道路工程毕业设计路基路面综合设计计算书

108/108摘要根据设计任务书提供的设计资料和设计要求以及交通部颁发的标准和规范对怀化至通道高速公路K176+500-K178+500段提供了路基路面综合设计。此次设计主要内容包括：路线设计、路基、路面设计，英文翻译，计算机程序编制。根据提供的路线原始资料，考虑土石方填挖平衡、最大纵坡、最小纵坡、坡长、高程控制点等因素进行纵断面设计,由此结合平面图进行横断面设计。根据设计段内的地形状况，设置了边沟、截水沟、排水沟、圆管涵等排水设施。同时，进行挡土墙设计计算和防护工程设计,设置挡土墙，采用植草皮等形式进行边坡防护。高填路堤路段采用修筑挡土墙的方法收缩坡脚，减少填方，增加路堤边坡稳定性；用毕肖普法进行了边坡稳定性验算。设计进行了沥青混凝土路面的设计和水泥混凝土路面的设计，由给定的交通量等条件，按照路面结构组合设计的原则，选用不同路面结构层厚度和材料进行结构设计验算。通过本次毕业设计，在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析问题和解决问题的能力。关键词：高速公路、路基设计、路面设计、综合设计ABSTRACTAccordingtothedesigninformation,demandsofthedesigntaskinstrument,thetechnicalstandardsandspecificationsforhighwaydesignpublishedbytheMinistryofCommunicationsofChina,thecomprehensivedesignofhighwaysubgradeandpavementfromK178+500toK178+500hasbeencarriedoutbasedonthedataofHuaihua—TongdaoexpresswayinHuNanprovince.Ourprimecontentsofthedesignprojectincludeshighwayverticalalignment,thedesignofpavement,translatinganEnglisharticleintoChinese,andcompileasimplecomputerprogramme.Accordingtoroutefirsthandinformationthatisoffered,wemustonsiderthebalancebetweenthedigingoffillingout,heavyverticalslope,minimumverticalslope,thelongthofslope,highcontrolpoint,etc.Duringdesigningtheverticalsection,andcombinetheplanefigureanddesignthecrosssection.Accordingtotheconditionofclimatedistrictandremittingcalculationwaterofquantity,setupsideditch,interceptingditch,roundculverts,coverpullsculvertsetc.Meanwhile,doblockdesignofwallofsoilcalculateandprotectengineeringdesign,setuptheretainingwalltogoon,adoptplantturftoprotecttheslope,etc.Inhighembankmenthighwaysection,shrinkslopefootbybuildingtheretainingwall,reducethefilling,increasetheslopestability;makeuseofBISHOPtofollowthecheckingstabilitycalculation.Dothedesignwhichhascarriedonthepitchconcreteroadsurfaceanddesignofthecementconcreteroadsurfacebygivingvolumeoftrafficdefinitelyterms,accordingtothedesignprincipleoftheroadsurfacestructure,selectfordifferentroadsurfacestructurelayersofthicknessandmaterialthencarryonstructuraldesigncheckingcomputations.Throughthegraduationproject,thespecializedknowledgehasbeencomprehensivelyappliedandimprovedandtheabilitytoanalyseandsolveproblemsonourownhaibeenenhanced.Keyword：expressway;roadbeddesign;pavementdesign;integrateddesign；目录第一章线形设计 61.1平曲线的计算 61.1.1平曲线要素的计算 61.1.2各主点桩号的计算 61.1.3逐桩坐标表 71.2竖曲线的计算 91.2.1竖曲线要素的计算 91.2.2竖曲线要点桩号及高程的计算 9第二章路堤边坡稳定性分析 112.2计算分析 13第三章挡土墙设计 203.1设计资料 203.1.1墙身构造 203.1.2土壤地质情况 213.1.3墙身材料 213.1.4车辆荷载换算 213.2墙背土压力计算 223.2.1破裂面计算 223.2.2验算破裂面是否交于荷载内 223.2.3主动土压力计算 223.2.4主动土作用点位置确定 233.3墙身截面性质计算 233.3.1截面面积 233.3.2各截面重心到墙趾的水平距离 233.4墙身稳定性验算(分项安全系数法) 233.4.1抗滑动稳定性验算 233.4.2抗倾覆稳定性验算： 243.4.3基底应力及合力偏心距验算 243.4.4地基承载力抗力值验算 253.4.5墙身截面强度计算 263.4.6正截面直接受剪验算 27第四章排水设计 284.1气候与地质条件介绍 284.2边沟的设计 284.3设计流量的确定与验算 294.3.1计算汇水面积和径流系数 294.3.2计算汇水历时 294.3.3计算降雨强度 304.3.4计算设计径流量 304.3.5汇流历时检验 314.3.6冲淤检验 31第五章水泥混凝土路面 325.1水泥混凝土路面设计总则 325.2结构组合设计原则 325.2.1路基 325.2.2垫层 325.2.3基层 335.2.4面层 335.2.5路肩 345.3交通量计算 345.4交通参数分析 355.5方案设计与验算 355.5.1方案一 355.5.2方案二 435.5.3方案三 505.6水泥混凝土路面结构设计及方案比选原则与总结 57第六章沥青混凝土路面设计 596.1据交通量确定累计标准轴次 596.2方案一：半刚性 616.2.1假定路基为干燥状态 616.2.2假设路基为中湿状态 636.2.3假设路基为潮湿状态 656.3.