双向四车道一级公路施工组织设计%2f贵州 100页

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）*摘要*本设计为贵州省水口至榕江格龙一级公路K0+000～K1+900段的初步设计。主要内容包括：平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、挡土墙设计、公路排水及防护工程、路面结构设计。在设计过程中参阅了相关文献资料，并严格按照规范标准设计。线形设计部分，充分考虑了地形地质、安全、环保、土地利用、施工条件及经济等因素；纵断面设计根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线；在横断面设计部分综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，保证路基的稳定和排水，来作出正确的设计。在路基设计部分选择合理的路堤填料与压实标准；在挡土墙设计部分，采用了重力式挡土墙，倾斜基底，充分考虑了挡土墙的经济性和安全性；在公路排水及防护工程部分充分考虑到当地地质状况，以及美化环境、改善景观和舒缓驾驶人员视觉疲劳等因素，对该路段部分边坡采用草皮护坡以及窗式护面墙等进行防护；在路面结构设计部分，根据设计要求和实地情况选用了沥青混凝土路面。关键词：一级公路；平纵横设计；路基设计；挡土墙设计；路面设计;-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）ABSTRACTThisdesignstudiesthefirst-classhighwayfromShuikou,GuizhoutoRongjiangwhichcoversK0+000~K1+900,including:graphicdesign,alignmentdesign,cross-sectionaldesign,roadbeddesign,retainingwalldesign,roaddrainageaswellasprotective,engineeringandpavementstructuredesign.Thedesignisinstrictaccordancewiththe,codestandardandconsultsrelatedreferences.Thefactorsoftopography,geology,safety,environmentalprotection,landuse,constructionconditionandeconomics,weretakenintoconsiderationinlineardesin;inthelignmentdesign,accordingtotheroadgrade,naturalconditionsandcontrolelevationofstructure,thedesigndeterminestheappropriateelevation,thelongitudinalslopeandslopelengthofeachslopesection,anddesignsverticalcurve;inthepartofcross-sectionaldesign,thedesignconsidershighwaygrade,drivingrequirements,naturalgeologicalcondition,theconstructionmethod,andlocalfarmlandconstructioninordertoguaranteethestabilityofroadbedanddrainage.Intheroadbeddesignpartweshouldselectreasonableembankmentpackingandcompactedstandards;inthepartofretainingwalldesign,thedesignerusesagravityretainingwalland,slopingbaseandtheeconomyandsafetyofretainingwallaretakeninaccount;inthedesignofhighwaydrainageandprotectiveengineering,inviewofthefactorsoflocalgeologycondition,landscaping,landscapeimprovementandrelievingofvisualfatigueofdrivers,thedesignusesgrasssodaswellasfacingwallofwindow-typetoprotectpartofthesideslope;inthepartofpavementstructuredesign,accordingtothedesignrequirementsandlocalconditions,thedesignselectsbituminousconcretepavement.Keywords:first-classhighway;flatfreelydesign;roadbeddesign;retainingwalldesign;pavementdesign;-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）目录前言1第一章工程概况及设计标准21.1工程概况21.1.1路线走向、起讫点21.1.2地形、地质、气候、水文等自然地理特征21.1.3沿线施工条件21.2设计标准21.2.1设计依据21.2.2主要技术指标及参数31.2.3主要名词解释4第二章平面设计52.1选线52.1.1选线的原则52.1.2选线的步骤和方法52.1.3选线方案的确定62.2平曲线设计72.2.1平面线形设计的一般原则72.2.2设计参数的确定82.2.3平面线形要素的组合类型82.2.4平曲线要素计算82.3逐桩坐标计算102.3.1直线上中桩坐标计算102.3.2设缓和曲线单曲线中桩坐标计算11第三章纵断面设计133.1纵坡及坡长设计133.1.1纵面线形设计的一般规定133.1.2平曲线与竖曲线的组合一般原则133.1.3纵坡设计技术规范要求143.1.4纵坡设计步骤14-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3.2竖曲线设计153.2.1设计技术规范153.2.2竖曲线要素计算16第四章横断面设计194.1概述194.2横断面设计194.2.1横断面形式194.2.2横断面组成194.2.3路拱、超高及加宽214.2.4视距的保证22第五章路基设计235.1概述235.1.1一般路基设计的内容235.1.2设计要求235.2路基填料及其压实标准245.2.1填料选择245.2.2压实标准和压实度245.3路基土石方数量计算及调配245.3.1横断面面积计算255.3.2土石方数量计算255.3.3路基土石方调配255.4可行性论证265.4.1合成坡度265.4.2停车视距的保证275.5软基处理285.5.1概述285.5.2软基处理295.6边坡稳定性分析295.6.1概述295.6.2路堤边坡稳定性分析305.6.3路堑边坡稳定性分析36第六章挡土墙设计386.1概述38-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）6.1.1挡土墙的用途386.1.2挡土墙的类型386.1.3其他说明396.2路堤挡土墙的设计396.2.1设计资料396.2.2挡土墙具体计算406.3挡土墙附属设施设计486.3.1排水设施486.3.2沉降缝和伸缩缝486.3.3施工注意事项49第七章公路排水及防护工程507.1概述507.1.1公路排水的重要性507.1.2公路排水设计的内容507.2路基及路表排水507.2.1路基排水设计的任务507.2.2地表排水517.3涵洞设计537.3.1涵洞分类537.3.2各种涵洞的适用性及优缺点537.3.3涵洞选用原则547.3.4桥涵的拟定547.4边坡防护工程587.4.1植物防护587.4.2工程防护59第八章路面结构设计608.1概述608.1.1路面结构组成608.1.2路面类型608.2沥青混凝土路面的设计608.2.1设计资料608.2.2设计过程61参考文献70-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）致谢71附录：A72附录：B75附录：C78附录：D81-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）前言毕业设计是学生对大学四年所学专业知识及相关学科知识经行综合运用，是对学生动手能力和操作能力的重要检验手段。它能将专业基础知识、办公软件和相关学科综合起来以实践化，同时增强自己对电脑的动手能力及对专业转件的熟悉和学习等。本设计为贵州省水口至榕江格龙一级公路K0+000～K1+900段的初步设计，要求在近三个月的时间里完成毕业论文，包括设计说明书和路线平面图、路线纵断面图、路线横断面图、路面结构图、路堤挡土墙设计图、坡面防护一般设计图、涵洞构造图以及《路基设计表》、《路基土石计算表》、《直线、曲线及转角表》、《纵坡、竖曲线表》等图纸、表格及相关内容。在本设计过程中部分设计资料不足，本人参考了交通部有关设计技术规范、相关专业书籍、不断向老师和同学请教和讨论，争取做到规范、合理。其论文共分八章进行阐述，并配有相关的插图和表格。由于理论知识和实践经验有限，尽管在设计中借助了一些文献及参考资料，在设计中仍存有许多不足的地方，敬请各位老师和同学们多多指正，本人将非常感谢！设计者：彭潜2011年6月3日-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第一章工程概况及设计标准1.1工程概况1.1-.1路线走向、起讫点.本设计为贵州省水口至.榕江格龙一级公路K0+000～K1+900段的初步设计，设计标准为双向四车道一级公路，设计车速60km/h，路基宽23m。设计主线由西向东总体走向，路线起始于谢岗村王屋组，终点位于沐河村马滩组。1.1-.2地形、地质、气候、水文等自然地理特征.本路段地处云贵高原向广西丘陵过渡的边缘地带，地势自西北向东南倾斜，河流深切，中间地势低落，山地特色明显，属于丘陵区。沿线土质基本上以粘性土为主，深挖地段下为发育良好的岩石层。本项目区气候属亚热带湿润季风气候，气候温和，雨量充沛，无霜期长。年均降水量1177-1200毫米，降雨主要集中在三到五月份，其次为九到十一月份；年平均日照1300多小时，无霜期超过310天；年均气温18.5℃，一月极低气温-1.6℃，七月极高气温37.7℃，最热月七月平均最高气温26.9℃。冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。1.1-.3沿线施工条件.线路的起点和终点都为人口稀少的小村庄，其周边交通条件较好，线路及附近区域的山坡谷地均有粘土、亚粘土，可作路基填料。在本路段附近区域有一个石料相当丰富的采石场，故可采用石料作为浆砌片石挡土墙的原材料。工程用水可从沿线居民家接入，较为方便，无侵蚀性，可直接作为工程用水，沿线电力充沛施工时电也可就近搭接。1.2[设计标准]1.2.-1设计依据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）[[人民交通出版社]]《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）[[人民交通出版社]]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）[[人民交通出版社]]《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）[[人民交通出版社]]《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）[[人民交通出版社]]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）[[人民交通出版社]]《公路排水设计规范》（JTJ018-97）[[人民交通出版社]]-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）《公路排水设计手册》（第一版）[[人民交通出版社]]《公路路基设计手册》（第二版）[[人民交通出版社]]《道路勘测设计》（第三版）[[人民交通出版社]]《路基路面工程》（第三版）[[人民交通出版社]]1.2.-2主要技术指标及参数主要技术指标见表1-1表1-1主要技术指标表序号指标名称单位技术指标1公路名称主线2公路类型新建公路3公路等级一级公路4车道数量四车道5设计速度km/h606行车道宽度ｍ2×77路基宽度ｍ23.08平曲线半径极限最小值ｍ1259一般最小值ｍ20010不设超高最小值ｍ150011竖曲线半径凸型一般最小值ｍ200012凸型极限最小值ｍ140013凹型一般最小值ｍ150014凹型极限最小值ｍ100015最大纵坡％616最大超高％817设计洪水频率路基、小桥涵1/10018设计洪水频率大中桥1/10019车辆荷载等级桥涵、路基公路—Ⅰ级20车辆荷载等级路面双轮组单轴100kN-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）1.2.3主要名词解释路线：公路的中线。设计车速：指公路几何设计采用的车速。路线平面：公路中线在水平面上的投影。纵断面：用一曲面沿公路中线竖直剖切，展开的平面。横断面：沿公路中线上任一点作法向剖切面。缓和曲线：指在直线和圆曲线或者半径不同的同向曲线之间设置曲率连续的曲线。设计标高：即路基的设计标高。在本设计中采用的是中央分隔带外侧边缘标高。路基标准横断面：路幅范围的各组成部分的布置及尺寸。路基：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够强度，稳定性，耐久性。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第二章平面设计2.1选线选线是根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利用和施工条件及经济等因素，通过全面比较，选定道路中线位置的全过程。2.1.1选线的原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用节省、效益好、并有利于施工和养护。（3）选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。（7）对于高速公路和一级公路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下车道分离的形式设线。2.1.2选线的步骤和方法选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作内容分三步进行：（1）路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向。此项工作通常是在小比例尺地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有比较价值的方案，然后通过多方案的比选得出一个最佳的方案。（2）路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。这些细部控制点的取舍，自然仍是通过比选的办法来确定的。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（3）具体定线经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。2.1.3选线方案的确定（1）路线总体布局路线基本走向的选择，应根据指定的路线走向(路线起、终点和中间点的主要控制点)和公路等级，及其在公路中的作用，结合铁路、航空、空运、管道的布局和城镇、工矿企业资源情况，以及水文、气象、地质、地形等自然条件，由面到带，从所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。水榕一级公路K0+000～K1+900段地形为丘陵地区。选线时应注意丘陵区选线的条件，应充分适应地形，路线纵断面有起伏，平面以曲线为主，随行经地带具体地形布线。丘陵区选线时，应注意以下几项原则：①微丘区应充分利用地形，处理好平纵组合。不迂回曲折，不强拉长直线，避免高填深挖；②重丘区选线类似山岭区选线。利用地形减少工程量，注意平纵组合，少占耕地、良田。丘陵区布线方式：①平坦地带：按平原区以方向为主导的原则布线。②较陡横坡地带：沿匀坡线（两控制点间，顺自然地形，以均匀坡度定的地面点连线）布线。③起伏地带：两控制点间有一组或多组起伏，路线走直线和匀坡线之间。（2）路线方案比选方案一：该方案的优点是：所经地区占用田地较少，地基相对较为稳定。缺点是：上半部分相对高程非常大，导致路线后半部分填方路基太高，从而使边坡防护困难，并且往下放坡使得占用田地面积非常大；此路线土石调配难，且填挖严重不平衡；多次与低等级公路相交并横穿村庄，改赔多条道路以及拆迁会导致工期延误和影响当地居民的生活。方案二：该方案的优点是：所经地区地形起伏变化相对比较小，纵断面的拉坡相对容易，且不会出现过多的高路基。缺点是：所经地区占用较多的良田，且地基处理难度大；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）由于地势较低会造成路基受水的冲刷较大；横穿村庄，造成征地拆迁困难，导致工期延误以及影响当地居民的生活。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）方案三：该方案的优点是：相对方案二路线设计高程有所提高，路基处理相对容易，且路线较短。