西南交大路基课设重力式挡土墙.doc
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西南交大路基课设重力式挡土墙.doc
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西南交通大学
《路基工程》课程设计报告
学生姓名:
王振杰
学生学号:
20120418
班级编号:
土木14班
指导教师:
苏谦
2015年06月
目录
第一章概述 3
1.1工程概况和设计任务 3
1.2参考资料 3
第二章双线铁路的设计 4
2.1确定双线铁路的线间距及路基各部分尺寸 4
2.2换算土柱的确定 4
第三章挡土墙的设计 5
3.1挡土墙尺寸的初步拟定 5
3.2挡土墙设计荷载的计算 5
3.2.1墙背填料及荷载的主动土压力 5
3.2.2墙身自重及有效荷载的计算 7
3.3重力式挡土墙的检算 7
3.3.1挡土墙滑动稳定性检算 7
3.3.2挡土墙抗倾覆稳定性检算 7
3.3.3挡土墙基底应力及偏心距检算 7
3.3.4挡土墙墙身截面强度的检算 8
3.4利用失算法对计算结果进行校核 8
附录 9
一、直线地段标准路基面宽度 12
二、列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度 13
三、重力式挡土墙材料参数 13
四、填料物理力学指标 14
五、基底与地层间的摩擦系数 15
六、各种边界条件下的库仑主动土压力公式 16
第一章概述
1.1工程概况和设计任务
某Ⅰ级重型双线铁路,旅客列车设计行车速度140km/h,K2+500~K3+500段路堤处于直线地段,高度4~12m,根据实际情况,需设置重力式路堤挡土墙。
本人设计墙高H=11.0m的路堤墙,挡墙上部有2米高的路堤填土,挡土墙材料为混凝土,墙后填料为碎石类土。
只考虑主力的作用,且不考虑常水位时静水压力和浮力。
查表得:
填料容重,,,基底摩擦系数,地基容许承载力。
挡土墙材料片石混凝土容重为。
1.2参考资料
[1]铁道工程.郝瀛主编.铁道工程.中国铁道出版社,2000;
[2]铁路路基支挡结构设计规范(TB10025-2001).中国铁道出版社,2002;
[3]铁路路基设计规范(TB10001-2005).中国铁道出版社,2005;
[4]铁路工程设计技术手册路基.铁道部第一勘测设计院.中国铁道出版社,1995;
第二章双线铁路的设计
2.1确定双线铁路的线间距及路基各部分尺寸
查表可得:
名称
尺寸
双线铁路间距D
4.0m
道床顶面宽度A
3.4m
道床边坡坡率m
1.75
边坡坡率
1:
1.5
轨枕埋入道砟深度e
0.185m
轨头宽度g
0.073m
路肩宽度C
0.8m
2.2换算土柱的确定
根据题目要求,路基土重度取:
。
根据规范,路基面上列车及钢轨换算土柱宽为,高为。
第三章挡土墙的设计
3.1挡土墙尺寸的初步拟定
由设计任务的规定需采用重力式仰斜挡土墙,初步拟定尺寸如下表所示:
墙顶宽度
2.2m
墙背坡度
1:
0.25
墙胸坡度
1:
0.25
墙底宽度
2.2m
墙底坡度
0
3.2挡土墙设计荷载的计算
作用在挡土墙上的力,一般可只计算主力,在浸水地区、地震动峰值加速度为0.2g(原为八度)及以上地区及有冻胀力等情况下,尚应计算附加力和特殊力。
3.2.1墙背填料及荷载的主动土压力
墙后主动力的计算采用库伦土压力理论,在铁路或道路工程中,挡土墙墙后填土表面有时不是平面,而是在路基面上作用有列车,这时可由库伦理论,建立不同情况下的库伦主动土压力公式。
⑴破裂面在换算土柱左方时的参数计算:
则
由于,故假设不成立。
⑵破裂面在换算土柱下方时的参数计算:
则
由于,故假设成立。
利用MATLAB编程计算结果如下:
主动土压力计算部分
由于两个计算结果误差在允许范围内,故最大主动土压力计算准确。
3.2.2墙身自重及有效荷载的计算
墙身采用混凝土(C15)重度为
则:
衡重台上由前面计算的虽然为双线铁路,但是根据破裂面的计算可得其有效荷载只为一个换算土柱的重量,又为碎石类土其,所以得:
3.3重力式挡土墙的检算
3.3.1挡土墙滑动稳定性检算
,符合要求
3.3.2挡土墙抗倾覆稳定性检算
符合要求。
3.3.3挡土墙基底应力及偏心距检算
,故,偏心距满足要求
由计算可知,挡土墙基底应力及偏心距均满足要求。
3.3.4挡土墙墙身截面强度的检算
选取1/2墙高处截面进行检算
⑴法向应力及偏心距检算
,
,,,,
检算合格
⑵剪应力检算
,检算合格
3.4利用失算法对计算结果进行校核
