盘山高速公路路基路面综合设计毕业论文.doc

某高速公路路基路面综合设计毕业论文1设计总说明1.1地理位置图某高速公路起于盘县红果海铺，与沪昆国家高速公路相接，经白鸡坡、都格火车站、发耳、营街，在望龙包跨过北盘江，经茅草坪、营盘、兰花箐、雨格、松河、鸡场坪，穿过扎营山，经滑石、垭密，终于山城县玉舍乡，与规划的杭瑞国家高速公路相接。该公路是贵州省，骨架公路规划方案“三纵三横八联八支”公路网中的毕节至安龙高速公路中的一段。1.2设计依据设计依据及参考资料1 JTG B01-2003，公路工程技术标准S2 JTG D20-2006，公路路线设计规范S 3 JTG D30-2004，公路路基设计规范S 4 JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范S5 JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范S 6 JTG F10-2006，公路路基施工技术规范S 7 JTJ 018-97，公路排水设计规范S8 JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范S9 JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S10 JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范S11交公路发2007 358号，公路工程基本建设项目文件编制办法Z 2007-09-0112 JTG F10-2006，公路路基施工技术规范S13 JTG/TD65-04-2007，公路涵洞设计细则S14杨少伟道路勘测设计M北京：人民交通出版社，2009.07（第三版）15邓学钧路基路面工程M北京：人民交通出版社，2002.216曾革公路路基稳定理论与设计方法M长沙：中南大学出版社，2010.101.3路线及工程概况本路线是山岭重丘区的一条高速公路，路线设计技术指标为：路基宽度为21.5米，双向四车道，有中央分隔带，土路肩为20.75m，硬路肩为21.5m，行车道为23.75m。设计速度80Km/h，路线总长2430.000米，起点桩号K15+140.000，终点桩号为K17+570.000。由设计任务可知，路线共设置三个平曲线，半径均分别为2600m，1750m，900m。本次纵断面设计共设置了四个变坡点，最大纵坡为4.8% ，最小纵坡为1.9%，最大坡长970m，最小坡长240m。设置1个凸形竖曲线， 4个凹形竖曲线，半径分别为 13500m，7600m，5900m，5000m，2800m。本路线设计中共设置三座预应力钢筋混凝土连续T梁桥，桥全长为159.41m，133.86m，131.94m；涵洞共6个，其中3个钢筋混凝土圆管涵、3个钢筋混凝土盖板涵。1.4沿线气候、水文特征、地形地震地理及其与公路的关系1根据调查了解本地区属亚热带湿润季风气候区，整体气温变化幅度小，年均气温13-14，1月均气温3.0-6.3，7月均气温19.8-22.0。极端最高气温为32.8，最低气温为-12。多年平均降水量为1350毫米/年。蒸发量最大月份为25月份，无霜期230-300天。冬暖夏凉，气候宜人。2本路线所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在2900.3m，人称“贵州屋脊”；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。境内平均海拔在1400-1900m之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2m左右，稻田中种植土厚0.6m左右，下伏基岩为硅化板岩。3境内地理环境复杂，植被种类繁多，展布错杂，地理区域分异明显。地带性植被为中亚热带常绿阔叶林，东部植被为湿润性中亚热带常绿阔叶林，西部植被为中亚热带半湿润阔叶林。由于境内海拔差异较大，垂直分异特征也较明显。境内原生植被破坏严重，现存植被多为次生植被。4根据国家质量技术监督局发布的1:400万中国地震动峰值参数区划图 (GB183062001)，本路线段地震动峰值加速度0.050g，地震动反应谱特征周期为0.35S，依据现行公路工程抗震设计规范(JTJ00489)可不设防。1.5沿线材料分布情况公路沿线5km以内有较丰富的砂砾材料，当地沿线无矿石料场，矿石材料需要外购，相距约40km。相距50km左右处有水泥厂和石灰生产厂，钢材等建材可以在相距40km处进货。1.6环境保护本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽量减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。2路线纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。2.1纵断面设计的原则1纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。2纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。3平面与纵断面组合设计应满足的原则为宜相互对应。4视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。5平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”6平、纵线形的技术指标大小应均衡。