龙山茨岩塘至永顺灵溪镇二级公路设计_二级公路毕业设计计算书(编辑修改稿)

龙山茨岩塘至永顺灵溪镇二级公路设计_二级公路毕业设计计算书(编辑修改稿)内容摘要：

本设计采用重力式挡土墙。 挡土墙 设计资料 ，填土边坡 1:，墙背仰斜，坡度 1： ~1：。 ，车辆荷载等级为公路－ II 级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、 II。 γ＝ ／ m3，计算内摩擦角 Φ＝ 42176。 ,填土与墙背间的内摩擦角δ＝ Φ/2=21176。 ，容许承载力 [σ]=810kPa，基底摩擦系数 μ＝。 5 号砂浆砌 30 号片石，砌体 a =22kN/m3，砌体容许压应力为二级公路 本科毕业设计 15   600a kPa，容许剪应力 [ ]=100kPa，容许拉应力 [ wl ]=60 kPa。 确定计算参数 设计挡墙高度 H=4m，墙上填土高度 a=2m，填土边坡坡度为 1:,墙背仰斜 ,坡度1:。 填土内摩擦角 ： 042 ，填土与墙背间的摩擦角  212/。 墙背与竖直平面的夹角  0 3 r c t a n。 墙背填土容重 ，地基土容重：。 挡土墙尺寸具体见图。 图 挡土墙尺寸 车辆荷载换算 试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度 (1)假定破裂面交于荷载内 侧 不计车辆荷载作用 00h ；计算棱体参数 0A 、 0B ： 18)42(21)(21))(2(21 2200  HaHahHaA 7)0 3 a n ()224(4213221t a n)2(21210  aHHabB  ABA   ； 71 )38 ( t a n)96 a n42( c ot96 a n)) ( t a nt a n( c ott a nt a n A 则：    r c t a 1 r c t a n 二级公路 本科毕业设计 16 计 算 车辆荷载作用时破裂棱体宽度值 B： mbHaHB ) n ()24( ta nta n)(    由于路肩宽度 d=B=，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。 (2)计算主动土压力及其作用位置 最大 主动土压力： 𝐸𝑎 = 𝛾(𝐴0 tan𝜃 − 𝐵0)cos(𝜃 + 𝜑)sin(𝜃 +𝜓) = (18 −7) cos(176。 + 42176。 )sin(176。 + 176。 ) = 土压力的水平和垂直分力为： 𝐸𝑥 = 𝐸𝑎 cos(𝛼 +𝛿) = cos(−176。 +21176。 ) = 𝐸𝑦 = 𝐸𝑎 sin(𝛼 +𝛿) = sin(−176。 + 21176。 ) = 主动土压力系数及 作用位置： mdh 2 2 1 a nt a n1   mabh a nt a n t a n3    3 1 )42 3 7 (4 2212)21(21 2 4031  H hhHhH aK 作用位置： mKHHhhhhHaHZy 0)(2343)23()(3221244023  mZBZ Yx )0 3 a n ( a n   抗滑稳定性验算 为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。 在一般情况下： 二级公路 本科毕业设计 17 Q 1 0 Q 1( 0 . 9 ) 0 . 9 t a nyxG E G E      () 式中： G ── 挡土墙自重； xE ， yE ── 墙背主动土压力的水平与垂直分力； 0 ──基底倾斜角 (176。 )；  ──基底摩擦系数，此处根据已知资料，  ； Q1 ──主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时， Q1 =；当组合为Ⅲ时，Q1 =。 mkNG /)(  (𝐺 +𝛾𝑄1𝐸𝑦)𝜇 +𝐺tan𝛼0 = ( + ) + 0 = ≥ 𝛾𝑄1𝐸𝑥(= = ) 因此，该挡土墙抗滑稳定性满足要求。 抗倾覆稳定性验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力， Q10 .9 ( ) 0G y x x yG Z E Z E Z   () 式中： GZ ──墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离 (m)； xZ ──土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离 (m)； yZ ──土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离 (m)。 𝑍𝐺1 = 𝑙𝑑 − 𝑙𝑕 = − = 𝑍𝐺2 = 𝑏1 +𝐻 = 1 + 4 = 𝐺1 = 𝑉1𝛾𝛼 = 22 = 𝐺2 = 𝑉2𝛾𝛼 = 1 4 22 = 88kN/m 𝑍𝐺 = 𝐺1𝑍𝐺1 +𝐺2𝑍𝐺2𝐺 = + 88 = )(  kN 二级公路 本科毕业设计 18 基底应力及合力偏心距验算 为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。 (1)基础底面的压应力 ① 轴心荷载作用时 1Np A () 式中： p ──基底平均压应力 (kPa)； A──基础底面每延米的面积，即基础宽度， B ( 2m )； 1N ──每延米作用于基底的总竖向力设计值 (kN)； 1 0 011( ) c o s s inyxG Q QN G E W E      () 其中： yE ──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的垂直分力 (kN)； xE ──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的水平分力 (kN)； W──低水位浮力 (kN)（指常年淹没水位）。 ② 偏心荷载作用时 作用于基底的合力偏心距 e 为 1Me N () 式中： M ──作用于基底形心的弯矩，可按下表采用。 作用于基底的合力偏心距 e 为： 2BeC () 其中： B=1+= 𝐶 = 𝐺𝑍𝐺 + 𝐸𝑦𝑍𝑥 −𝐸𝑥𝑍𝑦𝐺 +𝐸𝑦 = + − + = 二级公路 本科毕业设计 19 则  Be 𝑝𝑚𝑎𝑥 = 𝐺 +𝐸𝑦𝐵 (1 +6𝑒𝐵 ) = + (1+ 6 ) = [σ] = 810kPa 所以基础底面的压应力满足要求。 (2)基底合力偏心距 基底合力偏心距应满足表的要求 表 各地基条件下的合力偏心距 地基条件 合力偏心距 地基条件 合力偏心距 非岩石地基 e0 ≤ B/6 软土、松砂、一般黏土 e0 ≤ B/6 较差的岩石地基 e0 ≤ B/5 紧密细砂、黏土 e0 ≤ B/5 坚密的岩石地基 e0 ≤ B/4 中密砂、砾石、中砂 e0 ≤ B/4 由以上计算可知，基底合力偏心距满足要求。 (3)地基承载力抗力值 ① 当轴向荷载作用时 pf () 式中： p ──基底平均压应力； f ──地基承载力抗力值 (kpa)。 ② 当偏心荷载作用时  () 𝑝 = 𝑁𝐴 = (𝐺𝛾𝐺 +𝛾𝑄1𝐸𝑦 −𝑊)cos𝛼0 + 𝛾𝑄1𝐸𝑥 sin𝛼0𝐵 = ( + − 0)cos0+ = ≤ 𝑓(= 810 = 972kPa) 所以满足地基承载力要求。 墙身截面强度验算 为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择 1~2 个控制断面进行验算，如墙身底部、 1∕ 2 墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处。 此处选择二分之一墙高处进行验算 (1)强度计算 二级公路 本科毕业设计 20 j K K KN AR () 按每延米墙长计算： 0 1 1()j G G Q QN N N   () 式中： jN ──设计轴向力 (kN)； 0 ──重要性系数，取为 ； GN 、 G ──恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力 (kN)和相应的分项系数； 1QN ──主动土压力引起的轴向力 (kN)； 1Q ──主动土压力引起的轴向力的分项系数； 𝑁𝐺 = 1 4 22 = 88kN 𝑁𝑄1 = 𝑁𝑗 = ( 88 + ) = K ──抗力分项系数，取为 ； KR ──材料极限抗压强度 (kpa), 𝑅𝐾=1275kPa； A ──挡土墙构件的计算截面积 (m2)， A=1 2m ； K ──轴向力偏心影响系数。 𝛼𝐾 =1 −256(𝑒0𝐵)81 +12(𝑒0𝐵)2 =1 −256( )81 +12( )2 = 𝑁𝑗 = 𝑘𝑁 ≤ 𝛼𝐾𝐴𝑅𝐾𝛾𝐾= 1 = 故强度满足要求。 (2)稳定计算 j K K K KN A R A   () 式中： jN 、 K 、 A 、 K 意义同式 ()； K ──弯曲平面内的纵向翘曲系数，按下式计算： 二级公路 本科毕业设计 21  011 ( 3 ) 1 1 6 ( )K s s s eB       () s ── 2H/B， H 为墙有效高度， B 为墙的宽度 (m)； 一般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。 当 H/B 小于10 时为矮墙，其余则为细高墙。 对于矮墙可取 K =1，即不考虑纵向稳定。 此处H/B=4/1=410,故 K =1 𝑁𝑗 = 𝑘𝑁 ≤ 𝜓𝐾 𝛼𝐾𝐴𝑅𝐾𝛾𝐾= 1 1 = 故稳定满足要求。 同理，选择墙身底部进行验算，经验算强度与稳定均满足要求。 故所设计的挡土墙满足要求。 挡土墙的伸缩缝与沉降缝设计 伸缩缝与沉降缝结合在一起，统称为变形缝。 沿墙长每 10 米设置变形缝，变形缝全高设置，其宽度取为 米。 挡土墙的排水设施设计 在墙身上沿墙高和墙长设置排水孔，其为 10cm 20cm 的方孔，具有向墙外倾斜的坡度，间距取为 米 ，泄水孔的进水侧设反滤层，厚度为 米，在最下排泄水孔的底部设置隔水层。 路基防护与加固 合理的路基设计，应在路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑。 为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，也是不可缺少的工程技术措施。 随着公路等级的提高，为维护正常的交通运输，减少公路病害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护与加固更具有重要意义。 路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及湿软地基的加固处治。 坡面防护 边坡防护主要是保护路基边坡表面免受雨 水冲刷，减缓温差及温度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度还可兼顾路基美观和协调自然环境。 坡面防护设施不承受外力作用，要求坡面岩土整体稳定牢固。 简易防护的边坡高度与坡度不宜过大， 土质边坡坡度一般不陡与二级公路 本科毕业设计 22 1:1~1:。 地面水的径流速度以不超过 ，水亦不宜集中汇流。 雨水集中或汇水面积较大时，应有排水设施相配合。 常用的坡面防护设施有植物防护和工程防护。 植物防护 植物防护可以美化路容、协调环境，调节边坡的湿度，起到固结和稳定边坡的作用。 它对于坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的防护措施。 主要有种草、铺草皮和植树。 种草适用于冲刷轻微，边坡高度较小，坡度缓于 1： 1 的边坡防护。