缺点是：路线前半段大部分比地面线低，造成路基路面防排水工作艰难；所经地区占用较多的良田，且地基处理难度大；有一处与高压线柱相隔太近，将会导致施工受阻。方案四：该方案聚集了前面三种方案的绝大多数优点，并克服了众多缺点，它是在方案三的基础上移线比较的出的。它相对方案三的路线设计高程又有所提高，路基路面受水的影响较小，且纵断面的拉坡相对容易；并且占用良田也相对较少，绝大部分是荒废的旱地。虽然它也需征用用少量良田和房屋，但是这在高等级公路上来说是不可避免的。综合上述原因以及参考各方案的平纵横设计和土石方比选后，路线最终采用第四方案。路线方案比选图见下图2-1。图2-1路线方案比选图2.2平曲线设计2.2.1平面线形设计的一般原则（1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）行驶力学上的要求是基本的、视觉和心理上的要求根据不同等级的公路而加以考虑；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（3）保持平面线形的均衡连贯：直线尽头不能接以小半径曲线；高、低标准之间要有过渡。（4）应避免连续急弯的线形；（5）平曲线应有足够的长度（即满足最小平曲线长度）；（6）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径；（7）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整使之成为一个单曲线或运用回旋线组合成卵形、凸形、复合形等曲线；（8）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度为宜；（9）应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。2.2.2设计参数的确定（1）设计车速度：60km/h（2）直线最小长度：同向曲线间：≥360m反向曲线间：≥120m（3）圆曲线最小半径：一般值：200m极限值:125m（4）不设超高的圆曲线最小半径：路拱≤2%：1500m路拱＞2%：1900m（5）缓和曲线长度最小长度为：最小值：50m（6）平曲线最小长度：一般值：300m最小值：100m2.2.3平面线形要素的组合类型本路段共设计两个平曲线。都采用基本型组合即：直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线，且两个回旋线长度相等，即对称基本型。2.2.4平曲线要素计算（1）根据各交点坐标计算出各点的方位角及两点间的距离，然后根据方位角计算出各交点的转角。即得计算结果如表2-1：表2-1交点坐标、转角表交点号交点坐标X交点坐标Y转角（°′″）距离（m）计算方位角（°′″）QD2899273.822498810.779733.33498°53′46.22″JD12899160.416499535.291左25°07′25.8″760.91173°46′20.42″JD22899373.056500265.886左34°34′10.7″418.57539°12′09.71″ZD2899697.416500530.453-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（2）图2-2为含有缓和曲线的道路平曲线,其几何要素计算公式如下：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）（2-6）（2-7）图2-2平曲线对称基本型曲线（3）曲线几何元素具体计算如下：对于JD1：拟定切线长：(m)曲线总长：(m)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）外距：(m)切曲差：(m)对于JD2：拟定：切线长：(m)曲线总长：(m)外距：(m)切曲差：(m)（4）平曲线几何要素计算成果详见《直线、曲线及转角表》2.3逐桩坐标计算根据前面算出来的方位角和平曲线要素，进行逐桩坐标的计算。本设计采用的是绝对坐标，在进行计算时分直线和曲线计算,曲线段采用综合曲线放样，直线段采用直线放样。计算原理：（1）坐标系统的采用，本设计是在已有平面控制网的地区，所以沿用了原有的坐标系统进行计算；（2）“逐桩坐标”即道路中线上各桩点的坐标，其计算和测量的方法是按“从整体到局部”的原则进行。计算时使用了卡西欧Fx-5800P计算器，并且亲自为此使用卡西欧Fx-5800P计算器编写了“公路路线任意中边桩正反算”程序和“坐标反算”程序复核了逐桩坐标，该程序编程详见：附录A。2.3.1直线上中桩坐标计算设交点坐标为，交点相邻直线的方位角分别为和，则ZH点坐标：（2.8a）（2.8b）HZ点坐标：（2.9a）-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（2.9b）设直线上加桩里程为，、表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（≤）：（2.10a）（2.10b）后直线上任意点坐标(>)：（2.11a）（2.11b）2.3.2设缓和曲线单曲线中桩坐标计算曲线上任点的切线横距：=（2.12）式中：：缓和曲线上任意点至(或)的曲线长；：缓和曲线长度。（1）第一缓和曲线（～）任意点坐标：（2.13a）（2.13b）式中：：转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。（2）圆曲线内任意点坐标：～YH：（2.14a）-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（2.14b）式中：：圆曲线内任意点至HY点的曲线长；、：点的坐标。～：（2.15a）（2.15b）式中：：圆曲线内任意点至YH点的曲线长。（3）第二缓和曲线(～)内任意点的坐标（2.16a）（2.16b）式中：：第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。（4）各中桩坐标计算成果详见《逐桩坐标表》。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第三章纵断面设计纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。沿着道路中线竖直剖开然后展开即为道路纵断面，纵断面图反映了路中线地面高低起伏的情况及设计路线的坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能完整的表达出道路的空间位置。3.1纵坡及坡长设计3.1.1纵面线形设计的一般规定（1）纵面线形应平顺、圆滑、视觉连续，并与地形相适应，与周围环境相协调。（2）纵坡设计应考虑填挖平衡，并利用挖方就近作为填方，以减轻对自然地面横坡与环境的影响。（3）连续上坡路段的纵坡设计，除上坡方向应符合平均纵坡、不同纵坡最大坡长规定的技术指标外，还应考虑下坡方向的行驶安全。凡个别技术指标接近或达到最大值的路段，应结合前后段各技术指标设置情况，采用运行速度对连续上坡方向的通行能力与下坡方向的行车安全进行检验。（4）相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。（5）路线交叉处前后的纵坡应平缓。（6）位于积雪或冰冻地区的公路，应避免采用陡坡。3.1.2平曲线与竖曲线的组合一般原则（1）平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即满足“平包竖”的原则；（2）平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，一条平(竖)曲线不宜设两个或两个以上的竖(平)曲线；（3）暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的；（4）平、竖曲线应避免的组合：要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；计算行车速度≥40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线；（5）平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）3.1.3纵坡设计技术规范要求（1）最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。设计时速为60km/h的公路的最大纵坡为6%。（2）最小纵坡在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡（一般情况下以采用不小于0.5%为宜），故本设计采用最小纵坡设为0.5%。（3）坡长限制坡长是两个变坡点之间的水平距离。最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。设计时速为60km/h的公路的最短坡长为150m。最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。设计时速为60km/h的公路的最大坡长限制为：2%—不限；3%—1200m；4%—1000m；5%—800m；6%—600m。（4）平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线的长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行使的限制性指标。由于本路段是一级公路，且平均高差不大，故不予考虑平均纵坡。3.1.4纵坡设计步骤（1）准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求；（2）标注控制点：控制点是影响纵坡设计的标高控制点。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及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等；（3）试坡：试坡主要是在已标注“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，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置；（4）调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（5）核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等；（6）定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来；（7）通过反复拉坡比较后，最后确定纵坡设计如表3.1所示。其中在纵坡设计中做了大量的比选工作。比如：在试坡后发现填挖方高度太大、填挖严重不平衡以及刚好穿过低等级公路等。表3-1纵坡设计成果表变坡点桩号（m）变坡点高程（m）变坡点间距(m)纵坡值（%）起点:K0+0001109.57300.8变坡点1:K0+7301115.34300-5变坡点3:K1+0301100.348700.5终点:K1+9001104.693.2竖曲线设计竖曲线是设在纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车，起缓和作用的一段曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别，但在设计和计算中，抛物线比圆曲线更为方便。因此，本设计采用二次型抛物线型竖曲线。3.2.1设计技术规范（1）《公路路线线形设计规范》（JTGD20-2006）中规定的竖曲线一般最小半径和极限最小半径见表3-2。表3-2计算行车速度V=60km/h的竖曲线的最小半径竖曲线半径凸形凹形一般最小值2000m1500m极限最小值1400m1000m（2）选择竖曲线半径时应考虑以下因素：①选择半径应符合《公路路线线形设计规范》（JTGD20-2006)一般最小半径和极限半径的要求。②在不过分增大土石方数量的情况下，为使行车舒适，应采用较大的半径。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）③过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看，都是不利的，选择半径时应考虑。④夜间行车交通量较大的路段应考虑灯光照射的方向，使前灯照射范围受到限制，选择半径时应适当放大，以使其有较长的照射距离。3.2.2竖曲线要素计算图3-1竖曲线要素示意图如上图3-1所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为和，它们的代数差用表示，即，当为“＋”时，表示凹形竖曲线；为“－”时，表示凸形竖曲线。（1）用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式：或（3－1）式中：——坡差（%）；L——竖曲线长度(m)；R——竖曲线半径(m)。（2）竖曲线要素计算公式：竖曲线长度L或竖曲线半径R或（3－2）竖曲线切线长T(T＝T1≈T2):（3－3）-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）竖曲线上任一点竖距h因为，则（3－4）竖曲线外距E或（3－5）（3）竖曲线计算变坡点1：K0+730，高程为1115.34m①计算竖曲线要素由于＝0.8%，＝-5%，R＝2800m，故，为凸形。曲线长:切线长:外距:②计算设计高程竖曲线起点桩号：竖曲线起点高程：计算竖曲线上20m整桩的设计高程,以桩号K0+660为例：横距：竖距：切线高程：设计高程：变坡点2：K1+030，高程为1100.34m①计算竖曲线要素由于＝-5%，＝0.5%，R＝2400m，故，为凹形。曲线长：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）切线长：外距：②计算设计高程竖曲线起点桩号：竖曲线起点高程：计算竖曲线上20m整桩的设计高程，以桩号K0+980为例：横距：竖距：切线高程：设计高程：路线上其余各个整桩的设计高程计算原理同上；同时计算时还使用了卡西欧Fx-5800P计算器，并且亲自为此使用卡西欧Fx-5800P计算器编写了“公路路线任意里程高程计算”程序复核了各个桩号的高程。该程序编程详见：附录A。各桩号设计高程详见《路基设计表》。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第四章横断面设计4.1概述道路的横断面，是指公路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。横断面设计反映了路基的形状和尺寸，在设计时，应符合公路建设的基本原则和现行《标准》的规定要求，综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，保证路基的稳定和排水，来作出正确的设计。4.2横断面设计道路的横断面，是指公路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。横断面设计反映了路基的形状和尺寸，在设计时，应符合公路建设的基本原则和现行《标准》的规定要求，综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，保证路基的稳定和排水，来作出正确的设计。4.2.1横断面形式由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基；当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为半填半挖路基。4.2.2横断面组成公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与通畅前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。一级公路的路基横断面组成包括：行车道、路肩、分隔带、边坡、排水设施等。在某些路段，可能要增加爬坡车道，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。（1）路基宽度确定路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。根据规范与地形条件，本计路线采用4车道整体式路基横断面，其路幅宽为23.0米。土路肩宽0.5米，硬路肩宽2.5米，行车道宽4×3.5米，路缘带宽0.5米，中央分隔带宽2.0米。整个路幅宽度组成如下图4-1所示：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（2）路基高度路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水、毛细水和冰冻的作用，不致影响路基的强度和稳定性。路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.0－1.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5－18m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。路基设计标高指新建的二、三、四级公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高、加宽前的该处边缘标高；设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。①本设计的一级公路以道路中央分隔带的外侧边缘标高作为路基设计标高。②沿河及受水浸淹的路基设计标高应高出设计洪水频率（1/100）计算的设计水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。