7合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。8与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。2.2纵坡设计的要求1设计必须满足公路路线设计规范（JTG D20-2006）的各项要求。2纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。3沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。4应尽量做到填挖平衡，使挖方运到就近路段填方，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地。5纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。7在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.3纵坡设计的步骤1准备工作：通过纬地软件按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。2标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。3试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长得出变坡点的初步位置。4调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵线形组合是否适当等，若有问题应及时进行调整。5核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应及时调整。6定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。7设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。8计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。2.4竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择好半径。查公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定：表2.1 竖曲线指标 设计参数数值设计车速（km/h）80最大纵坡（）6%最小纵坡（）0.3%凸形竖曲线半径（m）一般值4500极限值3000凹形竖曲线半径（m）一般值3000极限值2000竖曲线最小长度（m）70竖曲线基本要素计算公式： L = T = E = 式中：坡度差（%）； L 曲线长（m）；T 切线长（m）；E 外距 （m）；竖曲线要素计算：里程桩号K15+660.000 =-2.77% = -1.87% 取半径R=7600m(凹形) 曲线长:切线长:外距: 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K15+660.000)34.2=15+625.8竖曲线起点高程=1398.821-34.2（-2.77%）=1397.874m竖曲线终点桩号=(K15+660.000) +34.2= K15+694.2竖曲线终点高程=1398.821+34.2（-1.87%）=1398.181m 校核无误。其它边坡点的计算结果见纵坡、竖曲线表。3路基设计3.1路基横断面布置由横断面设计，查公路路基设计规范（JTG D30-2004）可知，高速公路路基宽度为21.5m时，其中行车道为43.75=15m，设置1m的中央分隔带，硬路肩宽度设置为21.5=3m，土路肩宽度设置为20.75=1.5m。路面横坡为2%，土路肩横坡为3%。 图3.1 公路路基宽度示意图（单位：cm） 3.2路基边坡由横断面设计查公路路基设计规范（JTG D30-2004）可知，当高速公路路堤边坡小于8m时，采用1：1.5的坡度，当路堤边坡大于8m时采用1：1.75。路堑为大于15m的岩质边坡时，查规范可知采用1：0.5、1：0.75和1：1.0的边坡相结合。3.3路基压实标准查公路路基设计规范（JTG D30-2004）可知，高速公路采用重型压实标准，压实度应符合表3.1要求。 表3.1 路基压实度 填挖类别路面以下深度（m）填料最小强度（CBR）（%）路基压实度（%）零填及挖方路基00.308960.300.80596填方路基00.308960.300.805963.4路基填料填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。3.5路床处理1路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。2挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。3填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理基底土密实，地面横坡缓于1：5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土应予以处理。当陡于1：5时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做2%的反坡。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基时应按特殊路基处理。