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1、06茅土 李星西 南 交 通 大 学路基工程课程设计报告学生姓名： 李星 学生学号： 20060052 班级编号： 06茅土 指导教师： 苏谦 2009年11月27日目 录1设计资料22计算书33影响因素分析84参考文献105程序代码11- 14 -1.设计资料某I级重型双线铁路，旅客列车行车速度为140km/h，K2+500K3+500段路堤处于直线地段。本人设计任务：挡土墙设计类型为路肩墙，墙身材料为片石混凝土，路堤填料为砂类土，墙高5.5m。基床表层填料为级配碎石。根据以上资料，查指导书附录可得：双线线间距为4.0m；道床顶面宽度3.4m，道床厚度0.3m，道床边坡坡率1.75；路基面宽
2、度11.2m；钢轨重度60Kg/m，型混凝土枕，铺轨根数1667根/Km，混凝土枕长度2.6m。重力式挡土墙墙身混凝土取C15，重度为23 KN/m3。填料的内摩擦角为350，土与墙背的摩擦角，基底与地层间的摩擦系数。2.计算书2.1换算土柱的确定2.1.1 计算路基土的容重为路基土的容重，取基床表层级配碎石容重19与路基填料砂类土容重18的加权平均值。取基床表层厚度为0.6m，路基厚度5.5米。2.1.2 计算换算土柱的宽度aa换算土柱的宽度，可由CAD图中直接测量出，计算可得，a=3.26m，取a=3.3m。参照铁路路基设计规范（TB10001-2005）附表A检查无误。2.1.3 计算荷
3、载PP包括列车动荷载和轨道静荷载。列车动荷载轨道静荷载由钢轨，扣件，轨枕和道床荷载组成。钢轨规格60，即 轨枕密度1667根/km,规格为型混凝土轨枕，320kg/根。取每组扣件质量2kg。道床面积由CAD计算得到A=1.616，取252.1.4换算土柱高度 取3.3m2.2挡土墙尺寸的拟定与计算为方便试算，编写了一个程序（后附），可以通过输入挡土墙的设计墙宽，倾斜基底的坡度（m:1）以及墙趾台阶长度，得到包括稳定性和强度等在内的各项检算结果。初始假定墙宽1.0m，不设置倾斜基底以及台阶。可知，滑动稳定系数与倾覆稳定系数都不足，而且相差较大，调整墙宽为1.5m。倾覆稳定系数满足了要求，滑动稳定
4、系数不足，考虑设置倾斜基底，取0.2：1。稳定性满足了要求，而偏心距又略大，观察到倾斜基底的设置引起了偏心距过大，并使得倾覆稳定系数有了一定下降，试改小倾斜基底坡度，经试算，改取0.12：1。程序运行结果显示，这组数据可以满足本次设计要求。但是挡土墙宽度似乎略大。而且没有设置墙趾台阶，基底坡度也没有用足，所以应该还有进一步缩小墙宽的可能，经试算，得到如下数据。对比前一次设计方案，墙宽减小了，而其他各项指标也满足要求。下边对于这组数据进行手算检算。 手算结果与程序运行结果相差，误差在容许范围内，检算合格。故采纳“墙宽1.4m，倾斜基底0.15：1，设置墙趾台阶0.4m”为本次设计最终方案。3.影
5、响因素分析3.1 墙宽影响不考虑倾斜基底与墙趾台阶的设置，单一变化墙宽，发现滑动稳定系数和倾覆稳定系数均近似为线性变化。可从图中分析得到，墙宽应拟定在1.41.6m范围内。3.2 倾斜基底影响取本次设计最终设计墙宽1.4m,不设置墙趾台阶，单一变化倾斜基底。发现，滑动稳定系数Kc随着倾斜基底坡度的增大而明显增大，并且在坡度越0.14：1以后满足要求,即。倾覆稳定系数Ko随着倾斜基底坡度的增大而减小，但变化的幅度很小。3.3 墙趾台阶影响取本次设计最终设计墙宽1.4m,不设置倾斜基底，单一变化墙趾台阶。由于在计算墙身重量时，未考虑墙趾台阶的影响。所以图中所示滑动稳定系数不随墙趾台阶的设置而变化，
6、而实际上应该是有微小影响的。倾覆稳定系数随台阶宽度加大而显著变化，变化规律基本呈线性。4.参考资料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；5.程序代码#include #include using namespace std;#define pi 3.141592653void main()double theta,phi=35,delta=23.33
7、,alpha=14;/角度，分别对应，用各自读音命名double kc=0,k0=0,ho=3.3,ko=3.3,l=11.2,H=5.5,l1=1.9,l2=0.796,gamma=18.11,gamma1=23,f=0.4;/依次表示抗滑稳定系数，抗倾覆稳定系数，换算土柱高度，换算土柱宽度，路基面宽度，墙高，路基顶肩到相邻换算土柱的距离，两换算土柱之间距离,填料重度，墙体重度,基底与地层之间的摩擦系数。 double d,x,x1;/墙宽,x为破裂面所属区域。 double m=0,a,h1,h,g,k=0,dk;/m为基底坡度（m：1），a为其对应的角度,h1为倾斜基底引起的h，h为计算
8、墙高,墙重,台阶长度，计算墙宽。 double s,e,theta1=0,emax=0;/破裂面面积，土压力，破裂面角度,最大土压力（主动土压力）。 double c,he,zn,ee;/破裂面与路基面交点到挡土墙内边缘的距离,土压力作用点的高度,偏心力对墙趾的力臂，偏心距。 double sigma1,sigma2,sigma3,n;/最大和最小基底应力,过渡量，N1为基底法向力。 double a1,a2,a3;/土体截面面积。 double tau;/墙身中截面剪应力。 double aa1,aa2,c1;/上半截面计算土压力时土体截面积。c1是上半截面计算土压力时破裂面的平行线与路基面
9、交点到挡土墙内边缘的距离。 double emax1,g1,n1,ee1,he1,zn1;/上半截面土压力，墙重，法向力，偏心距，土压力作用点高度,偏心力对墙趾的力臂。 double sigma11,sigma22,sigma33;/中截面最大和最小压应力。 int t=0;/判断。 coutd; coutm; coutk; phi=phi*pi/180; delta=delta*pi/180; alpha=alpha*pi/180; a=atan(m); h1=d*m/(1+m*tan(alpha); h=H+h1; for(theta=alpha;theta=(pi/2-phi);thet
