路基工程课程设计任务书（指导教师：谭波）一、设计任务与内容：1、路基标准横断面设计；根据要求绘制路基标准横断面图2、挡土墙设计与计算；1）主动土压力的计算2）挡土墙的验算二、设计主要技术指标：公路等级三级公路设计车速60Km/h路基宽度8.5M行车道宽度2×3.5M硬路肩宽度0.50M土路肩宽度0.25M土路肩宽度0.50M三、设计要求：设计文件分两部分装订成册：设计图表、设计计算书。

设计图表按A3图纸绘制；设计计算书采用A4纸书写。

四、设计资料：1、挡土墙设计资料1）墙身构造拟采用浆砌片石重力式路堤墙，墙高8米，填土髙4米，填土边坡1：1.5，墙背俯斜，1：0.25（α=19o），墙身分段长度10米。

2）土壤地质情况墙背填土容重γ=18.5KN/m3,计算内摩擦角Ф=38o，填土与墙背间的摩擦角δ=Ф/2粘性土地基，容许承载力[σo]=250kpa,基地摩擦系数f=0.45;3)墙身材料2.5号浆砌片石，砌体容重γk=22kN/m3；砌体容许压应力[σa ]=600kpa,容许剪应力[τ]=100kpa,容许拉应力[σw L]=60kpa。

挡土墙设计计算内容一、车辆荷载换算注：H=2.0～10.0m时，q由线性内插法确定.墙高8米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。

按照线性内插法，计算附加荷载强度：q ＝12.5kN/m 2二、土压力计算1、破裂棱体位置确定：a=4m, d =0.5m , H= 8 m ,α= 19º（1）破裂角θ的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有：Ψ = φ + α + δ = 38º+19º+19º =76º A 0 =21(a+H+2h 0)(a+H) = 21×(4+8+2×0.676)×(4+8) = 80.112 =21×4×6 +(6 + 0.5)×0.676 - 21×8×(8 + 2×4 +2×0.676) tan α =12 + 4.394 - 69.408tan19º =-7.505根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：tan θ= - tan Ψ ±)ψtan ()ψtan φ(cot 0++A B =-tan76º±)76tan 112.80505.7-()76tan 38(cot 00++ =-4.011±)011.4094.0-(291.5+×0.542tan θ=-8.563 (负值舍去) 取 ：θ=28º27´（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：堤顶破裂面距墙踵 （H+a ） tan θ+Htan α-(b+d)=2.754m荷载内边缘距墙踵 d=0.5 m 荷载外边缘距墙踵 d+l 0=8 m因0.5 < 2.754 < 8,故破裂面交于荷载内，所以假设符合。

（3）主动土压力计算 主动土压力系数K=)76'2728sin()38'2728cos(0000++(0.634+0.344) = 0.354×0.978= 0.403αθtan tan 1+=dh =0019tan '2232tan 5.0+ =0.511 m αtan θtan θtan -3+=a b h =0021tan '1935tan '1535tan 4-6+ = 3.918mh 4= H - h 1 -h 3 = 8 - 0.511 - 3.54 =3.571mK 1= 1 +24032)2-1(2Hh h H h H a + = 28571.3676.02)82918.3-1(8421××+××+= 1+0.755++0.075 = 1.83主动土压力EE = 21γH 2KK 1 = 21×18.5×82×0.403×1.83 =437.433 KN/mE x = Ecos(α+δ) = 437.433×cos(19º+19º) = 344.702KN/mE y = Esin(α+δ) = 437.433×sin(19º+19º) =269.316 KN/m 土压力作用点位置Z y Z y= 12-440233)23()-(3K H H h h h h H a H ++ = 83.183)82-571.33(571.3676.0)918.3-8(43822××××××+×+ = 46.351765.12-635.66667.2+=2.82 m三、挡土墙稳定性验算拟墙顶宽B 1=2.5m,基底倾角α0=7º 埋深h' =1 mB = B 1 + Htan α =B 1+8tan19º = 2.5+2.755 = 5.255 Z x = B - Z y tan α = B - 2.932tan19º = B - 0.971 = B 1 + 1.784= 2.5 + 1.771= 4.284 m 1、挡土墙自重GG = G K S γ = 22 ×29.368=646.118 KN/m 由挡土墙图形可求得Z G = 2.035 m 2、抗滑稳定性验算：为了保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，一般有：（0.9G + γQ1E y ）μ + 0.9Gtan α0 ≥γQ1E x , (γQ1=1.4, μ=0.5)（0.9G + γQ1E y ）μ + 0.9Gtan α0=(0.9×666.798+1.4×269.316)×0.45+0.9×666.798tan7º= 502.742 KN/m ≥ γQ1E x = 1.4×344.702 =482.583 KN/m 所以，满足抗滑稳定性要求。