方案二：柔性基层 676.3.1：假设路基为干燥状态 676.3.2：假设路基为中湿状态 706.3.2：假设路基为潮湿状态 726.4方案三：组合路基 746.4.1：假设路基为干燥状态 746.4.2：假设路基为中湿状态 766.4.3：假设路基为潮湿状态 786.5.1基层比选： 806.5.2面层比选 816.5.3经济上比较 826.5.4沥青路面方案比选表 83第七章程序设计 85外文文献译文 87参考文献 88致谢 89线形设计1.1平曲线的计算1.1.1平曲线要素的计算已知：JD4圆曲线半径R=1000m，转角=42º53ˊ05.3〞(右)；曲线总长；Ls=250m。计算：β0=28.6479×Ls/R=7.162，q=Ls/2=125m，p=Ls²/24R=2.604m，外距；曲线总长Lh=(α-2β0)Rπ/180+2Ls=998.481切线长；T=(R+p)×tgα/2+q=518.707切曲差。1.1.2各主点桩号的计算已知：JD1桩号为：K177+865.720；计算：直缓点桩号为ZY=JD-T=K177+846.253；缓圆点桩号为HY=ZH+LS1=K177+347.013曲中点桩号为QZ=ZY+L总/2=K177+846.253；圆缓点桩号为HY=ZH+LS1=K178+095.494圆直点桩号为YZ=ZY+Ls=K178+345.494。1.1.3逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K176+50002886015..968495782.00482K177+00002885519..923495844.88127K176+52002885996..127495784.55588K177+02002885500..082495847.33233K176+54002885976..285495787.00694K177+04002885480..24495849.88339K176+56002885956..443495789.55799K177+06002885460..398495852.33444K176+58002885936..601495792.00905K177+08002885440..556495854.8855K176+60002885916..759495794.66011K177+10002885420..714495857.33656K176+62002885896..918495797.11117K177+12002885400..873495859.88762K176+64002885877..076495799.66223K177.031495862.33868K176+66002885857..234495802.11328K177+16002885361..189495864.88973K176+68002885837..392495804.66434K177.347495867.44079K176+70002885817..55495807.1154K177+20002885321..505495869.99185K176+72002885797..709495809.66646K177+22002885301..664495872.44291K176+74002885777..867495812.11752K177+24002885281..822495874.99397K176+76002885758..025495814.66857K177+26002885261..98495877.44502K176+78002885738..183495817.11963K177+28002885242..138495879.99608K176+80002885718..341495819.77069K177+30002885222..296495882.44714K176+82002885698..5495822.22175K177+32002885202..455495884.9982K176+84002885678..658495824.77281K177+34002885182..613495887.44926K176+86002885658..816495827.22386K177+3477.032885175..655495888.33729K176+88002885638..974495829.77492K177+36002885162..771495890.00017K176+90002885619..132495832.22598K177+38002885142..926495892.449K176+92002885599..291495834.77704K177+40002885123..075495894.99259K176+94002885579..449495837.2281K177+42002885103..214495897.22776K176+96002885559..607495839.77915K177+44002885083..339495899.55133K176+98002885539..765495842.33021K177+46002885063..449495901.66012桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