1、路基工程课程设计任务书与指导书2009-10-292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。 （三）先修课程土力学、理论力学、材料力学、结构设计原理等二、设计资料 某级重型双线铁路，旅客列车设计行车速度 140km/h，K2+500K3+500 段路堤处于直线地段，高度 412m，根据实际情况，需设置重力式挡土墙。（一）设计题号具体见 Excel 文档。题 号 墙高（m）挡墙类
2、型4 5 6 7 8 9 10 11 12粉土 1 2 3 4 5 6 7 8 9砂类土 10 11 12 13 14 15 16 17 18碎石类土 19 20 21 22 23 24 25 26 27路肩墙墙后填料 不易风化的 28 29 30 31 32 33 34 35 363块石粉土 37 38 39 40 41 42 43砂类土 44 45 46 47 48 49 50碎石类土 51 52 53 54 55 56 57路堤墙墙后填料 不易风化的 块石 58 59 60 61 62 63 64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
3、挡墙上部有 2 米高的路堤填土。（进一步考虑挡墙材料的不同，从而挡墙容重和土与墙背间的摩擦角不同，可将题号扩大一倍。）（二）设计荷载只考虑主力（主要力系）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，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。课程设计时间为六周。四、参考资料 铁道工程郝瀛主编铁道工程中国铁道出版社，2000； 铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2001 ）中国铁道出版社，2002； 铁路路
4、基设计规范（TB10001-2005）中国铁道出版社， 2005； 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；4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专业课的一个重要环节，是学生综合运用所学知识解决实际问题和独立钻研的一种重要训练。课程设计在教学上的要求是： 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（TB10001-20
5、05 ），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。当墙后填料不均匀时，为方便计，可将墙后填料视作均质材料进行计算，容重可取墙后填料的平均容重。（四）、挡土墙尺寸的初步拟定采用重力式仰斜挡土墙。根据规范，初步拟定墙顶宽度、墙背和墙胸的坡度、墙底宽度和坡度，然后进行检算。（五）、挡土墙设计荷载的计算作用在挡土墙上
6、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：51、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： 00tanSAB式中 ,fHh00,BbKl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
7、破裂面位置，然后按此情况计算出破裂角 ，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。也可编程或采用 EXCEL 表格进行计算，设计中依个人学习基础而定。编程思路：限定破裂角 由 90 0- 循环，给定搜索步长=0.1 0.5 0，以不同破裂角 值确定相应土压力，从中找出最大值即为主动土压力。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。
8、3、基底的法向力及摩擦力（六）、挡土墙的检算61、挡土墙稳定性检算挡土墙稳定性检算要求检算项目 主要力系 主要力系加附加力系滑动稳定系数 Kc 1.30，1.5 1.20倾覆稳定系数 K0 1.50，1.7 1.30土质地基 B/6 B/6偏心距 e岩石地基 B/4 B/4基底应力 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） 0tanx xcNEfEKN 式中 作用基底上的总垂直力（kN）；墙后主动土压力的总水平分力（kN）；xE墙前土压力的水平分力（kN）；基底倾斜角（）；0基底与地层间的摩擦系数。f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
9、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 00yMK式中 稳定力系对墙趾的总力矩（kN m）；y 倾覆力系对墙趾的总力矩（kN m）。0 7（3）挡土墙基底合力的偏心距 02yMBeCN式中 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；C作用于基底上的垂直分力对墙趾的力臂（m）；作用于基底上的总垂直力（kN）。N当为倾斜基底时，作用于其上的总垂直力： 00cossinxE（4）基底压应力 121212616030,6NBeeBCNBe B，时 ， 时 ， ，时 ，式中 挡土墙趾部的压应力（kPa）；1挡土墙踵部的压应力（
10、kPa）。22、挡土墙截面强度检算通常仅选取一、两个墙身截面进行强度捡算，如基底、基础顶面、1/2 墙高处、墙身变截面处等截面。挡土墙稳定性检算要求8检算项目 主要力 主要力加附加力压应力 容许承载力 1.3 容许承载力剪应力 容许承载力 容许承载力偏心距 e 0.3B 0.35B3、若上述各项检算中有不合格者，则应调整挡土墙尺寸，重新进行计算，直到各项检算指标全部合格。（七）、绘制挡土墙设计图纸采用 Autocad 制图，建议采用 3 号图纸，绘图比例 1：200。注意图框格式，布局要整齐合理，并附设计说明。三、课程设计文件装订 课程设计的成果一般是课程设计计算书和设计图纸。课程设计计算书应
11、装订成一册，由封面、目录、课程设计计算书、参考文献、附录、封底等部分组成。设计图纸应符合规范，达到施工图要求。1、封面封面要素包括课程设计名称、学生姓名学号、教师姓名，以及编写日期等。2目录编写目录时应注意与设计计算书相对应。3课程设计计算书课程设计计算书主要记录全部的设计计算过程，应完整、清楚、整洁、正确。计算步骤要条理清楚，引用数据要有依据，采用计算图表和计算公式应注明其来源或出处，计算结果应与图纸表达一致。4参考文献参考文献中列出主要的参考文章、书籍等。5附录附录包括课程设计任务书和其他主要的设计依据资料、程序代码等。6设计图纸9图纸要求：依据铁路工程制图标准 （TBT10058-98） ，采用铅笔或 CAD绘图，设计内容满足规范的要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图要求。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；10西 南 交 通 大 学路基工程课程设计报告学生姓名： 学生学号： 班级编号： 指导教师： 年 月 日