作用在挡土墙墙背的主动土压力,一般按库仑主动土压力公式计算。
当破裂面交于路基面时,破裂棱体的面积S随着挡土墙及破裂面位置而变化,但都可归纳为一个表达式:
式中,
当边界条件确定后,A0、B0为常数,并可从破裂棱体的几何关系求得。
附表“各种边界条件下的库仑主动土压力公式”给出了不同边界条件下的库仑主动土压力计算公式。
在具体计算时,由于无法预知破裂面的位置,一般是先假设破裂面位置,然后按此情况计算出破裂角θ,再根据几何关系来校核假设是否正确。
若假设不合理,则需选用另外的破裂面位置重新计算,直至校核合理。
最后可根据附表中公式计算土压力的大小,方向和作用点位置。
然后将此结果与穷举方法所得结果进行对比校核。
附录
代码如下:
ifyi N=B*H*23+Eay; Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10)); end ifyi N=B*H*23+Eay+((H+a)*tan(j6max)-b-k-H*tan(j1))*h0*e; Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10)); end ifyi N=B*H*23+Eay+l0*h0*e; Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10)); end ifyi N=B*H*23+Eay+l0*h0*e+((H+a)*tan(j6max)-b-k-l0-D-H*tan(j1))*h0*e; Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10)); end ifyi>m4 N=B*H*23+2*l0*h0*e; Kc=0.5*(N+Eax*tan(j10))/(Eax-N*sin(j10)); end K0=(B*H*23*(H*tan(j1)+B)/2+Eay*Zymax)/(Eax*Zxmax); Zn=((B*H*23*(H*tan(j1)+B)/2+Eay*Zymax)-(Eax*Zxmax))/(B*H*23+Eay); e0=B/2-Zn; delta1=(B*H*23+Eay+l0*h0*e)/B*(1+6*e0/B); delta2=(B*H*23+Eay+l0*h0*e)/B*(1-6*e0/B); ifdelta1>delta2 deltamax=delta1; else deltamax=delta2; end fprintf('滑动稳定性系数: %f;\n倾覆稳定性系数: %f\n\n',Kc,K0); ifKc>1.3&&Kc<1.5 fprintf('滑动稳定性检算通过\n'); else fprintf('滑动稳定性检算失败\n'); end ifK0>1.6&&K0<1.8 fprintf('倾覆稳定性检算通过\n'); else fprintf('倾覆稳定性检算失败\n'); end ife0<=B/6 fprintf('基底偏心距检算通过\n'); ifdeltamax<400 fprintf('基底应力检算通过\n'); else fprintf('基底应力检算失败\n'); end else fprintf('基底偏心距检算失败\n'); fprintf('基底应力偏心距检算失败\n'); end ifdeltamax<=600 fprintf('墙体法向应力检算通过\n'); else fprintf('墙体法向应力检算失败\n'); end ifEax/B<=600 fprintf('墙体剪应力检算通过\n'); fprintf('====================================================\n'); else fprintf('墙体剪应力检算失败\n'); fprintf('====================================================\n'); end fprintf('检算完成\n\n'); 一、直线地段标准路基面宽度 二、列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度 三、重力式挡土墙材料参数 四、填料物理力学指标 五、基底与地层间的摩擦系数 六、各种边界条件下的库仑主动土压力公式 20
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- 西南 交大 路基 重力 挡土墙