K177+48002885043..54495903.55091K177+96002884571..59495844.55295K177+50002885023..612495905.22051K177+98002884552..959495837.22577K177+52002885003..665495906.66571K178+00002884534..477495829.66147K177+54002884983..7495907.8833K178+02002884516..152495821.66037K177+56002884963..719495908.77004K178+04002884497..991495813.22278K177+58002884943..726495909.22273K178+06002884480..001495804.44904K177+5977.012884926..714495909.33834K178+08002884462..189495795.33949K177+60002884923..727495909.33815K178+0955.492884448..518495788.11049K177+62002884903..729495909.1139K178+10002884444..563495785.99451K177+64002884883..739495908.44966K178+12002884427..124495776.11531K177+66002884863..767495907.44545K178.865495766.00481K177+68002884843..819495906.00133K178+16002884392..774495755.66607K177+70002884823..904495904.11734K178.839495745.00209K177+72002884804..03495901.99356K178+20002884359..047495734.11578K177+74002884784..205495899.33008K178+22002884342..382495723.00999K177+76002884764..436495896.22701K178+24002884325..829495711.88753K177+78002884744..732495892.88446K178+26002884309..371495700.55113K177+80002884725..1495889.00257K178+28002884292..991495689.00351K177+82002884705..549495884.8815K178+30002884276..672495677.44731K177+84002884686..086495880.22142K178+32002884260..395495665.88519K177+86002884666..718495875.2225K178+34002884244..141495654.11975K177+88002884647..455495869.88495K178+3455.492884239..678495650.99938K177+90002884628..302495864.00898K178+36002884227..893495642.5536K177+92002884609..269495857.99482K178+38002884211..63495630.88943K177+94002884590..362495851.44273K178+40002884195..334495619.229971.2竖曲线的计算1.2.1竖曲线要素的计算已知：第1变坡点：K175+996.079，高程：452.3568m，竖曲线半径R=21000m，i=2.209%，i=-0.748%，为凹形曲线；第2变坡点：K176+980，高程：445m，竖曲线半径R=10000m，i=-0.748%，i=2.166%，为凸形曲线；第3变坡点：K177+857.213，高程：464m，竖曲线半径R=30000m，i=2.166%，i=-0.623%，为凸形曲线；计算得：竖曲线一：，为凸形曲线，曲线长；切线长；外距。竖曲线二：同理求得：曲线长切线长L=291.366m；T=145.683m，外距E=1.061m。竖曲线三：同理求得：曲线长切线长L3=836.472m；T3=418.236m，外距E3=2.915m。1.2.2竖曲线要点桩号及高程的计算竖曲线一：起点桩号=K175+685.575－T=K175+685.575；终点桩号=K175+685.575＋T=K175+996.079；变坡点对应桩号设计高程=450.061；竖曲线一起点设计高程=442.364m；竖曲线一终点设计高程=448.973m。竖曲线二：起点桩号=K176+834.317；终点桩号=K177+125.683；变坡点二对应桩号设计高程=445+E=456.062m；竖曲线二起点设计高程=441.671；竖曲线二终点设计高程=454.639m。竖曲线三：起点桩号=K177+438.977；终点桩号=K178+275.449；变坡点三对应桩号设计高程=461.085m；竖曲线三起点设计高程=453.950m；竖曲线三终点设计高程=460m。路堤边坡稳定性分析2.1边坡资料：本路段中填方路堤K177+960横断面为最高路堤，所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象。此横断面高19.03m，路基宽度24.5米，边坡坡度采用1：1.5和1：1.75，路堤填土为粘性土，，根据《公路路基设计手册》取土粘聚力，填土容重，内摩擦角为35°，根据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)，高速公路的汽车荷载等级为公路Ⅰ级，其分析过程如下：2.1.1.把汽车荷载换算成土柱高(当量高度)。按公式换算土柱高度为公式中：L——纵向分布长度(等于汽车后轴轮胎的总距)，L=12.8mB——横向分布车辆轮胎最外缘间总距。