【正文】 6 第一章線形設(shè)計(jì) 平面線形設(shè)計(jì) 道路平面線形設(shè)計(jì)，是根據(jù)汽車行駛的力學(xué)性質(zhì)和行駛的軌跡要求，合理地確定各線形的幾何參數(shù)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，避免采用長直線，并注意使線形與地形、地物、 環(huán)境和景觀等協(xié)調(diào)。規(guī)范規(guī)定當(dāng)設(shè)計(jì)速度 ≥60Km時(shí)，同向直線最小長度以不小于設(shè)計(jì)速度的六倍為宜。對于圓曲線半徑的選擇應(yīng)遵循如下原則：在地形條件許可的情況，應(yīng)力求是半徑盡可能接近不 設(shè)超高最小半徑；選取半徑時(shí)，最大半徑值一般不應(yīng)超過 10000m. 平曲線要素的計(jì)算 已知： JD1 樁號(hào)為 : K79+， 圓曲線半徑 R=1600m，轉(zhuǎn)角 α= 39176。 計(jì)算： 切線角： β0=Ls/R =260/1600 =176。/(24R)= 260178。36′″? 2176。 ∴ 驗(yàn)算 與交點(diǎn)樁號(hào)一樣，設(shè)計(jì)合格 。本次設(shè)計(jì)公路為 100Km/h，根據(jù)規(guī)定允許最大坡度為 6%,合成坡度不能大于 %。 相鄰豎曲線銜接時(shí)應(yīng)注意： （ 1）同向豎曲線：特別是兩同向凹曲線間如果直線坡段不長，應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線形式的豎曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線。以使汽車從失重渡到增重有一個(gè)緩和段。變坡點(diǎn)的樁號(hào)為K78+640 ，設(shè)計(jì) 高程為 ， 豎曲線半徑 R1=， i1= %， i2=%， w1= i1? i2 = %為凸 形曲線 。 2= 外距 E1=T21 /(2R1)=178。 （ 2） = 變坡點(diǎn) 2 的樁號(hào)為 K78+980，設(shè)計(jì)高程為 ，豎曲線半徑 R2=12020m，i1=%， i2=%， w1= i1? i2=%為凹曲線。 2= 外距 E1=T21 /(2R1)=178。 （ 212020） = 變坡點(diǎn) 3 的樁號(hào)為 K79+380，設(shè)計(jì)高程為 ，豎曲線半徑 R3=20200m，i1=%， i2=%， w1= i1? i2=%為凸曲線。 2= 外距 E1=T21 /(2R1)=178。 （ 220200） = 變坡點(diǎn) 4 的樁號(hào)為 K80+020，設(shè)計(jì)高程為 ，豎曲線半徑 R4=10000m，i1=%， i2=%， w1= i1? i2=%為凸曲線。 2= 外距 E1=T21 /(2R1)=178。 （ 210000） = 變坡點(diǎn) 5 的樁號(hào)為 K80+580，設(shè)計(jì)高程為 ，豎曲線半徑 R5=3000m，i1=%， i2=%， w1= i1? i2=%為凹曲線。 2= 外距 E1=T21 /(2R1)=178。 （ 23000） = 豎曲線要點(diǎn)樁號(hào)及高程的計(jì) 算 豎曲線一： 起點(diǎn)樁號(hào) = K78+640? T1= K78+ 終點(diǎn)樁號(hào) = K78+640? T1= K78+ 變坡點(diǎn)一對應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線二： 起點(diǎn)樁號(hào) = K78+980? T= K78+ 終點(diǎn)樁號(hào) = K78+980? T= K79+ 變坡點(diǎn)一對應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 9 豎曲線三： 起點(diǎn)樁號(hào) = K79+380? T= K79+ 終點(diǎn)樁號(hào) = K79+380? T= K79+ 變坡點(diǎn)一對應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線四： 起點(diǎn)樁號(hào) = K80+020? T= K79+ 終點(diǎn)樁號(hào) = K80+020? T= K80+ 變坡點(diǎn)一對應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線五： 起點(diǎn)樁號(hào) = K80+580? T= K80+ 終點(diǎn)樁號(hào) = K80+580? T= K80+ 變坡點(diǎn)一對應(yīng)樁號(hào)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一起點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 豎曲線一終點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 = 平縱線形組合設(shè)計(jì) 盡管平縱線形設(shè)計(jì)均是按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但若平縱線形組合不好，不僅有限于其優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮，而且會(huì)加劇兩方面的缺點(diǎn)，造成行車上的危險(xiǎn)，也就不能獲得最優(yōu)的立體線形、平縱線形的合理設(shè)計(jì)。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)車輛駛?cè)氚夹星€的頂點(diǎn)之前，即能清楚的看到平曲線的始端，辯明轉(zhuǎn)彎的走向，不致因判斷錯(cuò)誤而發(fā)生交通事故。（ 3）要選擇適當(dāng)?shù)暮铣善露?。 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 10 第二章 邊坡穩(wěn)定性分析 取 K75+920 段橫斷面做路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算。邊坡坡度采用 1： 。 容重為 ? =18KN/m3， 荷載為公路 I 級(jí)。車輛按最不利情況排列，即假設(shè)一輛車停在硬路肩上，另兩輛以最小間距 d=。 2? =35176。再以 B點(diǎn)為圓心， BC為基線，旋轉(zhuǎn) 35176。 sinα=RXi 式中： X— 分段中心距圓心豎直線的水平距離，圓心豎曲線左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為正； R— 滑動(dòng)曲線半徑 m 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 12 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的確定如圖 2 所示： 圖 22 最危險(xiǎn)圓弧圓心位置的確定圖示 用簡化畢紹普法求穩(wěn)定系數(shù) FS 通過計(jì)算選中的五個(gè)圓心點(diǎn)對應(yīng)的安全系數(shù) Ki,得到最小值 K 和對應(yīng)的圓心點(diǎn)，再進(jìn)行驗(yàn)算。