路基路面工程课程设计路基(挡土墙)设计Word格式.docx
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根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式:
1.2.3验算破裂面是否交于荷载范围内
破裂棱体长度:
车辆荷载分布宽度:
所以,,即破裂面交于荷载范围内,符合假设。
1.2.4路基边坡稳定性验算
可利用解析法进行边坡稳定性分析,则有
其中,,,。
对于砂性土可取,即,则:
所以,路基边坡稳定性满足要求。
1.3土压力计算
根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式:
1.3.1土压力作用点位置计算
表示土压力作用点到墙踵的垂直距离。
1.3.2土压力对墙趾力臂计算
基底倾斜,土压力对墙趾的力臂:
1.4挡土墙稳定性验算
1.4.1墙体重量及其作用点位置计算
挡土墙按单位长度计算,为方便计算,从墙趾沿水平方向把挡土墙分为三部分,右侧为平行四边形,左侧为两个三角形(如图1-2):
图1-2挡土墙横断面几何计算图式
1.4.2抗滑稳定性验算
对于倾斜基底,验算公式:
所以,抗滑稳定性满足要求。
1.4.3抗倾覆稳定性验算
抗倾覆稳定性验算公式:
所以,抗倾覆稳定性满足要求。
1.5基地应力和合力偏心矩验算
1.5.1合力偏心矩计算
上式中,弯矩为作用于基底形心的弯矩,所以计算式,需要先计算对形心的力臂:
根据之前计算过的对墙趾的力臂,可计算对形心的力臂。
所以,基底合力偏心距满足规范的要求。
1.5.2基底应力验算
其中,,所以基底应力满足要求。
1.6墙身截面强度验算
1.6.1强度计算
墙面墙背平行,截面最大应力出现在接近基底处,取截面1进行验算。
图1-3计算截面
式中:
——设计轴向力(kN);
——重要性系数;
——荷载组合系数;
、——分别为恒载(自重及襟边以上土重)引起的轴向力(kN)和相应
的分项系数:
——主动土压力引起的轴向力(kN);
——被动土压力、水浮力、静水压力、东水压力、地震力引起的
轴向力(kN);
——以上各项轴向力的分项系数;
——抗力分项系数;
——材料极限抗压强度;
——挡土墙构件的计算截面积();
——轴向力偏心影响系数,按下式计算:
按每延米墙长计算:
,
其中,结构重要性系数取1.0,恒载的分项系数取1.2,动载的分项系数取1.4,材料的抗力分项系数取2.31,轴向力偏心影响系数:
则有:
所以,强度满足要求。
1.6.2稳定计算
其中,弯曲平面内的纵向翘曲系数
——墙的有效高度(m),视下端固定、上端自由;
——墙的宽度,取1.5m。
取0.001,取6m,则
所以,墙体截面稳定满足要求。
1.7设计图纸及工程量
(1)挡土墙典型断面图如图1-4所示,平面、立面、横断面另附图表示。
表1-4典型断面图
(2)挡土墙工程数量表见表1-5。
表1-5工程数量表
墙高
断面尺寸
M5浆砌片石
6.0
0.25
6
4.95
1.5
9.48
路堤墙墙体间隔20m设置沉降缝一道,缝内用沥青麻絮嵌塞;
泄水孔尺10cm×
10cm,
每2~3m布置一个,泄水孔应高出地面不小于30cm;
墙背均应设置50cm厚的砂砾透水层,并做土工布封层。
二、路面设计
2.1设计资料
(1)新建一级公路地处IV区,为双向四车道,设计速度为80km/h,拟采用沥青路面结构或水泥混凝土路面进行施工图设计,沿线土质为粉质土,确定土基的稠度为1.1,回弹模量取36MPa,路基土属中湿状态。
(2)所在地区近期交通组成与交通量,见表2-1.预测交通量增长率前五年为8.0%,之后五年为7.0%,最后五年为6.0%,路面累计标准轴次按15年计。
表2-1近期交通组成及交通量
型号
前轴载(kN)
后轴载
(kN)
后轴数
轮组数
后轴距
(m)
交通量
(辆/日)
北京BJ130
13.4
27.4
1
2
-
280
解放CA50
28.7
68.2
460
50
东风EQ140
23.7
69.2
650
湘江HQP40
23.1
73.2
4
520
黄河JN150
49.0
101.6
680
江淮HF150
45.1
101.5
交通SH361
60
110.0
330
(3)路面布置:
行车道宽度,右侧硬路肩宽度为,土路肩宽度为左侧路缘带宽度为,中央分隔带宽度为,中间带宽度为,路基宽度为。
(4)设计依据:
交通部颁《公路工程技术标准》(JTGB01—2014);
交通部颁《公路沥青路面设计规范》(JTGD50—2006);
交通部颁《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2011)。
2.2计算设计年限内的标准轴载累计当量轴次
某一级公路路面设计以双轮组单轴载100为标准轴载,用表示,计算参数如表2-2。
表2-1标准轴载计算参数
标准轴载
100
轮胎当量直径
21.3
轮胎接地压强
0.7
两轮中心距
路面作用的其他各种不同类型按以下方法,换算为标准轴载。
(1)以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标进行换算,利用以下公式进行计算:
——以弯沉为指标的标准轴载的当量轴次(次/日);
——被换算车型的各级轴载作用次数(次/日);
——标准轴载(kN);
——轴数系数;
——轮组系数,单轮组6.4,双轮组1,四轮组0.38。
其中,当轴间距大于3m时应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数;
当轴间距小于3m时,按双轴或多轴进行计算,轴数系数为:
以设计弯沉和沥青层层底拉应力为指标进行换算的结果见表2-2。
表2-2标准轴载换算结果I
(次/日)
后轴
1.00317
前轴
6.4
12.90399
87.04020
131.03125
267.70504
195.45277
728.61237
92.17343
490.77803
228.90319
2.2
1098.99268
3334.59612
注:
重量25kN以下轴载不计
(2)以半刚性材料层的层底拉应力为指标进行换算,计算公式如下:
——以弯拉应力为指标的标准轴载的当量轴次(次/日);
——被换算车型的各级轴载作用次数(次/日);
——标准轴载(kN);
——被换算车型的各级轴载(kN);
——轴数系数;
——轮组系数,单轮组18.5,双轮组1,四轮组0.09。
当轴间距大于3m时应按单独的一个轴载进行计算,此时轴数;
以半刚性材料层的层底拉应力为指标进行换算的结果见表2-3。
表2-3标准轴载换算结果II
21.52944
34.17922
85.72786
772.07338
518.18659
18.5
102.54056
1414.76861
2949.00566
重量50kN以下轴载不计
(5)水泥混凝土路面的轴载换算
水泥混凝土路面结构设计也以100kN的单轴—双轮组荷载作为标准轴载。
不同轴
的作用次数按下式换算为标准轴载的作用次数。
——设计年限内一个车道上的累计标准轴载作用次数(次);
——单轴,单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组荷载作为标准轴载型级
轴载的总重(kN);
——轴型和轴载级位数:
——各类轴载型级轴载的作用次数。
则水泥混凝土路面的轴载换算结果如表2-4所示。
表2-4标准轴载换算结果III
0.00751
876.61
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