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《路基路面工程》
课
程
设
计
重力式挡土墙设计
一 基本资料
某新建公路K2+310~ K2+420路段拟采用浆砌片石重力式路肩墙,具体设计资料列于下:
1. 路线技术标准:一级公路汽车荷载标准为公路I-级; 墙顶护栏荷强度要求。
2. 填料为砂性土,其密度=19KN/m3,计算内摩擦角=35°,填料与墙背间的摩擦角=/2;
3. 地基为密实砂类土,其容许承载力=400Kpa,基底摩擦系数μ=0.40, 地基土摩擦系数=0.80.
4. 墙身材料采用MU50片石,砌体密度=22 KN/m3,砌体材料的重度为= 23 KN/m3,圬工砌体间的摩擦系数=0.70.
5. 片石砂浆砌体强度设计值如下:抗压强度,轴心抗拉强度,弯曲抗拉强度,直接抗剪强度。
6. 地基坡度tan=0.18。
二 挡土墙的平面、立面布置如下图
1、挡土墙的正面图
2、挡土墙的平面图
二 挡土墙横断面设计,并拟定断面尺寸
如上图所示,拟定挡土墙横断面宽度D为1.2m 基底宽B为1.43m,高度为4.77m。设计挡土墙为重力式仰斜挡土墙。
三 计算主动土压力
墙体自重
根据拟建挡土墙的条件浆砌块石,查得墙背摩擦角为,此处取=,墙后填土倾斜,=,,故。墙后填土选择为沙类土,容重为。
最大土压力公式
其中
则
其中附加荷载强度q值由表6-5经内插法计算可得q=17.5
土压力的竖向分力:
土压力的水平分力:
四 验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性
首先,通过计算分别求得挡土墙自重G的作用点,以及其到墙踵的水平力矩Z。如图所示,将挡土墙分为三个部分,非别求出个各部分的(G1,Z1)、(G2,Z2)和(G3,Z3),从而进一步求得重心位置和Z。
经简单计算,得
由于挡土墙重度一致,则
用同样的方法可以求得土压力作用点的竖直力矩Zy和水平力矩Zx
则Ea的作用点距墙踵的垂直距离为
得 Z=1.50+Ztan=1.88m
eq \o\ac(○,1)抗滑稳定性验算
为保证挡土墙抗滑稳定性,应验算其在土压力及其他外力作用下,基底摩阻力抵抗土墙滑移的能力。
一般情况下应满足:
式中:——基底倾角
——基底摩擦系数,取0.4
——主动土压力分项系数,根据细则,取1.4
因70.6866.99,即得出结论:设计挡土墙满足抗滑稳定性要求。
eq \o\ac(○,2)抗倾覆稳定性验算
为保证挡土墙的抗倾覆稳定性,须验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力
式中:——墙身、基础及其上的土合力重心到墙趾的水平距离(m)
即可得出结论:设计挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。
六 验算基底应力及偏心距
分析知此挡土墙受到偏心荷载的作用
eq \o\ac(○,1)则作用于基底的合力偏心距e为:
式中:B为基底宽度,取1.43m
=0.759
则
eq \o\ac(○,2)由于,所以
其中当基底有倾斜时,
其中:——基地倾斜角
W——低水位浮力(KN),此处取W值为0
——垂直恆载,取值1.20
——基底倾角
则
eq \o\ac(○,3)基底边缘应力还应满足下列公式
其中:——地基土承载力特征值(kN),取值400
经计算,基地平均应力与最大应力均满足要求。
七 验算墙身截面强度
eq \o\ac(○,1)强度计算
如图,取1-1面为验算断面,按每延米墙长计算:
式中:——设计轴向力(kN),
墙顶防撞护栏重量换算集中力:
——重要度系数,根据规范墙高5m等级为一级的道路取值为1.0
——主动土压力引起的轴向力,即Ey
——荷载组合系数,据规范6-17取1.0
eq \o\ac(○,2)稳定计算
式中:——轴向力偏心影响系数
——弯曲平面内的纵向翘曲系数,按下式计算:
——2H/B,H为墙有效高度(是下端固定,上端自由,m),B为墙的宽度(m)
——系数,据规范6-20取0.002
——材料极限抗压强度(kPa),取0.71MPa
——抗力分项系数,据规范6-18选用值2.13
=402.65426.43,故挡土墙截面稳定性满足要求
参考文献:
1.《路基路面工程》 邓学钧 人民交通出版社
2.《土力学地基基础》 陈希哲 清华大学出版社
3.《公路挡土墙设计》 陈忠达 人民交通出版社
普通水泥混凝土路面设计
设计资料
湖南某地(IV3)拟建高级公路,公路中间有一收费站,要求收费站采用水泥混凝土类路面结构,设计年限为15年,土基为粉质土,确定土基的稠度为1.10,路基干湿状态为干燥状态。有关资料如下:
1.初始条件:
表1 交通组成
型号
前轴载(KN)
后轴
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