BNbN1md其中：N为车辆数为3；m为两辆车后轮的中心距离，取1.3m；b为后轮轮距，为1.8m；d为轮胎的着地宽度，取0.6，则：B=12.8m故h0=0.8238mH=19.03其中h0为荷载的换算高度，H为荷载均匀分布于路基时路堤坡脚至荷载顶面的高度。2.1.2确定滑动圆心辅助线EF。用4.5H法确定定滑动圆心的的辅助线。边边坡坡度为30°由《路基设设计手册》表表1-2-114得1＝26°，2＝35°据此作AF、BF线交于F点；再在坡坡脚下H处的C点及沿水平平线4.5H处得E点，连EF线得最危险险滑弧圆心位位置的辅助线线，见图2--1图2-14.5H法确定滑动动圆心辅助线线示意图2.1.3用简简化毕绍普法法求稳定系数数Fs通过计算选中的五五个圆心点对对应的安全系系数Ki，得到最小值K和对应的圆圆心点，再进进行验算。计计算Ki时，采用简简化bishoop法，并假设设滑动面通过过坡脚。简化化bishoop法需要迭代代，先假设一一个K值进行反复复带入计算((具体迭代过过程见表)。简化毕肖肖普法的计算算公式如下：：式中：K——安安全系数；Wi——各土条重，KN；；c——填土的粘聚力，KKPa；bi——各土条条宽度，m；hi——各土土条高度，包包括堤顶车辆辆荷载的换算算土柱高度。用迭代法求解安全全系数K计算步骤为为：先假定一一个K1值，代入公公式的右边，计计算出K2；再将K2代入公式式的右边，计计算出K3……，如此反复复迭代，直至至Kn+1≈Kn为止；2.2计算分析析其计算过程为：(1)在圆心辅助线上取取圆心点O1，作半径为R1=422.35m的圆弧滑动动面，对滑动动面范围内的的土体按断面面形式将滑动动面分为10个土条，如如图2-2验算其稳定定性，计算结果见见表2-1图2-2圆心为为O1时的滑动面面(2)在滑动圆弧弧圆心辅助线线上取同一圆圆心点O2，作半径为R2=399.84m的圆弧滑动动面，按断面形式将将滑动面分为为10个土条，如如图2-3验算算其稳定性，计计算结果见表表2-2。图2-3圆心为OO2的滑动面示示意图(3)在滑动圆弧弧圆心辅助线线上取同一圆圆心点O3，作半径为R3=388.01m的圆弧滑动动面，按断面形式将将滑动面分为为11个土条，如如图2-4验算其稳定定性，计算结结果见表2-3。图2-4圆心为OO2的滑动面示示意图(4)在滑动圆弧弧圆心辅助线线上取同一圆圆心点O4，作半径为R4=366.7m的圆弧滑动动面，按断面面形式将滑动动面分为10个土条，如如图2-5验算其稳定定性，计算结结果见表2-4。综合上述分析，得得出K值曲线图如如下。通过比较，过坡角角的六个滑动动面中Fs最小的是过过圆心O3画的弧所得得滑动面，Fs(miin)=FFs3=1..402。所以，最不不利滑动面圆圆心为O3；滑动半径R3=440.01mm。滑动安全全系数Fs3=1.4022>[Fs]]=1.255，所以验算算的K177++960m处的边坡处处于稳定状态态。土条号LiαsinacosaFi(㎡)Qi(KN)QitanφQisinaCiLicosaamKi14.6732.530.8170.5777.359129.80960.530106.00539.6220.577173.44324.1530.20.7470.66516.714294.826137.477220.13940.5800.905196.68136.4126.580.6670.74538.643681.663317.859454.71470.1990.960404.43044.8322.260.5590.82935.027617.876288.116345.31558.8781.009343.90654.518.290.4590.88833.902598.031278.862274.54658.7671.036325.88864.2914.270.3580.93433.922598.384279.026214.29558.8801.049322.17174.1410.270.2590.96630.702541.583252.540140.44658.7761.049296.72284.056.350.1590.98724.972440.506205.40870.24658.7731.038254.39194.012.420.0610.99817.534309.300144.22618.80158.8381.018199.533105.33-1.54-0.0390.9998.916157.27873.339-6.07078.2930.987153.653∑1838.43882670.8199K1.453表2-1土条号LiαsinacosaFi(㎡)Qi(KN)QitanφQisinaCiLicosaamKi14.6732.530.8170.5777.359129.80960.530106.00539.6220.577173.44324.1530.20.7470.66516.714294.826137.477220.13940.5800.905196.68136.4126.580.6670.74538.643681.663317.859454.71470.1990.960404.43044.8322.260.5590.82935.027617.876288.116345.31558.8781.009343.90654.518.290.4590.88833.902598.031278.862274.54658.7671.036325.88864.2914.270.3580.93433.922598.384279.026214.29558.8801.049322.17174.1410.270.2590.96630.702541.583252.540140.44658.7761.049296.72284.056.350.1590.98724.972440.506205.40870.24658.7731.038254.39194.012.420.0610.99817.534309.300144.22618.80158.8381.018199.533105.33-1.54-0.0390.9998.916157.27873.339-6.07078.2930.987153.653∑1838.43882670.8199K1.453表2-2表2-3土条号LiasinacosaFi(㎡)Qi(KN)QitanφQisinaCiLicosaamKi14