第2章-一般路基设计ppt课件

1、第二章 一般路基设计路基设计的一般要求 路基设计 路基稳定性分析 路基附属设施一般路基设计的内容（1 1选择路基断面形式，确定路基宽度选择路基断面形式，确定路基宽度和高度；和高度；（2 2选择路基填料与压实标准；选择路基填料与压实标准；（3 3确定边坡形状与坡度；确定边坡形状与坡度；（4 4路基排水系统布置和排水结构设计；路基排水系统布置和排水结构设计；（5 5坡面防护与加固；坡面防护与加固；（6 6附属设施设计。附属设施设计。第一节第一节 路基设计的一般要求路基设计的一般要求一般路基在正常的水文、地质条件下，路基填挖不超过技术规范(1.5m-18m所允许的范围而修筑而成的结构物。特殊路基特殊

2、路基 在水文地质特殊条件下，路基的填挖已超过技术规范所允在水文地质特殊条件下，路基的填挖已超过技术规范所允 许的范围而修筑而成的特殊结构物。许的范围而修筑而成的特殊结构物。设计方法：直接选用典型断面图或设计规定，不设计方法：直接选用典型断面图或设计规定，不进行稳定性验算。进行稳定性验算。设计方法：需要单独设计，并进行稳定性验算。设计方法：需要单独设计，并进行稳定性验算。l路基设计的一般要求：需要做全面调查，并收集历年病害防治经验；需要做全面调查，并收集历年病害防治经验； 选择适当的路基断面形式和边坡坡度选择适当的路基断面形式和边坡坡度 ； 在陡坡上修筑路基时，根据条件，采用护肩、在陡坡上修筑路

3、基时，根据条件，采用护肩、砌石或挡土墙对边坡进行加固，或采用桥梁、悬砌石或挡土墙对边坡进行加固，或采用桥梁、悬出路台，半山洞等构造物出路台，半山洞等构造物 ；路缘标高路缘标高= =设计洪水位设计洪水位+ +雍水高雍水高+ +波浪侵袭波浪侵袭+0.5m+0.5m一、路堤依依据据路路堤堤高高度度分分 类类 矮路堤：h1.01.5m 一般路堤：h1.518m 高路堤：土质h18m 岩质 h20m 适应于平坦地区或者取土困难地区适应于平坦地区或者取土困难地区 填土高度不低于路基临界高度，两侧需设置填土高度不低于路基临界高度，两侧需设置边沟，保证路基处于干燥或中湿状态。边沟，保证路基处于干燥或中湿状态。

4、可在路基两侧设取土坑可在路基两侧设取土坑填方量大，占地多填方量大，占地多 边坡形式宜采用上陡下缓的折线型或边坡形式宜采用上陡下缓的折线型或台阶形式的边坡。台阶形式的边坡。 二、路堑依据路堑断面形 式 全挖路基台口式路基半山洞路基三、半挖半填路基本节内容本节内容 (1)(1)路基宽度路基宽度(2)(2)路基高度路基高度(3)(3)边坡坡度边坡坡度路基高度：指路堤填筑高度或路堑开挖深度，即原路基高度：指路堤填筑高度或路堑开挖深度，即原地面标高与路基设计标高之差。地面标高与路基设计标高之差。 路基高度路基高度: :综合考虑线型、地形和水文条件综合考虑线型、地形和水文条件a a、对于平原区，能否满足路

5、基临界高度的要求、对于平原区，能否满足路基临界高度的要求b b、浸水路堤、沿河路堤，设计水位、浸水路堤、沿河路堤，设计水位0.5m0.5m澭水区：设计水位澭水区：设计水位0.5m0.5m澭水高度澭水高度有浪区：设计水位有浪区：设计水位0.5m0.5m浪高浪高宽度的确定：根据道路的等级确定宽度的确定：根据道路的等级确定; ;一般公路：行车道宽度两侧路肩宽度一般公路：行车道宽度两侧路肩宽度; ; 三、边坡坡度 2、路堤边坡a、型式：直线型、折线型、台阶型 直线型：适用于矮、中路堤； 折线型：适用于高路堤； 台阶型：适用于高路堤，在折线型边坡的某一高度加12m的护坡道； 优点是可以减缓地表径流对边坡

6、的冲刷。b、路堤边坡坡度的选择1、定义：bHi H：边坡高度；b：边坡宽度3、路堑边坡a、土质路堑 边坡高度不大于20m，参照p41表2-6，2-7选定；高度大于20m时，需单独设计。b、岩石路堑 边高度不大于30m时，设计可参照p42表2-8、2-9和2-10，必要时可采用稳定性分析方法予以验算。 第二章 一般路基设计路基设计的一般要求 路基设计 路基稳定性分析路基稳定性分析 路基附属设施一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质)边坡，可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析，地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计

7、算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。分析对象：第三节 路基稳定性分析边坡稳定性分析方法近似解）力学分析法数解法图解法或表解法工程地质法：根据已成不同土类或岩体边坡的大量经验数据，拟定出路基边坡稳定值参考表，供设计参考，属实践经验的对比 一般情况，土质边坡的设计，先按力学分析法进行验算，再以工程地质法予以校核，岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法，有条件时可以力学分析进行校核。按滑动面特征：直线、曲线和折线法，均以抗剪强度为理论通常按平面问题来处理。松散的砂性土和砾石土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。空间问题平面问题粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。边坡稳定原理1、假设边坡稳定系