10、a+=0.001745) c=h*(tan(theta)-tan(alpha); if(c=l1-d)s=0.5*h*c;e=gamma*s*sin(pi/2-theta-phi)/sin(theta+phi+delta-alpha);x=1; else if(c=l1+ko-d)s=0.5*h*c+ho*(c+d-l1);e=gamma*s*sin(pi/2-theta-phi)/sin(theta+phi+delta-alpha);x=2; else if(c=l1+ko+l2-d)s=0.5*h*c+ho*ko;e=gamma*s*sin(pi/2-theta-phi)/sin(thet
11、a+phi+delta-alpha);x=3; else if(c=l1+ko+l2+ko-d)s=0.5*h*c+ho*ko+ho*(c+d-l1-l2-ko);e=gamma*s*sin(pi/2-theta-phi)/sin(theta+phi+delta-alpha);x=4; else if(cemax)emax=e;theta1=theta;x1=x;a1=0.5*h*c; if(x=1)a2=0;a3=0; else if(x=2)a2=ho*(c+d-l1);a3=0; else if(x=3)a2=ho*ko;a3=0; else if(x=4)a2=ho*ko;a3=ho*
12、(c+d-l1-l2); else if(x=5)a2=ho*ko;a3=ho*ko; / 至此，主动土压力的计算完成。 theta1=theta1*180/pi; cout主动土压力为emaxkPa，对应角度为theta1度,破裂面位于第x1区域。1.3)cout滑动稳定系数kc=kc,满足要求！endl; else cout滑动稳定系数kc=kc,不满足要求！1.5)cout倾覆稳定系数k0=k0,满足要求！endl; else cout倾覆稳定系数k0=k0,不满足要求！endl;t=1; /下边进行偏心距的检算以及基底应力的计算。n=(g+emax*sin(delta-alpha)*c
13、os(a)+emax*cos(delta-alpha)*sin(a);zn=(g*0.5*(d+H*0.25+k)+emax*sin(delta-alpha)*(d+0.25*he+k)-emax*cos(delta-alpha)*he)/n;if(k=0)dk=d*cos(alpha)/cos(a-alpha);else dk=d+k;ee=dk/2-zn;cout偏心距e=ee=dk/6)cout不满足要求！endl;sigma1=2*n/(3*zn);sigma2=0;t=1;else cout满足要求！endl;sigma1=n/dk*(1+6*ee/dk);sigma2=n/dk*(
14、1-6*ee/dk);if(sigma1sigma2)sigma3=sigma1;sigma1=sigma2;sigma2=sigma3;cout最大基底应力=sigma1,最小基底应力=sigma2;if(sigma11000)cout,基底应力满足要求！endl;elsecout,基底应力不满足要求！=l1)aa2=(c1+d-l1)*ho;elseaa2=0;emax1=gamma*(aa1+aa2)*sin(pi/2-theta1-phi)/sin(theta1+phi+delta-alpha);g1=0.5*gamma1*d*H;tau=emax1*cos(delta-alpha);
15、/中截面剪应力计算。if(tau=710)cout墙身中截面剪应力=taukPa,满足要求！endl;elsecout墙身中截面剪应力=taukPa,不满足要求！endl;t=1;n1=g1+emax1*sin(delta-alpha);he1=(H*aa1/3+H*(c1+d-l1)/(2*c1)*aa2)/(2*(aa1+aa2);zn1=(g1*0.5*(d+H*0.25)+emax1*sin(delta-alpha)*(d+0.25*he1)-emax1*cos(delta-alpha)*he1)/n1;ee1=d/2-zn1;/中截面偏心距计算以及拉压应力检算。cout墙身中截面偏心
16、距=ee1=0.3*d)cout不满足要求！endl;sigma11=2*n1/(3*zn1);sigma22=0;t=1;else cout满足要求！endl;sigma11=n1/d*(1+6*ee1/d);sigma22=n1/d*(1-6*ee1/d);if(sigma11sigma22)sigma33=sigma11;sigma11=sigma22;sigma22=sigma33;cout墙身中截面最大压应力=sigma11kPa,;if(sigma11=6100)cout满足要求！endl;elsecout不满足要求！endl;t=1;if(sigma22-360)sigma33=-sigma22;cout墙身中截面存在拉应力，最大拉应力=sigma33kPa，不满足要求！endl;t=1;else if(sigma220)sigma33=-sigma22;cout墙身中截面存在拉应力，最大拉应力=sigma33kPa，满足要求！endl;elsecout墙身中截面不存在拉应力，最小压应力=sigma22kPa，满足要求！endl;coutendl;if(t=0)cout综上计算，墙宽dm,倾斜基底m:1,墙趾台阶km可以满足该设计要求！endl;elsecout综上计算，墙宽dm,倾斜基底m:1,墙趾台阶km不能满足该设计要求！endl;coutendl;