簡化 bishop 法需要迭代，先假設(shè)一個(gè) K 值進(jìn)行反復(fù)帶入計(jì)算（具體迭代過程見表）。 (1)在圓心輔助線上取圓心點(diǎn) O1，作半徑為 R1=，對滑動(dòng)面范圍內(nèi)的土體按斷面形式將滑動(dòng)面分為 11個(gè)土條，如圖 23 驗(yàn)算其穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果見表 21。 一、 在滑動(dòng)圓弧圓心輔助線上取同一圓心點(diǎn) O2，作半徑為 R2=弧滑動(dòng)面，按斷面形式將滑動(dòng)面分為 10條，如圖 24驗(yàn)算其穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果見表 22。 二、 在滑動(dòng)圓弧圓心輔助線上 取同一圓心點(diǎn) O3，作半徑為 R3= 的圓弧滑動(dòng)面，按斷面形式將滑動(dòng)面分為 13個(gè)土條，如圖 25計(jì)算其穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果如下表： 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 17 圖 25 圓心為 O3的滑動(dòng)面示意圖 表 23 土坡穩(wěn)定性計(jì)算表 土條號(hào) li 面積 Wi sinα cosα wi*sinα Wi*tanφ ci*li*cosα 1 2 3 4 5 338 6 7 8 9 10 11 12 27 13 mi(=cosα+sinα*tanφ/K) (Wi*tanφ+c*li*cosα)/mi R φ tanφ K1=1 K2= K3=2..083 K=1 K2= K3=2..083 25 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 18 用迭代法試算假定計(jì)算結(jié)果 Fs 與假定接近，故得土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs3= （ 4）確定第四個(gè)過坡腳滑動(dòng)面，在輔助線上做圓 4，半徑 R4 =，將結(jié)果列入表中，驗(yàn)算其穩(wěn)定性： 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 mi(=cosα+sinα*tanφ/K) (Wi*tanφ+c*li*cosα)/mi R φ tanφ K1= K2= K3= K= K2= K3= 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 19 圖 26 圓心為 O4的滑動(dòng)面示意圖 表 24 土坡穩(wěn)定性計(jì)算表 土條號(hào) li 面積 Wi sinα cosα wi*sinα Wi*tanφ ci*li*cosα 1 2 3 4 5 352 6 7 8 9 10 11 12 mi(=cosα+sinα*tanφ/K) (Wi*tanφ+c*li*cosα)/m i R φ tanφ K1=1 K2= K3= K=1 K2= K3= 25 25 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 20 用迭代法試算假定計(jì)算結(jié)果 Fs 與假定接近，得土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)，F(xiàn)s4=。 繪制 K 值曲線： 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 23 我們得到 Kmix= 結(jié)論：由《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D302020）知粘性土穩(wěn)定安全系數(shù)為 。 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 24 第三章 擋土墻設(shè)計(jì)與驗(yàn)算說明書 設(shè)計(jì)資料 墻身構(gòu)造 本設(shè)計(jì)段中 的 K79+480 到 K79+580 許多處橫斷面路基高度太高，為了收縮邊坡，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，在本路段按需求設(shè)計(jì)路堤擋土墻，其尺寸與分布見平面圖與橫斷面圖。26＇ )，基底傾斜 (α=10176。 土壤地質(zhì)情況 填土為粘性土 , 土的粘聚力 C=20kpa, 采用 等效內(nèi)摩擦角 =arctan(tan +c/rH)計(jì)算得 φ=30176。 墻身材料 采用 號(hào)砂漿砌 25號(hào)片石 ,砌體容重為 ? k=24KN/m3。 車輛荷載 根據(jù) 路基設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTGD302020)，車輛荷載為計(jì)算方便 ,可簡化換算為路基填土的均布土層 ,并采用全斷面布載。墻高大于 10 米，取 10KN/m2；墻高在 2~10 米之間，附加荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì)算。 本設(shè)計(jì)任務(wù)段的路堤擋土墻，采用一級(jí)臺(tái)階 ,分析方法采用“力多 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 25 邊 形 法 ”， 按 粘 性 土 的 公 式 來 計(jì) 算 土 壓 力 ； 邊 坡 坡 度 為 1 ： ,（ 39。 破裂面的驗(yàn)算： ?tghaHHhdbabB )22()(2/ 000 ?????? 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 26 破裂面至墻踵 (H+a)tgθ =(+) 176。假設(shè)滿足要求。pE ＝ 0 N 為基底豎向應(yīng)力＝ G+ yE =+= 所以抗滑穩(wěn)定性符合要求。 由于 B= g y x x yn yG Z E Z E ZZ GE? ? ?? ? 0 14 9 5 6 9 71 8 0 9 5 6? ??????? 2????? nZBe 因?yàn)?e= 6B = ? ?? ?m a x 23 / 2yGEBe? ?? ? 城南 學(xué) 院 永藍(lán)高速 K78+600～ K80+700 路基路面綜合設(shè)計(jì) 29 ? ? K p a3 82 0 . 014 56(20 ?????????。ǎ?由于 max? = ? ??0? 350Kpa 故基底應(yīng)力符合要求。