【正文】 第七章 擋土墻驗(yàn)算擋土墻是支撐路基填土或山坡土體，以防其變形失穩(wěn)的構(gòu)造物。為了收縮邊坡內(nèi)占用土地，設(shè)置路堤擋土墻，同時(shí)也避免與其它建筑干擾或者多占農(nóng)田。設(shè)計(jì)驗(yàn)算擋土墻時(shí)需要計(jì)算其所受土壓力，一般為主動(dòng)土壓力。在計(jì)算土壓力時(shí)一般有兩種方法：等效內(nèi)摩擦角法與力多邊形法（數(shù)解法） ，以下采用等效內(nèi)摩擦角法來計(jì)算主動(dòng)土壓力的大小。以本設(shè)計(jì)段中 K1+ 樁號(hào)的橫斷面為例，如下圖所示，設(shè)置擋土墻后，將會(huì)大幅度收縮坡腳。為增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，又收縮邊坡，擬在本段設(shè)置重力式路堤擋土墻。計(jì)算流程見下圖，本次設(shè)計(jì)是在選定最佳尺寸后進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 修 該 截 面 尺 寸 直 至 滿 足 兩 種 驗(yàn) 算 要 求 ， 選 用 最 佳 尺 寸采 用 容 許 應(yīng) 力 法 與 極 限 狀 態(tài) 驗(yàn) 算 法 來 驗(yàn) 算計(jì) 算 土 壓 力 ， 根 據(jù) 土 壓 力 初 選 截 面 尺 寸選 定 擋 墻 墻 高 、 擋 墻 類 型 及 墻 背 傾 角 墻身構(gòu)造擬采用漿砌片石式路堤擋土墻，墻高 H= 米，墻頂填土高度 a=2 米；頂寬 米，底寬 米，采用俯斜式重力擋墻，α=17176。，基底斜角 ；墻身分段長(zhǎng)度為 12??15oα米。設(shè)計(jì)荷載為公路三級(jí)。采用 號(hào)砂51漿,25 號(hào)片石,砌體容重 =23kN/m 。墻身構(gòu)造見圖 71（單位為 dm） 。k?3圖 71 計(jì)算參數(shù)選用（1）采用等效內(nèi)摩擦角法來求主動(dòng)土壓力，考慮到墻高與填土的性質(zhì)，取填土的綜合內(nèi)摩擦角 =32176。(取值范圍為 30176?！?5176。)，則墻背摩擦角 =16176。，填土的D? 2/D???容重 =。?3（2）對(duì)于地基土，則土基的粘聚力 =30Kpa，內(nèi)摩擦角 =19176。，則土的內(nèi)摩擦1C1系數(shù) =。根據(jù)土力學(xué)課本由土的孔隙比和液限指數(shù)查表得土的地基容許??19tanf承載力 =380Kpa，基底與基底土間的摩擦系數(shù) =。][0? ?（3）砌體容許壓應(yīng)力為 =1300Kpa, 容許剪應(yīng)力為 =140Kpa, 砌體的極限抗][1?][1?壓強(qiáng)度為 fcu=2700Kpa,極限抗剪強(qiáng)度 fuv=540Kpa 砌體的容重 =23KN/m3。 （取值均k?來自于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理） 車輛荷載換算據(jù)《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D302022)，將車輛荷載簡(jiǎn)化換算為路基填土的均布土層,全斷面布載，由車輛荷載引起的附加土側(cè)壓力按等代均布土層厚度計(jì)算：依據(jù)規(guī)范當(dāng)墻高 H m 時(shí)，q 取 ；當(dāng)墻高 H 時(shí)，q 取 10。墻高在 210 米之間時(shí)，??荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì)算。因此這里采用 q=，所以 h0=q/γ=1。3，γ 為墻后填土容重 。52 主動(dòng)土壓力計(jì)算 由于該部分粘性土的粘聚力很大，在采用數(shù)解法來計(jì)算土壓力時(shí)得到粘性土的開裂深度實(shí)際情況偏差很大，則采用庫侖土壓主動(dòng)土壓力的計(jì)算方法，在取等效內(nèi)摩擦角時(shí)，考慮到填土高度取土的等效內(nèi)摩擦角為 32176。，首先假定破裂面交與荷載內(nèi)部，根據(jù)路基設(shè)計(jì)手冊(cè)公式，則有：=)(2(10HahaAo?? )21) ????oohdbB且破裂面交于路面。 mKNKEaa /])cos()s(ini1)[cos(212 ????? ???????所以 Ex= =，Ey= =，)cos(????a i?aEZy= =, 。?其中，Z y為墻踵與土壓力作用力的垂直距離，橫向距離 Zx=。 