路基工程计算书

'目录1、设计要求12、设计资料13、设计依据24、设计步骤和方法34.1点绘地面横断面（见1号图）34.2挡土墙长度及断面尺寸的确定（1号图）34.3挡土墙稳定性和强度检算（理正软件计算）34.3.1土压力计算3第1种情况:无荷载的情况4第2种情况:所有荷载都作用的情况94.4挡土墙正面图及构造设计（见3号图）134.5计算挡土墙工程数量134.5.1圬工数量134.5.2挡土墙基础开挖土石方数量13 单线铁路衡重式路肩挡土墙设计1、设计要求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2、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：2.2‰线路平面：直线路基设计起迄里程：DK277+135～DK277+255起点路肩设计标高：686.5m线路横断面及中线地面标高测量记录：见（附表）挡土墙圬工材料：C20片石混凝土，γ圬＝23KN/m3路基填料：物理力学指标：γ=17.8KN/m3φ＝30.8°挡土墙地基容许承载力［σ］由挡土墙基础放置地层的具体情况确定，地基摩擦系数f=0.4地质资料;（1）砂粘土［σ］＝200Kpa14 （2）石灰岩［σ］＝400～600Kpa附表横断面测量记录(A)3.5/14.82.5/10DK277+135(686.96)-3.8/5.8-4.2/13.24.0/13.5+145(684.50)-3.1/5.2-4.4/16.411.0/18.010.5/13.84.2/3.6+155(683.44)-4.8/6.3-8.5/18.213.8/17.411.5/9.55.0/3.0+175(682.05)-5.7/8.7-8.4/16.015.0/17.014.7/12.02.0/1.0+190(681.88)-8.5/10.0-10.5/17.018.0/20.016.8/14.89.0/6.4+205(678.93)-0.5/2.0-4.0/5.4-11.0/14.014.6/18.212.8/11.74.0/1.91.0/1.2+225(682.03)-3.0/3.6-4.2/6.8-10.5/13.39.1/17.58.6/6.74.2/3.9+235(685.80)-5.0/2.6-11.9/14.711.7/18.010.6/10.09.6/6.11.9/2.0+245(687.25)-5.2/3.8-12.7/19.013.0/18.012.0/13.09.7/6.0+255(689.10)-3.6/4.5-13.8/14.4数据说明：(686.96)－线路中桩高程。-3.8/5.8－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。DK277+135－某横断面里程。3、设计依据《铁路路基设计规范》TB10001-2005《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006《铁路工程设计技术手册——路基》95修订版14 4、设计步骤和方法4.1点绘地面横断面（见1号图）4.2挡土墙长度及断面尺寸的确定（1号图）4.3挡土墙稳定性和强度检算（理正软件计算）4.3.1土压力计算原始条件:墙身尺寸:墙身总高:15.000(m)上墙高:6.000(m)墙顶宽:1.200(m)台宽:4.410(m)面坡倾斜坡度:1:0.05014 上墙背坡倾斜坡度:1:0.400下墙背坡倾斜坡度:1:-0.250墙底倾斜坡率:0.100:1下墙土压力计算方法:力多边形法物理参数：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:0.400砌体种类:片石砌体水泥砂浆或小石子砼标号:100挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:30.800(度)墙后填土粘聚力:0.000(kPa)墙后填土容重:17.800(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:15.400(度)地基土容重:17.800(kN/m3)修正后地基土容许承载力:500.000(kPa)墙底摩擦系数:0.500地基土类型:岩石地基地基土内摩擦角:30.000(度)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110.0000.0001第1个:距离1.000(m),宽度3.400(m),高度3.200(m)(用户输入)地面横坡角度:30.000(度)墙顶标高:686.500(m)=====================================================================第1种情况:无荷载的情况[土压力计算]计算高度为15.635(m)处的库仑主动土压力计算上墙土压力14 按假想墙背计算得到:第1破裂角：35.620(度)Ea=422.593Ex=77.605Ey=415.407(kN)作用点高度Zy=2.000(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=29.599(度)第1破裂角=29.600(度)Ea=209.323Ex=103.398Ey=182.003(kN)作用点高度Zy=2.000(m)计算下墙土压力按力多边形法计算得到:破裂角：37.377(度)Ea=372.967Ex=372.861Ey=8.877(kN)作用点高度Zy=4.102(m)墙身截面积=84.057(m2)重量=1933.319kN衡重台上填料重=417.145(kN)重心坐标(4.415,-3.129)(相对于墙面坡上角点)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=5.711(度)Wn=2474.921(kN)En=237.322(kN)Wt=247.492(kN)Et=454.902(kN)14 滑移力=207.410(kN)抗滑力=1356.122(kN)滑移验算满足:Kc=6.538>1.300地基土摩擦系数=0.400地基土层水平向:滑移力=476.259(kN)抗滑力=1085.618(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=2.279>1.30014 (二)倾覆稳定性验算相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=3.603(m)相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=7.624(m)相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=11.000(m)相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=7.377(m)相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=3.467(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=2430.185(kN-m)抗倾覆力矩=11141.906(kN-m)倾覆验算满足:K0=4.585>1.500(三)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取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力=2712.243(kN)总弯距=8711.721(kN-m)基础底面宽度B=6.383(m)偏心距e=-0.021(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=3.212(m)基底压应力:趾部=416.715踵部=433.132(kPa)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.021<=0.250*6.383=1.596(m)地基承载力验算满足:最大压应力=433.132<=500.000(kPa)14 (四)基础强度验算基础为天然基础，不作强度验算(五)上墙截面强度验算上墙重力Ws=351.900(kN)上墙墙背处的Ex=103.398(kN)上墙墙背处的Ey=41.359(kN)相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=1.518(m)相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=2.000(m)相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=3.100(m)法向应力检算相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=1.158(m)截面宽度B=3.900(m)偏心距e1=0.792(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.792<=0.300*3.900=1.170(m)截面上压应力:面坡=223.667背坡=-21.996(kPa)压应力验算满足:计算值=223.667<=1500.000(kPa)拉应力验算满足:计算值=21.996<=240.000(kPa)切向应力检算14 剪应力验算满足:计算值=-13.822<=240.000(kPa)斜截面剪应力检算斜剪应力验算满足:计算值=40.715<=240.000(kPa)(六)墙底截面强度验算法向应力检算作用于截面总竖向力=2630.596(kN)总弯距=8572.138(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=3.259(m)截面宽度B=6.510(m)偏心距e1=-0.004(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.004<=0.300*6.510=1.953(m)截面上压应力:面坡=402.734背坡=405.437(kPa)压应力验算满足:计算值=405.437<=1500.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足:计算值=-88.476<=240.000(kPa)=====================================================================第2种情况:所有荷载都作用的情况[土压力计算]计算高度为15.635(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：29.480(度)Ea=565.992Ex=103.939Ey=556.367(kN)作用点高度Zy=2.633(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=38.963(度)第1破裂角=23.200(度)Ea=378.641Ex=130.976Ey=355.267(kN)作用点高度Zy=2.783(m)计算下墙土压力按力多边形法计算得到:14 破裂角：36.758(度)Ea=362.950Ex=362.847Ey=8.638(kN)作用点高度Zy=4.102(m)墙身截面积=84.057(m2)重量=1933.319kN衡重台上填料重=394.595(kN)重心坐标(4.011,-2.475)(相对于墙面坡上角点)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=5.711(度)Wn=2316.361(kN)En=411.236(kN)Wt=231.636(kN)Et=455.163(kN)滑移力=223.527(kN)抗滑力=1363.799(kN)滑移验算满足:Kc=6.101>1.300地基土摩擦系数=0.400地基土层水平向:滑移力=493.823(kN)抗滑力=1091.088(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=2.209>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=3.603(m)14 