路基工程课程设计20210115

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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑路基工程课程设计20210115 一. . 设计资料 与计算资料。 1.给定设计条件 某级重型双线铁路，旅客列车设计行车速 140km/h,K2+500- K3+500 段路堤处于直线地段，设置路肩式挡土墙，采纳片石混凝土，墙后填料为沙类土，挡土墙高定为 9.5m。设计荷载只考虑主力作用，且不考虑常水位时静水压力和浮力。 2.计算资料（依据条件查相关设计规范） 项目 数据 项目 数据 双线线间距 4.0m 道床顶面宽度 3.4m 路堤高 12m 填料内摩擦角 j o35 道床厚度 0.5m 填料重度 183/m kN 片石混凝土容重 233/m kN 摩擦角

2、 d j21 片石混凝土强度等级 C15 基底地层摩擦系数 f 0.4 二计算步骤与说明. . 1. 确定路基横断面 依据双线铁路线间距 4.0m，路堤高 12m，道床厚度 0.5m 。 2. 确定换算土柱尺寸 进行路基及其加固建筑物的力学检算时，将路基面上的轨道静载和列车竖向活载一起换算成与路基土体容重相同的矩形土体。 把列车（活）荷载作为静荷载处理； 把列车（活）荷载和轨道静荷载总重简化为与路基土质相同的土柱，均部作用在路基面上。 依据设计资料实际状况，土压力依据库仑土压力理论确定，即假设墙后填土满意以下条件： 墙后填土为粗颗粒土； 墙产生微小位移时，墙后土体中形成的裂开棱体，并沿墙背和裂

3、开平面滑动； 墙身及裂开棱柱视为刚体，在外力作用下无变形； 土压力aE 方向与墙背成 d 角，裂开面反力与裂开面法线成 j 角，并偏向阻挡棱柱滑动一侧。 依据几何图示关系：62 . 055 . 0 5 . 0=+ + hh m h 03621 . 0 = ； 换算土柱宽度： 6724 . 3 ) 5 . 0 ( 2 6 . 2 = + + = h a ， m a 7 . 3 = 。 换算土柱高度： 3167 . 37 . 3 187 . 3 7 . 59=aPh og， m h o 40 . 3 = 。 查规范可得换算土柱宽度 3.7m，换算土柱高度 3.4m，结果全都，以此进行设计计算。 路

4、基横断面以及计算土柱 如图 1 1 所示 3. 挡土墙尺寸的初步拟定 采纳重力式仰斜挡土墙，墙高 9.5m,墙背和墙胸的坡度都采纳 1：0.25。 4. 挡土墙设计荷载的计算与挡土墙尺寸的设计与检算 依据设计资料，作用在挡土墙的力只计算主力，包括墙背填料及荷载的主动土压力。 主动土压力一般状况下按库仑主动土压力公式计算。 采纳 VC+编程来计算最大土压力0E ,相应的裂开角 q ，以及设计挡土墙的宽度 b 并进行挡土墙稳定性及偏心距检算。 编程原理与思路： 当裂开面交于路基面时，裂开棱体的面积 S 随着挡土墙及裂开面位置变化，在计算时，无法预知裂开面的位置，一般是先假设裂开面位置，即裂开面与路

5、基面的交点到挡土墙墙踵的水平距离 L，然后将 L 与路基面上的各个xl (1 0 4 0 3 0 x2 1l ; l ; l l ; l D K A l D K A l K A K A lx x x+ + + + = + + + = + + = + = )比较，确定出计算位置，再依据每个位置的计算公式求出主动土压力0E ,相应的裂开角 q ，按此将全部计算出的数值进行比较，最终输出最大土压力0E 相应的裂开角 q 。限定裂开角 q 由 j a -o90 循环，给定的搜寻步长为o1 . 0 = D q 。 当计算出最大土压力0E 相应的裂开角 q 以后，将0E 分解为水平方向xE 和竖直方向yE

6、 ，任意的输入一个宽度 b，求出抗滑稳定性系数CK 和抗倾覆稳定性系数0K 若两者有一个不满意要求（1.8CK 1.3，2.00K 1.5）就需要进行重算，以及对偏心距 e 进行检算是否满意要求，直到求出一个合理的 b，最终输出相应的CK ，0K 和 e。 如图 2 2 所示： EaRWL h0 Hl 1 D l 0A K 依据程序（源代码请见附录）计算，得到结果如下：挡土墙高 m H 5 . 90= 计算内容 数据 计算内容 数据 最大土压力0E 192.84kN 抗滑稳定性系数CK 1.42 相应裂开角 q o44 . 38 抗倾覆稳定性系数0K 1.55 挡土墙宽度 b 1.9m 偏心距

7、 e 0.197m 倾斜基底倾角0a o8 挡土墙上距离 L 7.745m （全部结果都是加了倾斜基底修正措施以后的值） 对程序结果进行初步分析可知,对挡土墙已经进行了倾斜基底，并没有加强趾的状况下，挡土墙宽度为 1.9m 时，抗滑稳定性系数CK ，抗倾覆稳定性系数0K以及偏心距 e 都达到要求，并且比较合理。 依据程序计算挡土墙上距离 L=7.745m8.22m,可以推断是如下这种状况： 如图 3 3 所示： E xE yE 0h 2 h 1KB 下面对此进行手算检验结果： ( (1 1) ). . 墙高修正 mtg tgtgtg tgBtgH H 758 . 9) 04 . 14 8 1