砌體的重量53砌體的重量 G=Aγk =。??1tan2121???????????arBHb? 設(shè)計(jì)驗(yàn)算采用容許應(yīng)力驗(yàn)算法與極限狀態(tài)驗(yàn)算法兩種方法分別驗(yàn)算本次設(shè)計(jì)，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜作用，以偏于安全，一般不計(jì)被動(dòng)土壓力,只計(jì)主動(dòng)土壓力。本節(jié)驗(yàn)算公式均見擋土墻設(shè)計(jì)手冊(cè)。 容許應(yīng)力驗(yàn)算法（1） 穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，計(jì)算圖見圖 72為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。 )(1??????其中 取 ， 取 ， 取 17176。；Q?o所以 滿足要求。xQy )( ?????圖 72（2） 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 （計(jì)算圖見圖 72）為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，須驗(yàn)算它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力。 滿足要求。)( ????KNZEGZyxyQ?圖 73 基底合力及偏心距驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力計(jì)算；同時(shí)為了避54免擋土墻不均勻沉陷，應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距 e?；A(chǔ)地面的壓應(yīng)力（1）軸心荷載作用時(shí) ? P—基底平均壓應(yīng)力（kpa） A—基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B（ ） ；2m —每延米作用于基底的總豎向力設(shè)計(jì)值（KN） ；1N oxQoyQGq E???sincs)(11???（2）偏心荷載作用時(shí)作用于基底的合力偏心距 e 為，不滿足要求???BNMe將墻趾加寬為寬 ，高 的臺(tái)階=????yyxGNEZZe=＜故滿足要求＜ =480CP321max?故滿足要求。式中：M—作用于基底形心的彎矩， .??e= 滿足要求。?B〈 [ ]=380Kpa，滿足要求。)1(max?0?（3）地基承載力抗力值55 當(dāng)擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于 3m，或埋置深度大于 時(shí)，除巖石地基外，地基承載應(yīng)力抗力值按下式計(jì)算： mKNhkbkf /).0()3(21??????所以 P 滿足要求式中：f—地基承載應(yīng)力抗力值； —地基承載應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；kf 取 0， 取 墻身截面驗(yàn)算(1) 強(qiáng)度計(jì)算 KNNNQiCiQGoj )(1?????????式中： —設(shè)計(jì)軸向力（KN） ；j —重要性系數(shù)，取 ；o? —荷載組合系數(shù)，取 ；Ci? 、 —恒載引起的軸向力（KN）和相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；GN? —主動(dòng)土壓力引起的軸向力（KN） ；1Q —抗力分項(xiàng)系數(shù)；K? —材料極限抗壓強(qiáng)度（kpa） ；RA—擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積（ ） ；2m—軸向力偏心影響系數(shù)。K?28)(156Beo??? 56所以 滿足要求KjARN??/? (2) 穩(wěn)定計(jì)算因?yàn)? ? ?? 又 0.])/(1)[(12???BeosK??? 所以 滿足要求ARNKKj ?????綜上所述，擋土墻穩(wěn)定，設(shè)計(jì)合格，滿足要求。第八章 道路排水系統(tǒng) 概述道路排水系統(tǒng)可以分為路面表面排水，中央分隔帶排水和坡面水三部分。其目的是把降落在路界范圍內(nèi)的表面水有效地匯集并迅速排除出路界，同時(shí)把路界外可能流入的地表水?dāng)r截在路界范圍外，以減少地表水對(duì)路基和路面的危害以及對(duì)行車安全的不利。