（3）路基边坡，路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示。①路堤边坡根据沿线工程地质特性，结合《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）的有关规定，经综合考虑后，拟定路基边坡：当路堤填土高度小于或等于8m时，边坡坡度为1:1.5；当填土高度大于8m时，采用二级边坡，即上部8m边坡坡度为1:1.5，下部边坡坡度为1;1.75，中间1.5设平台。填方高度超过20m时，须按特殊设计施工。高路堤的填方数量大占地多，为使路基稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）本设计路段路堤8m以内边坡坡度取1:1.5，大于8m后下部边坡变为1:1.75上部还是1:1.5。②路堑边坡根据路堑工程地质特性进行边坡稳定分析和验算，拟定路堑边坡坡率：土质或强风化岩质边坡20m以内为1:0.75，大于20m时为1:1，岩质边坡采用1:0.3或1:0.5。边坡高度超过20m时设置一级宽2m的平台，切方路段边沟外侧设宽1.0m的碎落台。本设计中对于路堑路段，其地面以下20米以内为土质。而本设计路堑边坡都不超过20m所以本设计路堑边坡坡度均为1:0.75。③半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足的同时，横向陡坡地段的半填半挖路基，在挖方一侧宽度不足一幅行车道宽时，应将路床深度内的原有土质全部挖除换填，并在上、下路床底面铺设土工格栅以保证行车道内土基的均匀性。坡脚为陡坡地的，每1米高设一层土工格栅。4.2.3路拱、超高及加宽（1）路拱为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。根据规范本设计路拱由中央分隔带边缘向两侧倾斜。行车道和硬路肩横坡度取2.0%，土路肩横坡度取3.0%。路拱的形式采用折线形。（2）超高为抵消车辆在曲线路段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。合理地设置超高，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和舒适性。根据规范，本设计超高坡度采用3%。超高过渡方式采用中央分隔带保持水平，两行车道各自形成独立超高体系，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自形成独立的超高体系，此时整体式路基中央分隔带保持水平。①超高的计算当汽车行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行使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，即为超高缓和段。②具体计算成果见《路基设计表》。（3）道路加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后轮轮迹半径最小且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适和安全，同时在道路内侧加宽工程量较小，且有利于路容美观。对于R>250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）宽。而本设计中R1＝550m，R2=400m，所以路基不加宽。4.2.4视距的保证在道路的弯道设计中，除了要考虑诸如曲线半径R、超高、加宽等因素外，还必须注意路线内侧是否有树林、房屋、边坡等阻碍司机的视线，这种处于隐蔽地段的弯道称为“暗弯”。根据所需横净距绘制包络线，即“视距曲线”。在视距曲线与轮迹线之间的范围，是应保证通视的区域，在这个区域内如有障碍物则要予以清除。在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视距曲线之间的距离叫横净距。设回旋线的横净距的计算公式如下：（1）本设计中平曲线设有缓和曲线，且，因此横净距计算公式如下：（4-1）（4-2）式中：—视距线所对的圆心角（º）；—视距（m）；—曲线内侧行驶轨迹的半径（m），其值为未加宽前路面内缘的半径加上1.5(m)；—最大横净距（m）。（2）具体计算一级公路设计速度为60km/h每条车道的停车视距为75m。因此：JD1处：由于内侧路肩宽度都有0.5+2.5=3m>1.303m，所以满足视距要求。JD2计算方法同上。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第五章路基设计5.1概述公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，是公路的承重主体。5.1.1一般路基设计的内容（1）选择路堤填料与压实标准；（2）路基土石方数量计算及调配；（3）路基排水系统布置和排水结构设计；（4）软基处理；（5）边坡稳定性分析；（6）附属设施设计等。5.1.2设计要求（1）路基设计应符合公路建设的基本原则和现行《标准》的具体要求；（2）路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要，尽量少占农田；（3）沿河线的路基设计，应保证路基不被洪水淹没或冲毁；（4）必须穿过耕种地区的路基，必要时可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡坍塌，并尽量节约用地，原有的梯田，因筑路受到破坏，应给予修复；（5）横坡陡于1:5的坡地上的填方路基，在修筑前，要将地面挖成台阶，台阶宽度不小于1m，台阶顶面应做成2%-4%的反向横坡；（6）山坡上的半填半挖路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工很困难，且边坡稳定性较差时，可设置挡土墙；（7）山坡坳形地段路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方坡脚设置矮墙；（8）尽量考虑路基工程的经济性，使填、挖达到基本平衡；（9）路基不能产生给路面带来不良的不均匀的沉降，填方路基要充分压实；（10）挖方、填方路基与桥梁构造物一样，其设计须与周围环境协调。因此，因充分考虑地区特点，尽量有效地利用自然地形，减少土石方量；加固园林绿化，改善变化后的地形和景观。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5.2路基填料及其压实标准5.2.1填料选择路基施工破坏土体的天然状态，致使结构松散，颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度与稳定性，必须予以压实，以提高其密实程度。路基的压实工作是提高路基强度与稳定性的技术措施之一。当泥炭、淤泥、强膨胀土及易溶盐在土中的含量超过允许量时，不得直接用于填筑路基。本设计路基主要填料为残坡积粘土填路堤。5.2.2压实标准和压实度填方路基应分层铺筑，均匀压实。桥梁、通道、涵洞的台背部位应采用渗水性的级配砂砾填筑。路基压实度及填料规格应满足表5-1的要求，当填料无法满足规范要求时，须采取适当处理措施。表5-1路基压实度及填料要求表填挖类型路面底面以下深度(cm)填料最强度（CBR,%）填料最大粒径（cm）路基压实度（重型,%）填方路基上路床0-30810≥96下路床30-80510≥96上路堤80-150415≥94下路堤150以下315≥93零填及挖方路基0-30810≥9630-80510≥96填土压实应采用重型压实标准，严格控制松铺厚度并保证满足压实度要求。为保证路基边缘压实度，路基填方施工宽度每侧超填不少于50cm，按技术规范，本设计超填数量未计入。土路肩培土的压实度应不小于94%，粗粒土填料的最大粒经不应超过压实度的2/3。5.3路基土石方数量计算及调配路基土石方是公路工程的一项重要工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。其工程量大小直接影响公路工程造价土石方计算与调配的主要任务：计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调运，并计算土石方的运量。为编制公路工程概预算，公路施工组织，施工计量支付提供依据。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5.3.1横断面面积计算路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。常用的面积计算方法有：积距法、坐标法和数格子法。本设计中横断面面积计算在计算机上完成，具体数据见《路基土石方数量计算表》。5.3.2土石方数量计算路基土石方计算工作量较大，加之路基填挖的不规则性，要精确计算土石方体积是十分困难的，在工程上通常采用近似计算即假定相邻两断面间为以棱柱体，按平均断面法计算，体积计算图示如下图5-1所示：其体积的计算公式为：（5.1）式中：V：体积即土石方数量（）；,：分别为相邻断面的面积（）；L：相邻断面之间的距离（m）。此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。图5-1体积计算图5.3.3路基土石方调配土石方调配的目的是为了确定填方用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。（1）土石方调配原则：①在半填半挖断面中，先考虑横向平衡，再作纵向调配，以减少总的运输量；②选择适当的运输方式，确定合理的经济运距；③考虑桥隧位置对施工运输的影响，尽可能避免和减少上坡运土；④土方和石方根据需要分别调配，借土和弃土妥善处理。（2）土石方调配方法：土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法以及土石方计算表调配法等，但多采用土石方计算表调配法，本设计采用土石方计算表调配法。其优点是方法简捷、调配清晰、精度符合要求。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向调运+借方=填方(5.2)横向调运+纵向调运+弃方=挖方(5.3)挖方+借方=填方+弃方(5.4)（3）关于调配计算的问题：①经济运距：是确定借土或调运的限界。当调运距离小于经济运距时采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。其值按下式计算:经济运距(5.5)式中：B：借土单价（元/m3）；T：远运运费单价（元/m3·km）；：免费运距（km）。②在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源决定是否计价。如果是路外借土，须计价，若是移挖作填调配利用，则不应再计价。计价土石方数量＝挖方数量＋借土数量(5.6)一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。本设计中计算土石方量时未考虑了压实方与天然密实方的换算系数。本设计具体土石方调配见《路基土石方数量计算表》。5.4可行性论证5.4.1合成坡度合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度。由于合成坡度是路线纵坡与超高横坡所组合而成的，其坡度值比原路线纵坡大，汽车在设有超高的坡道上行驶时，不仅要受坡度阻力的影响，而且还要受离心力的影响。尤其是当纵坡大而平曲线小时，合成坡度大，由于合成坡度的影响而使汽车重心发生偏移，给汽车行驶带来危险。所以，当平曲线与坡度组合时，为了防止汽车沿合成坡度发生滑移，应将超高横坡与纵坡的组合控制在适当的范围以内。实践证明：合成坡度对于控制急弯和陡坡组合的路段纵坡设计是非常必要的，在条件许可时，以采用较小的合成坡度为宜。根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）表8.5.1中表明，一级公路的最大容许合成坡度imax=10.5%，且8.5.3中规定最小合成坡度不宜小于0.5%，在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）合成纵坡计算式为：（5.7）式中：：合成坡度（%）；：纵坡坡度（%）；：超高横坡度（%）。由于=5.0%，=3.0%，则又因为5.8%，所以采用的坡度合理。5.4.2停车视距的保证停车视距是指驾驶人员发现前方有障碍物到汽车在障碍物前停住所需要的最短距离，可分解为反应距离、制动距离和安全距离三部分来研究。反应距离：（5.8）制动距离：（5.9）故停车视距：（5.10）式中：K：制动系数，一般在1.2～1.4间选用，取K=1.25；：路面附着系数，这里取=0.5；Ψ：路段纵坡值，上坡为正，下坡为负，本设计中最大纵坡为-5.0%；V：计算行车速度；T：司机反应时间，取t=2.5s；：安全距离，取=10m。代入已知数据计算：m又查《公路路线设计规范》（JTG-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）D20-2006）可得，设计速度为60km/h的一级公路的停车视距为75m，由于91.04>75，故本设计停车视距满足要求。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5.5软基处理5.5.1概述（1）软土的工程性质①具有高含水量、大孔隙、低密度、低强度、高压缩性、底渗透性的特点。②具有一定的结构性，这种结构性是不可逆的，一但被破坏很难恢复，从而加大了土的压缩量。③力学特性与应力水平密切关系，应力水平较低时，土的压缩性较低。应力水平较高时，结构性受到破坏，压缩性较高。④具有结构性的土类应力——应变关系将具有一定的膨胀性。（2）软土地基处理的原则要求由于软弱土具有强度低压缩性大和明显的触变性等不良特性，对路基危害较大。因此，想要满足设计要求就必须根据实际情况，因地制宜地对软土地基进行加固，以提高其强度，减少其压缩性，改善其稳定条件，以满足设计的要求。（3）软土地基处理的目的①采取人工的方法提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力；②改善地基土压缩特性,减少沉降量和不均匀沉降；③改善渗透性,加速固结沉降过程；④改善土的动力特性防止液化，减轻振动；⑤消除或减少殊土的不良工程特性，如膨胀土的膨胀性等。（4）软基处理的分类软基处理方法很多，大致可分为：表层处理法、换填法、反压护道法、固结排水法、凝固法、构造物法等。在选择处理方法时，应根据地基的性状、道路的标准、施工条件、对周围环境的影响等各种条件，选择最符合目的要求，而且最经济的方法。①开挖换填法全部或部分挖除软土，换填以砂、砾、卵石片石等渗水性材料或强度较高的粘性土。对软土层厚度小于3m的情况，一般可采取全部挖除换填的方法；对厚度大于3m的情况，通常只采取部分挖除换填的方法。全部挖除换填从根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最为彻底的措施。②抛石挤淤法在路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。③爆破排淤法将炸药放在软土中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥扬弃，然后回填以强度较高的渗水性土。它较一般方法换填深度大，工效较高，适用于淤泥层较厚，稠度大，路-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）堤较高和施工期紧迫时。④反压护道法在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，使路堤下的淤泥向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。采用此方法加固地基，不需特殊的机具设备和材料，施工简易但占地多，用土量大，后期沉降大，养护工作量大。⑤砂垫层法在软土层顶面铺设排水砂层，以增加排水面，使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结，提高其强度满足稳定性的要求。这种砂层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显著的影响，但可加速沉降的发展，缩短固结的过程。⑥砂井排水法在软土地基中，钻成一定直径的孔眼，灌以粗砂或中砂，利用上部荷载作用，加速软土的排水固结。砂井顶部要用砂沟或砂垫层连通，构成排水系统，在路堤荷载的作用下加速排水固结。⑦袋装砂井排水法袋装砂井是事先把砂装入长条形透水性好的编织袋内，然后用专门的机具设备，打入软土地基内，代替普通大直径砂井。袋装砂井即具有大直径砂井的作用，有可以保证砂井的连续性，避免缩颈的现象。此外，由于袋装砂井的直径小，材料消耗小，工程造价低，施工速度快，设备轻型，更适应在软弱地基上施工。5.5.2软基处理本设计从K0+550~K0+650的路段位于路线低洼地段，山坡上流水常年聚集此，为软土，但是深度不大。由于不是河流，故可不进行桥梁设计而修筑路基，但施工时，必须采用软基处理。本设计采用开挖换填法。即先全部或部分挖除软土或泥炭类土，换填以砂、砾、卵石、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土，垫层厚度拟取为0.8m，以中粗砂为宜，要求级配良好，颗粒的不均匀系数不大于5，含泥量不超过3%-5%，并予以分层夯实，垫层上面再铺路基填料粘性土作为基层。5.6边坡稳定性分析5.6.1概述路基边坡滑塌是公路上常见的破坏现象之一。滑塌是指路基边坡土体或岩石沿着一定的滑动面成整体状向下滑动。如：在岩质或土质山坡上开挖路堑，有可能因自然平衡条件被破坏或者因边坡过陡，使坡体沿某一滑动面产生滑坡。对河滩路堤、高路堤或软弱地基上的路堤，也可能因水流冲刷、边坡过陡或地基承载力过低而出现填方土体（或连同原地面土体）沿某一剪切面产生坍塌。