预制钢筋混凝土块拼装式绿色挡土墙设计与计算—工点本科毕业论文正文终稿.docx
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1、西南交通大学本科毕业设计(论文)西南交通大学本科毕业设计(论文)预制钢筋混凝土块拼装式绿色挡土墙设计与计算-工点1DESIGN AND CALCULATION OF PRECAST REINFORCED CONCRETE ASSEMBLING BLOCK GREEN RETAINING WALL 毕业设计(论文)设计书题目:预制钢筋混凝土块拼装式绿色挡土墙设计与计算工点11、本论文的目的、意义: 在追求效率和质量的今天,传统挡土墙已经越来越不适用。无论是材料的选用,结构形式的变化,挡土墙已经有了一个较大的发展。但这些还不能适应现代社会对土木工程的要求。研究预制钢筋混凝土块拼装式挡土墙的目的就在
2、于解决在挡土墙施工时混凝土必须现浇的问题,通过在工厂预制好混凝土块之后,再将其运到现场进行拼装。可以节省大量的人力和费用。并且也不需要在施工的现场堆放大量材料和施工机具,场地大小对其限制不大。对于个人而言,通过这次的毕业设计,让自己对学习过的专业知识进行了一个系统的复习和运用。了解了现在挡土墙应用和发展,学习了新的土压力的计算方式 ,对动应力对挡土墙的影响有了一个更深刻的认识,熟悉了挡土墙的设计与计算方法,对Autocad和理正挡土墙设计软件的应用更加的熟悉,对挡土墙的施工工艺有所了解。2、学生应该完成的任务 1)收集与本课题相关的资料并进行认真阅读和整理分析; 2)做不少于一万字符的英文资料
3、的翻译; 3)根据所给题目本身自带的原始资料,应用已经掌握的相关知识,进行挡土 墙土压力计算分析和挡土墙设计与计算,绘制必要的图纸; 4)编写毕业设计设计说明书并按规范整理进行打印; 5)学习有关挡土墙、土压力的相关知识; 6)撰写毕业设计实习日志及毕业设计实习报告。 3、论文各部分内容及时间分配:(共 16 周)第一部分 查阅相关文献,收集相关资料,并进行认真学习与整理分析 ( 2 周) 第二部分 毕业设计实习日志及实习报告的整理 ( 2 周) 第三部分 外文资料的翻译 ( 2 周)第四部分 学习土压力计算挡土墙和路基面参数设计,挡土墙结构设计与cad图的绘制。 ( 2 周)第五部分 挡土墙
4、的设计与检算,列车动应力作用下的挡土墙的检算,用理正挡土墙软件进行分析与检算。 ( 5 周)第六部分 毕业设计说明书的编写整理及打印 ( 2 周) 评阅及答辩 ( 1 周)备 注:指导教师:年 月 日审 批 人:年 月 日摘要挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。随着科学技术的发展与人民生活水平质量的不断提高,其在铁路边坡、公路工程、水利工程岸堤防护、建筑物四周、矿山坑道等工程中的运用也愈加广泛。本文研究的钢筋混凝土块拼装式挡土墙是近年来新兴的一种绿色支挡结构,虽然在国内,其应用范围与传统挡土墙相比并不是非常广泛,但其特有的一些优点决定了其定能渐渐的走进人们的视野,
5、得到人们的认可。其优点表现为:(1) 其施工方便快捷,施工工期可提前;(2) 其对环境影响很小,基本不污染环境;(3) 其外表简洁美观,容易进行美化设计;(4) 其工程造价并不昂贵,性价比高。本文首先对挡土墙的发展史和各类挡土墙的特点作了简单的介绍,然后进行了土压力计算方法的整理与分析。本文采用重力式结构挡土墙进行设计。首先对挡土墙墙后土体土压力的分布情况进行了分析,并对挡土墙进行了检算。同时,考虑了动荷载对于挡土墙的影响,运用换算土柱法对其进行了检算。最后,对于拼装式挡土墙的施工工艺与挡土墙的美化工作做了简单介绍。关键词:拼装式挡土墙;土压力计算方法;动荷载影响;施工工艺。AbstractR
6、etaining wall is the structure to support embankment or hillside soil and prevent soil deformation falling or instability. With the development of technology and continuous improvement of peoples living standard, retaining walls used in highway, railway slope, hydraulic embankment protection, surrou
7、nding of buildings, tunnels and other projects has become even more widespread. In this paper, reinforced concrete assembling block retaining wall emerges in recent year as a green retaining structures. although in China its slope of application compared with conventional retaining wall is not very