常用的路基地面排水設(shè)備，包括邊溝、截水溝、排水溝、跌水、與急流槽等。這些排水設(shè)備，分別設(shè)在路基的不同部位，各自的排水功能，布置要求或構(gòu)造形式，均有所差異。此外，道路排水系統(tǒng)還包括地下排水設(shè)備以及橫向排水設(shè)備——涵洞。 路基路面排水設(shè)計(jì)的一般原則排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì)，并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設(shè)置的排水溝渠，宜短不宜57長(zhǎng)，以使水流不過于集中，做到及時(shí)分散，就近分散。 各種路基排水溝的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時(shí)可適當(dāng)?shù)卦鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)水影響路基穩(wěn)定。路基邊溝一般不用作農(nóng)電灌溉渠。 設(shè)計(jì)前必須進(jìn)行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到路基路面綜合設(shè)計(jì)和分期修建。對(duì)于排水困難和地質(zhì)不良的路段，還應(yīng)與路基防護(hù)加固相配合，并進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。 路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝渠和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護(hù)與加固工程。對(duì)于重點(diǎn)路段的主要排水設(shè)施，以及土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應(yīng)注意必要的防護(hù)與加固。 路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件和道路等級(jí)等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟(jì)效益。 為減少水對(duì)路面的破壞作用，應(yīng)盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)放入水，也可以建筑具有承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。 邊溝的設(shè)計(jì)邊溝設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多于路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過長(zhǎng)，進(jìn)來使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶。邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致。平坡路段，邊溝宜保持不下于 %的縱坡。本路段設(shè)置的邊溝橫斷面圖都為梯形，邊溝深度為 米，底寬為 米，內(nèi)側(cè)為1:1，外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度一致。邊溝采用石灰三合土抹平層加固。詳見成果圖《路面排水工程設(shè)計(jì)圖》 。 截水溝的設(shè)計(jì)截水溝一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂外側(cè)，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流經(jīng)，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方58坡腳不受水流沖刷。截水溝與邊坡頂面距離一般大于 5m~10m，截水溝下方可做成頂部向溝傾斜 2%的土臺(tái)。溝底應(yīng)具有 %以上的縱坡，溝底和溝壁要求平整，不滯留、不滲流。截水溝的長(zhǎng)度以 200m~500m 為宜。本設(shè)計(jì)路段的截水溝橫斷面為梯形，溝的內(nèi)外坡坡度都為 1:1，溝深 ，溝底寬 。采用石灰三合土抹平層加固。詳見成果圖 《路面排水工程設(shè)計(jì)圖》 。 