路桥工程概论5

1、道路与桥梁工程概论南通大学建筑工程学院第二篇 路基路面工程第三章 路基边坡稳定性设计 一般路基套用典型横断面图（无需论证和验算）高路基、深路堑、浸水沿河路堤、特殊地质地段的路基个别设计，稳定性验算用以确定合理的路基横断面形式。 第一节第一节 边坡稳定性验算边坡稳定性验算一、概述 路基在常年大气雨雪的作用下，土的粘聚力和内摩擦角减小，边坡可能出现滑坍失稳。所需土的试验资料：1、对于路堑或天然边坡取：原状土的容重r，内摩擦角，粘聚力c2、对路堤边坡：取与现场压实度一致的压实土试验数据。 r 、 、 c 同上(二）几种边坡滑动面汽车荷载当量换算路基承受自重作用、车辆荷载（按车辆最不利情况排列，将车辆

2、的设计荷载换算成相当于土层厚度0 ）0称为车辆荷载的当量高度或换算高度。 二、边坡稳定性验算(自学）（一）力学分析法： 直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂性土）破裂面近似为平面。 圆弧法适用于粘性土，破裂近似为圆柱形 1、直线法： 2、圆弧法粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面条分法：将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条 依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力 叠加计算整个土体的稳定性计算精度与分段数有关越大越精确，一般为810段。结合横断面特性，划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算。假定：1土体均质，各向同性 2滑动面通过坡脚 3不计各土条间侧向力的作用（1）圆弧法基本步骤：通过坡脚任意

3、选定可能滑动面AB，半径为R，纵向单位长度，滑动土体分条（58）计算每个土条重Gi（土重、荷载重）垂直滑动面法向分力 计算每一段滑动面抵抗力Nitg（内摩擦力）和粘聚力cLi（Li为I小段弧长）以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩。求稳定系数k再假定几个可能的滑动面，计算相应k值在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数k1，k2kn对应于O1,O2On的关系曲线K=f（O）与曲线f（O）相切即为极限滑动面kmin在1.251. 5之间稳定系数k取值k=1.251.50当计算k小于容许值k应放缓边坡，从新拟订横断面，在按下述方法进行边坡稳定性分析4.5H法步骤：

4、由坡脚E向下引垂线量取路堤高H由F沿水平线量取4.5H设M 在E点作与边坡夹角1，S点作与水平线夹角2的两直线EI、SI交于I点 连接MI并向外延伸 4.5H法精确用于分析重要建筑物的稳定性(二)毕肖普法方法：简化起见，认为土条两侧的侧向力相互抵消,这样，土条受力系统就变成了静定问题。 三、斜坡地基路提稳定性验算（三、斜坡地基路提稳定性验算（自学）步骤： 将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体 从上侧山坡到下侧山坡，逐块计算每块沿滑动面的下滑力 最后一块土体下滑力大于零不稳定，小于或等于零 若算得第n块土体下滑力En为负值，则可不列入下一块土体的计算（保守算法）En平行于各相应土块

5、的滑动面，最后一块土体En为正值时土体不稳定剩余下滑力：En0稳定 En0不稳定稳定措施：改善基底状况，增加滑动面的摩擦力或减小滑动力清除松软土层，夯实基底，使路堤位于坚实的硬层上开挖台阶，放稳坡度，减小滑动力路堤上方排水，阻止地面水浸湿基底改变填料及断面形式：采用大颗粒填料，嵌入地面放缓坡脚处边坡，以增加抗滑力在坡脚处设支挡结构物石砌护脚、干砌或浆砌挡土墙四四 、浸水路堤稳定性（、浸水路堤稳定性（自学）1、河滩路堤受力 普通路堤外力、自重、浮力（受水浸泡产生浮力）、渗透动水压力（路堤两侧水位高低不同时，水从高的一侧渗透到低的一侧产生动水压力） 最不利情况：水位降落时动水压力指向河滩两侧边坡，

6、尤其当水位缓慢上涨而集聚下降时，对路堤最不利。2、渗透动水压力的计算 3、河滩路堤边坡稳定性验算河滩路堤最不利情况：最高洪水位骤然降落时通常采用圆弧法（条分法）计算公式如下：第二节第二节 路基边坡的防护和加固路基边坡的防护和加固1、路基防护与加固意义： 保证公路使用品质，提高投资效益，保证路基强度和稳定性的重要措施之一。 2、防护重点： 路基边坡，有时包括路肩表面以及同路基有直接关系的道旁水流、山坡。 包括：1）坡面防护 2）沿河路堤河岸冲刷防护与加固 3）湿软地基加固处治 （1）坡面防护：）坡面防护： 作用：保护路基边坡表面免受雨水冲刷 减缓温差及湿度变化影响 延缓软弱岩土表面风化、碎裂、剥