8、数sincosGcltgGTFK(一行车荷载边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以ho表示：BLNQho式中：N 横向分布的车辆数为车道数）；Q 每辆重车的重力，kN标准车辆荷载为550KN）L 汽车前后轴的总距：汽-10级和汽-15级，L4.2m，汽-20级重车，L5.6m；汽-超20级L12.8mB 横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；b轮距1.8m；m 相邻两辆车后轮中心距，1.3md轮胎着地宽度；可以认为ho 分布在整个路基宽度上一. 边坡稳定性分析的计算参数dmNNbB1（二路基强度参数 参数：内摩擦角(angle of internal f

9、riction)和 粘聚力(adhesion strength)。 边坡为多层土体所构成时：边坡为多层土体所构成时：niiniiihhcc11niiniiihtghtg11（4-1）（4-2）niiniiihh11（4-3）2. 测试方法：因土质而异。二、 直线滑动面的边坡稳定性分析1.试算法路堤：sincosGcltgGTFK由于砂性土粘聚力很小，可忽略不计则式4-5可表达为：tgtgTFK选择45个滑动面，绘制K和滑动面倾角的关系曲线，确定K的最小值和倾角。当内摩擦角大于边坡坡角，路基自然稳定，与高度无关sincosGcltgGTFK)()(00ctgactgaf式中：a0 参数，hca2

10、0 按微分法，当dK/d0可求K最小时破裂面倾斜角0值：csc000afactgctg那么：csc)(2)2(000minafactgfaK2 解析法tgf 例题 ：某挖方边坡已知现拟定边坡为1：0.5，试验算其稳定性mHmKNkPac0 . 6,/64.17,7 .14253，解： 该路基稳定因为中，得代入式由,25. 153. 1942778. 02,4663. 0251181. 1csc,6263, 5 . 0cotminminkkHcatgf 条分法是将滑动坡体用n-1个竖直面划分为n个条块。 作用在任一第i条块上的力：已知的竖直力 (条块自重和车辆荷载)，水平力 (如水平地震惯性力)

11、；未知的条间力(水平推力 和竖向剪力 )及条块底面反力(分为法向反力 和抗滑反力 ) iWiEiTiNiS条分法：把隔离体分成若干竖向条块，利用静力平衡条件来确定极限破坏荷载和最危险滑动面的方法。三 极限平衡法基本原理与步骤基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力矩和抗滑力矩，然后叠加计算整个滑动土体的稳定性。计算精度：主要与分段数有关，分段越多越精确。基本假定：假定滑动面为圆弧面，土条为不变形的刚体；不考虑土条之间相互作用力的影响。土条之间的合力相等；基本步骤：（1选滑动面，对隔离体进行条分。通过坡角任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，半径为R，沿路线

12、纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的土条一般取24m）。（2计算每个土条的土重Gi。 Gi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力NiGicosi和平行于该面的切向分力TiGisini，isin-1(xi/R)（3计算反力，即每一小段滑动面上的内摩擦力Nifftgi和粘聚力cLi极限平衡法对圆弧形滑动面进行稳定性分析(4(4以圆心以圆心o o为转动圆心，半径为转动圆心，半径R R为力臂，计算滑动面上各力为力臂，计算滑动面上各力对对o o点的滑动力矩和抗滑力矩点的滑动力矩和抗滑力矩(skid resistant moment)(skid resistant moment)。滑动力矩：ni

13、miiisTTRM11抗滑动力矩：niiniircLfNRM11（5 5求稳定系数求稳定系数K K值值miiiniiiniiimiiniiniiniisrGGcLGfTTRcLfNRMMK1111111sinsincos（4-11）再假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算相应的稳定系数K，从中找出最小的稳定系数Kmin,对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数，其值应在1.251.5之间。当Kmin小于容许稳定系数时，则放缓边坡，再按上述方法进行计算稳定性验算。为了尽快地找到极限滑动面，减少计算量，根据经验，极限滑动圆心在圆心辅助线上移动1确定圆心辅助线由坡角E向下引竖线，在竖线上

14、截取高度H=h+h0，得F点。自F点向右引水平线，在水平线上截取4.5H，得M点。连接坡角E和顶点S，求得SE的斜度i0=1/m，据此查表得1和2值。由E点作与SE成1角的直线，由S点作与水平线成2角的直线，两线相交得I点。连接I和M两点即得圆心辅助线。4.5H法一（最精确）第一节 边坡稳定性分析原理与方法四 危险圆弧滑动面圆心不考虑荷载换算土层厚度h0，即Hh，斜度i0按边坡角、坡顶的连线AB与水平线的夹角来计算，其他步骤同1）。由荷载换算土柱高顶点作与水平线成36角的线EF，即得圆心辅助线由坡顶处作与水平线成36角的线EF，即得圆心辅助线。4.5H法二3636法一法一3636法二法二（最简单，误差大）第二章 一般路基设计路基设计的一般要求 路基设计 路基稳定性分析 路基附属设施路基附属设施取土位置：兼顾取土数量、土质、运输条件、取土位置：兼顾取土数量、土质、运输条件、自然环境，与路基排水、农田灌溉相结合。自然环境，与路基排水、农田灌溉相结合。平坦区：设在路堤两侧取土量较小时）平坦区：设在路堤两侧取土量较小时） 河水淹没桥头引道近旁，不允许设置取土坑。河水淹没桥头引