【正文】 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 120 頁 1 設(shè)計(jì)概況 本設(shè)計(jì) 湖南省郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K144+800K146+800 段路基路面綜合設(shè)計(jì) 。設(shè)計(jì)任務(wù)全長(zhǎng)為 公里 ，其整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括縱斷面、橫斷面設(shè)計(jì)；路基工程設(shè)計(jì)（路基排水、路基防護(hù)、支擋工程）；路面工程設(shè)計(jì)（水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方案比選）；外 文翻譯； 專題研究； 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì) 與驗(yàn)證 等。 路線設(shè)計(jì) 路線線形的設(shè)計(jì)以《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B012021）和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D202021）為依據(jù)，主要是在已知平面 線形參數(shù) 的情況下進(jìn)行路線 的縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)，以保證路線的整體的協(xié)調(diào)性，做到平面順適，縱坡均衡、橫斷面合理，并且應(yīng)當(dāng)考慮車輛行駛時(shí)的安全舒適性以及駕駛員的視覺和心理的反應(yīng)，并注意與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)。 路基設(shè)計(jì) 路基設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求和自然條件（包括地質(zhì)、水文和材料等情況），既保證有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又經(jīng)濟(jì)合理。 影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的地面水和地下水，采取攔截或排出路基以外的措施，并結(jié)合路面排水，做好綜合排水設(shè)計(jì)，形成完整的路基路面排水系統(tǒng)。路基綜合設(shè)計(jì)除考慮路基穩(wěn)定性、路堤填料選擇、路床強(qiáng)度、壓實(shí)度、排水、防護(hù)和特 殊路基等方面外，還考慮到了施工、養(yǎng)護(hù)、使用等方面的情況。 路基橫斷面設(shè)計(jì) 在本路段的設(shè)計(jì)當(dāng)中，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B012021）對(duì)于公路路基寬度的一般要求，公路設(shè)計(jì)的等級(jí)及設(shè)計(jì)車速（ 100km/h），確定采用寬為 的整體式路基。即：行車道寬 2 ，硬路肩寬 2 ,左側(cè)路緣帶寬 2 ,中央分隔帶寬 ,土路肩寬 2 。 邊坡穩(wěn)定性分析 用《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D302021）中的 簡(jiǎn)化 Bishop 法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 120 頁 性分 析計(jì)算。 擋土墻設(shè)計(jì) 用分項(xiàng)安全系數(shù)法進(jìn)行擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算。 排水設(shè)計(jì) 在本路段的排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，所有的挖方路段均設(shè)置了路塹邊溝以配合涵洞迅速地將路基范圍的水排走。根據(jù)地形設(shè)置了截水溝并與急流槽相配合排除流向路基范圍的坡面水；在 矮 路堤段設(shè)置了路堤邊溝；在填挖交界處設(shè)置排水溝，將邊溝水排向魚塘、農(nóng)田等地段以排除路基范圍。本路段設(shè)置的邊溝，溝底縱坡同路線縱坡。山坡路段根據(jù)需要設(shè)置截水溝，溝底縱坡較大時(shí)設(shè)置急流槽，引水距離較遠(yuǎn)時(shí)設(shè)置排水溝。 防護(hù)工程設(shè)計(jì) 在進(jìn)行路基邊坡防護(hù)時(shí)， 主要的形式 有： 骨架內(nèi)植草 、 護(hù)面墻 。 路面設(shè)計(jì) 按照《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D402021）及《公路瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D502021）進(jìn)行水泥混凝土路面設(shè)計(jì)和瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)。