4排水设计计算说明书4.1边沟设计验算在K15+187.396至K15+220之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。硅化板岩路堑（坡度为1：0.5，坡面流的长度为7.5m），路基宽度21.5m，取单侧路面和路肩横向排水宽度为12m，路拱横坡为2%在纵断面方面，此处处于竖曲线上，采用平均纵坡i=（1518.14-1516.70）/36.604=0.03%，边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形边沟。计算简图如图4.1。4.1.1计算汇水面积和径流系数由图4.1可以计算汇水区域在路堑一侧的面积A1=7.536.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由公路排水设计规范得坡面径流系数取C1=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积A2=136.604=36.604m2，取坡面径流系数(浆植草护面)C2=0.53，汇水区域在路面一侧(公路路中线到边沟）的面积为A3=36.60412=439.248m2，由表查得沥青路面径流系数为C3=0.95。由此，总的汇水面积为F=274.53+36.604+439.248=750.382m2，汇水区的径流系数为C=。计算汇流历时：由克毕公式计算坡面汇流历时公式如下：其中： t1 坡面汇流历时（min）； L坡面流的长度（m）； i坡面流坡度（%）； m地表粗糙系数； 图 4.1 边沟计算示意图 由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数m=0.4，且路堑坡度为1：0.5，得路堑坡面汇流历时由表查得边沟平台（植草护面）的粗度系数m=0.4，横向坡度为4%，则查表得沥青混凝土路面粗糙系数为m=0.013，横坡4%，坡面流长度为12m，所以历时时间为因此取坡面汇流历时t=3.816min(取最大值)。设边沟底宽为0.6m，高0.65m，以浆砌片石砌筑，沟壁粗糙系数n=0.025。设计水深为0.5m。求得过水断面段面积为A=，水力半径为R=m。按曼宁公式，得沟内平均流速为：因此沟内汇流历时为 。由上可得汇流历时为 。4.1.2计算降雨强度据设计手册，高速公路路界内坡面排水设计降雨重现期为15年。求设计重现期和降雨历时内的降雨强度（mm/min），由于公路在贵州六盘水境内，据公路排水设计手册，可取公式如下4.1.3计算设计径流量可按降雨强度由推理公式确定：，式中：Q设计径流量； C径流系数； F汇水面积（Km）;所以。4.1.4检验径流设定边沟的截面形式为矩形，底宽0.65m，过水断面为底宽0.65m，水深0.5m，断面积为0.3m2，则泄水能力：因为设计径流量Q=0.0345m/sQ=0.03m3/s由水深ha=0.06m，按上述方法知：hb=ha-Bwia=0.06-0.60.04=0.036m=0.028-0.0016=0.0264m3/s 总泄水量Qa+Qb=0.0264+0.0021=0.0285m3/s，接近设计流量Q=0.03m3/s，拦水带边沟水深为6cm，沟内水面宽度到达离硬路肩边缘0.6+0.02/0.03=1.27m。4.2.1确定拦水带尺寸水力计算主要关心边沟排泄设计流量时的水深和水面宽度，前者影响到路缘带或缘石的高度，后者用于检验沟内水面是否超过设计规定的限值（硬路肩内侧边缘）。根据拦水带边沟水深为6cm，以及水面宽度为1.27m(硬路肩宽度为3m)，选择拦水带的形式为水泥混凝土拦水带，拦水带堤高12cm，正面边坡1：1，背面边坡直立。具体尺寸见下图。本节设计的公式均来自于公路排水设计规范（JTJ018-97）。 图 4.4 拦水带尺寸图（单位：cm） 5路基横断面设计道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。5.1横断面设计的原则1设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。2路基设计除选择合适的横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。3应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。4沿河及水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。5当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。6路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。5.2横断面设计综述在本高速公路的横断面设计中，为保证最小的填、挖土高度，全线以挖方为主，最高挖土高度为30.8m。5.2.1横坡的确定查公路线路设计规范（JTGD202006）得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为12%，故取路拱坡度为2%；硬路肩与行车到一致，土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。5.2.2弯道的超高为抵消车辆在曲线路线上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式见表5.1。表 5.1 绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡度备注外侧C1. 计算结果为与设计高之差；2. 