.9631.770.8360.5497.791137.42464.081114.89340.0040.818127.31824.1929.450.7750.63217.802314.018146.427243.29138.9420.881210.31233.7226.880.7070.70725.756454.327211.853321.29738.6630.934268.09046.0223.230.6110.79152.520926.444432.001566.27770.0380.988508.13054.6118.890.4970.86844.689788.310367.589391.86558.8011.028414.95664.3514.910.3920.92042.024741.298345.667290.85158.8181.046386.70074.1810.890.2870.95840.710718.124334.861205.83258.8681.050374.90384.076.940.1830.98336.060636.098296.613116.14958.8231.042341.13991.012.980.0850.99629.061512.636239.04243.78814.7931.024247.931104.01-0.96-0.0251.00020.270357.563166.732-9.04258.9280.992227.583115.38-4.92-0.1290.99210.270181.16384.476-23.43078.4220.950171.470∑2261.77223278.5322K1.44954表2-4土条号LiαsinacosaFi(㎡)Qi(KN)QitanφQisinaCiLicosaamKi15.3131.380.8550.5198.365147.55068.802126.13440.5010.773141.47524.3429.050.7920.61119.091336.756157.030266.58338.9820.846231.69733.8126.480.7220.69227.445484.121225.746349.31438.7780.907291.79543.4623.880.6510.75933.551591.831275.971385.10138.6220.952330.28955.720.230.5510.83465.6661158.3488540.138638.50969.9110.998611.28964.4415.880.4330.90253.937951.449443.661411.64658.8431.030487.87775.7711.150.3090.95167.6001192.4599556.043367.87680.6821.043610.59685.575.70.1540.98860.7911072.3533500.038164.79580.9061.034561.986950.50.0141.00042.377747.530348.57310.09873.4931.004420.419104.03-3.98-0.1080.99422.918404.274188.513-43.85858.8910.962257.204115.48-7.94-0.2160.97611.596204.54895.381-44.27678.6460.912190.810∑2631.92334135.4388K1.57126第三章挡土墙设设计3.1设计资料料挡土墙是支撑路基基填土或山坡坡土体，防止止填土或土体体变形失稳的的构造物。为为了收缩边坡坡坡脚，防止止陡坡路堤下下滑，设置路路堤挡土墙，同同时也避免与与其它建筑干干扰或者多占占农田。设计计验算挡土墙墙时需要计算算其所受土压压力，一般为为主动土压力力。而库伦理理论本来只考考虑不具有粘粘聚力的砂性性土的土压力力问题。当墙墙后填料为粘粘性土时，土土的粘聚力对对主动土压力力的影响很大大，因此应考考虑粘聚力的的影响。采用用等效内摩擦擦角：通常将将内摩擦角φ和单位粘聚聚力c，换算成比φ值大的等效效内摩擦角φD，按砂性土土的公式来计计算土压力。但但是影响土压压力数值的因因素是多方面面的，不能用用上述方法确确定一个固定定的换算关系系或固定的换换算值。用上上述方法换算算的内摩擦角角，只与某一一特定的墙高高相适应，对对于矮墙偏于于安全，对于于高墙则偏于于危险。3.1.1墙身构构造本设计任务段中KK178+1100～K178++220的左侧设置置了俯斜式路路堤挡土墙，以以收缩坡脚，减减少占地，减减少填方量，增增强路基的稳稳定性，现取取K178++180截面的左侧侧进行挡墙设设计计算，其其断面尺寸如如图3-1所示：拟采用浆砌片石俯俯斜式路堤墙墙，墙高H=9.4米，墙顶填填土高a=3mm，顶宽2.8米，底水平平宽5米，墙背府府斜，坡度为为1：0.2故(a=arcctan((0.2/11)=11.994°)，墙面垂直直，基底倾斜斜，坡度为1：5故(a0=arcttan(0.2)=11..31°)，路基边坡坡角β=33.699°故b=4.55m。设计荷载载公路I级。由于经经典库伦理论论只考虑不具具有粘聚力的的砂性土的土土压力问题。因因此计算粘性性土土压力时时采用等效内内摩擦角法，取取其等效内摩摩擦角进行计计算。3.1.2土壤地地质情况填土为粘性土，土土的粘聚力CC=25KPa，其等等效内摩擦角角φ=35°，墙背与填填土间的摩擦擦角δ=φ/2=177.5°，容重为γ=18kNm3。粘性土地基容许承承载力3500Kpa，基底摩擦系系数μ取0.4。3.1.3墙身材材料采用7.5号砂浆，25号片石，砌砌体容重为γγk=233KN/mm3查《规范》得得砌体容许压压应力为6000KPa，容许剪应应力为1000KPa，容许拉应应力为＝60KPa。3.1.4车辆荷荷载换算根据《公路路基设设计规范》(JTGD30-22004)，为计算的的方便车辆荷荷载，可简化化换算为路基基填土的均布布土层，并采采用全断面布布载。换算土层厚：(10-2)/(220-10))=(10-8)/(q-100)解得：q=11..667h0q/γ=11..667/118=0.6648m式中，q为附加荷荷载强度，γ为墙后填土土容重γ=18kN//m33.2墙背土压压力计算对于墙趾前土体的的被动土压力力Ep，在挡土墙墙基础一般埋埋深的情况下下，考虑到各各种自然力和和人畜活动的的作用，以偏偏于安全，一一般均不计被被动土压力，只只计算主动土土压力。