排水溝的設(shè)計(jì) 排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)各種水源的水流，引至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。排水溝的位置，可以根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚葪l件而定，離路基盡可能遠(yuǎn)些，距離路基坡腳不宜小于 2m，平面上應(yīng)力求直捷，轉(zhuǎn)彎處做成弧形，半徑不宜小于 10~20m，連續(xù)長(zhǎng)度不超過 500m。排水溝縱坡一般情況下可取 ~%，不小于 %，亦不大于 3%。 本設(shè)計(jì)路段排水溝橫斷面為梯形，溝的內(nèi)外坡坡度都為 1:1，溝深 ，溝底寬。采用石灰三合土抹平層加固。詳見成果圖《 路面排水工程設(shè)計(jì)圖》 。 急流槽的設(shè)計(jì) 急流槽是路基地面排水溝渠的特殊形式，用于縱坡大于 10%，水頭高差大于 的陡坡地段。急流槽主體部分縱坡依地形而定，一般可達(dá) 67%。急流槽由進(jìn)口、主槽和出口三部分組成。急流槽的進(jìn)出口與主槽的凝結(jié)處應(yīng)設(shè)過渡段，出口處設(shè)消力池。槽身較長(zhǎng)時(shí)，宜分段砌筑，每段長(zhǎng)約 5~10m。預(yù)留伸縮縫，并用防水材料填縫。詳見成果圖《急流槽構(gòu)造圖》 。 涵洞排水設(shè)計(jì) 涵洞的類型涵洞按結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土圓管涵、鋼筋混凝土蓋板涵、石拱涵、圓管涵等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)洞頂填土高度、地基狀況、車輛荷載、上下游 現(xiàn)有水路情況、經(jīng)濟(jì)性等因素選擇滿足要求的涵洞類型。 涵洞的構(gòu)造涵洞主要由洞口和洞身兩部分組成。洞口分為進(jìn)水口和出水口，常用的洞口有端59墻式、八字墻式和跌水式。洞身組成有承重結(jié)構(gòu)物、涵臺(tái)、基礎(chǔ)、防水層、沉降縫及構(gòu)造縫等。涵洞底坡一般為 i=～%，其中應(yīng)有 imin≥% ，以利排水。沉降縫及構(gòu)造縫的縫寬 2cm～3cm，沉降縫的間距為 2m～6m，識(shí)視地基情況而定；工遭逢取決于涵洞管節(jié)長(zhǎng)度，但其縫寬不得小于 ，以利于施工。 涵洞的布置涵洞位置應(yīng)依照上下游水路線形，考慮排水功能要求，水流穩(wěn)定，施工維護(hù)方便，與公路的整體配合，地質(zhì)條件，交通安全及經(jīng)濟(jì)性等因素確定。在豎曲線底部，天然河溝，排水溝槽，農(nóng)田灌溉，低洼地等處，通常需要設(shè)置涵洞。根據(jù)以上原則，本路線擬定 10 處涵洞，K0+，K0+，K0+，K0+，K0+，K1+，K1+，K1+，K1+ ，K1+ 涵洞的水力計(jì)算（選取匯水面積最得出計(jì)算）經(jīng)計(jì)算比較可得，K0+ 處的匯水面積最大，匯水面積 F=（1）設(shè)計(jì)流量（按暴雨資料推算）：徑流簡(jiǎn)化公式：Q m= ??????54230Fzh?式中: Qm—洪峰流量（m 3/s） h—徑流厚度（mm ） 。匯流時(shí)間 t（min） ，有 F＜10km 2 時(shí)，t=30min ，10km2＜ F＜20km 2時(shí)，t=45min ，20km 2＜F＜30km 2時(shí)，t=80min z—植物截留及洼蓄徑流厚度（mm） F—流域面積（km 2） β—洪水傳播影響折減系數(shù) γ—降水不均勻系數(shù) 0—地貌系數(shù) ? —湖泊水庫調(diào)節(jié)作用影響折減系數(shù)?由地形圖可得，匯水面積 F=，本路段地形為山地，查表得，地貌系數(shù)0=，路線所在地為暴雨 13區(qū)，流域土壤類型為 Ⅱ類，按匯水面積 F＜10km 2時(shí)，?t=30min，60設(shè)計(jì)頻率 p=2%，徑流厚度 h=26mm，z=5mm，β=1，γ=1， =1，按徑流簡(jiǎn)化公式計(jì)算?得 smQp/%?（2）涵洞孔徑 根據(jù)計(jì)算所得流量，查“土壓涵洞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)水力計(jì)算表”，擬采用進(jìn)水口不升高式圓管涵，可得 管徑 ，進(jìn)水口凈高 ，涵前總水頭 ，進(jìn)水口水深 ，臨界水深 ，收縮斷面水深 ，臨界流速 ，收縮斷面流速 ，臨界坡度 ‰。（3）涵洞構(gòu)造