3、抗倾覆稳定性验算：为了保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，有：0.9GZ G + γQ1(E y Z x - E x Z y ) > 0= 0.9×666.798×2.035+1.4×[269.316×4.284 -344.702×(2.2-0.628)] = 1183.365 +856.629 =2039.994 KN/m > 0所以，满足抗倾覆稳定性要求。

四、基地应力及合力偏心距验算 1、基础地面的压应力1) 轴心荷载作用时 基底平均压应力p===255.5683.10281A N p 192.237Kpa (其中A=B ×1.0) 基底有倾斜：N 1=(G γG +γQ1E y -W )cos α0+γQ1E x sin α0 (γG =0.9,γQ1= =( 666.798×0.9 + 1.4×269.316 - 0)×cos7º + 1.4×344.702sin7º =969.871 + 58.812=1028.683 KN 2）偏心荷载作用时作用于基地的合力偏心距e 为 2B e =- N Z = 2255.5 - 592.1169579.1755 = 2.6275 - 2.1048 = 0.5227 =312.269118.646)628.0-82.2(702.344-284.4312.269035.2118.646+××+×= 2.1048因为：876.065227.0=<=Be ，所以：2基底合力偏心距e =0.5227 m <876.06=Bm , 满足基底容许偏心距要求. 3.地基承载力抗力值（1）地基承载力抗力值的规定)5.0-(γ)3-(γ2211h k b k f f k ++= ( 取k 1=0.3 , k 2=1.6 ))5.0-1(5.186.1)3-255.5(5.183.0250××+××+==277.315（2）轴向荷载作用时kPa f kPa p 315.277≤237.192== ，满足要求。

（3）偏心荷载作用kPa f kPa p 778.332315.2772.11.2≤623.307m ax =×== ，满足要求。

（4）加宽墙趾 虽然6Be <，但是为了增加挡墙的稳定性现将墙趾加宽成宽1m ，高1m 的台阶后再进行验算。

=3.032===032.3-628.2-20N Z Be - 0.404基底合力偏心距e 0404.00=e m < 876.06=Bm 满足基底容许偏心距要求因为20Be <，偏心荷载作用时： kPa f kPa p 778.322315.2772.11.2≤9.269m ax =×== ，满足要求。

五、墙身截面强度验算：因为墙面为俯墙，截面的最大应力可能出现在2H墙高处或者加宽墙趾处，若2H墙高处和者加宽墙趾处截面强度满足要求，墙身截面应力也能满足墙身材料的要求，现将2H墙高处和加宽墙趾处截面强度验算如下： 1）强度计算：按每延米墙长计算：因为：e 0=0.404 m <876.06=Bm 满足圬工结构容许偏心距要求282080)255.5404.0(121)255.5404.0(256-1)(121)(256-1α×+×=+=B e B e K = 0.93378 2H墙高处： = 1.0×[0.9×280.588+1.4×)cos(4δα+E] = 1.0×(252.529+67.329) = 319.858 KN329.94031.26001877.393378.0γα=×××=K K K AR KN AR KN N K K K H 329.940858.3192=≤=γα KN加宽墙趾处：= 1.0×(0.9×532.73 + 1.4×269.316) = 856.5 KN=×××=31.26001694.493378.0γαK K K AR 1138.484 KN 2）稳定性计算：因为H/B = 8 / 5.225 = 1.531 < 10 ,故属于矮墙,则取 1ψ=K ，即不考虑纵向稳定性。