中南大学土木工程学院《路基路面工程》课程设计学院：土木工程学院班级：学号:姓名:指导老师：时间：2013年7月ﻬ目录一、重力式挡土墙设计第一部分设计任务书…………………………………………………（一)设计内容和要求 (2)(二）设计内容 (2)(三)设计资料 (2)第二部分设计计算书1. 车辆换算荷载 (3)2.主动土压力计算 (4)３. 设计挡土墙截面 (8)４. 绘制挡土墙纵横截面(附图1) (11)二、衡重式挡土墙设计第一部分设计任务书（一）设计内容和要求 (12)（二）设计内容…………………………………………………………１2(三)设计资料 (12)第二部分设计计算书 (13)１. 车辆荷载换算 (1)３2．上墙土压力计算 (13)3．下墙土压力计算……………………………………………………154. 墙身截面计算 (1)5. 绘制挡土墙纵横截面图（附图2）………………………………2１一、重力式挡土墙第一部分 设计任务书(一）设计的目的要求通过本次设计的基本训练，进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解，掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。

将设计任务书、设计说明书及全部设计计算图表编好目录，装订成册。

(二）设计内容①车辆荷载换算；②土压力计算；③挡土墙截面尺寸设计;④挡土墙稳定性验算。

(三）设计资料1.墙身构造拟采用细粒水泥混凝土砌片石重力式路堤墙(如草图1），墙高H ＝?m ，墙顶宽1b =?m ，填土高度？m ，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，1:0.25(α=—1４°０2′),基底倾斜1：５(0α=—11°18′),墙身等厚,分段长度1０m ，0b =7.０ m 。

2.车辆荷载计算荷载：汽车—２0；验算荷载：挂车—１00。

3．土壤工程地质情况墙后填土容重γ=1８KN/m 3，内摩檫角ϕ＝３５°，填土与墙背间的摩檫角2ϕδ=;粘性土地基,允许承载力[0σ]＝２5０K ｐa,基底摩檫系数f =0.50。

取荷载组合I,抗滑稳定性系数[c K ]=1.3，抗倾覆稳定性系数[o K ]=1．５。

4.墙身材料细粒水泥混凝土砌2５号片石，砌体容重K γ＝22KN/m ３； 砌体允许压应力[a σ]=600K Ｐa ，允许剪应力[τ]＝１00ＫP ａ，允许拉应力[l σ]=60KPa 。

第二部分 计算书正文1. 车辆荷载换算墙背后填土表面有车辆荷载作用,使土体产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。

土压力计算时,对于作用于墙背后填土表面的车辆荷载可以近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同的均布土层。

(１)求不计车辆荷载作时的破裂棱体宽度B 0计算图示如下初步拟定16,2,3, 1.5H m a m b m b m ====,查《公路设计手册(路基)》,由表3—2—1中第五类公式知2)()2(a H tg a H H ab A ++-=αﻩ 则，0'2236(622)tan(1402)0.328(62)A ⨯-⨯+⨯⨯-==+ 00'00'35(1402)17.53828tan 0.794φϕαδφ=++=+-+==于是有:0.7940.785tg tg θφ=-=-=00'()(62)0.7856tan(1402) 4.51.78B H a tg Htg bmθα=++-=+⨯+⨯--=(2)求纵向分布长度L0(2)307.0(622)tan 3012.7710o L L H a tg m m =++=++⨯⨯=>L 采用1０ｍ，其中，L 0取为7.0m（3)计算车辆荷载总重Q ∑车轮中心距路基边缘0.5m,汽车2０级,一辆车的总重力为30０KN 。

在0""L B ⨯范围内布置车轮重Q ∑:布置车轮的宽度0l00B ==ml =-路肩宽-（汽车外侧车轮中线距路肩边缘的距离-重车后轮着地宽度的一半）1.44-0.5-（0.5-0.3）0.74 3002150()Q KN ==∑半辆车重（4）换算当量土层厚度 001500.4718 1.7810Q h m B L γ∑===⨯⨯ 2. 主动土压力计算计算图示如下(1)求破裂角θ假设破裂面交于荷载内,查《公路设计手册(路基)》0000'2()(22)()(2)2320.47(30.5)6(62220.47)tan(1402)(62)(6220.47)0.359ab h b d H H a h tg A H a H a h α++-++=+++⨯+⨯⨯+-⨯+⨯+⨯⨯-=+⨯++⨯= 00()()0.794(cot 350.794)(0.7940.359)0.807=3853'tg tg ctg tg tg A θφϕφφθ=-+++=-+++=现验算破裂面是否交于荷载内:堤顶破裂面至墙踵：()(62)0.807 6.46H a tg m θ+=+⨯=荷载内缘至墙踵:0'tan 36tan(1402)0.55b H d m α-+=-⨯-+=荷载外缘至墙踵:0'0tan 36tan(1402)0.57.012b H d b m α-++=-⨯-++=比较得知：5 6.6412<<,故结果与假设相符，所选公式正确。

