《路基工程》课程设计单位：土木工程学院专业（方向）：铁道工程班级：铁道08-2（土0801-2）姓名：王康学号：20080045指导教师：舒玉二0一二年二月《路基工程》课程设计一、课程设计的思想、效果及课程目标路基的课程设计是对路基工程课堂教学的必要补充和深化，通过设计让学生可以更加切合实际地和灵活地掌握路基工程的基本理论，设计理论体系，加深对路基设计方法和设计内容的理解，进而提高和培养学生分析、解决工程实际问题的能力。

二、课程设计内容此次路基工程课程设计是以混凝土重力式挡土墙（仅线路左侧一侧进行设计）为主的设计内容。

1.1 设计资料1.1.1 主要技术文件1) 《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006(2009局部修订版)2) 《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-20053) 《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006(2009版)4) 《铁路路基设计规范》TB10001-20055) 《混凝土结构设计规范》GB50010-20106) 《建筑抗震设计规范》GB50011-20107) 其他现行铁路建设相关技术标准、规范、规程、规定等技术文件；1.1.2 线路资料1) 铁路等级：I级2) 轨道类型：重型3) 直线地段：双线路堤1.1.3 地基条件1) 工点位置：邯郸丛台区2) 地基为级配良好中密中粗砂，基本承载力=210Kpa。

1.1.4 路堤填料自行设计1.1.5 墙身材料：混凝土。

1.1.6 挡墙横断面布置及挡墙型式1) 路肩设计高程：76.8m。

2) 路堤边坡坡率：1:1.53) 天然地面高程：67.5m。

4) 重力式挡土墙平面布置无限制，横断面型式自行确定。

三、具体要求本次课程设计主要进行挡土墙横断面设计计算（不进行挡土墙的平面、立面等设计），大致步骤如下：1) 挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸；2) 凡本指导书中没有提供的设计参数，均自行查询上述技术文件，按其中规定的设计参数或经验数据自行选定。

