路基工程课设.docx
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路基工程课设
目录
一、《路基工程》课程设计任务书3
1、课程设计任务书相关资料及要求3
1.1、设计任务3
1.2、要求3
1.3、设计资料3
1.4、设计依据4
1.5、完成文件4
二、《铁路路基》课程设计指导书6
2.1、准备工作6
2.2、设计步骤和方法6
2.2.1、点绘地面横断面6
2.2.2.挡土墙长度及断面尺寸的确定6
2.2.3.挡土墙稳定性和强度检算7
2.2.4.挡土墙正面图及构造设计7
2.2.5.路基横断面设计7
2.2.6.计算挡土墙工程数量：
7
2.2.7.编写设计说明：
8
2.3、设计图的要求和设计文件组成8
2.3.1.设计图：
8
2.3.2.设计文件的组成8
三、衡重式挡土墙验算9
3.1、计算项目9
3.1.1、原始条件9
3.1.2、墙身尺寸9
3.1.3、物理参数10
3.1.4、挡土墙类型10
3.1.5、坡线土柱11
3.2、无荷载的情况11
3.2.1、土压力计算11
3.2.2、滑动稳定性验算11
3.2.3、倾覆稳定性验算12
3.2.4、地基应力及偏心距验算12
3.2.5、基础强度验算12
3.2.6、上墙截面强度验算12
3.2.7、墙底截面强度验算13
3.2.8、台顶截面强度验算13
3.3、所有荷载都作用的情况14
3.3.1、土压力计算14
3.3.2、滑动稳定性验算15
3.3.3、倾覆稳定性验算15
3.3.4、地基应力及偏心距验算15
3.3.5、基础强度验算15
3.3.6、上墙截面强度验算15
3.3.7、墙底截面强度验算16
3.3.8、台顶截面强度验算16
一、《路基工程》课程设计任务书
姓名：
xx班级：
xxxxxxx
1、课程设计任务书相关资料及要求
1.1、设计任务
单线铁路衡重式路肩挡土墙设计
1.2、要求
1、根据线路横断面测量资料，点绘路基设计地段的地面横断面，并按给定的线路中心地面设计标高、设计段起点路肩设计标高和线路坡度，对该段路基进行施工图设计；
2、本段路基需设置路肩衡重挡土墙；
3、对墙身最高的挡土墙设计断面进行检算，包括计算土压力、绘制土压应力图、检算全墙稳定性和墙身截面强度；
4、绘制路基横断面设计图及挡土墙正面设计图，计算挡土墙的工程数量，编写设计说明。
1.3、设计资料
线路标准：
单线Ⅰ级铁路
轨道类型：
重型
旅客列车设计行车速度：
160km/h
基床表层类型为：
土质
线路纵断面：
3‰
线路平面：
直线
路基设计起迄里程：
DK536+710～DK536+825
起点路肩设计标高：
410.0m
线路横断面及中线地面标高测量记录：
另附横断面测量记录B。
挡土墙圬工材料：
C20片石混凝土，γ圬＝23KN/m3
路基填料：
碎石，物理力学指标：
γ=17.5KN/m3，φ＝30.2º
挡土墙地基容许承载力［σ］＝500Kpa，地基摩擦系数f=0.4
地质资料;
（1）砂粘土［σ］＝200Kpa
（2）石灰岩［σ］＝400～600Kpa（按照400Kpa全风化，500Kpa强风化，600Kpa中风化考虑
1.4、设计依据
1、《铁路路基设计规范》TB10001-2005
2、《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006
3、《铁路工程设计技术手册——路基》95修订版
1.5、完成文件
1、路基横断面设计图（1：
200）
2、衡重式路肩挡土墙正面设计图（纵1：
500、竖1：
200）
3、挡土墙设计计算书（包括挡土墙计算断面、破裂面位置及土压应力的附图1：
100）
4、挡土墙工程数量及设计说明（写在正面设计图中）。
计算表1-1
里程
（m）
线路坡度（‰）
路肩设计标高（m）
中桩高程（m）
中心填挖（m）
填
挖
710
3
410
412.2
2.2
720
3
410.03
410.65
0.62
730
3
410.06
408.26
1.8
745
3
410.105
405.12
4.985
765
3
410.165
403.87
6.295
780
3
410.21
402.5
7.71
795
3
410.255
404.1
6.155
805
3
410.285
406.95
3.335
815
3
410.315
409.55
0.765
825
3
410.345
411.89
1.545
横断面测量记录（B）
-2.8/10.0
-0.3/4.5
DK536+710
（412.20）
0.5/4.0
3.1/8.5
3.6/13.5
-6.6/15.6
-2.6/10.2
-1.7/3.6
+720
（410.65）
2.4/4.4
5.3/15.1
5.5/20.0
-8.0/17.2
-4.0/9.0
-0.6/4.0
+730
（408.26）
6.2/13.6
7.8/21.0
-5.8/15.0
-4.8/13.0