8、extensive, it will go into peoples vision gradually and be recognized by people due to some of its unique advantages. Advantages are as follows,(1)Construct conveniently and quickly and the construction period can be reduced;(2)Minimal impaction the environment;(3)Tidy and beautiful appearance and e
9、asy to conduct landscaping design;(4)Project cost is not expensive and cost-effectiveFirstly, this paper simply introduce the history and characteristics of various type of of retaining wall, then does the work of collation and analysis of earth pressure calculation method. This paper uses the gravi
10、ty retaining wall to design. The paper analyses the distribution of earth pressure behind retaining wall and sizes count the retaining wall. This paper also considers the impact of dynamic load for the wall and uses method translating dynamic load into the conversion soil column and the static load
11、of the same width to check and calculate.At last, this paper has a simple introduction to construction techniques and landscaping work of the assembly retaining wall.Key words:the assembly retaining wall; earth pressure calculation method; impact of dynamic load; construction techniques.目录摘要4Abstrac
12、t5目录6第1章 绪论11.1 引言11.2挡土墙发展史介绍11.3 关于本课题5第2章 挡土墙土压力计算分析72.1 各类挡土墙介绍72.1.1重力式挡土墙72.1.2锚定式挡土墙82.1.3薄壁式挡土墙82.1.4加筋式挡土墙82.2作用在挡土墙上的力系92.3一般条件下库伦(Coulomb)主动土压力计算102.4大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法182.5郎肯土压力计算222.5.1概述222.5.2主动土压力计算232.5.3被动土压力计算252.6建筑地基基础设计规范中重力式挡土墙土压力计算方法262.7库伦理论与郎肯理论优缺点分析28第3章 挡土墙设计293.1参数设计293.2
13、结构设计333.2.1路基断面设计343.2.2挡土墙结构设计363.2.3预制钢筋混凝土块设计38第4章 挡土墙计算394.1静荷载作用下土压力计算394.1.1基本公式394.1.2基本数据收集与计算404.1.3主动土压力计算414.2挡土墙检算424.2.1作用在挡土墙上的力系424.2.2滑动稳定性简算434.2.3抗倾覆稳定性检算454.2.4挡土墙基底应力及偏心距检算474.2.5挡土墙墙身截面强度检算494.3动荷载对挡土墙的影响544.3.1路基面动应力544.3.2换算土柱法554.3.3抗滑移稳定性检算564.3.4抗倾覆稳定性检算564.3.5挡土墙基底应力及偏心距检算
14、574.3.6挡土墙墙身截面强度检算584.4基础钢筋配置61第5章 拼装式挡土墙施工635.1挡土墙的施工要求及注意事项635.2施工工艺流程645.3施工步骤64第6章 挡土墙绿化设计666.1 挡土墙绿化必要性分析666.2生态挡土墙系统分析666.3挡土墙绿化设计68结论1致谢2参考文献3附录一:附图1附录二:实习报告2第VIII页第1章 绪论1.1 引言挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物1。随着科学技术分发展于与人民生活质量的不断提高,其在铁路、公路边坡、建筑物四周、矿山坑道、水利工程岸堤防护等工程中的作用越来越重要,其应用范围也越来越广泛。挡土墙类型多