8、(8 9 . 15 . 9) 1 (000= + =+ =ooa aa ( (2 2) ). . 反算 q 角 7937 . 0 99 . 89 8 . 29 46 . 38 )( 35 46 . 38 ( 46 . 38 ) )( (0 0= + + - = + + - = tg ctg tg tg A B tg ctg tg tg tg y j y y q439 . 38 = q ( (3 3) ). . 求出最大土压力 46 . 38 04 . 14 5 . 17 35 = - + = - + = a d j y 20 0786 . 80 ) 4 . 3 2 758 . 9 ( 758

9、. 9 5 . 0 ) 2 ( 2 1 m h H H A = + = + =20 0 05 . 27 4 . 3 15 . 2 04 . 14 786 . 80 m tg Kh tg A B = + = + = a 159 . 0) 46 . 38 21 . 38 sin() 35 21 . 38 cos() 04 . 14 439 . 38 () sin() cos() (0=+- =+- = tg tg tg tgy qj qa q l 789 . 19204 . 14 439 . 385 . 27 439 . 38 786 . 80159 . 0 180 00 0=- =-=tg tg

10、tgtg tgB tg AEa qqgl 经检验与程序计算结果接近 438 . 192 ) 04 . 14 2 / 35 cos( 789 . 192 ) cos(0= - = - = a d E E x635 . 11 ) 04 . 14 2 / 35 sin( 789 . 192 ) cos(0= - = - = a d E E y 15 . 3803 . 5 4 . 3 2 758 . 9 ( 3803 . 5 4 . 3 3 758 . 92 ( 3322 32 022 03= + +=+=） h h Hh h HZ x397 . 25 04 . 14 15 . 3 9 . 1 = +

11、 = + = tg tg Z B Zx ya 955 . 304 . 14 439 . 3815 . 21=-=-=tg tg tg tgKha q803 . 5 955 . 3 758 . 91 2= - = - = h H h (4). . 倾斜基底以后检算抗滑与倾覆 及偏心距 是否满意要求： 抗滑稳定性系数 42159 . 18 sin ) 635 . 11 789 . 192 ( 8 cos 438 . 1928 sin 438 . 192 8 cos ) 635 . 11 9 . 1 758 . 9 23 (sin) sin cos (00 0=+ -+ + =-+= = o oo

12、oaa aN Ef E NTf NKcXX 抗倾覆稳定性系数 55524 . 115 . 3 438 . 192688 . 2 635 . 11 1375 . 2 9 . 1 758 . 9 2300= + = + = =x xy y G yZ EZ E Z GMMK7308 . 08 sin 635 . 11 8 cos 4246 . 42615 . 3 192438 688 . 2 635 . 11 1375 . 2 4246 . 426 0=+ - + =-= o oNM MZyN 修正后的倾斜基底宽度 85 . 1) 04 . 14 8 cos(04 . 14 cos 9 . 1) c

13、os(cos0=-=-= a aa BB 1942 . 0 7308 . 0 925 . 02= - =-=NZBe 手算结果如下表 计算内容 数据 计算内容 数据 最大土压力0E 192.789kN 抗滑稳定性系数CK 1.42159 相应裂开角 q o439 . 38 抗倾覆稳定性系数0K 1.55524 挡土墙宽度 b 1.9m 偏心距 e 0.1942m 倾斜基底倾角0a o8 挡土墙上距离 L 7.7452m 将手算结果与程序结果比较分析可知，计算结果误差很小，在允许范围以内，且5 . 1 0 . 2 , 3 . 1 8 . 10 K K C 都满意稳定性要求。 5 5. . 为了使

14、挡土墙墙型结构合理和避开显著的步匀称沉陷 ， 依据程序设计值进行墙基底应力检算 。 偏心距 e 已经在程序设计中直接考虑倾斜基底因素计算得出，在此不重复计算。 且6Be 满意土质地基要求，所以 16 . 92764 . 40585 . 11942 . 0 6185 . 18 sin 635 . 11 8 cos 4246 . 426 6121= += =o oBeBNss1s 挡土墙趾部的压应力（kPa） 2s 挡土墙踵部的压应力（kPa） kpa N b C N H N p p pC q k k k3 . 1441 29 . 84 9 . 1 18 5 . 0 0 021= + + = +

15、+ = + =gg g 1s ，2s kpa 3 . 1441 = s 满意要求。 6 6. . 挡土墙墙身截面强度检算 由于已破坏的挡土墙中，墙身破坏所占的比重是不小的，所以必需对墙身截面进行检算，取如图截面进行检算。 首先进行水平方向剪应力，检算过程如下： 20 0425 . 77 ) 4 . 3 2 5 . 9 ( 5 . 9 5 . 0 ) 2 ( 2 1 m h H H A = + = + = 20 0 0397 . 25 4 . 3 15 . 2 04 . 14 425 . 77 m tg Kh tg A B = + = + = a kN tg B tg A E 93 . 189)

16、 46 . 38 44 . 38 sin() 35 44 . 38 cos() 397 . 25 44 . 38 425 . 77 ( 18) sin() cos() (0 0 0=+- =+- =y qj qq g kN E E x 58 . 189 ) 04 . 14 2 / 35 cos( 93 . 189 ) cos(0= - = - = a d t t = = = = kPabE Txi78 . 999 . 158 . 189b 检算满意要求。 所以挡土墙最终设计为挡土墙高为 9.5m,墙胸墙背坡度为 1：0.25，墙宽 1.9m设计倾斜基底，墙踵下降高度 0.258m。 三第 7 页 共 7 页