數(shù)：G Q1力矩組合設(shè)計(jì)值：

ZC1.0截面形心上的總M ( M M )0.945.721.4(57.25)39.00(kNm)d ZC G G Q1 E查本細(xì)則表6.3.6得合力偏心距容許限值為：e0.25B0 s

0.251.20.3(m)截面上的軸向力合力偏心距：MdNd39.00142.71e 0.27(m)MdNd39.00142.710〔6.3.8-1〕驗(yàn)算受壓構(gòu)件墻身承載力。截面承載力驗(yàn)算：由前計(jì)算結(jié)果知，作用于截面形心上的豎向力組合設(shè)計(jì)值為：N 142.71(kN)d3.1.501.06.3.81.3由本細(xì)則公式〔6.3.8-3〕計(jì)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比：s2H/Bs21.34.0/1.28.676.3.8條規(guī)定： 0.002,e0 0.270.23s B 1.2ss由公式〔6.3.8-1〕得構(gòu)件軸向力的偏心距e0和長(zhǎng)細(xì)比 構(gòu)件承載力的影響系數(shù)：se 256 0 Bs

1 12560.238k e 2

e

2

1120.23212 0

1(3)116

0s B s s s s

Bs 1 0.5210.0028.67(8.673)1160.232A1.0Bs

1.2(m2),由根本資料知：fed

0.71(Mpa)710(kN/m2)墻身受壓構(gòu)件抗力效應(yīng)設(shè)計(jì)值： Afk ed

0.521.2710443.04(kN) N 1.0142.71142.71(kN)443.04(kN),0 d符合本細(xì)則公式〔6.3.8-1〕的規(guī)定，所以截面尺寸滿足承載力驗(yàn)算要求。正截面直承受剪驗(yàn)算：6.3.12條規(guī)定，要求：0VdAfvdNGd計(jì)算截面上的剪力組合設(shè)計(jì)值：VdQ1Ex1.439.7255.61(kN)N ( N N )1.0(0.9113.91.04.31)106.82(kN)Gd zc G G Q1 Q1由根底資料得：f 0.120(Mpa)120(kN/m2),fvd

0.71(Mpa)710(kN/m2)s又：A1.0B 1.2(m2)sGd 可計(jì)算得到軸壓比為：N /f A106.82/(7101.2)Gd 查本細(xì)則表6.3.12得： 0.16Af Nvd Gd

1.21200.13106.82157.89(kN)55.61(kN)符合正截面直承受剪驗(yàn)算要求。路面課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料某地大路自然區(qū)劃Ⅱ區(qū)擬建高速大路，承受瀝青路面構(gòu)造，設(shè)計(jì)年限為15年，土基為粉質(zhì)土，確定土基的稠度為1.10，路基干濕狀態(tài)為枯燥狀態(tài)。有關(guān)資料如下：初始條件：T653B(KN)29.348.01雙-500黃河JN15049.0101.61雙-500江淮HF15045.1101.51雙-500解放CA15028.768.21雙-400湘江HQP4023.173.22雙>3m500EQ14023.769.21雙-400EQ15526.556.72雙-500長(zhǎng)征XD98037.172.652雙-500型號(hào)型號(hào)載后軸載(KN)后軸數(shù)輪組數(shù)軸距(cm)(輛/日)8%。二、設(shè)計(jì)過(guò)程1．交通分析0.28%國(guó)大路瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以汽車軸重100KN的單軸荷載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載。但凡前后軸載大于25KN此可以無(wú)視不計(jì)。依據(jù)上面表一的交通組成可得標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ns=1286屬于重交通等級(jí)。100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載1〕以設(shè)計(jì)彎沉為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次①軸載換算軸載換算承受如下的計(jì)算公式Nki1

CCn1 2

P4.35 iiP注:25KN的軸載作用不計(jì),高速大路瀝青路面設(shè)計(jì)年限取15年,四車道的車道系數(shù)是0.45累計(jì)當(dāng)量軸次Ne=2.55×1062)驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力平均累積當(dāng)量軸次①軸載換算8驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為:8k