相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=6.510(m)相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=11.783(m)相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=7.377(m)相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=3.467(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=2801.341(kN-m)抗倾覆力矩=11221.330(kN-m)倾覆验算满足:K0=4.006>1.500(三)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取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力=2727.597(kN)总弯距=8419.988(kN-m)基础底面宽度B=6.383(m)偏心距e=0.104(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=3.087(m)基底压应力:趾部=469.301踵部=385.357(kPa)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.104<=0.250*6.383=1.596(m)地基承载力验算满足:最大压应力=469.301<=500.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然基础，不作强度验算(五)上墙截面强度验算上墙重力Ws=351.900(kN)14 上墙墙背处的Ex=130.976(kN)上墙墙背处的Ey=52.391(kN)相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=1.518(m)相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=2.783(m)相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=2.787(m)法向应力检算相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=0.781(m)截面宽度B=3.900(m)偏心距e1=1.169(m)截面上偏心距验算满足:e1=1.169<=0.300*3.900=1.170(m)截面上压应力:面坡=290.158背坡=-82.829(kPa)压应力验算满足:计算值=290.158<=1500.000(kPa)拉应力验算满足:计算值=82.829<=240.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足:计算值=-7.882<=240.000(kPa)斜截面剪应力检算斜剪应力验算满足:计算值=50.604<=240.000(kPa)(六)墙底截面强度验算法向应力检算作用于截面总竖向力=2644.271(kN)总弯距=8297.960(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=3.138(m)截面宽度B=6.510(m)偏心距e1=0.117(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.117<=0.300*6.510=1.953(m)截面上压应力:面坡=449.953背坡=362.419(kPa)压应力验算满足:计算值=449.953<=1500.000(kPa)切向应力检算14 剪应力验算满足:计算值=-86.618<=240.000(kPa)4.4挡土墙正面图及构造设计（见3号图）4.5计算挡土墙工程数量4.5.1圬工数量墙高5断面面积12.39m2墙高7断面面积17.72m2墙高8断面面积22.2m2墙高10断面面积34.74m2墙高11断面面积40.68m2墙高13断面面积67.89m2墙高15断面面积84.23m2里程DK277+135～DK277+145（12.39+17.72）*10/2=150.55m3里程DK277+145～DK277+155(17.72+34.74)*10/2=262.3m3里程DK277+155～DK277+175(34.74+34.74)*20/2=694.8m3里程DK277+175～DK277+190(34.7+40.68)*15/2=565.35m3里程DK277+190～DK277+205(40.68+84.23)*15/2=936.825m3里程DK277+205～DK277+225(84.23+67.89)*20/2=1521.2m3里程DK277+225～DK277+235(67.89+17.72)*10/2=428.05m3里程DK277+235～DK277+245(17.72+22.2)*10/2=199.6m3里程DK277+245～DK277+255(22.2+12.39)*10/2=172.95m3总圬工数量=4931.625m34.5.2挡土墙基础开挖土石方数量里程DK277+135～DK277+145挖=-26.7m2里程DK277+145～DK277+155填=4.3m214 里程DK277+155～DK277+175挖=-28.13m2里程DK277+175～DK277+190挖=-22.6m2里程DK277+190～DK277+205挖=-36.7m2里程DK277+205～DK277+225挖=-32.4m2里程DK277+225～DK277+235挖=-53.6m2里程DK277+235～DK277+245挖=-78.6m2里程DK277+245～DK277+255挖=-77.4m2里程DK277+255挖=-137.32m2总土石方=（-26.7+4.3）/2*10+（4.3-28.13）/2*10+（-22.6-28.13）/2*20+（-22.6-36.7）/2*15+（-32.4-36.7）/2*15+（-32.4-53.6）/2*20+（-78.6-53.6）/2*10+（-78.6-77.4）/2*10+（-137.32-77.4）/2*10=-5076.05m3故该路基挡土墙需要挖方总数为：50760.5立方米14'