设计高程为中央分隔带外侧边缘D点高程；3. 加宽值按加宽计算公式计算；4. 当x=时，为圆曲线上的超高值D0内侧D0C-图 5.1 超高计算点位置图B 左侧（或右侧）行车道宽度（m）； 左侧路缘带宽度（m）； 右侧路缘带宽度（m）； x距离处路基加宽值（m）； 超高横坡度； 路拱横坡度；x 超高过渡段中任意一点至超高过渡段起点的距离（m）。6土石方的计算和调配6.1调配要求1土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。2纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。3土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。4借方、弃方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。5不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。6.2调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用，故本项目采用该方法，表格调配法的方法步骤如下：6.2.1准备工作调配前先要对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件标于表旁，调配时考虑。6.2.2横向调运计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。6.2.3纵向调运1确定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。2计算调运数量和运距调配运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心距离见区免费运距。6.2.4计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺纵向调入本桩的数量废方数量=挖余纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量6.2.5复核1横向调运复核填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余2 纵向调运复核 填缺=纵向调运方+借方 挖余=纵向调运方+废方3 总调运量复核挖方+借方=填方+弃方6.2.6复计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量7路基防护与支挡工程设计7.1路基防护工程设计7.1.1路基防护形式选择1路基填土高度H3m时，采用草坪网布被防护，为防止雨水对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。2路基填土高度3H8m时，设三维土工网护坡，当H8m时，设浆砌片石人字骨架防护，骨架内铺设草坪网布被保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧。3路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深60cm，底宽80cm，个别小的河塘全部填土。4路堑路段边坡为1：0.5，按规范采用浆砌片石防护。7.1.2路堤边坡稳定性分析在K5+860处的路堤高13.01m，顶宽21.5m，为本路段的最大填方路段，且填土为粘土，有必要进行边坡稳定性验算。本次稳定性验算分为三个部分：（1）计算参数的的选用；（2）确定最危险滑动面；（3）路堤稳定性验算。图7.1 路堤设计计算模型7.1.3计算参数的选用1对本段路堤土为粘土，土的容重，粘聚力，内摩擦角。2车辆荷载作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力换算成等代均布土层厚度7.1.4最危险滑弧圆心位置的确定1采用4.5H法：如图，首先确定圆心O与半径OA，一般情况下，圆心的位置是在圆心辅助线EF的延长线上移动，E点和F点的位置可用以下的4.5H法确定。由A点作垂直线，取深度为H确定G点，由G点作水平线，取距离为4.5H确定E点，F点位置由角度1与2的边线相交而定，其中由边坡角为30查路基设计手册取1=2627，2=3524交点为F，圆心在辅助线上向左上方移动，计算K值最小时的圆心即为最危险滑动面的圆心，滑动面通过坡角A，作出的圆。图7.2 4.5H法计算简图2滑动圆心的确定：在EF的延长线上多取个点分别画出2滑动面，对每个滑动面在不考虑水作用影响下，且不考虑土基与路堤填土的差异时采用条分法求安全系数K值，然后取最小的K值所对应的滑动面为最危险滑动面。7.1.5分析计算过程将土体划分为若干块，用CAD工具量取各个条快的面积Fi，每个土条重心垂线与滑动动圆弧交点的法向方向与重心垂线的夹角（有正负之分，法向量在垂线左侧为负，右侧为正），圆弧弧段所对应的圆心角，再计算弧长L值。