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：
ifyiN=B*H*23+Eay;
Kc=0.5*（N+Eax*tan（j10））/（Eax-N*sin（j10））;
end
ifyim1
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
ifyim2
N=B*H*23+Eay+l0*h0*e;
Kc=0.5*（N+Eax*tan（j10））/（Eax-N*sin（j10））;
end
ifyim3
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
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