在路基不同干濕狀態(tài)下，選用不同材料的結(jié)構(gòu)組合 ，達(dá)到 技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理，便于施工并滿足各設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 涵洞設(shè)計(jì) 按照涵洞布設(shè)的要求， 本段路設(shè)置了 4 個(gè) 涵洞 ， 并繪制了 K144+310 處涵洞布置圖 。 外 文翻譯 專業(yè)英文文獻(xiàn)《 Effects of aggregate structure on hotmix asphalt rutting performance in low traffic volume local pavement》 《 熱拌瀝青中混合料結(jié)構(gòu)對(duì)低交通量路面車轍的影響 》 專題研究 題目 《 熱再生瀝青混合料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 》 計(jì)算機(jī)程序編制 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 120 頁 利用 VB 語言編制了 新建 水泥混凝土路面計(jì)算程序，該 程序可 計(jì)算水泥混凝土彎拉彈性模量 、 荷載應(yīng)力 、 溫度應(yīng)力和總應(yīng)力 ,對(duì)已 作出的水泥混凝土路面成果進(jìn)行驗(yàn)證 。 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 120 頁 路線設(shè)計(jì)一般原則 、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào) 在地勢(shì)平坦的平原微丘區(qū)，路線以方向?yàn)橹鲗?dǎo)，平面線形三要素中一直線為主；在地勢(shì)起伏很大的山嶺重丘區(qū)，路線以高程為主導(dǎo)，為適應(yīng)地形，曲線所占比例較大。直線、圓曲線、緩和曲線的選用與合理組合取決于地形地物等具體條件，不要片面強(qiáng)調(diào)路線以直線為主或曲線為主。 （ 1） 長(zhǎng)直線盡頭不能接以小半徑曲線。長(zhǎng)直線和大半徑曲線會(huì)導(dǎo)致較高的車速，若突然出現(xiàn)小半徑曲線，會(huì)因減速不及而造成事故。 （ 2） 高、低標(biāo)準(zhǔn)之 間要有過渡。同一等級(jí)的道路由于地形的變化在指標(biāo)的采用上會(huì)有變化，同一條道路暗補(bǔ)同設(shè)計(jì)速度的各設(shè)計(jì)路段之間也會(huì)形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的變化。 汽車在曲線路段上行駛，如果曲線過短，司機(jī)就必須很快的轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，這樣在高速行駛的情況下是非常危險(xiǎn)的。同時(shí)，如不設(shè)置足夠長(zhǎng)度的緩和曲線，使離心加速度變化率小于一定數(shù)值，從乘客的心理和生理感受來看也是不好的。當(dāng)?shù)缆忿D(zhuǎn)角很小時(shí)，曲線長(zhǎng)度就顯得比實(shí)際短，容易引起曲線很小的錯(cuò)覺。因此，平曲線具有一定的長(zhǎng)度是必要的。 平曲線 、 豎曲線計(jì)算 平曲線 本次設(shè)計(jì)中平曲線已知，在 K144+800～ K146＋ 800，曲線要素樁： QZ樁號(hào)K144+,YZ 樁號(hào) K145+， ZH 樁號(hào) K145+， HY 點(diǎn)樁號(hào)K146+。 豎曲線 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 120 頁 本次設(shè)計(jì)中豎曲線設(shè)計(jì)為相鄰路段一起拉坡，本路段內(nèi)豎曲線變坡點(diǎn)樁號(hào)：K145+910， K146+430；縱坡坡度和坡長(zhǎng)分別為 ％， 1110m， %， 520m；％， 370m；豎曲線半徑分別為 10000m， 4500m。具體設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下： 起點(diǎn)： K144+800 設(shè)計(jì)高程： 第 1 變坡點(diǎn)： K145+910 設(shè)計(jì)高程： m,豎曲線半徑 100001 ?R m 第 2 變坡點(diǎn) ： K146+430 設(shè)計(jì)高程： m,豎曲線半徑 45002 ?R m 終點(diǎn)： K146+800 設(shè)計(jì)高程： % ??i ， % ??i , % ?i (1) 0%4 5 ????? ii? ,為凸形 曲線長(zhǎng) mRL % 0 0 0 01211 ???? ? 切線長(zhǎng) mLT ??? 外距 mRTE 0 0 0 0/???? 豎曲線 1 起點(diǎn)樁號(hào) =? ? 1 ??????? KKTK 豎曲線 1 終點(diǎn)樁號(hào) =? ? 1 ??????? KKLK (2) 0% ???? ii? ,為凹形 曲線長(zhǎng) % 5 0 02322 ???? ?RL m 切線長(zhǎng) 22 ??? LTm 外距 2222 ???? RTEm 豎曲線 2 起點(diǎn)樁號(hào) =? ? 6 6 2 51 4 63 3 0 44 3 01 4 64 3 01 4 6 2 ??????? KKTK 豎曲線 2 終點(diǎn)樁號(hào) =? ? 2 ??????? KKLK 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 120 頁 邊坡穩(wěn)定性分析 . 