为此，须对可能失稳或已出现失稳的路基进-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）行稳定性分析，保证路基设计既满足稳定性要求，又满足经济性要求。土坡滑动失稳的原因有两种：一是外界力的作用破化了土体内原来的应力平衡状态。如路堑或基坑的开挖，是由于土自身的重力发生变化，从而改变了土体原来的应力平衡状态，促使土坡坍塌。二是土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。如由于外界气候等自然条件的变化，使土时干时湿、收缩膨胀、冻结、融化等，从而使土变松强度降低；土坡内因雨水的侵入使土湿化，强度降低。一般性质的土，均具有一定的粘结力，其边坡滑动面成曲面，惯用的计算方法是假定为圆弧曲线。圆弧滑动面的边坡稳定计算方法很多，工程上普遍采用条分法及其简化的Bishop法。本设计由于土质为粘性土故采用简化的Bishop法。5.6.2路堤边坡稳定性分析（1）设计资料取K1+120段横断面做路堤边坡稳定性验算。路基左侧填土高度10.21m，顶宽23m，路基填土为粘性土，土粘聚力C为21.5kpa，填土容重=20kN/m3，内摩擦角φ为，边坡上部坡度采用1:1.5，下部坡度采用1:1.75，地基土容重=19kN/m3，土粘聚力c为20kpa，内摩擦角φ为。（2）按4.5H法确定滑动圆心辅助线，如图5-2图5-2利用4.5H法求滑动面圆心分析过程如下：①以一定的比例绘出路堤横断面。②将车辆荷载换算成土柱高（当量高度）。设一辆车停在路肩上，另一辆以间距d=1.3m与它并排。按以下公式换算土柱高度为：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(5-11)式中：L——前后轮最大轴距，按《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定对于标准车辆荷载为L=12.8mB——荷载横向分布宽度,表示如下：B=Nb+（N-1）m+d(5-12)式中：N为并列车辆数，取N=3；d轮胎着地宽度，取0.6m；b后轮轮距，取1.8m；m为相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m。则：故：mH=h+h0=10.21+0.833=11.043m③按4.5H法确定滑动圆心的辅助线。已知路堤上部8m斜率为1：1.5，下部2.21m斜率为1：1.75。自堤顶至坡脚连一直线AB，依此线坡率由《路基设计手册》表1-2-14得＝26°，＝35°据此作AF、BF线交于F点；再在坡脚下H（11.043m）处的C点及沿水平线4.5H（49.68m）处得E点，连EF线得最危险滑弧圆心位置的辅助线。（3）用简化Bishop法求稳定系数最危险滑弧圆心位置的辅助线上取圆心O1，半径R=20.36m，过坡脚画弧，如图5-3所示，将滑动体分为10条，用简化Bishop法进行边坡稳定性分析。在分析计算时，为了方便计算又能够安全，路基填土粘聚力C和内摩擦角ф取路基土值。计算结果如下表5-2所示。表中先设K1=1.82，算出K=1.824；再设K2=1.83，算出K1=1.825，两者结果极为相近，故K1=1.824≈1.82。本次设计为在采用简化Bishop法求稳定系数时，因为相应的计算工作量非常大，且繁琐，特此用Excel编写了计算函数。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5-3条分法圆心O1处计算图示表5-2圆心O1处K值计算表在辅助线上另找O2、O3、O4、O5按同法算得(具体计算分别见图5-4~图5-7和表5-3~表5-6)K2=1.844、K3=1.863、K4=1.883、K5=2.001依此绘K值曲线（如图5-3），得最小安全系数Kmin在O1处，Kmin=K1=1.82。曲线的最小值与K1重合，则最危险滑动面的圆心为O1点（如图5-3），最小稳定系数为Kmin=1.82＞1.45，所以边坡属于稳定。其它计算过程见下：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5-4条分法圆心O2处计算图示表5-3圆心O2处K值计算表图5-5条分法圆心O3处计算图示-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表5-4圆心O3处K值计算表图5-6条分法圆心O4处计算图示表5-5圆心O4处K值计算表-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图5-7条分法圆心O5处计算图示表5-6圆心O5处K值计算表-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）5.6.3路堑边坡稳定性分析本设计路堑边坡为土质路堑，故其稳定性分析采用直线滑动面法验算边坡的稳定性，如图5-8所示，土楔ABD沿假定的破裂面AD滑动，其稳定性系数K按下式计算：图5-8直线破裂法验算图（5-13）又，并令，加以变换，得：（5-14）式中：W：土楔ABD得重力，按1m长度计；：破裂面的倾斜角（°）；：边坡的坡度角（°）；：边坡土体得内摩擦系数，f=tgφ；：边坡土体的单位粘聚力，；：参数，；：边坡斜度系数（横：纵）。按微分方法，以求K为最小时的破裂面倾斜角，得：（5-15）-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）路线中的路堑最大边坡在k1+500处，其高度为H=13.86m，内摩擦角φ=25°，粘聚力c=20Kpa，土容重=19kN/m3，边坡坡度角β＝53°，路堑边坡设为m=0.75。(a)=1.374(b)ctgα0=1.374；arctgα0=36.04°=0.629将（b）式代入下式得最小稳定系数公式：（5-16）根据《公路路基设设计规范》（JTGD30－2004）的要求，路堑边坡抗滑应满足稳定系数要求即K=1.2~1.3。而该边坡稳定系数>1.3，故满足抗滑要求。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第六章挡土墙设计6.1概述6.1.1挡土墙的用途挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的构筑物。在公路工程中广泛应用于支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可以收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路已有的重要建筑物。滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。路堑挡土墙设置在堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层，有的也兼有拦石作用。6.1.2挡土墙的类型（1）重力式挡土墙重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片(块)石砌筑，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工量大，但其形式简单，施工方便，可就地取材，适应性较强，故被广泛采用。（2）锚定式挡土墙锚定式挡土墙通常包括锚杆式和锚定板式两种。它的特点在于构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。（3）薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式两种主要型式。它们自重轻，圬工省，适用于墙高较大的情况。（4）加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面扳三部分组成。它属于柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，适用于填土路基；它结构简单圬工量少，与其他类型的挡土墙相比，可节省投资30%～70%，经济效益大。为满足挡土墙稳定性等技术要求，同时使施工方便、减少工程造价，本设计采用重力式挡土墙。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）6.1.3其他说明（1）挡土墙是用来承受土体侧压力的构造物，它应具有足够的强度和稳定性挡土墙可能的破坏形式有：滑移、倾覆、不均匀沉陷和墙身断裂等。因此挡土墙的设计应保证在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载能力和偏心距不超过容许值。这就要求在拟定墙身断面形式和尺寸之后，对上述几方面进行验算。挡土墙的验算方法有两种：一是采用总安全系数的容许应力法；二是采用分项安全系数的极限状态法。本设计中采用极限状态法对挡土墙进行验算。（2）极限状态法不采用均质弹性体的假定，而是承认结构在临界破坏时处于弹塑性工作阶段，以结构物在各种荷载组合情况下均不得达到其极限状态为出发点，同时相应地给以足够的安全储备。它比较科学、全面地分析影响结构安全与使用的因素，从而对结构物提出合理的要求，根据荷载的性质和对结构物的影响，采用荷载分项安全系数来反映结构物的安全度。（3）本设计路段中路基基本特点是：对于路堤在农田中穿过，那么再通过放坡下来占用的农田面积较大；并且由于坡脚侵入水田中会随着时间严重影响路基的稳定行，以及道路行使性能和寿命长短。综上知既不经济也不适合修筑公路的原则，故在填土高度大于7m的水田填土路段都修筑重力式路堤挡土墙。而对于路堑地段，最高挖土高度约14m，且此类地段边坡稳定性很好，不容易滑坡，故可以考虑做边坡防护处理，如种草皮、树木、修筑护面墙等等。对于路堑地段通过修筑挡土墙和做边坡防护两者的经济方案比选，最终对于路堑边坡做边坡防护处理，故对于路堑地段不进行挡土墙设计。6.2路堤挡土墙的设计6.2.1设计资料（1）车辆荷载：采用公路Ⅰ级。（2）土壤地质情况：墙背填土容重，计算内摩擦角，填土与墙背间的摩擦角；粘性土地基，填料的粘聚力c=21.5kpa，设土的天然孔隙比为0.5，查表知容许承载力＝440Pa，基底摩擦系数，地基土内摩擦系数。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（3）墙身构造拟采用浆砌片石重力式路堤墙，基本尺寸如下图6.1所示，墙顶宽度：=1.5m，墙趾高0.5m，墙趾宽0.5m，墙高为7m；墙身背垂直，墙胸坡度1：0.25(=14.04°)，墙底倾斜坡度1：5(=11.31°)；基底宽3.75m，基底倾斜高0.75m，墙总高H为8.25m；填土高a＝3.2m，填土边坡1：1.5，故墙后填土表面的倾角=33.7°，墙身分段长度10m；基础埋深1.25m。（4）墙身材料7.5号浆砌50号片石，砌体容重＝26kN/m；砌体容许压应力＝1300kPa,容许剪应力＝180kPa。拟定的挡土墙基本尺寸截面图如下图6-1所示：图6-1挡土墙基本尺寸截面图6.2.2挡土墙具体计算（1）挡土墙自重及重心计算取单位墙长即1m，将挡土墙截面和基底部分划为两个四边形和两个三角形计算墙身重G及其力臂，计算列于表6-1。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表6-1自重及重心计算体积V（m3）重量G（kN）力臂ZG（m）V1=9.2×1.5=13.8G1=317.4Z1=4.6-0.75=3.85V2=2.3×9.2×0.5=10.58G2=243.34Z2=2/3×2.3+0.8=2.33V3=4.6×0.8=3.68G3=84.64Z3=0.5×4.6=2.3V4=0.5×4.6×0.92=2.116G4=48.668Z4=2/3×4.6=3.06730.176G=694.048（2）车辆荷载计算根据《路基设计规范(JTG2004)》，车辆荷载为计算的方便，可简化换算为路基填土的均布土层，并采用全断面布载。换算土层厚：（6-1）式中：根据规范和查表γ为墙后填土容重（3）确定破裂面计算①破裂面裂缝区深：（6-2）式中：：填料的单位粘聚力（kPa或kN/m3）；：内摩擦角。计算得：m破裂区实际深度：m-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）②求破裂角：先假设破裂面交于荷载内，计算过程如下：又,故。那么：(6.3)故可推出=37.189°。校核假定：破裂面至墙踵：m荷载内缘至墙踵：荷载外缘至墙踵：所以：5.3<8.691<16.3，故假定正确，破裂面交于荷载内。（4）求主动土压力和作用点计算：(6.4)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）土压力的水平分力：kN/m土压力的竖直分力：kN/mm，m。（5）修正后的地基承载力设计值的确定基础最小埋深(算至墙踵点)：=0.5+0.75=1.25m>1.0，符合挡土墙基础最小埋深的规定。基础埋深大于0.5m或基础宽度大于3m，地基承载力修正后为：(6.5)查表得：K1=0.3，K2=1.6，故地基承载力设计值：。又由于本设计是采用荷载组合I，地基承载力设计值的提高系数K=1.0，则地基承载力设计值＝。（6）基底合力的偏心距及基底应力的验算作用于基底的合力偏心距为：=0.268mm(6.6)基底边缘的最大压应力验算：(6.7)=321.43kpa＜=467.1kpa-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）=183.6kpa<=467.1kpa故：基底最大压应力符合要求。（7）挡土墙抗滑稳定验算①挡土墙自重：②抗滑稳定性验算：(6.8)式中：为主动土压力系数，取1.4；为基底摩擦系数，已知为0.6。计算为：=462.82kN又444.78kN因为=462.82KN＞=444.78kN，所以抗滑稳定性满足设计要求。③抗倾覆稳定性验算：（6.9）计算为：=821.48kN因为=821.48>0，所以抗倾稳定性满足设计要求。（8）墙身正截面强度和稳定验算取挡土墙墙身截面为验算截面，验算过程如下：①截面上土压力计算截面宽度BS=2.53m,计算截面处墙高H1=4.125m。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）==140.02kN/m土压力的水平分量：kN/m土压力的竖直分量：kN/m计算至截面上的力臂长度：m,m②截面偏心距验算墙重心位置的确定：，m；，m；；m那么作用于截面上的合力偏心距：mm由以上可知合力偏心距满足设计要求。③正截面强度验算计算公式为：(6.10)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）按每延米墙长计算：(6.11)式中：：设计轴向力（kN）；：重要性系数，查表知取=1.0；：荷载组合系数，当荷载组合为I、II时，取1.0；：恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力，=216.175+44.82=261kN；：恒载对应的分项系数，查得为1.2；：主动土压力引起的轴向力，为132.65kN；：抗力分项系数。查得取2.31；：材料极限抗压强度（kPa），本设计采用7.5号砂浆砌50号片石，查得极限抗压强度；A：挡土墙构件的计算截面积，A=2.53×1=2.53m2；：主动土压力分项系数，取1.4；：轴向力偏心影响系数。故：kN那么轴向力偏心影响系数：故计算得：，故挡墙的正截面强度满足设要求。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）④截面稳定性计算(6.12)其中：；：偏心受压纵向弯曲系数；：与材料有关的系数，7.5号浆砌体取0.002；：，H为墙有效高度（视下端固定，上端自由，m）；B为墙的宽度；按偏心受压计算时：（其中H为挡土墙的有效高度）故：即截面尺寸满足墙身稳定性要求。⑤正截面直接受剪计算：(6.13)式中：：正截面剪力；：受剪截面面积，A=2.53×1=2.53m2；：砌体截面的抗剪极限强度，取；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）：摩擦系数，=0.42。故计算为：综上所述，该路堤挡土墙都符合设计要求。6.3挡土墙附属设施设计6.3.1排水设施挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。挡土墙的排水处理是否得当，对岩石或土坡的稳定性影响很大，直接影响到挡土墙的安全与使用效果。排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水，防止地表水渗入墙背填料或地基；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，必要时应加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。本设计是浆砌片石墙身，故应在墙前地面以上设一排泄水孔。因为该挡土墙较高，要在墙上部加设一排汇水孔。汇水孔采用直径为10cm的圆孔。孔眼间距为3m，孔眼上下错开布置。下排排水孔的出口高出墙前地面0.3m，若为路堑墙，则应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。6.3.2沉降缝和伸缩缝为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。通常把沉降缝和伸缩缝结合在一起，统称为变形缝。本设计中，沿路线方向每隔10m设置一道变形缝，缝宽25mm，缝内沿内、外、顶三方填塞沥青麻筋，塞入深度不应小于15cm。