-4.8/11.0
0.4/4.0
+745
（405.12）
1.8/3.0
1.8/6.2
6.6/13.2
-5.0/18.2
-5.0/11.3
-1.6/7.2
0/2.0
+765
（403.87）
0/4.0
1.8/6.7
4.1/13.2
-4.0/17.0
-4.0/10.0
-3.0/8.0
-2.0/2.0
+780
（402.50）
0/5.0
5.6/18.0
6.0/24.0
-4.8/15.6
-4.8/8.7
-2.1/6.6
+795
（404.10）
2.0/1.5
2.5/11.5
1.0/17.5
-3.0/19.0
-3.1/12.1
-1.8/10.0
+805
（406.95）
1.5/18.0
-2.6/14.0
-1.0/11.9
0/8.0
+815
（409.55）
0/5.5
-1.3/20.0
1.9/14.8
0/4.0
+825
（411.89）
0/1.0
-2.8/8.5
-3.4/19.6
数据说明：
（412.20）－线路中桩高程。
0.5/4.0－横断面上某点距线路中桩的高差和距离，高差/距离，其中负值为比中桩低，正值为比中桩高。
DK536+710－某横断面里程。
二、《铁路路基》课程设计指导书
单线铁路衡重式路肩挡土墙设计
2.1、准备工作：
1.认真阅读任务书、指导书及路基设计规范和路基支挡结构设计相关规范和相关参考资料。
2.熟悉路基工程制图标准。
2.2、设计步骤和方法：
2.2.1、点绘地面横断面
①根据任务书给出的线路起点路肩设计标高和线路纵坡、计算各断面（里程见横断面测量记录）的路肩设计标高；再根据测量的中线地面标高，计算路基中心填挖高度。
②按横断面测量记录点绘地面线，比例尺为1:
200，必须用计算机绘于A3图纸上。
横断面排列原则为：
起点断面排在图纸的左下角，以自下而上，先左后右按里程顺序布置点绘横断面，各竖向排列的横断面线路中心线必须上下对齐，断面间隔疏密应均匀得当，所有断面（10个）排在一张图纸中（可分三个竖列布置）。
③在每个断面上均标注里程及地面标高。
④根据地质测绘资料，在横断面上绘出地层分界线（地表覆盖层与基岩的分界线），统一绘两米深的砂粘土覆盖层，并示为Ⅱ类土。
2.2.2.挡土墙长度及断面尺寸的确定
①根据各路基横断面中心填挖高，在图中画出路基面设计位置（不画路拱），并标注路肩设计标高和路基面宽度。
②根据地形和填方情况，确定需设置路肩挡土墙的部位和起讫里程，并由墙面坡度（1：
0.05）及基础埋置深度、墙趾嵌入地层的最小尺寸，确定每个横断面上挡土墙的高度（取成整数米）。
③按任务书所给的设计条件——墙背填料γ及φ值，地基容许承载力[σ]和基底摩擦系数f，以及墙身高度，通过理正软件检算合格后按其尺寸，在路基横断面图中绘出。
2.2.3.挡土墙稳定性和强度检算
①土压力计算：
土压力按库仑理论计算。
当上墙出现第二破裂面时，按第二破裂面公式计算；当不出现第二破裂面时，按库仑公式计算；下墙土压力按力多边形法的公式计算，墙背摩擦角δ=2/3φ。
计算土压力时，路基面宽度及荷载换算土柱的宽度和高度根据设计资料查相关规范确定。
土压力计算公式参考理正软件的编制原理。
土压力计算后需按比例（1：
100）绘出上、下墙破裂面及全墙土压应力图，附在计算书中。
②挡土墙检算：
按《铁路路基设计规范》TB10001-2005规定，对挡土墙进行稳定性和强度检算。
检算项目有：
抗滑动稳定系数Kc，抗倾复稳定系数K。
，基底合力偏心距e，基底压应力σ，墙身截面强度（只检算上墙底的截面法向应力、平剪的剪应力和偏心距）。
③Kc、K。
、e、σ的检算结果需符合规范要求，经济合理。
2.2.4.挡土墙正面图及构造设计
①点绘挡土墙趾纵向地面线（包含表层土分界线），并在其上进行挡土墙立面设计。
（纵1：
500、竖1：
200）
②根据基础埋深的要求，确定不同墙高的分段长度（基底纵向呈台阶状，每段墙高以整米计），并结合横断面设计，调整并确定挡土墙设计起讫里程（注意与路堤的衔接，检查填方锥体位置是否恰当），绘制挡土墙不同高度各部分结构参数表格。
③参照所给标准图的格式，绘制挡土墙正面图。
按构造要求，设置伸缩缝和沉降缝。
泄水孔的设置可在设计说明中指出，不必绘在图中。
④在挡土墙正面图的下方，设有图栏，图栏中应有如下内容：
墙高／墙长，墙趾标高，路肩设计标高，线路设计坡度及里程。
2.2.5.路基横断面设计
在横断面图中除了路肩挡土墙设计外，尚须对整个路基横断面进行设计（路基面、边坡、排水沟或侧沟。
天沟则不在此处设计）。
路基面宽度及路堤边坡均按规范设计，石灰岩路堑边坡：
1：
0.5～1:
0.75（根据风化程度确定，具体值），粘砂土路堑边坡：
1：
1.25，侧沟及排水沟：
深0.6米、底宽0.4米、梯形断面，不作水力计算。
2.2.6.计算挡土墙工程数量：
根据理正计算成果计算挡土墙体积，得圬工数量（C20片石混凝土，单位：
米3）。
帽石数量单独计算。
计算挡土墙基础开挖土石方数量：