（2)求主动土压力系数Ｋ和K 1（1)中假设成立,即破裂面交于荷载内,则采用《公路设计手册（路基)》第二版表3-２－１采用第6类公式计算：000'00'cos()()sin()cos(3853'35)(0.807tan(1402))sin(3853'3828)0.158K tg tg θϕθαθφ+=+++=⨯+-+= 10'320.807 2.490.807tan(1402)b atg h m tg tg θθα--⨯===++- 20'0.50.900.807tan(1402)d h m tg tg θα===++- 3126 2.490.90 2.61h H h h m =--=--=31122221(1)222 2.4920.47 2.611(1) 1.5966266h h h a K H H H =+-+⨯⨯⨯=+⨯-+=⨯ （3)求主动土压力及作用点位置按墙的每延米计算。

墙后土体主动土压力:221111860.158 1.59681.7022E H KK KN γ==⨯⨯⨯⨯= 水平向分力:0'0'cos()81.70cos(14021730)81.55X E E KN αδ=+=⨯-+= 竖向分力:0'0'sin()81.70sin(14021730) 4.94Y E E KN αδ=+=⨯-+=210332122()(32)3362(6 2.49)0.47 2.61(3 2.6126)336 1.5962.11X a H h h h h H H Z H K m-+-=+⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+⨯⨯= 因基底倾斜,土压力对墙趾Ｏ的力臂为:110.19 2.110.19 1.5 1.83X X Z Z b m =-=-⨯=0'111 1.5 1.83tan(1402) 1.96Y X Z b Z tg m α=-=-⨯-=（4）验算荷载：①对于挂车——100取00.8h m =，0d =。

于是：0000'2()(22)()(2)2320.8(30)6(62220.8)tan(1402)(62)(6220.8)0.367ab h b d H H a h tg A H a H a h α++-++=+++⨯+⨯⨯+-⨯+⨯+⨯⨯-=+⨯++⨯=00.7940.812395'tg tg θφθ=-+=-+==验算破裂面是否交于荷载内:堤顶破裂面至墙踵:()(62)0.812 6.50H a tg m θ+=+⨯=荷载内缘至墙踵:0'tan 36tan(1402)0 4.5b H d m α-+=-⨯-+=荷载外缘至墙踵:0'0tan 36tan(1402)07.011.5b H d b m α-++=-⨯-++= 比较得知：4.5 6.511.5<<,故结果与假设相符，所选公式正确。

②求主动土压力系数K 和K １0'00'0'0'cos()()sin()cos(39535)(0.812tan(1402))sin(3953828)0.158K tg tg θϕθαθφ+=+++=⨯+-+= 10'320.812 2.450.812tan(1402)b atg h m tg tg θθα--⨯===++- 20'000.812tan(1402)d h tg tg θα===++- 3126 2.450 3.55h H h h m =--=--=31122221(1)222 2.4520.8 3.551(1) 1.6886266h h h a K H H H =+-+⨯⨯⨯=+⨯-+=⨯③求主动土压力及作用点位置墙后土体主动土压力:221111860.158 1.68886.4122E H KK KN γ==⨯⨯⨯⨯= 水平向分力：0'0'cos()86.41cos(14021730)86.25X E E KN αδ=+=⨯-+= 竖向分力：0'0'sin()86.41sin(14021730) 5.23Y E E KN αδ=+=⨯-+=比较得知：验算荷载略大于设计荷载,故挡土墙截面设计按照验算荷载进行计算。

210332122()(32)3362(6 2.45)0.8 3.55(3 3.5526)336 1.6882.12X a H h h h h H H Z H K m-+-=+⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+⨯⨯= 因基底倾斜,土压力对墙趾O 的力臂为:110.19 2.120.19 1.5 1.84X X Z Z b m =-=-⨯=0'111 1.5 1.84tan(1402) 1.96Y X Z b Z tg m α=-=-⨯-=3. 设计挡土墙截面（1)计算墙身自重G 及其力臂G Z22111(0.19)(1.560.19 1.5)22188.60K G b H b KN γ=-=⨯-⨯⨯=22120.190.19 1.522 4.7022K b G KN γ⨯==⨯= 故12188.60 4.70193.30G G G KN =+=+=193.30 5.10198.40Y N G E KN =+=+=()11110.190.2521[(60.19 1.5)0.25 1.5] 1.462G Z H b b m =-⨯+⎡⎤⎣⎦=⨯-⨯⨯+=210.6510.651 1.50.98G Z b m ==⨯=(2）抗滑稳定性验算[]0'00'0tan [198.4084.26tan1118]0.5 2.41tan 84.26198.40tan1118X c X N E f K E N αα++⨯⨯===--⨯ [] 1.3c c K K >=，故抗滑移稳定性满足要求。