7、蚀过程。 分类：1）植物防护（有生命防护）： 植草：容许流速0.40.6m/s ，边坡不陡于1：1。 铺草皮：容许流速c1.8m/s，边坡1：11：1.5，冲刷较重，适于长草 种树：容许流速c1.8m/s，坡岸河滩上降低流速，防水直接冲刷路堤2）工程防护喷浆：适用于易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡。厚10cm 水泥用量较大，重点工程可适用 沙浆：水泥、石灰、河砂、及水灌浆、勾缝、嵌补：比较坚硬的岩石坡面，为防止水渗入缝隙成害，视缝隙深浅与大小，予以灌浆、勾缝、嵌补干砌片面护面：防止地面水位或河水冲刷浸水路堤或暴雨地区路堤护石墙：浆砌片石的坡面覆盖层。用语封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。（2

8、）冲刷防护）冲刷防护 1、植物防护 ：同路面防护基本一致 2、石砌防护 ：同路面防护基本一致 3、抛石：类似坡脚设置护脚抛石跺不受季节限制。防急流和大风浪破坏堤岸也可加固河床防止冲刷。 4、石笼 ：用铁丝编织成框架，内填石料设于坡脚出，放急流和大风浪破坏堤岸，加固河床，防止冲刷。第三节第三节 挡土墙挡土墙 一一 挡土墙类型及构造挡土墙类型及构造 挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或土体变形失稳、防止路提冲刷的构造物。 按位置分：1、路堑挡土墙山坡陡峭，降低边破高度、减少开挖或者地质不良。防止滑坡 2、山坡挡土墙：3、路肩挡土墙： 路坡稳定， 收缩坡角， 路堤挡土墙 4、路堤挡土墙： 收

9、缩坡脚， 防止陡坡堤下滑 按结构功能分重力挡土墙，半重力挡土墙，衡重式挡土墙 适用：地基良好，非地震和沿河受水冲刷地区，山区。 按结构形式分1、实心式：靠墙身自重保持墙体平衡稳定。2、垛式：预制杆件或废枕木纵、横交错叠成框架，内填土石。3、悬臂式：基底用钢筋混凝土悬臀，增强抗倾理稳定性。4、锚杆式：分为钢筋混凝土主栓，挡土板，钢锚杆5、加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙石板。放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。挡土墙的构造 常用挡土墙组成：墙身；基础；排水设施；伸缩缝。1、墙身构造： 墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。 墙面：平面。仰斜坡度

10、1：0、15到1：0、25 ；俯斜坡度1：0、20到1：0、4 墙顶：最小宽度浆砌挡土墙不小于40厘米 干砌不小于60厘米。 护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙顶定设置护栏。 2、基础基础埋置深度 无冲刷时，天然地面以下至少1米 有冲刷时，在冲刷线以下1米 受冻涨影响时，在冻涨线以下不小于0、25米 3，排水设施 排水孔：排水孔间距一般为23m。 4、沉降伸缩逢 地基不均匀沉陷引起墙身开裂，即沉降逢；墙体伸缩产生裂缝，即伸缩缝。 根据地形及地质情况：每隔10-15米设一道沉降伸缩缝。 二二 挡土墙压力计算挡土墙压力计算1、作用在挡土墙上的力系 1）挡土墙自重G及位于墙上的恒载 2）作用于墙

11、背上的主动土压力Ea 3）基底的法向反力N及摩擦力T 主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。 *设计中考虑主动土压力 2、路堤挡土墙的破裂面交于边坡时，其土压力分布图如图。此时土压力为： 3、 路堤挡土墙的破裂面若交于路基顶面当量荷载的外侧，土压力分布如图2316所示。有关公式为：三三 挡土墙的设计荷载挡土墙的设计荷载（P92） 1、挡土墙的荷载 1）恒载：墙重、填土重，填土的侧压力。 2）可变荷载：汽车土压力，浮力，静水压力 3）温度及施工荷载 常用荷载组合： 1） 挡土墙自重、土重、土侧压力相组合。 2） 挡土墙自重、土重、土侧压力汽车荷载 3） 与设计水位的静水压力及浮力相结合 4） 与设计水位的动水压力及浮力相结合 5） 与地震相结合 2、挡土墙的计算原则 按“分项安全系数极限状态”进行。注：车辆荷载换算成土厚四、挡土墙的结构承载力四、挡土墙的结构承载力承载能力极限状态（1）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡（2）构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形（3）变为机动体系或局部失去平衡 fRS/ )(0五、挡土墙稳定性验算五、挡土墙稳定性验算 1、抗滑稳定性验算 基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。 2、抗倾覆稳定性验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