路基工程课程设计指导书

《路基工程》课程设计任务书

一、设计任务及内容

（一）任务

1、绘制直线地段的铁路路堤横断面图

2、重力式挡土墙设计

（二）内容

1、双线标准路基面宽度的计算；

2、重力式挡土墙各部分尺寸的拟定；

3、重力式挡土墙设计荷载的计算；

4、重力式挡土墙的检算；

5、绘制设计图纸。

二、设计资料

某Ⅰ级重型双线铁路，旅客列车设计行车速度140km/h，K2+500~K3+500 段路堤处于直线地段，高度4～12m，根据实际情况，需设置重力式挡土墙。

（一）设计题号

根据墙型、墙高和填料性质的不同分出不同题号，如上图所示，由指导教师分配给学生。其中路堤墙设定挡墙上部有2米高的路堤填土。

一部的同学按名单序号从1号顺序往后选取工况，二部同学按名单序号从80号倒序往前选取工况。

（二）设计荷载

只考虑主力的作用，且不考虑常水位时静水压力和浮力。

（三）材料

挡土墙材料分混凝土和石砌体两种（任选其一），墙背填料有粉土、砂类土、碎石类土和不易风化的块石四种（根据题号选择其一）。相关参数可参看附表或《铁路路基支挡结构设计规范》。

三、设计要求

要求完成全部的设计内容，完成设计计算书一份，设计图纸一份。

课程设计时间为一周。

四、参考资料

［１］铁道工程．郝瀛主编．铁道工程．中国铁道出版社，2000；

［２］铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2001）．中国铁道出版社，2002；［３］铁路路基设计规范（TB10001-2005）．中国铁道出版社，2005；

［４］铁路工程设计技术手册路基．铁道部第一勘测设计院．中国铁道出版社，1995；

《路基工程》课程设计指导书

一、课程设计的目的和要求

课程设计是高等学校学生在校学习专业课得一个重要环节，也是学生综合运用所学知识解决实际问题和独立钻研的好时机。课程实际在教学上的要求是：

1.培养综合运用所学知识、解决实际问题的独立工作能力；

2.系统巩固并提高基础理论课与专业知识；

3.提高与加强设计、计算、绘图及编制说明书的基本技能。

二、课程设计的步骤与方法

（一）、认真分析设计任务书所提供的设计依据。

（二）、依据《铁路路基设计规范（TB10001-2005）》，确定双线铁路的线间距，并确定路基各部分尺寸。

（三）换算土柱的确定

进行路基及其加固建筑物的力学检算时，系将路基面上的轨道静载和列车竖向活载一起换算成与路基土体容重相同的矩形土体，此为换算土柱。

绘制出换算土柱高度及分布宽度计算图示，并选取参数进行计算。计算结果可参照《铁路路基设计规范（TB10001-2005）》附表A进行检查。

（四）、挡土墙尺寸的初步拟定

采用重力式仰斜挡土墙。初步拟定墙顶宽度、墙背和墙胸的坡度、墙底宽度和坡度。

（五）、挡土墙设计荷载的计算

作用在挡土墙上的力，一般可只计算主力，在浸水地区、地震动峰值加速度为0.2g（原为八度）及以上地区及有冻胀力等情况下，尚应计算附加力和特殊力。本设计中只考虑如下主力：

1、墙背填料及荷载的主动土压力

作用在挡土墙墙背的主动土压力，一般按库仑主动土压力公式计算。

当破裂面交于路基面时，破裂棱体的面积S 随着挡土墙及破裂面位置而变化，但都可归纳为一个表达式：

00tan S A B θ=-

式中 ()00,,A f H a h =

()000,,,,,,B f H a b h K l α=

当边界条件确定后，A 0、B 0为常数，并可从破裂棱体的几何关系求得。

附表“各种边界条件下的库仑

主动土压力公式”给出了不同边界条件下的库仑主动土压力计算公式。在具体计算时，由于无法预知破裂面的位置，一般是先假设破裂面位置，然后按此情况计算出破裂角θ，再根据几何关系来校核假设是否正确。若假设不合理，则需选用另外的破裂面位置重新计算，直至校核合理。最后可根据附表中公式计算土压力的大小，方向和作用点位置。

2、墙身重力及位于挡土墙顶面上的恒载

（1）墙身重力可由挡墙面积乘以挡墙圬工的容重得到；

（2）挡土墙顶面上的恒载：若设计中的换算土柱一部分已侵入挡土墙墙顶范围，则此部分换算土柱应计入挡土墙顶面上的恒载。

3、基底的法向力及摩擦力 （六）、挡土墙的检算 1、挡土墙稳定性检算

挡土墙稳定性检算要求

检算项目 主要力 主要力加附加力

滑动稳定系数K c ≥1.30 ≥1.20 倾覆稳定系数K 0

≥1.60 ≥1.30 偏心距e

土质地基

≤B/6 ≤B/6 岩石地基

≤B/4 ≤B/4 基底应力σ

≤[容许承载力]

≤1.2[容许承载力]

（1）挡土墙沿基底的抗滑动稳定系数（非浸水）

()''

00

tan tan x x x c x N E E f E K E N αα⎡⎤+-⋅⋅+⎣⎦=

-⋅∑∑∑∑

式中 N ∑——作用基底上的总垂直力（kN ）；

x

E

∑——墙后主动土压力的总水平分力（kN ）；

'x E ——墙前土压力的水平分力（kN ）；

0α——基底倾斜角（°）；

f ——基底与地层间的摩擦系数。

倾斜基底尚应检算沿地基水平方向的滑动稳定性。基底下有软弱土层时，还应检算该土层的滑动稳定性。

（2）挡土墙抗倾覆稳定系数

y

M K M

=

∑∑

式中

y

M

∑——稳定力系对墙趾的总力矩（kN ⋅m ）； 0

M

∑——倾覆力系对墙趾的总力矩（kN ⋅m ）。

（3）挡土墙基底合力的偏心距

022y M M B B e C N

-=-=-

∑∑∑

式中 e ——基底合力的偏心距（m ），当为倾斜基底时，为倾斜基底合力

的偏心距；

B ——基底宽度（m ），倾斜基底为其斜宽；