CCnpii12所示2〕累計(jì)當(dāng)量軸次

1 2 ip15Ne=2.55×106注：軸載小于50KN的軸載作用不計(jì)初擬路面構(gòu)造依據(jù)有關(guān)規(guī)定和閱歷初擬水泥混凝土面層厚度為25c墊層厚度為17cm。其中面層承受一般混泥土，基層水泥穩(wěn)定粒料，墊層為自然5m4.2m。橫向縮縫承受設(shè)傳力桿假縫，縱向施工縫承受設(shè)拉桿的平縫或設(shè)拉桿的企口縫形式，縱向縮縫承受設(shè)拉桿假縫形式。路面材料參數(shù)確定在重交通等級(jí)的一般混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值查表可知，一般混凝土面層彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可取為5.0MPa，相應(yīng)彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值查參考值表1-831GP。依據(jù)枯燥路基路床頂面回彈模量值閱歷參考值表 1-10，取路基回彈模量為依據(jù)墊層、基層材料回彈模量閱歷參考值表，可取低劑量無(wú)機(jī)結(jié)合料墊層回彈模量為600Mpa，水泥穩(wěn)定粒料基層回彈模量為1300Mpa。按下面公式計(jì)算基層頂面當(dāng)量回彈模量如下：Eh21 1

Eh22

13000226000.172Ex= h21h22

0.22

0.172

106

MPa〕Eh3 Eh3 h h2 1 1Dx

1 1 2 2 1 2 〔 1=12 12 4 Eh Eh=1 1 2 21300023 6000.173 0.20.12 1 1 〔 12 12 4 13000.2 6000.17

MNm〕312Dx/Exh 312Dx/ExxEa6.22[11.51(Ex)0.45]4.03oEb11.44(Ex)0.55oE

0.76

1006E ahbE( x)1/3t x o Eo

4.030.350.7640(

/340

212.7(MPa)一般混凝土面層的剛度半徑，按下面公式計(jì)算：r0.537h3E /E 0.70(m)c t荷載疲乏應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應(yīng)力按下試計(jì)算： 0.60h20.0770.700.600.2520.99(MPa)pskr=0.87.考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)荷載應(yīng)力累計(jì)疲勞作用的疲勞應(yīng)力系數(shù)efk Nv2.72106)0.0572.3271-7得到考慮偏載和efc動(dòng)載等因素對(duì)路面疲乏損壞影響的綜合系數(shù)k 。荷載疲乏應(yīng)力按下面公式計(jì)算：c kk k 0.872.321.30.991.998(MPa)pr r f c ps溫度疲乏應(yīng)力1-1189℃/m5m，有查圖得一般混凝土板厚h=0.25mB 0.49。按公式計(jì)算最大溫度梯度是混凝土板的溫度翹曲應(yīng)力xa

EhTc gB

1105300000.25890.491.64(MPa)tm 2 x 2按下面公式計(jì)算溫度疲乏應(yīng)力系數(shù)：k

[a(

tm)cb]

5.0 1.64[0.828( )1.323

0.041]0.45t ftm r

1.64 5.0按下試計(jì)算溫度疲乏應(yīng)力： ktr t tm

0.451.640.74(MPa)95%標(biāo)牢靠度和變異水公平級(jí)，查表1-3確定牢靠度系數(shù)r1.3。以下面公式推斷構(gòu)造是否滿足要求：( )1.3(1.9980.74)3.56f 5MPar pr tr r〔0.25〕可以承受設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的綜合疲乏作用。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明下：交通等級(jí)設(shè)計(jì)車道標(biāo)準(zhǔn)特重重中等 輕104〕＞2023100～20233～100 ＜3交通等級(jí)1-1大路技術(shù)等級(jí)高速大路一級(jí)大路二級(jí)大路 三級(jí)、四級(jí)公路安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí) 四級(jí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期303020 20〔年〕目標(biāo)牢靠度〔%〕959085 80目標(biāo)牢靠指標(biāo)1.641.281.04 0.84變異水公平級(jí)低低～中中 中～高可 靠度設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn)1-2變異水平〔%〕9590 8580低1.20～1.331.09～1.16 1.04～1.08—中1.33～1.501.16～1.23 1.08～1.131.04～1.07高—1.23～1.33 1.13～1.181.07～1.11牢靠度系數(shù)γτ1-3交通等級(jí)交通等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值〔Mpa〕度標(biāo)準(zhǔn)值〔Mpa〕特重5.0重5.0中等4.5輕4.06.06.05.55.0混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fr 1-4交通等級(jí)交通等級(jí)特 重重大路等級(jí)變異水平高速低中一級(jí)低二級(jí)中高速低中一級(jí)低二級(jí)中斷面厚度〔mm〕≧260≧250 ≧240270～240260～230250～220交通等級(jí)中 等輕大路等級(jí)二級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)三、四級(jí)變異水平高中 高中高中斷面厚度〔mm〕240—210230—200220—200≦230≦220水泥混凝土面層厚度參數(shù)范圍1-5基層類型厚度適宜的范圍〔mm〕適宜交通等級(jí)貧混凝土或碾壓混凝土的基層120-200特種交通水泥穩(wěn)定粒料基層150-250