設(shè)計(jì)資料 根據(jù)本路段實(shí)際情況，選擇 較高填方路段 K145+040 斷面作邊坡穩(wěn)分析，已知路基高度 h1=，路堤邊坡坡度 1:，路基寬 26m。路基土為 粘性土 ，土的粘聚力為 C=23Kpa，容重 γ=18KN/m3，其中對(duì)于填土以 下的地基土取γ=17KN/m3，內(nèi)摩擦角為 25176。， 驗(yàn)算荷載為公路一級(jí)（車輛重力標(biāo)準(zhǔn)為 550KN）。 行車荷載換算高度 按公路一級(jí)布載 ： B=Nb + (N1)m+d=2? +1? += h0=N? Q/（ γ? B? L） =2? 550/（ 18? ? ） = 式中： N橫向分布的車輛數(shù) 。 Q一輛車的重力（標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為 550KN）； L前后輪軸最大軸距，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B01——2021）規(guī)定對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載為 ； B荷載橫向分布寬度； γ路基填料的重度（ KN/m3）； b后輪輪距 ,取 ； m相鄰兩輛車后輪的中心間距，取 ； d輪胎著地寬度，取 。 確定滑動(dòng)圓心 根據(jù)鄧學(xué)鈞主編的《路基路面工程》教材第 77 頁 查表 41 當(dāng)邊坡坡度為 1： 時(shí)， β1=26186。 , β2=35186。據(jù)此兩角分別自 A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)作直線交于 F 點(diǎn) ,由 A 點(diǎn)作垂直線，取深度為 H 確定 G 點(diǎn)，由 G 點(diǎn)作水平線，取距離為 確定 E 點(diǎn)，EF 的延長(zhǎng)線為滑動(dòng)圓心輔助線。一般情況下，圓心的位置是在圓心輔助線 EF的延長(zhǎng)線上移動(dòng)。 其中經(jīng)過計(jì)算 H= 。具體輔 助線的做法 如下 圖所示： 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 120 頁 圖 線法確定圓心 輔 助線 圖示 在圓心輔助線 EF 上先定 出圓心 O1，圓弧過坡腳，作圓弧得到一個(gè)滑動(dòng)面半徑，按填土的斷面的形狀把整個(gè)路堤大致分為 2m 寬的土條，根據(jù) Bishop 法計(jì)算 邊坡穩(wěn)定性系數(shù) K 值。再過圓心 O2作圓弧過坡腳，按相同的辦法計(jì)算 K 值 。再過圓心 O3作圓弧過坡腳，按相同的辦法計(jì)算 K 值 ,并比較 3 個(gè) K 值作出軌跡線找出 找出最小值 Kmin 并 與規(guī)范 值 進(jìn)行比較，驗(yàn)算斷面的穩(wěn)定性。 現(xiàn)手算一個(gè)點(diǎn)，其余用電算。 簡(jiǎn)化 Bishop 法計(jì)算 Bishop 法穩(wěn)定性分析見下表 .具體計(jì)算過程列表計(jì)算如下： (1):a 擬定圓心 O1， R=， c=23KPa， Φ=25176。，如圖所示，將滑動(dòng)土體劃分為豎直土條，把滑動(dòng)土體劃分為 9 條 ，進(jìn)行試算 ，計(jì)算結(jié)果如下表 ； 其中is iiai aFam c ostans in ?? ? 。 ? ????????? niiiiiniisQWF11is inK?。 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 120 頁 ? ?iitiiddiaidi QWUtgWCmK ?? tan)(b1 idi ??? ? 。 ? ?iitiaiti QWCmK ?tan)(b1 iti ?? ?。 湖南省 郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K44+800K46+80 段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 120 頁 試算假定穩(wěn)定安全系數(shù)為 K=，試算得到安全系數(shù)為 ； 計(jì)算結(jié)果于假定值相似，故得到土坡的穩(wěn)定安全系數(shù) K 為 。 此時(shí) K=（《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D30—2021 表 規(guī)定），此橫斷面是穩(wěn)定的。 土條號(hào) 土條寬度 bi (m) 土條面積 Ai (㎡ ) 土條重度Wi=rAi (KN) 土條重心到圓心距離xi (m) sinai (xi/R) Wi*sinai (KN) cosai c*bi (KN) WitanΦ(KN) mai Ki K= K= k= k= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ∑ = ∑ = K= 湖南省郴州至寧遠(yuǎn)高速公路 K144+800K146+800段路基路面綜合設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 120 頁 使用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算 （ 1） 坡腳圓 計(jì)算項(xiàng)目： 等厚土層土坡穩(wěn)定計(jì)算 1 [計(jì)算簡(jiǎn)圖 ] [控制參數(shù) ]: 采用規(guī)范 :