【導(dǎo)讀】湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

　　

【正文】 不宜小于 ；降水量集中或地勢偏低的路段，取高限或更大一些。 本次設(shè)計(jì)采用梯形邊溝，內(nèi)外側(cè)邊坡為 1:，底寬為 ，深度為 。邊溝示意圖如 圖 。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 邊溝示意圖 截水溝 截水溝一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。截水溝示意圖如下。 圖 截水溝示意圖 圖中距離 d一般應(yīng)大于 ，地質(zhì)不良地段可采用 或更大。截水溝下方一側(cè)，可堆置挖溝的土方，做成頂部向溝傾斜 2%的土臺。 山坡填方路段可能遭到土方水流的破壞作用，此時必須設(shè)置截水溝，一攔截山坡水流保護(hù)路堤。 截水溝的橫斷面形式，一般為梯形溝的邊坡坡度，因巖土條件而定，一般采用 1:— 1:，溝底寬度不小于 ，溝深 h按設(shè)計(jì)流量而定，亦不小于 。 截水溝的湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 位置，應(yīng)盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直，以提高截水效能和縮短溝的長度。截水溝水流不應(yīng)引入邊溝，當(dāng)必須引入時，應(yīng)增大邊溝橫斷面，并進(jìn)行防護(hù)。溝底應(yīng)具有 %以上的縱坡。截水溝的長度以 200— 500m 為宜。 平曲線超高與加寬設(shè)計(jì) 為抵消或減少車輛在平曲線路段上行駛時所產(chǎn)生的離心力，在該路段橫斷面將路面做成外側(cè)高內(nèi)地的單坡形式，稱為平曲線 超高。合理設(shè)置超高，可全部或部分抵消離心力，提高汽車在平曲線上行駛的穩(wěn)定性與舒適性。從直線段的雙向路拱橫坡漸變到圓曲線段具有單向橫坡的路段，稱作超高過渡段。 超高過渡方式分無中間帶道路的超高過度和有中間帶的超高過渡。 本設(shè)計(jì)采用繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)。各級公路最大超高漸變率如下表 。 表 最大超高漸變率 設(shè)計(jì)速度（ km/h） 超高旋轉(zhuǎn)軸位置 設(shè)計(jì)速度（ km/h） 超高旋轉(zhuǎn)軸位置 中線 邊線 中線 邊線 120 1/250 1/200 40 1/150 1/100 100 1/225 1/175 30 1/125 1/75 80 1/200 1/150 20 1/100 1/50 60 1/175 1/125 一般情況下，在確定緩和曲線長度時，已經(jīng)考慮了超高過渡所需的最短長度，故一般取超高過渡段 Lc 與緩和曲線長度 Ls 相等。 若計(jì)算出的 Lc＞ Ls，此時應(yīng)修改平面線形，使 Ls≥ Lc。當(dāng)平面線形無法修改時，可將超高過渡起點(diǎn)前移，超高過度在緩和曲線起點(diǎn)之前的直線段開始。 平曲線上設(shè)置超高以后，道路中線和內(nèi)、外側(cè)邊線與設(shè)計(jì)標(biāo)高之差 h，應(yīng)予計(jì)算并列于“路基設(shè)計(jì)表”中，以便于施工。 超高的計(jì) 算 本設(shè)計(jì)所設(shè)的緩和曲線長度均為 200m，大于相應(yīng)的緩和曲線長度。取 csLL? 滿足超高及加寬要求 。 （ 1） 第一處平曲線處超高計(jì)算 R1=500， Ls=200,則橫向力系數(shù) 0 3 8 6 5 5 2 3 9 2 3 2 2 ?? RR? ??????????? () 式中： R—— 半徑 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 由式（ ）可得 ?? ， 則曲線 1 圓曲線處超高值 21 ?? ?Rvih 大于路拱橫坡度 ，故此處超高值取 5%。第一處平曲 線出超高計(jì)算表如下。 表 轉(zhuǎn)角 1 處的超高值 內(nèi)側(cè)車道 外側(cè)車道 K0+(ZH) 2% 2% + 2% % + 2% 0 + 2% % +(HY) 5% 5% +(YH) 5% 5% + % % + 2% % +440 2 % +(HZ) 2% 2% 本設(shè)計(jì)所設(shè)的緩和曲線長度為 200m，大于相應(yīng)的緩和曲線長 度。取 csLL? 滿足超高及加寬要求 。 （ 2）第二處平曲線處超高計(jì)算 R2=500， Ls=200,由（ ）可得 橫向力系數(shù) ?? 則曲線 2 圓曲線處超高值 21 ?? ?Rvih 大于路拱橫坡度 ，故此處超高值取5%。第二處平曲線出超高計(jì)算表如下 。 位置 樁 號 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 轉(zhuǎn)角 2 處的超高值 外緣 內(nèi)緣 K1+(ZH) 2% 2% +180 % 2% +200 % % +(HY) 5% 5% + (YH) 5% 5% +240 % % +260 % 2% +(HZ) 2% 2% 加寬的計(jì)算 《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)圓曲線半徑大于 250m 時，可以不設(shè)計(jì)加寬。