3) 挡墙土压力计算；4) 验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；5) 验算基底应力及偏心距；6) 验算墙身截面强度；7) 抗震条件下挡墙土压力计算；8) 抗震条件下验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；9) 抗震条件下验算基底应力及偏心距；10) 抗震条件下验算墙身截面强度；11) 挡土墙排水设计；12) 绘制挡土墙横断面图；13) 编写设计计算书五、计算过程选用参数：挡土墙混凝土等级采用C15，,γ=23KN/m，中心受压[]cσ=4.0Mpa，弯曲受压和偏心受压[]bσ=5.0Mpa，弯曲受拉[]1bσ=0.35Mpa 《铁路路基支挡结构设计规范》抗震等级：丛台区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g 《铁路工程抗震设计规范》路基填料：选用砂类土，φ=35°，γ=18KN/m ，土与墙背的摩擦角δ=φ/2=17.5°，第二假想破裂面δ=φ=35° 《铁路路基支挡结构设计规范》 基底与地基间的摩擦系数f=0.40 《铁路路基支挡结构设计规范》 （一）挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸如图所示 （二）挡土墙压力计算路堤边坡坡率1:1.5，则坡角：tani=0.6667，i=33.69°0arctan(0.3/1)16.699α==,δ=0.5φ=17.5°1、 求破裂角[]2212tan()tan (tan cot )tan tan(i)i θφφφφα+=-+++12 1.31 2.111i i φφφφδα=-=︒=+--=︒故tan()i θ+=-0.036±++（0.03652.64）（0.036 1.208）=8.060 +i=arctan8.06082.9o θ=⇒49o θ=2、 求土压力系数，土压力及土压力作用点 土压力系数2(1tan tan )(tan tan )cos()0.30(1tan tan )sin()i i i ααθαθφλθθφ--+==-++土压力22H ααγλ=E = 12x18x6x6x0.30=97.2KN/m cos()x αδα=⋅-=E E 97.19KN/m sin()y a δα=⋅-=E E 1.36KN/m土压力作用点13x H =Z =2m'tan =y x B Z α=+Z 4.6m基底土压力强度H H ασγλ==18x6x0.32=32.4Kpa （三） 挡土墙抗滑稳定性验算12.66(4 2.6)623455.4/2G KN m ⎡⎤=⨯+⨯-⨯⨯=⎢⎥⎣⎦()(455.4 1.36)0.41.88 1.3()97.19y C xG E fK E ++⨯===>满足（四） 抗倾覆稳定性验算[].237.2 1.6 4.8 2.8 5.4(40.6)1145.4/m G Z KN =⨯⨯+⨯+⨯+=y o ..1145.4 1.36 4.6=5.925 1.6().97.192G yx xG Z E Z K E Z ++⨯==>⨯满足（五） 基底应力及偏心距验算y1145.4 1.36 4.697.1922.096455.4 1.36ON M MZ m N-+⨯-⨯===+∑∑∑'2 2.0960.0960()2N B e Z =-=-=-<合力在中心线右侧e 0.0960.433()6B=<=满足 []max min130.63pa 97.75pa0''6e 455.4 1.3660.096=(1)(1)21044K K N Kpa BBσσσ+⨯±=⨯±=<=∑故基底应力满足要求（六） 墙身截面强度验算取墙身H/2处截面进行强度验算，如图所示 （1）法向应力' 2.6(4 2.6)/2 3.3B m =+-='16.22HH Kpa σσ==''1116.2324.322H E H Kpa ασ==⨯⨯=''cos()24.3cos(17.516.699)24.29/x E E KN m αδα=-=⨯-=''sin()0.006/y E E KN m αδα=-=''''113tan 3.6x y x Z H mZ B Z mα=⨯==+⋅= '233(2.6 3.3)/2203.55/G KN m =⨯⨯+='G 12 1.711Z =23 1.23 1.2+1.73++0.93+0.9=385.365/m 23223G KN m ⎡⎤⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⎢⎥⎣⎦’（1.2）（3.3） '''''''''1.774G y y x xNyG Z E Z E Z Z m G E⋅+-==+'''3.3 1.7740.1240(22N B e Z m =-=-=-<合力在中心线右侧）''0.30.99()e B <=满足maxmin75.563pa47.805pa ''6e 203.550.00660.124=(1)(1)3.3 3.3K K N B B σσ+⨯±=⨯±=∑’由前面选用的参数可知，C15混凝土偏心受压[]b σ=5.0Mpa ，故满足要求 （2）剪应力[]''x2''=7.36/=0.71MPa T E KN m B B ττ==<∑∑故满足要求因此，所拟定的挡土墙尺寸均满足要求 （七） 抗震条件下挡土墙土压力计算查《建筑抗震设计规范》GB5011-2010，邯郸丛台区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速值为0.15g 查《铁路工程抗震设计规范》GB5011-2006，地震角' 1.5o e θ=，地震条件下考虑适当增加填土量以减缓坡角，从而增加稳定性，拟取33,tan 0.65o e e i i =='35 1.533.5o o o e e φφθ=-=-='17.5 1.519o o o e e δδθ=+=+='3/cos 18.006/e e KN m γγθ== （1） 求破裂角2tan()tan e e e i θφ+=-120.5 2.801e e e e e e e i i φφφφδα=-=︒=+--=︒tan()0.048911.297e e i θ+=-=84.9451.94e e e i θθ+=︒⇒=︒ （2） 土压力系数2(1tan tan )(tan tan )cos()0.401(1tan tan )sin()e e e e e e e e e e i i i ααθαθφλθθφ--+==-++22eae e H αγλ==E 129.92KN/mcos()xe ae e δα=⋅-=E E 129.82KN/m sin()ye ae e δα=⋅-=E E 5.22KN/m'1=3xe H =土压力作用点:Z 2m'''tan =ye xe B Z α=+Z 4.6mHe e e H ασγλ==基底土压力强度：18.006x6x0.401=43.322Kpa（八） 抗震条件下挡土墙抗滑，抗倾覆稳定性计算挡土墙受到一个水平地震力ihe F0.250.159.8134.612.7ihe g i i F A m KN ηη=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯⨯=455.4 5.22460.62/ee ye NG E KN m =+=+=∑e ye (+)460.620.41.29 1.1()+12.7+129.82ce xe iheG E f K E F ⨯===>满足''3.93 1.3()/2yG ye ye oe xe xe ihe oM G Z E Z E Z F H M⋅+⋅===>+⋅∑∑K 满足（九） 抗震条件下基底应力及偏心距验算'yee1145.4 5.22 4.6129.82212.731.89455.4 5.22OeN eMM Z m N-+⨯-⨯-⨯===+∑∑∑'2 1.890.110()2e Ne B e Z m =-=-=>合力在中心线左侧0.110.67()6e Be =<=满足 max mine134.16pa96.15pa ''6e 455.4 5.2260.11=(1)(1)44K K N B B σσ+⨯±=⨯±=∑ 查《建筑抗震设计规范》，天然地基抗震承载力取地基承载力特征值x 地基抗震承载力调整系数计算1.3210273e a a f f Kpa αξ==⨯=验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合以下要求max , 1.2e e f f αασσ≤≤max minmax 135.49,138.192732Kpa Kpa σσσσ+===<故满足要求（十） 抗震条件下验算墙身截面强度(1)法向应力' 2.85,3B H =='21.662HeHe KPa σσ==''130.99/2ae He E H KN m σ=⋅=''''cos()30.97/sin() 1.24/xe ae e ye aee E E KN mE E KN m δαδα=-==-=土压力作用点''''113tan 3.6xe ye xe Z H mZ B Z mα=⨯==+⋅= '233(2.6 3.3)/2203.55/G KN m =⨯⨯+=''''''''''/2G ye ye xe xe ihe Ne yeG Z E Z E Z F H Z G E ⋅+--⨯==+ 1.71'''3.3/2 1.71-0.060()2Ne eB e Z m =-=-=<合力在中心线右侧'e 0.30.99()e B <=’满足[]emax min'68.83pa55.29pa 0''6e 203.55 1.2460.06=(1)(1)()3.3 3.3K K N B B σσσ+⨯±=⨯±=<∑满足 (2)剪应力 []ihe'''xe''+=11.31pa<0.71E F T K Mpa B B ττ===∑∑故满足要求（十一） 挡土墙排水设计挡土墙的排水措施通常由地面排水和墙身排水两部分组成 地面排水：（1）设置地面排水沟，截引地表水（2）夯实回填土顶面和地表松土，防止雨水下渗，必要时可设铺砌层墙身排水：通常在墙身的适当高度处按上下左右每隔2~3m交错布置泄水孔，泄水孔应设置墙外不小于4%的坡率，泄水孔应采用管型材料，其进水侧应设置反滤层，反滤层优先采用土工合成材料，无砂混凝土块或其他新型材料基础埋置深度为1.25m（十二）挡土墙横断面图人字坡率4%。