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）6.3.3施工注意事项（1）施工前应做好地面排水工作，保持基坑干燥；（2）基坑开挖后，若发现地基与设计情况有出入，应按实际情况调整设计；（3）墙趾部分的基坑，在基础施工完后应及时回填夯实，并做成不小于4%外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定；（4）浆砌挡土墙的砂浆水灰比必须符合要求，灰浆应填塞饱满，浆砌挡土墙应错缝砌筑，填缝要紧密，不得做成水平通缝，墙趾台阶转折处，不得做成竖直通缝；（5）墙体应达设计强度的75%以上，方可回填墙后填料；（6）回填前，应确定填料的最佳含水量和最大干密度，根据碾压机具和填料性质，分层填筑压实，压实度应满足设计要求；（7）墙后回填必须均匀摊铺平整，并设不小于3%的横坡，利于排水。墙背1.0m范围内，不得有大型机械行驶或作业，防止碰坏墙体，并用小型压实机碾压，分层厚度不得超过0.2m。（8）墙后地面坡度陡于1:5时，应先处理填方基底再填土，以免顺原地面滑动。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第七章公路排水及防护工程7.1概述7.1.1公路排水的重要性公路排水设计的目的是设置排水设施以排除降落在路界内的地表径流，并将公路上侧方的地表水和地下水引排到公路的下侧方，以免公路路基和路面结构遭受地表水和地下水的浸湿、冲刷等破坏作用。而这些排水设施在实现其功能时，不应造成不适宜的壅水或阻水，不应因过大的流速而引起冲刷，也不应影响公路上交通的安全运行。路基路面的强度和稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面排水工程。水对路基的危害表现为：地面水对路基产生冲刷和渗透,冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁,渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度；地下水对路基的损害，轻者能使路基湿软，降低路基强度，重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍，甚至整个路基沿倾斜基底滑动。7.1.2公路排水设计的内容公路排水设计可划分为四部分：（1）横向穿越路界排水：由涵洞、桥梁引排穿越路界的溪流、河道中的水。（2）路界表面排水：指公路用地范围内的表面排水，包括路面排水、中间带排水、坡面排水和由相邻地带流入路界内的排水等。（3）路面结构内部排水：通过裂缝、接缝或面层空隙下渗到路面结构（面层、基层和垫层）内部，或者由地下水或道路两侧滞水浸入路面内部的水分的排除或疏干。（4）地下排水：危及路基稳定或影响路基强度的含水层地下水的排水或疏干。7.2路基及路表排水7.2.1路基排水设计的任务路基排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。路基排水设计包括地表排水设计和地下排水设计。其设计的一般原则是：(1)排水设计应根据公路等级、沿线地形、地质、桥涵位置等综合考虑，合理布置并有足够的排水能力，完善对出水口的处理，使各项设施衔接配合，确保排水畅通。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(2)应与农田水利建设规划相配合，防止冲毁农田或危害农田水利设施。当路基占用灌溉沟渠时，应予恢复，并采取必要的防渗措施。(3)公路穿过村镇居民区，排水设施应与现有供水、排水设施及建设规划相协调。(4)排水要因地制宜，经济适用，排水沟渠应选择地形、地质较好的地段通过，以节约加固工程投资。排水沟渠的出水口应尽可能引至天然河沟，以减少桥涵工程。7.2.2地表排水地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、拦水带等设施。各类地表水设施的沟（槽）顶应高出设计水位0.1~0.2m。地表排水设施的容许流量和容许流速可通过计算并参考本地区的经验数据确定设计参数，使设计的各种沟渠的断面形状和尺寸满足排泄设计流量的要求，不产生冲刷和淤积。地表排水沟宜短不宜长，以使水流不过于汇集，做到及时疏散、就近分流。（1）边沟挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠，称为边沟。设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。一般排水量不大不需要进行水文和水力计算。它紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不与其他人工沟渠并合使用。边沟横断面形式，一般有梯形、矩形、三角形及流线形等。边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。石方路段的边沟宜采用矩形横断面，起内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片石防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。边沟出水口附近水流冲刷比较严重，必须采取相应措施。边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡，特殊情况容许采用0.3%。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出；出水口的间距不宜超过500m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，引排到路基范围以外，本设计中挖方路基边部设底和高都为为0.6m梯形边沟，边沟两侧坡率都为1:1。对边沟长度超过300m长的挖方路段，边沟尺寸作加大设计，以汇集和排泄降落在坡面和路面上的表面水，当挖方边沟与填方排水沟相差不大时，可采用渐变的排水沟顺接，当高差较大时，应采用急流槽连接。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）边沟结构图如下图7-1所示：图7-1边沟断面图由图可知过水断面面积为：A=2×0.5×0.6×0.6+0.6×0.6=0.72m2。（2）截水沟截水沟又称天沟，一般设置在路堑坡顶5m或路堤坡脚2m以外，用以拦截并排除地面水流向路基的沟渠。可减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水的冲刷。截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟的长度以200~500m为宜；超过500m时，可在中间适宜位置增设泄水口，由急流槽分流排引。①：截水沟设计的一般要求：a.当路基挖方上侧山坡汇水面积较大时，应设置截水沟。b.截水沟的设计应能保证迅速排除地面水。c.截水沟应结合地形合理布置。d.若因地形限制，截水沟绕行，附近又无出水口时可分段考虑中部急流槽衔接。e.若由于地形限制，汇水量较大，如将截水沟的水流引到自然沟或路堤地段有困难时，可在挖方低处设置涵洞，直接将水引到路基的另一侧。截水沟的出水口：截水沟内的水流应避免排入边沟。应尽量利用地形，将截水沟中的水流排入截水沟所在的山坡一侧的自然沟中，或直接引到桥涵进口处，以免在山坡上造成冲刷。截水沟的出水口，应与其他设备平顺的衔接，必要时设置急流槽和砥水。截水沟的长度不宜超过500m。截水沟离开路基的距离：山坡路堤上方的截水沟，离路堤坡脚至少2.0m，并用开挖截水沟的土在路堤与截水沟之间修成向沟倾斜土台。截水沟离开挖方路基坡顶的距离，因土质而异，以不影响边坡稳定为原则，对于一般土层，距离应大于5m。由于本设计中在填土高度大于7m处都进行了挡墙设置，故不在路堤段进行截水沟设置。②：截水沟的断面形式：在本设计中拟采用横断面为梯形断形式，内、外侧边坡均为1：1，底宽0.6m，高0.6m。切在与流水相反的方向设置宽约0.6m左右的挡水埂，做成反向横坡为2%的坡度。故根据实际地形在路堑段K0+80~K0+320、K0+420~K0+520、K0+700~K0+800、K1+460~K1+560处设置截水沟。其大致断面形式-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）如下图7-2所示：图7-2截水沟的断面形式图（3）排水沟排水沟主要用途在于引水，用于排泄来自边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置，必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（10~20m以上），徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%~3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流槽，以确保排水的畅通。排水沟的形式：一般采用梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小于0.5m。边坡视土质而异，一般在1:1~1:1.5。沟底纵坡不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。还应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不小于10~20m，排水沟长度根据实际需要而定，通常在500m以内。7.3涵洞设计涵洞主要是为了排泄地面水流（包括小河沟）而设置的横穿路基的小型排水构造物。7.3.1涵洞分类按结构型式不同可分为管涵、盖板涵、拱涵、箱涵。7.3.2各种涵洞的适用性及优缺点管涵，适用于有足够填土高度的小跨径暗涵，对基础的适应性及受力性能较好、不需墩台，圬工数量少，造价低；盖板涵，适用于要求过水面积较大时，低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵。结构较简单，维修容易。跨径较小时用石盖板，跨径较大时用钢筋混凝土盖板；拱涵，适用于在跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石拱涵。跨径较大,承载潜力较大。但自重引起的横载也较大，施工工序较繁多；箱涵适用于在软土地基时设置。整体性强，但用钢量多，造价高，施工较困难。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）7.3.3涵洞选用原则涵洞应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照实用、经济、安全和美观的原则进行设计。同时，公路涵洞设计应适当考虑农田排灌的需要。适当考虑各方面的综合利用。涵洞主要是为了排泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其布置应结合地形、地物、地质等条件沿路合理布置，用来排水的涵洞应尽量与水流方向一致，与路线方向垂直，避免布置不当引起的壅水、涡流、下游冲刷过大等现象。7.3.4桥涵的拟定本设计路段地形为丘岭区，为满足公路排水要求，在K0+560到K0+780段为了保证山顶流水畅通。经综合考虑在K0+600处设置一个钢筋混凝土圆管涵。在K1+120~K1+260处属于山凹低洼处，两边都是当地少有的良田，且有低等级道路通过。为了不对当地群众的生活造成过大的影响以及以后的经济发展，故在此段设计一座长140m，高13m的7跨简支梁桥；在K1+640~K1+720处属于山谷不良地基路段，路基处理难度大。所以综合考虑，故在此段设计一座长80m，高10m的4跨简支梁桥；这两处路段不设置土路肩，衔接段做过渡处理。现以K0+600处涵洞为例进行计算。(1)涵洞设计流量计算本设计采用迳流形成法计算设计流量，它是以雨量资料为主推算小流域洪水流量的方法。此段设计不考虑湖泊和小水库调结作用，则采用如下公式计算：（7.1）式中：：规定频率为的雨洪设计流量（m3/s）；：地貌系数，根据地形、汇水面积、主河沟的平均坡度决定；：汇水面积（km2）；：径流厚度（mm）；：被植物或坑洼滞留的迳流厚度（mm）；：洪峰传递的折减系数，此段路不考虑洪峰消减的形式，所以取1；：汇水区降雨量的不均匀系数；汇水区长度小于5km时不考虑；根据《公路排水设计手册》，可得：汇水表土为粘土，由地形图资料根据图形法求得汇水面积km2；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）由汇水面积查表3.2-9得，本涵洞位于水口至榕江格龙一级公路路段上，路基宽23m，所设计洪水频率，由表3.2-5可以知道属第10暴雨分区；查表3.2-7a土壤的吸水类属为Ⅱ类；由于，取汇流时间；根据以上数据，查表3.2-6得径流厚度，mm。代入流量计算公式：m3/s采用孔径为1.50m圆管涵，为无压力式涵洞。(2)涵洞水力计算①确定圆管涵能够通过的最大泄流量：当时，圆管涵净空高度△≥，不升高式的进水口水深m。由式：得涵前水深：m涵前行进流速引起的项略去不计。根据《公路排水设计手册》，可得：=0.57管内收缩断面水深：=0.571.724=0.983m临界水深：m管内充水程度：现已知=0.727，故可查《公路排水设计手册》，表3.3-3得：0.257能够通过的最大泄水流量：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）因为m3/s，所以选用m的圆管涵是合适的。②确定临界流速,临界坡度（7.2）查《公路排水设计手册》表3.3-3（内插）得：计算得临界流速：临界坡度：③确定涵前水深取流速系数，并假设涵前流速VH=0，则：（7.3）然而一般涵前水深VH>0；所以涵前水深肯定小于1.229m，因而涵前水深满足要求。涵洞进水口处的最小净空高度：因而满足进水口处的最小净空高度要求。④确定当水口时的最大纵坡：涵洞过水断面积为：A=由，查表可得充满度，因此正常水深m。查《公路排水设计手册》表3.3-3（内插）得：流速模数比。由此-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（7.4）由此涵洞的底坡在临界坡度（0.436%）到最大坡度（3%）范围内选择。此设计段取底坡0.5%。(3)涵洞长度的计算此处涵洞与路线正交，路基宽为23，无加宽。涵洞底中心至路基边缘高度为4.9m，此段路基纵坡为0.8%，不考虑路基纵坡影响，边坡坡度为1:1.5，涵洞进水口和出水口建筑高度均为2.5m,臂厚0.14m,涵底纵坡为0.5%。涵洞长度：（7.5）（7.6）式中：：分别为涵洞上、下游长度（m）；：路中心至上、下游路基边缘的宽度（m）；：涵洞上下游洞口建筑高度（m）；：涵底坡度（以小数表示）；：路基边坡坡度（按1:m）；：路基填土总高度，即由涵底中心至路基边缘高度（m）。该圆管涵洞口采用八字翼墙，洞口建筑高度为2.5m.；=0.5%；m；m；m；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）计算得：L上m；L下m。故涵洞的总长度为：L=L上+L下=14.99m+15.21m=30.2m7.4边坡防护工程坡面防护，主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可以兼顾路基美化和协调自然环境。边坡防护设施不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体稳定牢固，但护面墙可用于极限稳定边坡。对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后再施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实。常用的坡面防护设施有植物防护和工程防护两大类。7.4.1植物防护植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有，以减缓边坡的水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，调节边坡土的湿温，起到固结和稳定边坡的作用。植物防护还可以绿化环境，美化路容，易于和周围景观协调。它可视为有生命防护，这对于坡高不大，边坡比较平缓且适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防护设施，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定草种布和网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜在1:1.0～1:2.0之间。（1）种草种草适用边坡坡度不陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s，坡面冲刷轻微和任何适宜种草的路堤、路堑边坡，且边坡高度不高的边坡。当坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度>0.6m/s时，采用片石铺砌成方格和拱式边框，方格和框内再种草。草的品种选择应注意:①选用草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜。通常有白茅草、毛鸭嘴、鱼肩草、鼠尾草和小冠花猫尾草等。最好采用几种草籽混合种植，使之生成一个良好的覆盖层。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）②种草时草籽应掺砂或土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以及气候温暖，湿度较大的春季或雨季为宜。（2）铺草皮铺草皮需预先备料，草皮可就近培育，切成整齐块状，然后移铺在坡面上。铺时应至下而上，并用竹木小桩将草皮定在坡面上，使之稳固。草皮根部土应随草切割，坡面要预先整平，必要时加铺种植土，草皮应随挖随铺，注意相互紧贴。①适用于边坡较高、较陡或冲刷较严重的地方。②铺草皮的方式采用方格式草皮，即在边坡上把草皮作成45°斜角的带状铺砌，组成1.0m×1.0m或1.5m×1.5m的方格形。