由横断面得挖基断面积，再用平均距离法计算土石方。
按规范要求设置防护栏杆。
栏杆采用角钢立柱式，其工程数量以长度计（单位：
延米）。
工程数量计算结果，列表绘在挡土墙正面图中。
2.2.7.编写设计说明：
设计说明应包含以下内容：
①设置挡土墙的理由。
②挡土墙设计起讫里程，挡土墙类型及圬工材料。
③挡土墙设计依据。
④挡土墙结构构造上有什么要求，例如伸缩缝、泄水孔、反滤层、地基基础、栏杆等。
⑤对墙背填料的要求。
⑥施工注意事项。
设计说明应简单明了、文字精炼、字数控制在200～300字左右即可。
2.3、设计图的要求和设计文件组成
2.3.1.设计图：
①设计图共3份。
一份图名为DK××+××～DK××+××衡重式路肩挡土墙正面设计图。
图中附有设计说明及主要工程数量．图号为：
TGJ－10－在班编号1/3；另一份图名为DK××+××～DK××+××路基横断面设计图，图号为TGJ－10－在班编号2/3；第三份图名：
路基挡土墙横断面详图（比例1：
50），图号为：
TGJ－10－在班编号3/3。
②设计图用A3图纸打印（满足布图要求，可以多张，）．
③标题栏绘在图的右下角，格式及尺寸如下：
④设计图用铅笔绘制．路基断面、挡墙结构轮廓设计线均用粗线，地面线、尺寸线用细线，线路中心线用细点划线。
图中文字一律采用仿宋体。
2.3.2.设计文件的组成：
本课程设计文件由设计任务书要求完成的全部文件（一套计算书、二张设计图）及任务书组成。
设计完成后，每张设计图均叠成与计算书同样大小，并露出右下角图号。
连同计算书一起，再配上专用封面（学院购买），装订成册，交给指导教师。
三、衡重式挡土墙验算
[执行标准：
铁路]
3.1、计算项目：
衡重式挡土墙
计算时间：
2013-06-1722:
21:
58星期一
3.1.1、原始条件:
3.1.2、墙身尺寸:
墙身总高:
12.000（m）
上墙高:
4.800（m）
墙顶宽:
1.500（m）
台宽:
1.500（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0.050
上墙背坡倾斜坡度:
1:
0.400
下墙背坡倾斜坡度:
1:
-0.250
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0.300（m）
墙趾台阶h1:
0.500（m）
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
0.000:
1
下墙土压力计算方法:
力多边形法
3.1.3、物理参数：
圬工砌体容重:
23.000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0.400
地基土摩擦系数:
0.500
砌体种类:
片石砌体
水泥砂浆或小石子砼标号:
100
3.1.4、挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
30.200（度）
墙后填土粘聚力:
0.000（kPa）
墙后填土容重:
17.500（kN/m3）
墙背与墙后填土摩擦角:
20.133（度）
地基土容重:
18.000（kN/m3）
修正后地基土容许承载力:
500.000（kPa）
墙底摩擦系数:
0.400
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30.000（度）
3.1.5、坡线土柱
坡面线段数:
1
折线序号
水平投影长（m）
竖向投影长（m）
换算土柱数
1
7.800
0.000
1
第1个:
距离1.000（m）1级重型,渗水土,砼枕
地面横坡角度:
20.000（度）
墙顶标高:
0.000（m）
3.2、无荷载的情况
3.2.1、土压力计算
计算高度为12.000（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角：
30.240（度）
Ea=159.478Ex=65.704Ey=145.314（kN）作用点高度Zy=1.600（m）
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=29.894（度）第1破裂角=29.900（度）
Ea=133.700Ex=66.660Ey=115.897（kN）作用点高度Zy=1.600（m）
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角：
38.053（度）
Ea=213.391Ex=212.184Ey=22.664（kN）作用点高度Zy=3.086（m）
墙身截面积=44.502（m2）重量=1023.546kN
衡重台上填料重=90.743（kN）重心坐标（3.152,-2.711）（相对于墙面坡上角点）
3.2.2、滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.400