本設(shè)計(jì)兩個圓曲線半徑均為 500m，大于 250m。故本設(shè)計(jì)不涉及加寬設(shè)計(jì) 。 位 置 樁 號 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第 五 章 路基設(shè)計(jì) 路基路面設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 路基路面應(yīng)根據(jù)公路功能、公路等級、交通量，結(jié)合沿線地形、地質(zhì) 及路用材料等自然條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。同時，路面層應(yīng)滿足平整和抗滑的要求。 路基設(shè)計(jì)應(yīng)重視排水設(shè)施與防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)，取土棄土應(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，防止水土流失，堵塞河道和誘發(fā)路基病害。 路基設(shè)計(jì)內(nèi)容 路基橫斷面布置及寬度設(shè)計(jì) 通常根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)確定的路基標(biāo)高與天然地面標(biāo)高時不同的，路基標(biāo)高低于天然地面標(biāo)高時，需進(jìn)行開挖，路基設(shè)計(jì)標(biāo)高高于地面標(biāo)高時，需進(jìn)行填筑，由于路基填挖情況不同，可將斷面分為三種類型：路堤、路塹和填挖結(jié)合三種斷面形式。 路基橫斷面的典型形式可歸 納為路堤、路塹和填挖結(jié)合三種。 (1)路堤 指全部用沿途填筑而成的路基。按照填土高度不同劃分為矮路堤、高路堤和一般路堤。其示意圖如下圖。 圖 路堤示意圖 (2)路塹 指全部在天然地面開挖而成的路基，有全挖路基，臺口式路基及半山洞路基。其示意圖如下圖。 圖 路塹示意圖 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 （ 3）半填半挖路基 其示意圖如下圖。 圖 半填半挖路基 本設(shè)計(jì)路基寬度為 12m，其中路面寬度為 ?? ，硬路肩寬度為 ?? ，土路肩寬度 2 ?? ，路面坡度為 %，路肩坡度為 %。 路基壓實(shí) 路堤填土需分層壓實(shí)，使之有一定的密實(shí)度。土質(zhì)路塹開挖到設(shè)計(jì)高程后，須檢驗(yàn)路基頂面工作區(qū)內(nèi)天然狀態(tài)土的密實(shí)度，該密實(shí)度通常低于設(shè)計(jì)要求。必要時，應(yīng)在開挖后再分層壓實(shí)，使之達(dá)到一定的密實(shí)度。分層壓實(shí)的路基頂面能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)生的壓實(shí)變形，確定路面的使用品質(zhì)和使用壽命。 路基土壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)案重型和輕型兩種標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法來確定。在擊實(shí)過程中，對于路基的不 同層位應(yīng)提出不同的壓實(shí)要求，上層和下層的壓實(shí)度應(yīng)高些，中間層可低一些。當(dāng)然這還應(yīng)同路基的填挖情況和自然因素的影響程度結(jié)合起來考慮。 根據(jù)上述要求，我國《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTGD30— 2020）針對各種不同情況提出了不同的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。壓實(shí)度是以應(yīng)達(dá)到的干密度絕對值與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法得到的最大干密度之比值的百分率。表 相應(yīng)的路床土最小強(qiáng)度。 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 表 路床土最小強(qiáng)度和壓實(shí)度要求 項(xiàng)目分類 路面底面以下深度（ m） 路床最小強(qiáng)度（ CBR）（ %） 壓實(shí)度 （ %） 高速公路、一級公路 二級公路 三、四級公路 高速公路、一級公路 二級公路 三、四級公 路 填方路基 0～ 8 6 5 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 ～ 5 4 3 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 零填及挖方路基 0～ 8 6 5 ≥ 96 ≥ 95 ≥ 94 ～ 5 4 3 ≥ 96 ≥ 95 — 公路路堤除了 深度的路床之外，以下部分的路基一律按重型擊實(shí)法求得的最大干密度控制壓實(shí)度。各個等級公路上路堤和和下路堤填土最小強(qiáng)度見表 ，除了特殊氣候區(qū)和選用特殊填 料修筑的路堤外，路堤壓實(shí)應(yīng)滿足表 。 