在路肩边缘以下和坡脚部分用几条带状的草皮铺砌，或在方格内铺草连成一片。③注意事项：草皮选用根系发达，茎矮叶茂的耐旱草种，如白茅草。干枯、腐朽及喜水草种不宜选用，泥沼地区的草皮禁用；铺草皮前应将边坡表面挖松整平，如有地下水露头，应作好排水措施；铺草皮应在春季或初夏；路堑边坡铺草皮时，应铺过路堑顶部1m或铺至截水沟边。本设计在路堤段使用植物防护，主要采用铺草皮和网格植草、框架植草等。具体见坡面防护一般设计图。7.4.2工程防护对不适宜植物生长的土质的填挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡，以及碎（砾）石上的挖方边坡等，可采用工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的形式有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等。它属于无机物防护，以石质路堑边坡为主。本设计工程防护设施主要采用窗式护面墙。其适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡。护面强防护的边坡不宜陡于1:0.75。护面墙除自重外，不担负其他荷载，亦不承担墙后的土压力；修筑护面墙前，对所防护的边坡应该清除风化层至新鲜岩面，并立即修筑；护面墙的顶部应用原土夯填，以免边坡水流冲刷渗入墙后引起破坏。当边坡岩石呈半岩石土状时，护面墙窗内植草；当边坡为岩石时，护面墙窗内铺空心六角块并植草。单级护面墙的高度不宜超过10m，每10～20m设置伸缩缝一道，伸缩缝采用沥青麻絮填塞，并深入10～20m。护面墙基础应设置在稳定的地基上，埋置深度应根据地质条件确定；护面墙前趾应低于边沟铺砌的地面。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）第八章路面结构设计8.1概述8.1.1路面结构组成（1）面层面层是直接承受车辆荷载作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次，并为车辆提供行驶表面，直接影响行车的安全性、舒适性和经济性。因此，面层应具有足够的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还有良好的抗滑性和平整度。面层可由一层或多层组成；其上层可为磨耗层，其下层可为承重层、联接层或整平层。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料等。（2）基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。它应具有足够的强度和刚度，具有良好的扩散应力的能力及足够的水稳定性。基层厚度大时，可设为两层，分别称为上基层和底基层，并选用不同强度或质量要求的材料。修筑基层所用的材料主要有：各种结合稳定土、天然砂砾，各种碎石和砾石、片石，各种工业废渣等。（3）垫层垫层介于土基与基层之间，将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形，阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。8.1.2路面类型按面层所用的材料来分，有水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。高等级公路路面的特点是强度高、刚度大、稳定好、使用寿命长，能适应较繁重的交通量，一般采用水泥混凝土路面或沥青路面。本设计属于一级公路，故本设计中路面做沥青混凝土路面设计。8.2沥青混凝土路面的设计8.2.1设计资料（1）交通量年平均增长率按r=4.5%计，公路地属山岭重丘区，位于贵州省，属于V3区，属于西南潮暖区。（2）近期交通量组成与交通量如下表8-1：-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）表8-1近期交通量组成与交通量交通车型代表车型前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数交通量（辆/日）小客车桑塔纳2000--------2900中客车SH14125.5555.1012700大客车CA5028.7068.2012600小货车吉尔13025.7559.50121600中货车CA39035.0070.1512700EQ14023.7069.2012800大货车JN15049.00101.6012700特大车日野ZM44060.00100.00×222520拖挂车五十铃EXR181L60.00100.00×33255注：轮组均为双轮组,车轴未特别注明者均为单轴。8.2.2设计过程（1）标准轴载路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。（2）当量轴载换算当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时，采用如下的计算公式完成轴载当量换算：（8.1）式中：N：标准轴载的当量轴次（次/日）；：各种被换算车辆的作用次数（次/日）；P：标准轴载（kN）；：各种被换算车型的轴载（kN）；：轴数系数；：轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算：=1+1.2（m-1）（8.2）式中：m为轴数。将各车型的系数及各指标代入公式计算结果如下表8-2所示。（3）计算设计年限累计当量标准轴载数-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）累计当量轴次按下列公式计算：（8.3）其中：：设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次（次）；：设计年限内的交通量年平均增长率，取=4.5%；：设计年限（年），查规范一级公路沥青路面的设计年限取15年；：路面营运第一年双向日平均当量轴次（次/日）；η：与车道有关的车辆横向分布系数，查规范η=0.4～0.5，故取η=0.5。将以上各指标值带入上式中，可计算得：=次由于故设计交通量等级属于重交通等级。表8-2沥青路面弯沉与沥青层层底拉应力计算轴载换算交通车型代表车型位置轴重/KNC1C2后轴数后轴轮组数交通量辆/日标准轴载Ni/次中客车交通SH141前轴25.5516.41270011.84后轴55.11170052.37大客车解放CA50前轴28.716.41260016.83后轴68.211600113.53小货车吉尔130前轴25.7516.412160028.00后轴59.5111600167.21中货车解放CA390前轴3516.41270046.56后轴70.1511700149.73东风EQ140前轴23.716.4128009.76后轴69.211800161.27大货车黄河JN150前轴4916.412700201.20后轴101.611700750.04特大车日野ZM440前轴6016.422520360.70后轴1002.215201144.00拖挂车五十铃EXR181L前轴6016.4325538.15后轴1003155165.00合计Ni3416设计年限内累计轴载次数1.2957E+07-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）（4）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次半刚性基层计算结果如下表8-3所示：表8-3半刚性基层以层底拉应力计算轴载换算交通车型代表车型位置轴重/kNC1C2后轴数后轴轮组数交通量辆/日标准轴载Ni/次中客车交通SH141前轴25.55118.5127000.24后轴55.111　7005.95大客车解放CA50前轴28.7118.5126000.51后轴68.211　　60028.08小货车吉尔130前轴25.75118.51216000.57后轴59.511　　160025.13中货车解放CA390前轴35118.5127002.92后轴70.1511　　70041.05东风EQ140前轴23.7118.5128000.15后轴69.211　　80042.07大货车黄河JN150前轴49118.51270043.04后轴101.611　　700794.78特大车日野ZM440前轴60118.522520161.58后轴10031　　5201560.00拖挂车五十铃EXR181L前轴60118.5325517.09后轴10031　　55165.00合计Ni2888设计年限内累计轴载次数1.0954E+07①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：（8.4）（注：式中各指标与8.1中的各指标意义基本相同）。将各车型的系数及各指标代入公式计算结果如下表7.3所示.②累计当量轴次参数取值同8.3式，设计年限15年，车道系数0.5。累计当量轴次：=次-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）然而当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时：设计交通量等级属于中交通等级。所以综合考虑，最终确定交通量等级属于重交通等级。（5）结构组合与材料选取根据计算得到的设计年限内一个行车道上的累计当量轴次。查阅规范推荐结构组合，路面结构拟采用沥青混凝土（15cm），基层采用水泥碎石（?），底基层采用石灰土碎石（30cm）。采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（4cm），中间层采用中粒式密级配沥青混凝土（5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（6cm）。（6）各层材料的抗压模量与劈裂模量查规范可得到各层材料的抗压模量和劈裂强度如下8-4表所示，初拟路面结构图大致如图8-1所示：表8-4路面结构层抗压模量和劈裂强度表材料名称抗压模量（MP）劈裂强度（MP）（20℃）（15℃）细粒式密级配沥青混凝土140020001.4中粒式密级配沥青混凝土120018001.0粗粒式密级配沥青混凝土100012000.8水泥碎石150036000.5石灰土碎石90020000.35细粒式密级配沥青混凝土mm中粒式密级配沥青混凝土mm粗粒式密级配沥青混凝土mm水泥碎石EMBEDEquation.DSMT4
EMBEDEquation.3
石灰土碎石EMBEDEquation.3
mmEMBEDEquation.3
土基EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）图8-1初拟路面结构图（7）土基回弹模量的确定本设计路段为V3区，地质为粘质土，由规范“土基干湿状态的稠度建议值”查得：EMBEDEquation.DSMT4
，则取EMBEDEquation.DSMT4
，又由规范“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”，-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）查表得土基回弹模量EMBEDEquation.3
。（8）设计指标的确定对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层的层底拉应力验算。①设计弯沉值由下式确定：EMBEDEquation.3
（8.5）式中：EMBEDEquation.3
：设计弯沉值；EMBEDEquation.DSMT4
：公路等级系数，一级公路取EMBEDEquation.DSMT4
=1.0；EMBEDEquation.DSMT4
：面层类型系数，沥青混凝土面层取EMBEDEquation.DSMT4
=1.0；EMBEDEquation.3
：路面结构类型系数，由于本路面设计属于半刚性基层沥青路面，故取EMBEDEquation.3
=1。EMBEDEquation.3
故：EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
（0.01mm）②按容许弯沉计算未知层面厚度：计算容许弯沉值：EMBEDEquation.3
（8.6）故：EMBEDEquation.3
mm=0.042cm。计算综合修正系数F：EMBEDEquation.3
（8.7）其中：F：弯沉综合修正系数；EMBEDEquation.DSMT4
：弯沉综合修正的荷载系数，对于EMBEDEquation.DSMT4
。EMBEDEquation.DSMT4
：轮胎接地力，为0.7Mpa；EMBEDEquation.DSMT4
：轮胎当量圆半径EMBEDEquation.DSMT4
。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）故：EMBEDEquation.3
。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）计算理论弯沉系数EMBEDEquation.DSMT4
：EMBEDEquation.3
（8.8）EMBEDEquation.3
a.计算待求层厚度（水泥碎石厚度）本路面设计是一个六层体系，求算某基层厚度时，须先把所拟定的结构换算成当量三层体系，求出其中层厚度H，其中厚度H由h2，h3，h4，h5组合，如下图所示，然后再按当量厚度换算公式求出EMBEDEquation.3
，多层体系转换成当量三层体系如下图8-2所示：EMBEDAutoCAD.Drawing.16
图8-2转换成当量的三层体系图由已知参数求得：EMBEDEquation.DSMT4
；EMBEDEquation.DSMT4
，查诺谟图，得EMBEDEquation.DSMT4
；EMBEDEquation.DSMT4
，EMBEDEquation.3
=0.025，查诺谟图得EMBEDEquation.3
；由于EMBEDEquation.DSMT4
，所以EMBEDEquation.3
；由EMBEDEquation.3
，EMBEDEquation.3
，EMBEDEquation.DSMT4
；查诺谟图得EMBEDEquation.3
；故EMBEDEquation.3
cm；-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）EMBEDEquation.DSMT4
（8.9）EMBEDEquation.DSMT4
可计算求得：EMBEDEquation.3
，取EMBEDEquation.3
cm，其厚度满足施工要求。b.求各层材料的容许层底拉应力各层材料的容许层底拉应力公式为：EMBEDEquation.3
（8.10）式中：EMBEDEquation.3
：路面结构材料的极限抗拉强度Mpa;EMBEDEquation.3
：抗拉强度结构系数。细粒式密级配沥青混凝土：EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
中粒式密级配沥青混凝土：EMBEDEquation.3
粗粒式密级配沥青混凝土：EMBEDEquation.3
水泥碎石：EMBEDEquation.3
=2.121EMBEDEquation.3
石灰土碎石：EMBEDEquation.3
=2.121-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）EMBEDEquation.3
c.弯拉应力的验算细粒式密级配沥青混凝土层底：EMBEDEquation.DSMT4
EMBEDEquation.DSMT4
=EMBEDEquation.3
EMBEDEquation.3
8EMBEDEquation.DSMT4
EMBEDEquation.DSMT4
EMBEDEquation.3
查诺谟图知：EMBEDEquation.DSMT4
因为EMBEDEquation.DSMT4
m1m2，故EMBEDEquation.DSMT4
<0<EMBEDEquation.3
；同理得：中粒式密级配沥青混凝土层底亦EMBEDEquation.DSMT4
，EMBEDEquation.DSMT4
<EMBEDEquation.3
；粗粒式密级配沥青混凝土层底EMBEDEquation.DSMT4
=EMBEDEquation.3
，EMBEDEquation.3
<0.24EMBEDEquation.3
；水泥碎石层底EMBEDEquation.3
<EMBEDEquation.3
；石灰土碎石层底弯拉应力EMBEDEquation.3
<EMBEDEquation.3