滑移力=278.844（kN）抗滑力=501.140（kN）
滑移验算满足:
Kc=1.797>1.300
3.2.3、倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=2.553（m）
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=4.900（m）
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=8.800（m）
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=4.791（m）
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=3.086（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=1241.347（kN-m）抗倾覆力矩=3657.697（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2.947>1.500
3.2.4、地基应力及偏心距验算
基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力
作用于基础底的总竖向力=1252.850（kN）总弯距=2416.351（kN-m）
基础底面宽度B=4.020（m）偏心距e=0.081（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.929（m）
基底压应力:
趾部=349.479踵部=273.829（kPa）
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0.081<=0.167*4.020=0.670（m）
地基承载力验算满足:
最大压应力=349.479<=500.000（kPa）
3.2.5、基础强度验算
基础为天然基础，不作强度验算
3.2.6、上墙截面强度验算
上墙重力Ws=284.832（kN）
上墙墙背处的Ex=66.660（kN）
上墙墙背处的Ey=26.664（kN）
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=1.469（m）
相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=1.600（m）
相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=3.020（m）
法向应力检算
相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=1.259（m）
截面宽度B=3.660（m）偏心距e1=0.571（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0.571<=0.300*3.660=1.098（m）
截面上压应力:
面坡=164.774背坡=5.442（kPa）
压应力验算满足:
计算值=164.774<=1500.000（kPa）
切向应力检算
剪应力验算满足:
计算值=-15.830<=240.000（kPa）
斜截面剪应力检算
斜剪应力验算满足:
计算值=26.866<=240.000（kPa）
3.2.7、墙底截面强度验算
法向应力检算
作用于截面总竖向力=1252.850（kN）总弯距=2416.351（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.929（m）
截面宽度B=4.020（m）偏心距e1=0.081（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0.081<=0.300*4.020=1.206（m）
截面上压应力:
面坡=349.479背坡=273.829（kPa）
压应力验算满足:
计算值=349.479<=1500.000（kPa）
切向应力检算
剪应力验算满足:
计算值=-55.297<=240.000（kPa）
3.2.8、台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为11.500（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角：
30.240（度）
Ea=159.478Ex=65.704Ey=145.314（kN）作用点高度Zy=1.600（m）
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=29.894（度）第1破裂角=29.900（度）