15、式多样,分类方式也很多,按其作用性质不同分可分为:路肩墙、路堤墙、路堑墙、山坡墙、隧道及明洞口挡土墙、桥梁两端挡墙等;按其结构性质不同可分为:重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙、其它挡土墙(柱板式挡土墙、桩板式挡土墙、垛式挡土墙)等2。拼装式预制钢筋混凝土块挡土墙是最近一些年新兴的一种挡土墙形式,其与传统的现浇挡土墙相比具有很多优点:第一是其施工速度快,施工工期可提前;二是,由于其不产生大量的废渣,故对环境影响很小,基本不污染环境;三是其外表美观简洁,容易进行美化设计;四是其工程造价并不昂贵,性价比很高。同时,其施工工艺与结构形式与传统挡土墙也有很大区别,主要表现在其无需现
16、场浇筑,只需简单的进行拼装,其工程量较小。但是相比较于部分拼装的挡土墙而言,预制钢筋混凝土拼装式挡土墙虽然还没有在国内大量的使用,但是其发展前景也相当可观。因为其完全是拼装的,所以在施工过程中不会用到大量的人力,且施工简单方便。但是由于结构形式的选择面较小所以有时候不会将其作为优先考虑。但是其优点还是比较明显的,设计计算也较方便。1.2挡土墙发展史介绍在古代人民反复不断的实践中,人们渐渐总结出了有关于挡土墙设计的丰富的经验并世代相传下来,从中国的具有悠久历史的古长城、古代望星台、古墓及古墓周边的古驿道、古栈道的两侧,都可以发现前人进行边坡防护而修筑挡土墙的痕迹。在近代,挡土墙的作用越发明显,其
17、更是被广泛应用于各种各样土木及建筑工程中,特别是铁道与公路的路基工程、建筑工程、市政园林工程、水利水电工程、水土保持工程中。挡土墙可以说是随着现代工业与科学技术的发展而迅速发展起来的。重力式挡土墙是从古至今历史最悠久的一种挡土墙结构形式,因为其材料资源丰富、结构形式容易理解、取材方便无需大范围搬运、施工简便快捷,所以其仍然是目前各国应用的最为广泛的结构形式。为了适应各式各样不同地形条件和不同地基承载力的复杂要求,在重力式挡土墙的基础上,渐渐发展形成了半重力式挡土墙与衡重式挡土墙。为了适应不同地区的建筑条件(如地基、料源、地形等)和不同的使用要求(如建筑高度、稳定性等),研究开发了多种形式的挡土
18、墙,如悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚定板式、锚杆式、土钉式及卸荷板式等,这些形式都是钢筋混凝土结构3。扶臂式和悬臂式挡土墙在国外各个国家中应用非常广泛,但在我国尚未大范围的进行普及,相信随着高等级高要求的公路工程向中西部地区的大力推进,其在建筑工程中的应用将越来越广。加筋土式挡土墙的结构设计运用了先进的加筋土技术,这是在上个世纪60年代由法国的一个著名工程师亨利一维达尔(Hneri一Vidal)在实验中进行多次试验发现的,试验结果表明当土中掺有纤维材料时,挡土墙的强度能够提高到原来挡土墙强度的几倍以上。同时,他还通过三轴压缩试验的试验结果首次提出了加筋土的概念,并且将其研究成果撰写成论文,分析了
19、挡土墙内力计算分析的方法,为现代加筋土技术具有的广阔的应用前景奠定了坚实的基础。从而,工程师亨利一维达尔(Hneri一Vidal)荣获了加筋土技术创始人的称号。我国对于加筋土技术的研究与进行应用20世纪70年代的中期才渐渐开始,1978年在云南的田坝贮煤场首次建成了我国第一座加筋土挡土墙进行试验,1980年在山西晋城陵川公路上修建了第一座公路加筋土挡土墙。加筋土挡土墙已在铁路、建筑、水利、公路和各种矿产部门得到广泛的应用。锚杆技术在土木工程中的应用已经具有非常悠久与辉煌的历史。最早于1890年北威尔士的一个煤矿加固工程中,由于结构需要最先出现运用钢筋加固岩层,美国于1912年在阿伯施来辛德的大
20、型煤矿中使用锚杆来进行顶板的支付工作。从20世纪四、五十年代开始,法国、英国、美国、德国等国家就渐渐的开始运用锚杆的特殊作用来对隧道及其洞口的边坡、各种建筑物的边坡进行加固工作。到20世纪50年代开始,由于工程建筑的需要,我国开始从国外引进锚杆技术,最初是将其运用于煤炭系统中的加固与防护。从20世纪60年代之后,锚杆技术在各个领域中的应用迅猛发展并且越来越广泛的应用于土木工程建设过程中的大量领域中。锚杆挡土墙作为一种轻型的支挡结构,由于其大量的有点被认可,其开始逐渐取代早期的笨重的重力式挡土墙,并广泛应用于铁路、公路路、煤矿及水利等工程的支挡结构当中。锚定板挡土墙是由我国铁道部门在不断实践与总
21、结中发明而出的,它在20世纪70年代的初期开始得到迅猛的发展,1974年首次运用于太焦铁路上,目前由于其独特的性能,在铁路部门各类工程中的应用非常广泛,其在铁路、公路、煤矿、水利等部门的立交桥台的防护、边坡的支撑、坡脚的防护等大量工程中也有非常广泛的应用。从20世纪70年代开始,法国、美国、英国以及原德意志联邦共和国这几个国家均各自独立的发明了一种用于边坡稳定和土坑开挖的的一种称为土钉支护的新型挡土墙支护技术,并在法国、德国两国中得到了迅猛的大范围推广运用。尤其在是20世纪70年代和其后面的一段短的时间内,土钉支护结构先后在德国的法兰克福地铁工程与纽伦堡地铁工程的基坑土体开挖工程中的应用获得巨
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