图7.3 一号点计算 一号点条分法边坡稳定计算表 表7.1土条号 土条宽 倾角土条面积1 3.000 -14.610 3.100 3.745 61.42 -17.00 23.000 -7.510 3.026 10.654 118.92 -25.06 3 2.770 -0.800 2.770 14.924 152.95 -3.75 4 1.500 4.150 1.504 9.256 92.53 12.06 53.000 9.410 3.041 20.766 202.37 61.11 6 3.000 16.560 3.130 24.518 228.56 125.79 7 3.000 24.000 3.284 27.177 241.23 198.97 8 3.000 31.900 3.534 28.373 237.52 269.88 9 3.000 40.580 3.950 26.170 206.33 306.43 103.000 50.640 4.730 16.588 135.60 230.85 111.860 60.520 3.780 3.073 50.49 48.14 图7.4 二号点计算图 表7.2 二号点条分法边坡稳定计算表 土条号 土条宽倾角土条面积1 3.000 -6.590 3.020 3.092 55.98 -6.39 2 3.000 0.000 3.000 8.756 103.50 0.00 3 2.770 6.290 2.787 12.200 129.66 24.06 4 1.500 10.990 1.528 7.539 77.40 25.87 5 3.000 16.060 3.122 15.985 160.15 79.60 6 3.000 23.030 3.260 18.777 177.64 132.22 7 3.000 30.380 3.477 20.226 181.23 184.12 8 3.000 38.360 3.826 20.026 170.06 223.71 9 3.000 47.370 4.430 21.237 165.02 281.25 10 2.140 56.440 3.871 8.215 76.83 123.23 图7.5 三号点计算图 表7.3 三号点条分法边坡稳定计算表 土条号 土条宽 倾角土条面积1 3.000 -2.980 3.004 2.794 53.46 -2.61 2 3.000 3.370 3.005 7.914 96.36 8.37 3 2.770 9.480 2.808 10.969 118.89 32.52 4 1.500 14.060 1.546 6.506 68.44 28.45 5 3.000 19.030 3.173 13.897 142.00 81.56 6 3.000 25.890 3.335 16.160 155.38 127.01 7 3.000 33.170 3.584 17.035 155.52 167.76 8 3.000 41.150 3.984 16.161 141.98 191.42 9 3.000 50.290 4.696 16.370 134.74 226.67 10 0.950 57.070 1.748 2.799 30.25 42.29 图7.6 四号点计算图 表7.4 四号点条分法边坡稳定计算表 土条号 土条宽 倾角土条面积1 3.000 -4.760 3.010 2.944 54.73 -4.40 2 3.000 1.700 3.001 8.327 99.88 4.45 3 2.770 7.910 2.797 11.578 124.22 28.68 4 1.500 12.550 1.537 6.926 72.11 27.09 5 3.000 17.580 3.147 14.926 150.90 81.15 6 3.000 24.490 3.297 17.451 166.26 130.21 7 3.000 31.810 3.530 18.610 168.05 176.57 8 3.000 39.780 3.904 18.072 155.61 208.14 9 3.000 48.860 4.560 18.833 149.60 255.30 10 1.530 56.760 2.791 5.200 51.84 78.29 由计算公式可得以上四种情况的K值分别为： 图7.7 计算点结果分析图 由上图可知最小K值的危险滑动面圆心位于处，所以，最危险滑动面的圆心位于过点且与之相垂直的线上。故以点向两边取圆心点，计算并得到最小K值。 图7.8 五号点计算图 表7.5 五号点条分法边坡稳定计算表 土条号 土条宽 倾角土条面积1 3.000 -2.350 3.003 2.757 53.14 -2.03 2 3.000 4.550 3.009 7.724 94.73 11.03 3 2.770 11.230 2.824 10.588 115.41 37.11 4 1.500 16.260 1.562 6.188 65.48 31.19 5 3.000 21.760 3.230 12.923 133.05 86.24 6 3.000 29.130 3.434 14.591 141.32 127.85 7 3.000 37.710 3.792 14.528 134.39 159.96 8 3.000 47.130 4.410 12.248 114.04 161.58 9 3.000 56.930 5.498 8.924 95.85 134.61 图7.9 六号点计算图 表7.6 六号点条分法边坡稳定计算表 土条号 土条宽 倾角土条面积1 3.000 -6.860 3.022 3.114 56.16 -6.69 2 3.000 0.800 3.000 8.859 104.35 2.23 3 2.770 5.010 2.781 12.446 131.87 19.56 4 1.500 9.320 1.520 7.569 77.90 22.07 5 3.000 13.960 3.091 16.651 166.54 72.30 6 3.000 20.280 3.198 19.869 188.41 123.96 7 3.000 26.880 3.363 21.924 197.77 178.42 8 3.000 34.640 3.646 22.534 192.08 230.56 9 3.000 40.960 3.973 25.001 198.20 295.00 10 3.000 50.330 4.700 14.737 125.96 204.19 110.830 56.570 1.507 0.519 17.47 7.79 最终计算得： K5=1.267 K6=1.267 图7.10 计算点结果分析图 最危险滑动面的确定：由以上计算可知滑动面4为最危险滑动面，同时采用简化毕绍普法来计算滑动面6，算得的 故该边坡能够自稳。