3.2.1破裂裂面计算假设破裂面交于荷荷载中部，则则：A0=1/2(aa+H+2hh0)(a++H)=1//2(3+99.4+2××0.6488)(3+99.4)=884.9155B0=1/2abb+(b+dd)h0-11/2H(H+2a++2h0)tana=1/2×33×4.5++(4.5++0.75))×0.6448-1/22×9.4((9.4+22×3+2××0.6488)tan111.97°°=-6.4485=0.54其中ψ=40.556°′破裂角θ=28..183.2.2验算算破裂面是否否交于荷载内内堤顶至墙踵的距离离：(H+a)tanθ=(9.77+3)×0.544=6.7mm荷载内缘至墙踵的的距离：-Htanna+b++d=-9..4×0.22+4.5++0.75==3.37荷载外缘至墙踵的的距离：-Htana++b+d+l0=--9.4×00.2+4..5+0.775+11..5=14..873.37＜6.77＜14.877假设满足要要求。3.2.3主动动土压力计算算Ea=γ(A0ttanθ-B0)cos(θ+)/sinn(θ+)=18×(84..915×00.54+66.485))cos633.18°//sin633.18°==476.3304KN=476.3044×cos((11.311+17.55°)=4117.3488KN=476.3044×sin((11.311+17.55°)=2229.5344KN3.2.4主动动土作用点位位置确定h1=d/(taanθ+tanna)=0.755/(0.54++0.20))=1.0114mh2=(b-attanθ)/(tanθ+tanna)=(4.55-3×0..54)/((0.54++0.20))=3.8992mh3=H-h11-h2==9.4+11.014--3.8922=6.5222mZy=[H³+a(HH²-3hh1H+hh2²)+33h0h33²]/3××(H²++2aH-aah1-2h0h3))=[9.4³++3×(9..4²-33×1.0114×9.44+3.8992²)++3×0.6648×6..522²²]/[3××(9.4²²+2×3××9.4-33×1.0114-2×00.648××6.5222)]=2.846mZx=B-Zytana==5-2.8446×0.22=4.433m3.3墙身截面面性质计算3.3.1截面面面积A1=26.477m²A2=9.37mm²A3=2.36mm²ΣA=A1+A2++A3=388.1m²3.3.2各截截面重心到墙墙趾的水平距距离X1=1.4mX2=3.46mmX3=3.26mm∴墙身重心到墙趾的的水平距离为为=(26.47××1+9.337×3.46++2.36×3.26)//38.1==1.6077m墙身重力：G=kkΣAi=233×38.11=876..3KN3.4墙身稳定定性验算(分项安全系系数法)3.4.1抗滑滑动稳定性验验算验算采用“极限状状态分项系数数法”。滑动稳定方程：[0.9G+γQ11(Ey+EExtanα0)]μ+(0.9GG+γQ1Ey)ttanα0-γQ1Ex=[0.9×8776.3+11.4×(2229.5334+417.3348×0..25)]×0.4++(0.9××876.33+1.4××229.5534)×0.25－1.4×4117.3488+0.5××0=1955.653＞0抗滑稳定性系数：：N=(GγG+γγQ1Ey-W)coosa0+γQ1Exsina0=(876.3××1.2+11.4×2229.5344-0)coos11.331°+1..4×4177.348ssin11..31°=14660.8355KNKc={[1460..835+((417.3348-0))×0.2]]×0.399+0}/((417.3348－1460..835×00.2)=4.811＞[[Kc]=1..3∴所以抗滑稳定性满满足要求。3.4.2抗倾倾覆稳定性验验算：验算采用“极限状状态分项系数数法”。倾覆稳定方程：0.8GZG+γγQ1(EyZx-ExZy)+γQ2EpZp＞0=0.8×8766.3×1..607+11.4×(2229.5334×4.443-4177.348××2.8466)+0=859.3033＞0=(8766.3×1..607+2229.5334×4.443)/(417.3348×2..846)=2.0442>[K0]=1.55∴所以抗倾覆稳定性性满足要求3.4.3基底底应力及合力力偏心距验算算为了保证挡土墙基基底应力不超超过地基承载载力，应进行行基底应力验验算；同时，为为了避免挡土土墙不均匀沉沉陷，控制作作用于挡土墙墙基底的合力力偏心距。轴心荷载作用时：：p=N/AAN1=(GγG++γQ1Ey--W)cossa0+γQ1Exssina00=(876.33×1.2++1.4×2229.5334-0)ccos11..31°+11.4×4117.3488sin111.31°=11460.8835KN所以：p=N/AA=14600.835//(5.1××1)=2886.4388KPa＜350Kppa式中：A=B×11(B为倾斜基底底宽度：B=5.00/cos111°18′=5.1m，P为基地平均均压应力，N1为每延米作作用于基地的的总竖向设计计值(KN)故基础地面面压应力满足足要求。(2)偏心荷载作作用时：作用于基底的合力力偏心距∵e0=0.055|e0|=0..05<B//6=0..85M=G×(Zg--B/2)++Ey(Zxx-B/2))-ExZyy=-8776.3×((1.6077-5.1//2)+229.5534×((4.43--5.1/22)-4117.3488×2.8466=70.1102kN··mN1=(GrG++rQ1EEy)cossα0+rQ11Exsinnα0=14600.835(N)则：∴Pmaxx=303..288KPPa)<[σ0]=3500(KPa))Pmiin=2699.585((KPa)<<[σ0]=3500(KPa))其中A=B×1.0==5.1×11=5.1mm2故偏心距与基底应应力均满足要要求。3.4.4地基基承载力抗力力值验算当挡土墙的基础宽宽度大于3mm，或埋置深深度大于0.5m时，除岩石石地基外，地地基承载应力力抗力值按下下式计算：=350++0.3×118×(5.1-33)+1.6××18×(1.5--0.5)=390..14KPaa式中：f—地基承承载应力抗力力值；fkk—地基承载应应力标准值；；取取0.3，取1.6轴心荷载作用时，P=286.438KPa＜390.14KPa当偏心荷载作用时时，Pmaxx=303..288KPPa＜390.114KPa故地基承载力抗力力值符合要求求。3.4.5墙身身截面强度计计算查《公路路基设计计规范》(JTGDD30-20004)表5.4.44-1，抗力分项项系数γk=2.331αK==0.998，为为轴向力偏心心影响系数。2205.58