Ea=133.700Ex=66.660Ey=115.897（kN）作用点高度Zy=1.600（m）
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角：
37.945（度）
Ea=192.319Ex=191.232Ey=20.426（kN）作用点高度Zy=2.891（m）
[强度验算]
法向应力检算
作用于截面总竖向力=1203.807（kN）总弯距=2059.412（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.711（m）
截面宽度B=3.820（m）偏心距e1=0.199（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0.199<=0.300*3.820=1.146（m）
截面上压应力:
面坡=413.756背坡=216.509（kPa）
压应力验算满足:
计算值=413.756<=1500.000（kPa）
切向应力检算
剪应力验算满足:
计算值=-58.542<=240.000（kPa）
3.3、所有荷载都作用的情况
3.3.1、土压力计算
计算高度为12.000（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角：
10.770（度）
Ea=289.049Ex=119.086Ey=263.377（kN）作用点高度Zy=1.761（m）
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=26.758（度）第1破裂角=9.230（度）
Ea=248.101Ex=135.276Ey=207.977（kN）作用点高度Zy=2.063（m）
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角：
36.003（度）
Ea=179.019Ex=178.006Ey=19.013（kN）作用点高度Zy=3.086（m）
墙身截面积=44.502（m2）重量=1023.546kN
衡重台上填料重=104.988（kN）重心坐标（3.157,-2.560）（相对于墙面坡上角点）
3.3.2、滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.400
滑移力=313.282（kN）抗滑力=542.210（kN）
滑移验算满足:
Kc=1.731>1.300
3.3.3、倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=2.553（m）
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=4.780（m）
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=9.263（m）
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=4.791（m）
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=3.086（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=1802.351（kN-m）抗倾覆力矩=4124.673（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2.288>1.500
3.3.4、地基应力及偏心距验算
基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力
作用于基础底的总竖向力=1355.524（kN）总弯距=2322.323（kN-m）
基础底面宽度B=4.020（m）偏心距e=0.297（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.713（m）
基底压应力:
趾部=486.553踵部=187.837（kPa）
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0.297<=0.167*4.020=0.670（m）
地基承载力验算满足:
最大压应力=486.553<=500.000（kPa）
3.3.5、基础强度验算
基础为天然基础，不作强度验算
3.3.6、上墙截面强度验算
上墙重力Ws=284.832（kN）
上墙墙背处的Ex=135.276（kN）
上墙墙背处的Ey=54.110（kN）
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=
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