7.2路基支挡工程设计图7.11 挡土墙尺寸图 表7.7 挡土墙尺寸表(cm) DL DHH1H2HB1B2B3601205478231200120281491表 7.8 挡土墙参数表 墙身及基础填料及地基 挡土类型衡重式路肩墙填料种类重(kN/m)砂类土18墙高H(m)12填料内摩擦角35砌筑材料M7.5浆砌MU50片石地基土类别重度(kN/m)亚砂土、亚粘土18砌筑材料的重度 (kN/m)23地基土承载力特征值(kN)350地基坡度tan0.29基底与地基土摩擦系数0.5圬工砌体间的摩擦系数0.70地基土内摩擦系数0.7表 7.9 石砂浆砌体强度设计值 项目设计值抗压0.71轴心抗拉0.059弯曲抗拉0.089直接抗剪0.1477.2.1上墙土压力计算1车辆荷载换算车辆荷载作用在墙背填土上引起附加土体侧压力换算成等代均布土层厚度 2上墙土压力计算计算破裂角，判别是否出现第二破裂面。假想墙背倾角：3假想破裂面交于荷载内按公路设计手册路基（第二版）（以下省略）表3-2-2第1类公式，破裂角及破裂面倾角为： 验核破裂面位置：第一破裂面距墙顶内缘 破裂面交于荷载外，与假设不符。4重设破裂面交于荷载外，按表3-2-2第3类公式： 第一破裂面倾角第二破裂面倾角第一破裂面距墙顶内缘故第一破裂面交于荷载外，与假设相符。因为，故出现第二破裂面。5计算第二破裂面上的主动土压力E1由表3-2-2第3类公式，有对上墙的力臂 7.2.2下墙土压力计算按公路路基手册中等效超载法计算，由表3-2-3第3类公式计算得：下墙破裂角相对于墙趾O点的力臂墙身截面积 = 54.78() 重量 = 1259.94kN 衡重台上填料重 = 228.91(kN)7.2.3挡土墙验算1滑动稳定性验算基底摩擦系数 = 0.500，采用倾斜基底增强抗滑动稳定性：2倾覆稳定性验算通过CAD绘图可以得到以下参数相对于墙趾，墙身重力的力臂 Zw= 3.151 (m)相对于墙趾，上墙Ey的力臂 Zx= 5.929 (m)相对于墙趾，上墙Ex的力臂 Zy= 9.744 (m)相对于墙趾，下墙Ey的力臂 Zx= 5.845 (m)相对于墙趾，下墙Ex的力臂 Zy= 3.028 (m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 3地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力，取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距地基土修正后的容许承载力为因eB/6，则墙趾和墙踵处的压应力为墙趾处地基承载力验算: 压应力=262.096= 520(kPa)，故满足要求。墙踵处地基承载力验算: 压应力=454.210= 520(kPa)，故满足要求。4墙底截面强度验算法向应力验算，计算截面宽度B=5.08当eB/6，则截面上的法向应力为 剪应力验算 5上墙的截面验算 实际土压力计算验算上墙正截面的强度时，可根据实际墙背与土体间无相对移动（即无摩擦力）的前提，推求出实际墙背上的土压力： 假设此土压力沿墙背呈直线分布，作用于上墙的下三分点处，按上述土压力验算上墙截面应力。斜截面剪应力验算衡重式挡土墙上墙底面沿倾斜方向被剪裂，剪裂面与水平面成角，剪裂面上的作用力为上墙主动土压力的水平分力和垂直分力，剪裂面以上挡土墙自重和沿剪裂面的摩擦力。 斜剪应力 通过以上验算，可知该衡重式路肩挡土墙满足设计要求。8水泥混凝土路面结构设计8.1交通量计算8.1.1交通量统计分析 某高速K15+140K17+570段，在自然区划上属于区。拟建一条高速公路，路基宽度为21.5m，双向四车道，有中央分隔带，土路肩为2 0.75m，硬路肩为2 1.5m，行车道为2 3.75m，路缘带为20.5m，交通量年平均增长率为6%，路基土为低液限粘土。查公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2011），BZ-100为标准轴载，利用公式换算为标准轴载作用的次数，计算结果如下表：表8.1 计算设计年限通过的标准轴载作用次数 车型车轴车轴车轮型（kN）小客车前轴1-111.532002.9944387E-12后轴1-12332001.9624353E-07中客车SH130前轴1-116.56001.8108995E-10后轴1-2236003.6795662E-08大客车CA50前轴1-128.79001.9070095E-06后轴1-268.29001.9714806E+00小货车BJ130前轴1-113.5516002.0660875E-11后轴1-227.216001.4362249E-06中货车CA50前轴1-128.710002.1188994E-06后轴1-268.210002.1905340E+00中货车EQ140前轴1-123.78007.9261726E-08后轴1-269.28002.2120121E+00大货车JN150前轴1-1497007.7309937E-03后轴1-2101.67009.0239643