NNj=γ0(γGNG+γQ1NQ11+∑γQiψCiNQii)=1.005×(1..2×4177.438++1.4×2229.5334+0)=863..387KNN＜2205..58KN故墙身强度满足要要求。稳定计算，要求：：≤。查《公路路基设计计规范》(JTGDD30-20004)表5.4.44-3，与材料有有关的系数αs=0.0002βS==(2×9.4)/55.1=3..686ψK=1÷{[11+0.0002×3.3386×(3.3866-3)]×[1++16×(00.05/55.1)²]}=0.99660Nd=2196.4452KN故稳定性满足要求求。3.4.6正截截面直接受剪剪验算要求：≤其中，=Ex==417.3348KNAjRj/=(4.43×990)÷2.311+0.422×14600.835==786.1148KN＞Qj式中：Qj—正正截面剪力((KN)Ajj—受剪截面面面积(m²)Rjj—砌体截面的的抗剪截面强强度(kpa)fmm—摩擦系数，ffm=0.42。故：抗剪满足要求求。综上分析计算，所所设计挡土墙墙的抗滑稳定定性、抗倾覆覆稳定性、基基底应力及合合力偏心距、截截面应力等安安全系数的验验算，均满足足要求。挡土土墙最终截面面按照拟定设设计。第四章排水设计计4.1气候与地地质条件介绍绍本路线区区域属问亚热热带，气候温温和湿润，雨雨量充沛。4~8月为雨季，历历年平均降水水量1326..3~14668.4毫米。历年年平均蒸发量量1379..02~13390.033毫米，历年年平均相对湿湿度80~83﹪，潮湿系数0.96~~1.05，为湿度适中中带~湿度充足带.极端最低气气温-8.5°°C，7~8月份气温最最高，平均27.6~~27.8°°C，极端最高气气温39.9°°C.12月至翌年3月为雪期，全年有霜期80~90天.本段基岩主主要为白垩系系中统。白垩垩系上统岩性性主要为粉砂砂岩与粉质粉粉砂岩互层局局部夹少量细细砂岩。本合合同段地下水水一般贫乏，对对边坡稳定影影响不大，综综合来看，本本合同段场地地稳定性较好好。4.2边沟的设设计在K89+500至至K89+7700之间的左侧侧挖方段为挖挖方最大汇水水面积段，本本次设计以沥沥青混凝土路路面为例。粘粘性土土路堑堑(坡度为1：0.5，坡面水流流长度为8.9455m)，路基宽度度24.5mm，取侧路面和和路肩横向排排水宽度为11.255m，路拱横坡为2%，在纵断面面方面，此处处纵坡i=0.8802%，边沟坡脚和和路肩边缘间间设置梯形边边沟。计算简图如如图1。图一4.3设计流量量的确定与验验算4.3.1计算算汇水面积和和径流系数由图一计算汇水区区域在路堑一一侧(由平台沟到到边坡平台))的面积A1=22377.2m2由于坡面上上采用植草防防护，则由《公公路排水设计计规范》得坡坡面径流系数数取C1=0.5。汇水区域域在边沟平台台上的面积A2=147..03m2，取坡面径流流系数(浆砌片石护护面)C2=0.4，汇水区域域在路面一侧侧(公路路中线线到边沟)的面积为A3=14822.19m22，由表查得沥沥青路面径流流系数为C3=0.95。由此，总总的汇水面积积为F=37118.66mm2，汇水区的的径流系数为为C=(2237..2×0.55+147..03×0..4+14882.19××0.95))/37188.66=00.6954.3.2计算算汇水历时由克毕公式计算坡坡面汇流历时时，式中：L为坡面长长度；i为坡面坡度度；t1为坡面汇汇流历时；m地地表粗糙系数数；由表查得草皮防护护路堑边坡的的粗度系数m=0.4，且路堑坡坡度为1：0.5，得路堑坡坡面汇流历时时t1=1.4445×[((0.4×223.42))/1.119=3..858miin由表查得边沟平台台(浆砌片石护护面)的粗度系数m=0.022，横向坡度为2%，则查表得沥青混凝土土路面粗糙系系数为m=0.0113，横坡2%，坡面流长长度为12.255m，所以历时时时间为。因此取坡面汇流历历时t=3.8558min((取最大值)。设边沟底宽为0..6m，高0.6mm，两边坡度度为1：1，以浆砌片片石砌筑，沟沟壁粗糙系数数n=0.0025。设计水深深为0.5m。求得过水断面段面面积为A=1/22×(1.66+0.6))×0.6==0.55mm2，水力半径径为R=0.44/[0.66+0.4××]=0.2273m。按曼宁公式，得沟沟内平均流速速为：=1.33m/s因此沟内汇流历时时为：t2=L/V==105.4494/1..33=1..332miin。由上可得汇流历时时为。t=t1+t2=33.858++1.3322=5.199min4.3.3计算算降雨强度据设计手册，高速速公路路界内内坡面排水设设计降雨重现现期为15年。求设设计重现期和和降雨历时内内的降雨强度度(mm/miin)，由于公路在在湖南通道至至怀化境内，查查《公路排水水设计规范》，图图3.0.77-1，可得湖南南吉首至怀化化境内5年重现期和10min降雨历时的的标准降雨强强度为q5，10=2..5，查《公路排排水设计规范范》表3.0.77-1可知该地区15年重现期期期转换系数Cp=1..27，查《公路排排水设计规范范》图3.00.0-2得该地区60minn降雨强度转转换系数C60=00.45，查《公路排排水设计规范范》表3.0.77-2查得5min降雨量的转转换系数Ct=1..25，则：降雨雨强度I=cpctq5,10=11.27×11.25×225=4mmm/min式中：q5，100为5年重现期和10min降雨历时的的标准降雨强强度，Cpp为重现期转转换系数，Ctt为降雨历时时转换系数。