09届交通工程课程设计-挡土墙与水泥路面设计步骤.doc

重力式挡土墙设计 某双车道二级公路在桩号 K23+152~K23+178 段右侧建斜式路肩档土墙。8×2.5），验算荷载为挂车-100（车辆重力为1000kN，车轴数=4，单轴重力=250kN，纵向轴距=1.2+4.0+1.2m，单轴轮组数=4，每对车轮着地宽度及长度=0.5×0.2，车轮横向中距为：3×0.9）； （6）墙身断面尺寸建议值：如图所示，基础埋置深度为地面以下1m。 主要计算步骤： 车辆荷载（包括计算荷载、验算荷载）换算，H：挡墙高度，a：挡土墙以上填土高度，路肩墙为0；b：路基边缘与挡土墙内侧墙面的距离，路肩墙为0；θ为破裂面与竖直方向夹角；α为挡土墙的倾角。 扩散长度L计算公式：，L0为前后轴距加轮胎着地长度，对于汽－20级L0=5.6m；挂－100级L0=6.6m。 布置于B×L范围内的车轮总重，kN：破裂棱体宽度范围内可能布置的车轮应该根据车辆横向轮胎间距，轮胎接地尺寸以及相关规定确定。对于汽－20级重车，要求车辆外侧车轮中线距离路基边沿0.5m；对于挂－100级车辆，要求车辆外侧车轮中线距离路基边沿1.0m。 换算土柱高度为：，γ为墙后填土容重。 土压力计算（考虑破裂面与车辆荷载作用区域的位置关系）：假设破裂角交于荷载内，采用相应公式计算获得破裂角θ；根据几何关系获得堤顶破裂面至墙踵距离Lx，荷载内缘至墙踵L1，荷载外缘至墙踵L2。如果L1LxL2，则破裂角交于荷载内的假设正确。然后根据相应公式分别求取设计荷载和验算荷载的主动土压力及其作用位置、分量大小等。 墙体重力计算：按照拟定的墙体几何尺寸，将墙体划分为若干个矩形、梯形和三角形区域，分别计算各自的重量和作用点位置。 根据相应公式验算挡墙拟定尺寸的合理性：包括抗滑稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、基底应力验算和墙身强度验算。 具体计算过程可参照下列情况进行： （一）不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度计算（注意有正负） （二）车辆荷载换算 1.计算荷载（汽－20级） (1)扩散长度L 汽－20级作用时，取重车的扩散长度。当挡土墙分段长度小于等于10m时，扩散长度不超过10m，挡土墙分段长度在10m以上时，扩散长度不超过15m。 一辆重车扩散长度为： 注： 根据车辆横向轮胎间距，轮胎接地尺寸以及相关规定确定汽－20重车布置的车轮荷载数。 (2)计算车辆荷载总重 要求：车辆外侧车轮中线距路基边缘（路肩－硬路肩0.75m）。依据破裂棱体宽度与汽－20横向轮胎间距，轮胎接地尺寸等，判定破坏棱体宽度范围内可布设的轴载情况： (3)换算土层厚度 2.验算荷载（挂－100） 平板挂车荷载在纵向只考虑一辆，横向为破裂棱体宽度范围内可能布置的车轮。车辆外侧车轮中线距硬路肩边缘（路肩－硬路肩0.75m）的距离为1.0m. ⑴扩散长度L 一辆挂车扩散长度为： 注： ⑵计算车辆荷载总重 要求：车辆外侧车轮中线距路基边缘（路肩－硬路肩0.75m）。依据破裂棱体宽度与挂－100横向轮胎间距，轮胎接地尺寸等，判定破坏棱体宽度范围内可布设的轴载情况： ⑶换算土层厚度 （三）主动土压力计算 １.设计荷载（汽－20级） ⑴求破裂角θ（注：d为车辆外侧车轮中线距挡土墙内侧边缘距离，考虑硬路肩宽度0.75m）。 假设破裂角交于荷载内，采用相应公式计算 验算是否交于荷载内： 堤顶破裂面至墙踵： 荷载内缘至墙踵： 荷载外缘至墙踵： 注：，为荷载横向全宽（包括轮胎外缘），其中1.8m为汽-20横向轮胎中心跨度。 ⑵求主动土压力系数K和K1 ⑶求主动土压力及其作用点位置 2.验算荷载：挂－100 计算方法及公式同计算荷载。 ⑴求破裂角θ 假设破裂角交于荷载内，采用相应公式计算 验算是否交于荷载内： 堤顶破裂面至墙踵： 荷载内缘至墙踵： 荷载外缘至墙踵： 注：，为荷载横向全宽（包括轮胎外缘），其中0.25m为挂-100轮胎接地半宽。 ⑵求主动土压力系数K和K1 ⑶求主动土压力及其作用点位置 比较结果可知，验算荷载压力较大。由于基底摩擦系数较小，预计可能滑动控制，故采用挂－100的土压力进行计算分析。 （四）设计挡土墙截面 拟选用俯斜墙背0.25:1(14°)，墙顶宽0.6m，底宽2.5m，基底向上倾斜0.2:1(11.31°)，墙身分段长度为10m的挡土墙。 ⑴墙体重及作用点 ， ， ， ， ， 其中：挡土墙自重在垂直于基底平面方向的分力 挡土墙自重在平行于基底平面方向的分力 在垂直于基底平面方向的分力 在平行于基底平面方向的分力 ⑵抗滑稳定性验算 ⑶抗倾覆稳定性验算 ⑷基底应力验算 一般不考虑拉应力，基底进行应力重分布，计算