表 路堤壓實(shí)度和最小強(qiáng)度要求 類別 路床底面以下深度（ m） 路堤最小強(qiáng)度（ CBR）（ %） 壓實(shí)度（ %） 高速公路、一級 公路 二級公路 三、四級公路 高速公路、一級公路 二級公路 三、四級公路 上路堤 ～ 4 3 3 ≥ 94 ≥ 94 ≥ 93 下路堤 3 2 2 ≥ 93 ≥ 92 ≥ 90 路基邊坡設(shè)計(jì) （ 1） 路堤邊坡 路堤邊坡可用邊坡高度 H與寬度 b之比表示，并取 H=1。 路堤邊坡 ,一般路堤邊坡可按照下表 。 表 路堤邊坡坡度 填料類別 邊坡坡率 上部高度（ H≤ 8M） 下部高度（ H≤ 12M） 細(xì)粒土 1: 1: 粗粒土 1: 1: 巨粒土 1: 1: 本設(shè)計(jì)含有高填路堤，參考上述路堤邊坡坡度可取 1:（ H≤ 8m）， 1:（ H≤ 12m）。 （ 2）路塹邊坡坡度 路塹邊坡坡度，應(yīng)根據(jù)低當(dāng)?shù)刈匀粭l件、土石種類及其結(jié)構(gòu)，邊坡高度和施工方法確定，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好且土質(zhì)均勻時，可參照所列數(shù)值范圍結(jié)合已成公路湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)采用。 表 路塹邊 坡表 土和巖石種類 邊坡最大高度（ m） 邊坡坡度 一般土 20 1: 至 1:1 一般巖石 1: 至 1: 本設(shè)計(jì)中，邊坡高度小于 6m 的，采用 1:1 的邊坡度，路塹邊坡大于六米的采用 1:。 為了確保路基的強(qiáng)度，穩(wěn)定性和行車安全，與一般路基工程有關(guān)的附屬設(shè)施有取土坑、棄土堆、護(hù)坡道、碎落臺等。設(shè)計(jì)施工時可根據(jù)實(shí)際情況合理選用。 路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞現(xiàn)象之一。滑坍是指路基邊坡土體或巖石沿著一定的滑動面成整體狀向下滑動。例如，在巖質(zhì)或土質(zhì)山坡上 開挖路塹，有可能因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產(chǎn)生滑坡。對河灘路堤、高路堤或軟弱地基上的路堤，也可能因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌。為此，須對可能失穩(wěn)或已出現(xiàn)失穩(wěn)的路基進(jìn)行穩(wěn)定性分析，保證路基設(shè)計(jì)既滿足穩(wěn)定性要求，又滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 一般性質(zhì)的土，均具有一定的粘結(jié)力，其邊坡滑動面成曲面，慣用的計(jì)算方法是假定為圓弧曲線。圓弧滑動面的邊坡穩(wěn)定計(jì)算方法很多，工程上普遍采用條分法及其簡化的表解法和圖解法，此外還有應(yīng)力圓法和 ? 圓法等。本設(shè)計(jì)中采用條分法的表解方法。 路堤邊坡穩(wěn)定性分析 如圖將土體劃分各小塊，其寬度為 b、高為 a、滑弧全長 L，將此三者換算成邊坡高度 H 的表達(dá)式即 Hb ?? ?????????????????????????? （ ） Ha ?? ?????????????????????????? （ ） HL ?? ??????????????? ?????????? ? （ ） 每 1m 坡長的土塊總量為： 21 HabG ???? ???? 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 ααβ L=λHα=ξHHNGb= β HT 圖 表解法邊坡穩(wěn)定性分析原理圖示 其法向和切向分力為： ????? c o sc o s 2HGN ?? ??????????????? () ????? s ins in 2HGT ?? ????????????? ?? () 穩(wěn)定系數(shù)為： ???? ???????? ? ???? ? ?s inc o s2211HHcHfTcLNfK niinii?????? ? ??? () 令 ??? ?? ?? sincosA， ?? ????sinB，由此可得： BHcfAK ??? ?????????????????? ? ?? () 式中： H—— 邊坡高度 (m)； c —— 土的粘聚力 (kPa)； ? —— 土的容重 ( 3mkN )； f —— 土的內(nèi)摩擦系數(shù)， ?tgf ? ， ? 為土的內(nèi)摩擦角 (186。)； A， B—— 隨路基邊坡坡度而變 . (1)填 方邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 ： 在本設(shè)計(jì)中，路堤邊坡 4 k p ac20/m1 8 k 3 ?????? ，， HN ?? 則： 0 9 7 143 6 3 an ?????? Hc，f ? 根據(jù)規(guī)范查表有： 湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 表 表解法計(jì)算結(jié)果表（ 1） O1 O2 O3 O4 O5 A B K