。（9）防冻验算根据该路段的相关资料，多年最大冻深为60cm，按规范沥青路面最小防冻厚度为45cm，路面结构层厚度为4+5+6+24+30=69cm>45cm，路面总厚度满足防冻要求，即设计合理。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(10)最后得到沥青路面厚度布置简图如下：----------------------------------------细粒式沥青混凝土40mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土50mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土60mm----------------------------------------水泥碎石土240mm----------------------------------------石灰土稳定碎石300mm----------------------------------------新建路基图8-3沥青路面厚度布置简图上述为设计结果，使用HPDS2006软件验算完全正确，HPDS2006软件验算详细结果见：附录：B详细情况见：沥青混凝土路面结构图。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）参考文献[1]许金良主编.《道路勘测设计》毕业设计指导.北京:人民交通出版社,2004[2]中建标公路委员会主编.公路工程技术标准.北京:人民交通出版社,2004[3]中交第一公路勘察设计研究院主编.公路路线设计规范.北京:人民交通出版社,2006[4]中交第二公路勘察设计研究院主编.公路路基设计规范.北京:人民交通出版社,2004[5]中交公路规划设计院主编.公路桥涵设计通用规范.北京:人民交通出版社,2004[6]交通部第二公路勘察设计院主编.公路设计手册：路基.北京.人民交通出版社,1996[7]姚祖康主编.公路设计手册：路面.北京.人民交通出版社,1997[8]杨少伟等编著.道路勘测设计.北京:人民交通出版社,2009[9]邓学钧编著.路基路面工程.北京.人民交通出版社,2008[10]刘培文编著.公路小桥涵设计示例.北京.人民交通出版社,2004[11]许金良，黄安录主编.道路与桥梁工程计算机绘图.北京:人民交通出版社,2004[12]叶镇国编著.水力学与桥涵水文.北京.人民交通出版社,1998-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）致谢经过一段时间的努力，毕业设计即将完成。在此我想对刘丽芳老师在设计方面给予我的悉心指导表示衷心的感谢，她在每一次的开会讨论中所表现出来治学严谨的态度、勤恳敬业的精神、平易近人的风格都让我深深折服，今后我将以她作为学习和生活的榜样。经过本次毕业设计，我获益匪浅。它使我系统的掌握了大学四年本科所学知识，完善了专业知识和技能，还学会了计算机软件的基本操作和应用，这必将对以后的工作产生积极的指导意义。其间，我和同组的同学及室友互帮互助，共同解决在设计中遇到的技术性和非技术性问题。所以非常感谢同学在学习设计过程中的对我各方面的帮助和支持！我们一起走过的日子，我感觉充实又快乐。其中我看到自己的不足，积累到了经验，使我在人生的道路上一步步向前迈进。相信无论我走到哪里，我都会记得这是我大学中不可或缺的记忆。最后再次向给予我帮助和指导的各位领导、老师和同学致以真诚的谢意！设计者：彭潜2011年6月3日-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）附录：A卡西欧Fx-5800P计算器程序公路路线任意里程中边桩正反算程序QXJS（主程序）Deg:Fix4Lbl4:“1.SZ=>XY”:“2.XY=>SZ”:“INPUT1or2=”?Q:“LICHENG=”?S:Prog“QXJSSUB0”↙Lbl0:IfQ=1:ThenGoto1:IfEnd:IfQ=2:ThenGoto2:IfEnd↙Lbl1:“OUTJL=”?Z:“JJ=”?G:Prog“QXJSSUB1”:“XB=”:N→N◢“YB=”:E→E◢“QXFWJ=”:F→F:F▲DMS◢N→C:E→D:Prog“ZBFS”Goto4↙Lbl2:“XB=”?B:“YB=”?C:B→N:C→E:Prog“QXJSSUB2”:“LICHENG=”:S→S◢“OUTJL=”:Z→Z◢Goto4↙说明：Q:代表正反算，其中1为正算，2为反算；S:代表里程；Z：代表偏移距离；G：代表偏移角度（以线路前进方向为X方向，顺时针转为正）；N：X坐标；E：Y坐标；F：切线方位角。QXJSSUB0(数据库)Goto1↙Lbl1IFS<550.56:THEN2899273.822→U:498810.779→V:0→O:98°53′46.3″→A:550.56→L:10^45→P:10^45→R:Return:IfEnd↙IFS<670.56:THEN2899188.681→U:499354.715→V:550.56→O:98°53′46.3″→A:120→L:10^45→P:-550→R:Return:IfEnd↙IFS<791.73:THEN2899174.453→U:499473.805→V:670.56→O:92°41′52″→A:121.17→L:-550→P:-550→R:Return:IfEnd↙IFS<911.73:THEN2899182.185→U:499594.484→V:791.73→O:79°58′15″→A:120→L:-550→P:10^45→R:Return:IfEnd↙-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）IFS<1304.97:THEN2899211.493→U:499710.784→V:911.73→O:73°46′20.4″→A:393.244→L:10^45→P:10^45→R:Return:IfEnd↙IFS<1424.97:THEN2899321.387→U:500088.361→V:1304.97→O:73°46′20.4″→A:120→L:10^45→P:-400→R:Return:IfEnd↙IFS<1546.32:THEN2899360.598→U:500201.647→V:1424.97→O:65°14′58″→A:121.35→L:-400→P:-400→R:Return:IfEnd↙IFS<1666.32:THEN2899427.336→U:500302.430→V:1546.32→O:47°43′32″→A:120→L:-400→P:10^45→R:Return:IfEnd↙IFS<1900:THEN2899516.331→U:500382.750→V:1666.32→O:39°12′09.8″→A:233.68→L:10^45→P:10^45→R:Return:IfEnd↙说明：S为线元终点里程；O为线元起点里程；U为线元起点X坐标；V为线元起点Y坐标；A为线元起点切线方位角；L为线元长度；P为（直线为10^45）线元起点半径（左转为负右转为正）；R为线元终点半径（左转为负右转为正）。QXJSSUB1（正算子程序）0.5（1÷R-1÷P）÷L→D:S-O→X↙U+∫(cos(A+(X÷P+DX2)×180÷π,0,X)→N↙V+∫(sin(A+(X÷P+DX2)×180÷π,0,X)→E↙A+(X÷P+DX2)×180÷π→F↙N+Zcos(F+G)→N:E+Zsin(F+G)→EReturnQXJSSUB2（反算子程序）Lbl1:0→Z：1→Q：Prog“QXJSSUB0”:0.5（1÷R-1÷P）÷L→D:S-O→X↙U+∫(cos(A+(X÷P+DX2)×180÷π,0,X)→N↙V+∫(sin(A+(X÷P+DX2)×180÷π,0,X)→E↙A+(X÷P+DX2)×180÷π→F↙N+Zcos(F+90)→N:E+Zsin(F+90)→E:Pol(N-B+10^(-46),E-C+10^(-46)):Isin(F-90-J)→W:S+W→S↙IfAbs(W)>0.0001:ThenGoto1:IfEnd↙Lbl2:0→Z：Prog“QXJSSUB1”:(C-E)÷sin(F+90)→ZReturn-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）ZBFS（坐标反算程序）Deg:Fix4“XZ(m)=”?M“YZ(m)=”?T“XB(m)=”?C“XB(m)=”?DPol(C-M,D-T):Cls:I→LIfJ<0:ThenJ+360→R:ElseJ→R:IfEnd“DISTZ→B(m)=”:L◢“BEARZ→B(DMS)=”:R▲DMS◢“END”公路路线任意里程高程计算程序GCJS（高程主程序）Fix4:Lb13:”LICHENG=”?Z:Prog“SQXSB0”:(P-Q)÷Abs(P-Q)→W↙IfZ<(H-T):Then(H-Z)×P→X:Goto2:IfEnd↙IfZ≥(H-T)AndZ355设计年限15车道系数.5交通量平均年增长率4.5％一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=2838,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:3416设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.29572E+07属重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:2888设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.095444E+07属中等交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级一级公路公路等级系数1面层类型系数1路面结构类型系数1路面设计弯沉值:22.7(0.01mm)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土1.4.422中粒式沥青混凝土1.33粗粒式沥青混凝土.8.244水泥稳定碎石.5.245石灰土稳定碎石.35.17新建路面结构厚度计算公路等级:一级公路新建路面的层数:5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:22.7(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:10(mm)层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差15℃平均抗压标准差容许应力(mm)模量(MPa)(MPa)模量(MPa)(MPa)(MPa)1细粒式沥青混凝土401400020000.422中粒式沥青混凝土501200018000.33粗粒式沥青混凝土601000012000.244水泥碎石土?1500036000.245石灰土稳定碎石300900020000.176新建路基30按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=22.7(0.01mm)H(4)=210mmLS=23.8(0.01mm)H(4)=260mmLS=21.4(0.01mm)H(4)=232mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(4)=232mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=232mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=232mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=232mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=232mm(第5层底面拉应力计算满足要求)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）路面设计层厚度:H(4)=232mm(仅考虑弯沉)H(4)=232mm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度450mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下:----------------------------------------细粒式沥青混凝土40mm----------------------------------------中粒式沥青混凝土50mm----------------------------------------粗粒式沥青混凝土60mm----------------------------------------水泥碎石土240mm----------------------------------------石灰土稳定碎石300mm----------------------------------------新建路基-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）附录：C理正软件对边坡稳定性的分析计算项目：等厚土层土坡稳定计算1------------------------------------------------------------------------[计算简图]
[控制参数]:采用规范:通用方法计算目标:安全系数计算滑裂面形状:圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数3坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数115.86010.2100223.0000.0001超载1距离0.500(m)宽8.600(m)荷载(15.39--15.39kPa)270.00(度)39.280-6.1900[土层信息]上部土层数1层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板τ强度增十字板τ水强度增长系全孔压(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)力(kPa)擦角(度)(kPa)长系数下值(kPa)数水下值系数112.00020.000---20.00025.000---------------------下部土层数1层号层厚重度饱和重度粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩十字板τ强度增十字板τ水强度增长系全孔压(m)(kN/m3)(kN/m3)(kPa)(度)力(kPa)擦角(度)(kPa)长系数下值(kPa)数水下值系数18.00020.000---20.00025.000---------------------不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法:Bishop法土条重切向分力与滑动方向反向时:当下滑力对待稳定计算目标:指定圆心范围搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度:3.000(m)搜索范围最小X:-5.000(m)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）,搜索范围最大X:5.000(m)搜索范围最小Y:15.000(m)搜索范围最大Y:20.000(m)搜索时的圆心步长:1.000(m)搜索时的半径步长:0.500(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------最不利滑动面:滑动圆心=(1.920,20.800)(m)滑动半径=20.888(m)滑动安全系数=1.710起始x终止xαliCiΦi条实重浮力地震力渗透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力mθi(m)(m)(度)(m)(kPa)(度)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0.0001.920-2.6371.9220.0025.0025.430.000.000.000.000.00-1.1750.950.986331.9203.8402.6371.9220.0025.0072.890.000.000.000.000.003.3571.561.011553.8406.2448.6102.4320.0025.00147.310.000.000.000.000.0022.05113.391.029776.2448.64815.3682.4920.0025.00197.080.000.000.000.000.0052.23135.001.036908.64811.05222.3572.6020.0025.00231.840.000.000.000.000.0088.18151.771.0291111.05213.45629.7232.7720.0025.00249.480.000.000.000.000.00123.70163.701.0043513.45615.86037.6933.0420.0025.00246.240.000.000.000.000.00150.56169.880.9589215.86017.89245.8702.9220.0025.00159.300.000.000.000.0023.58131.26141.010.8930617.89219.92554.7073.5220.0025.0058.360.000.000.000.0031.2773.15102.860.80152-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）总的下滑力=643.321(kN)总的抗滑力=1100.125(kN)土体部分下滑力=643.321(kN)土体部分抗滑力=1100.125(kN)筋带在滑弧切向产生的抗滑力=0.000(kN)筋带在滑弧法向产生的抗滑力=0.000(kN)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）附录：D理正软件对重力式挡土墙的分析重力式挡土墙验算[执行标准：公路]计算项目：重力式挡土墙1------------------------------------------------------------------------原始条件:
墙身尺寸:墙身高:7.500(m)墙顶宽:1.500(m)面坡倾斜坡度:1:0.250背坡倾斜坡度:1:0.000采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.500(m)墙趾台阶h1:0.500(m)墙趾台阶面坡坡度为:1:0.000墙底倾斜坡率:0.200:1物理参数:圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.500地基土摩擦系数:0.400砌体种类:片石砌体砂浆标号:7.5石料强度(MPa):50挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:28.000(度)墙后填土粘聚力:21.500(kPa)墙后填土容重:20.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:18.670(度)地基土容重:19.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:440.000(kPa)地基土容许承载力提高系数:墙趾值提高系数:1.200墙踵值提高系数:1.300平均值提高系数:1.000墙底摩擦系数:0.400地基土类型:土质地基-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）地基土内摩擦角:25.000(度)土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数14.8003.2000211.5000.0001第1个:定位距离0.500(m)公路-I级作用于墙上的附加外荷载数:1(作用点坐标相对于墙左上角点)荷载号XYP作用角(m)(m)(kN)(度)10.0000.0000.0000.000坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:5.000(度)墙顶标高:0.000(m)挡墙分段长度:10.000(m)=====================================================================第3种情况:组合3=============================================组合系数:1.0001.挡土墙结构重力分项系数=1.000√2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.000√5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√6.附加力分项系数=1.000√=============================================[土压力计算]计算高度为8.250(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=36.160(度)公路-I级路基面总宽=11.500(m),路肩宽=0.500(m)安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列布置宽度=3.568(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)011.0000.30015.00015.000022.8000.30015.00015.000031.0000.60060.00060.000042.8000.60060.00060.000-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）051.0000.60060.00060.000062.8000.60060.00060.000071.0000.60070.00070.000082.8000.60070.00070.000091.0000.60070.00070.000102.8000.60070.00070.000布置宽度B0=3.568(m)分布长度L0=20.000(m)荷载值SG=550.000(kN)换算土柱高度h0=0.385(m)按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.920(度)Ea=127.556Ex=120.843Ey=40.833(kN)作用点高度Zy=1.596(m)墙身截面积=19.906(m2)重量=457.844kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.400采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=11.310(度)Wn=448.953(kN)En=63.739(kN)Wt=89.791(kN)Et=110.489(kN)滑移力=20.698(kN)抗滑力=205.077(kN)滑移验算满足:Kc=9.908>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=215.501(kN)>0.0地基土摩擦系数=0.400地基土层水平向:滑移力=120.843(kN)抗滑力=210.158(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.739>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.448(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=3.750(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=0.846(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=102.207(kN-m)抗倾覆力矩=1274.133(kN-m)倾覆验算满足:K0=12.466>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=947.724(kN-m)>0.0(三)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水平投影宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力=498.676(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1171.926(kN-m)基础底面宽度B=3.750(m)偏心距e=-0.475(m)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.350(m)基底压应力:趾部=31.900踵部=234.061(kPa)最大应力与最小应力之比=234.061/31.900=7.337作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.475<=0.167*3.750=0.625(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=31.900<=528.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=234.061<=572.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=132.980<=440.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=18.500(m2)重量=425.500kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.445(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=3.750(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=0.846(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=466.333(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1091.067(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.340(m)截面宽度B=3.750(m)偏心距e1=-0.465(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.465<=0.250*3.750=0.938(m)截面上压应力:面坡=31.900背坡=216.811(kPa)压应力验算满足:计算值=216.811<=1300.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-29.953<=90.000(kPa)[极限状态法]:重要性系数0=1.050验算截面上的轴向力组合设计值Nd=466.333(kN)轴心力偏心影响系数ak=0.844-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.750(m2)材料抗压极限强度Ra=1300.000(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.990计算强度时:强度验算满足:计算值=489.649<=1782.016(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=489.649<=1764.432(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为7.000(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=36.860(度)公路-I级路基面总宽=11.500(m),路肩宽=0.500(m)安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列布置宽度=2.847(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)011.0000.30015.00015.000022.8000.30015.0009.862031.0000.60060.00060.000042.8000.60060.00034.725051.0000.60060.00060.000062.8000.60060.00034.725071.0000.60070.00070.000082.8000.60070.00040.512091.0000.60070.00070.000102.8000.60070.00040.512布置宽度B0=2.847(m)分布长度L0=20.000(m)荷载值SG=435.335(kN)换算土柱高度h0=0.382(m)按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.860(度)Ea=68.670Ex=65.056Ey=21.982(kN)作用点高度Zy=1.143(m)墙身截面积=16.625(m2)重量=382.375kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=16.625(m2)重量=382.375kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.009(m)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=3.250(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.143(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=404.357(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=765.201(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.892(m)截面宽度B=3.250(m)偏心距e1=-0.267(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.267<=0.250*3.250=0.813(m)截面上压应力:面坡=63.001背坡=185.835(kPa)压应力验算满足:计算值=185.835<=1300.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-42.191<=90.000(kPa)[极限状态法]:重要性系数0=1.050验算截面上的轴向力组合设计值Nd=404.357(kN)轴心力偏心影响系数ak=0.925挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.250(m2)材料抗压极限强度Ra=1300.000(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.988计算强度时:强度验算满足:计算值=424.575<=1691.602(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=424.575<=1670.740(kN)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(组合1)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）抗滑力=205.077(kN),滑移力=20.698(kN)。滑移验算满足:Kc=9.908>1.300滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1)滑动稳定方程满足:方程值=215.501(kN)>0.0安全系数最不利为：组合1(组合1)抗滑力=205.077(kN),滑移力=20.698(kN)。地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.739>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(组合1)抗倾覆力矩=1274.133(kN-M),倾覆力矩=102.207(kN-m)。倾覆验算满足:K0=12.466>1.500倾覆稳定方程验算最不利为：组合1(组合1)倾覆稳定方程满足:方程值=947.724(kN-m)>0.0(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(组合1)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.475<=0.167*3.750=0.625(m)墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(组合1)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=31.900<=528.000(kPa)墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(组合1)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=234.061<=572.000(kPa)地基平均承载力验算最不利为：组合1(组合1)地基平均承载力验算满足:压应力=132.980<=440.000(kPa)(四)基础验算不做强度计算。-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）(五)墙底截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(组合1)截面上偏心距验算满足:e1=-0.465<=0.250*3.750=0.938(m)压应力验算最不利为：组合3(组合3)压应力验算满足:计算值=216.811<=1300.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(组合1)拉应力验算满足:计算值=0.000<=90.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(组合1)剪应力验算满足:计算值=-29.953<=90.000(kPa)[极限状态法]:强度验算最不利为：组合3(组合3)强度验算满足:计算值=489.649<=1782.016(kN)稳定验算最不利为：组合3(组合3)稳定验算满足:计算值=489.649<=1764.432(kN)(六)台顶截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(组合1)截面上偏心距验算满足:e1=-0.267<=0.250*3.250=0.813(m)压应力验算最不利为：组合1(组合1)-93- 湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）压应力验算满足:计算值=185.835<=1300.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(组合1)拉应力验算满足:计算值=0.000<=90.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合3(组合3)剪应力验算满足:计算值=-42.191<=90.000(kPa)[极限状态法]:强度验算最不利为：组合1(组合1)强度验算满足:计算值=424.575<=1691.602(kN)稳定验算最不利为：组合1(组合1)稳定验算满足:计算值=424.575<=1670.740(kN)-93-