4.3.4计算算设计径流量量可按降雨强度由推推理公式确定定：，式中：Q设设计径流量；；C径流系数数；F--汇水面积((Km)所以：Q=16..67×0..695×44×37188.665××10-6==0.2488m3/s。4.3.5汇流流历时检验根据4.3.2中对边沟的的假设，得出出过水断面为为底宽0.6m，水深0.5m，断面积为0.55mm2，则泄水能力Qc==0.55××1.33==0.7322m3//s。因为设计径流量QQ=0.2448m3/ss<泄水能力Qc=0..732m33/s，所以假定定的边沟尺寸寸符合要求。4.3.6冲淤淤检验排水沟的平均流速速应使水流在在设计流量条条件下不产生生冲刷和淤泥泥。为此，应应保证设计流流速在最大和和最小允许流流速范围内。对对于浆砌片石石边沟，最大大允许速度为为3.0m//s，由于水深深不大于0.4m，则修正系系数为0.85，故修正最大大允许流速为为2.55mm/s，而最小允许许速度0.4m//s。对于平均均流速V=1.333m/s在最大与最最小范围内，故故满足冲淤检检验。故：满满足冲淤检验验。第五章水泥混凝凝土路面5.1水泥混凝凝土路面设计计总则水泥混凝土路面设设计方案，应应根据公路的的使用任务、性性质和要求，结结合当地气侯侯、水文、土土质、材料、施施工技术、实实践经验以及及环保要求等等，通过技术术经济分析确确定。水泥混混凝土路面设设计应包括结结构组合、材材料组成、接接缝构造和钢钢筋配制等。水水泥混凝土路路面结构应按按规定的安全全等级和目标标可靠度，承承受预期的荷荷载作用，并并同所处的自自然环境相适适应，满足预预定的使用性性能要求。水水泥混凝土路路面设计除应应符合公路水水泥混凝土路路面设计规范范外，尚应符符合国家现行行有关标准的的规定。5.2结构组合合设计原则5.2.1路基路基应稳定、密实实、均质，对对路面结构提提供均匀的支支承。高液限粘土土及含有机质质细粒土，不不能用做高速速公路和一级级公路的路床床填料或二级级和二级以下下公路和上路路床填料；高高液限粉土及及塑性指数大大于16或膨胀率大大于3％的低液限限粘土，不能能用做高速公公路和一级公公路的上路床床填料。因条条件限制而必必须采用上述述土做填料时时，应掺加石石灰或水泥等等结合料改善善。5.2.2垫层层遇有下述情况时，需需在层基下设设置垫层：(1)季节性冰冻冻地区，路面面总厚度小于于最小防冻厚厚度要求时差差值应以垫层层厚度补足；；(2)水文地质条条件不良的土土质路堑，路路床土湿度较较大时，宜设设置排水垫层层；(3)路基可能产产生不均匀沉沉降或不均匀匀变形时，可可加设半刚性性垫层。垫层层的宽应与路路基同宽，其其最小厚度为为150mm。防冻垫层层和排水垫宜宜采用砂、砂砂砾等颗粒材材料。半刚性性垫层可采用用低剂量无机机结合料稳定定粒料或土。5.2.3基层层基层应具有足够的的抗冲刷能力力和一定的刚刚度。基层类类型宜依照交交通等级按表表4.3.2选用。混凝凝土预制块面面层应采用水水泥稳定砂粒粒基层湿润和和多雨地区，路路基为低透水水性细粒土的的高速公路和和一级公路或或者承受特重重或重交通的的二级公路，宜宜采用排水基基层。排水基基层可选用多多孔隙的开级级配水泥稳定定。碎石、沥青稳定碎碎石或碎石，其其孔隙率约为为20％。基层的的宽度应比混混凝土面层每每侧至少宽出出300mmm(采用小型机机具施工时))或500mmm(轨模式摊铺铺机施工时))或650mmm(滑模式摊铺铺机施工时))。路肩采用用混凝土面层层，其厚度与与行车道面层层相同时，基基层宽度宜与与路基同宽。级级配粒料基层层的宽度也宜宜与路基同宽宽。碾压混凝土基层应应设置与混凝凝土面层相对对应的接缝。贫贫混凝土基层层在其弯拉强强度超过1.8MPPa时，应设置置与混凝土面面层相对应的的横向缩缝；；一次摊铺宽宽度大于7.5m时，应设置置纵向缩缝。基层下未设设垫层，上路路床为细粒土土、粘土质砂砂或级配不良良砂(承受特重或或重交通时))，或者为细细粒土(承受中等交交通时)，应在基层层下设置底基基层。底基层层可采用级配配粒料、水泥泥稳定砂粒或或石灰粉煤灰灰稳定砂粒，厚厚度一般为200mm。5.2.4面层层水泥混凝土面层应应具有足够的的强度、耐久久性，表面抗抗滑、耐磨、平平整。面层一一般采用设接接缝的普通混混凝土；面层层板的平面尺尺寸较大或形形状不规则，路路面结构下埋埋有地下设施施，高填方、软软土地基、填填挖交界段的的路等有可能能产生不均匀匀沉降时，应应采用设置接接缝的钢筋混混凝土面层。横向接缝的间距按按面层类型和和厚度选定：：(1)普通混凝土土面层一般为为4～6m，面层板的的长宽不宜超超过1.30m，平面尺寸寸不宜大25m2；5.2.5路肩肩路肩铺面结构应具具有一定的承承载能力，其其结构导线组组合和材料选选用应与行车车道路面相协协调，并保证证进入路面结结构中水的排排除。路肩铺铺面可选用水水泥混凝土面面层或沥青面面层。路肩水泥混凝土面面层的厚度通通常采用与行行车道面层等等厚，其基层层宜与行车道道基层相同。选选用薄面层时时，其厚度不不宜小于150mmm，基层应采采用开级配粒粒料。路肩沥沥青面层宜选选用密实型沥沥青混合料。5.3交通量计计算怀化至通道K1776+5000~K1788+500段，在自然然区划上属于于Ⅳ区。拟新建建一条高速公公路，双向四四车道，交通通量年平均增增长率为8.7%。表5-1设计日日通过标准轴轴载作用次数数计算表车型车轴轴轮型轴载系数交通量小客车前轴11.51—1776.7021001.5x后轴231—211.3x中客车SH1300前轴16.51—1665.0211002.2后轴231—216.7大客车CA50前轴28.71—124.162101.1后轴68.21—211.4小货车BJ1300前轴25.751—1549.1920000.49后轴59.51—215.0中货车CA50前轴28.71—1524.164501.2后轴69.21—215.010-5中货车EQ1400前轴23.71—1569.1310005.6410-55后轴69.21—212.77大货车JN1500前轴491—116.467800.14后轴101.61—211005.53特大车日野KB2222前轴50.21—1412.154503.02后轴104.31—21882.595拖挂车五十铃前轴601—181.72581.34后轴1003—28.134.72合计1897.1注：1-1表示单轴轴单轮组，1-2表示单轴双双轮组，2-2表示双轴双双轮组小于40KN的单轴和小小于80KN