永蓝高速路基路面综合设计.doc

目录第一章 线形设计1第二章 边坡稳定性分析（手算）5第三章 边坡稳定性分析（电算）14第四章 挡土墙设计与验算（手算）23第五章 挡土墙设计与验算（电算）29第六章 排水工程设计35第七章 水泥混凝土路面设计40第八章 沥青混凝土路面设计57参考文献69致 谢70附录 附录A: 程序设计附件附件：开题报告附件：英文译文及原文复印件第一章 线形设计 1.1 平曲线的计算平曲线包括直线、圆曲线和缓和曲线。直线设计要求：直线的运用应注意同地形与环境相协调，规范规定:当设计速度60 / h时,同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度(以/h计)的6倍为宜,反向曲线间直线最小长度以不小于设计速度的两倍为宜，圆曲线的最小长度一般要有3s行程。圆曲线设计要求：在选用圆曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000米，在地形条件许可时，就力求使半径尽可能接近不设超高最小半径，在一般情况下或地形有所限制时，应尽量采用大于一般最小半径，只有在地形特别困难不得已时，方可采用极限最小半径。设计速度为100km/h时，一般最小半径为700m，极限最小半径为400m。 缓和曲线设计要求：缓和曲线是设置在直线与圆同线之间或半径相差较大的两个转向相同的园曲线之间的一种曲率连续变化的曲线，其作用是使曲率连续变化，离心加速度、超高横坡度及加宽逐渐变化，便于行车平稳。设计速度为100km/h时，缓和曲线长度一般值为120m，最小值85m。1.1.1平曲线要素的计算 已知： JD1 圆曲线半径R = 1550m,转角 = 11º4608(左)；曲线总长；计算： 外距；切线长；切曲差。1.1.2各主点桩号的计算已知: JD1桩号为: K66 + 515.52；计算：直圆点桩号为ZY = JD T = K66 + 188.73；曲中点桩号为QZ = ZY + = K66 + 515.65；圆直点桩号为YZ = ZY + Ls= K66 + 840.60。 1.1.3 逐桩坐标表表11 逐桩坐标表表桩 号坐 标桩 号坐 标N (X)E (Y)N (X)E (Y)K65+5002676339.3420659.44K65+9802675861.4420627.33K65+5202676319.3420660.28K66+0002675841.7420623.78K65+5402676299.4420660.93K66+0202675822.1420620.11K65+5602676279.4420661.39K66+0402675802.4420616.34K65+5802676259.4420661.66K66+0602675782.8420612.47K65+6002676239.4420661.73K66+0802675763.2420608.53K65+6202676219.4420661.62K66+1002675743.6420604.52K65+6402676199.4420661.32K66+1202675724420600.45K65+6602676179.4420660.83K66+1402675704.5420596.34K65+6802676159.4420660.14K66+1602675684.9420592.2K65+7002676139.4420659.27K66+1802675665.3420588.04K65+7202676119.4420658.21K66+188.712675656.8420586.23K65+7402676099.5420656.95K66+2002675645.8420583.87K65+7602676079.5420655.51K66+2202675626.2420579.72K65+7802676059.6420653.87K66+2402675606.6420575.6K65+8002676039.7420652.05K66+2602675587.1420571.52K65+8202676019.8420650.04K66+2802675567.5420567.5K65+8402675999.9420647.83K66+3002675547.9420563.56K65+8602675980420645.44K66+3202675528.2420559.73K65+8802675960.2420642.86K66+3402675508.6420556.01K65+888.712675951.6420641.68K66+3602675488.9420552.42K65+9002675940.4420640.09K66+3802675469.2420548.99K65+9202675920.6420637.14K66+388.712675460.6420547.55K65+9402675900.9420634.02K66+4002675449.5420545.74K65+9602675881.1420630.74K66+4202675429.7420542.66K66+4402675409.9420539.75K66+7402675110.9420517.58K66+4602675390.1420537.03K66+7602675091420517.3K66+4802675370.3420534.49K66+7802675071420517.1K66+5002675350.4420532.13K66+8002675051420516.96K66+5202675330.5420529.96K66+8202675031420516.85K66+5402675310.6420527.96K66+8402675011420516.76K66+5602675290.7420526.14K66+840.602675010.4420516.75K66+5802675270.8420524.5K66+8602674991420516.67K66+6002675250.8420523.05K66+8802674971420516.57K66+6202675230.9420521.78K66+9002674951420516.45K66+6402675210.9420520.68K66+9202674931420516.3K66+640.602675210.3420520.65K66+9402674911420516.1K66+6602675190.9420519.77K66+9602674891420515.86K66+6802675170.9420519.02K66+9802674871420515.55K66+7002675150.9420518.42K67+0002674851420515.16K66+7202675130.9420517.941.2竖曲线的计算1.2.1 竖曲线要素的计算已知： 第1变坡点：K65 + 840，高程：179.39m, 竖曲线半径R= 10599m，i= 2.441%, i= -1.933%,为凸形曲线；第2变坡点：K66 + 500，高程：166.63m,竖曲线半径R= 9768m，i= -1.993% i= 2.222%,为凹形曲线；计算得： 竖曲线一：,为凹形曲线，曲线长；切线长；外距。竖曲线二： 同理求得：曲线长切线长L=405.84m；T= 202.92m,外距E= 2.108m。1.2.2 竖曲线要点桩号及高程的计算竖曲线一： 起点桩号= K65 + 840T= K65 + 608；终点桩号= K65 + 840 + T= K66 + 071.85；变坡点对应桩号设计高程=174.10 + E = 175.86；竖曲线一起点设计高程=174.10 - T× i= 173.53m；竖曲线一终点设计高程=167.89 + T× i=170.50m。竖曲线二： 起点桩号= K66 + 500 T = K66 + 297；终点桩号= K66 + 500 + T= K66 + 703；变坡点二对应桩号设计高程 = 157.06 + E= 168.74m；竖曲线二起点设计高程 = 167.89 - T× i=170.5m；竖曲线二终点设计高程 = 165.08 + T × i= 171.08m。第二章 边坡稳定性分析（手算）一、 典型断面（如图1）：二、验算步骤：1计算参数的的选用；2荷载当量高度计算；3 4.5H法确定滑动圆心辅助线；利用瑞典条分法进行路堤边坡稳定性验算；三、计算参数的选用：本路堤采用粘聚力=17kPa，摩擦角=230，天然容重为=18kN/m3粘土填筑，地基土按纵断面地质概况为粉质粘土，荷载按公路I级设置四、荷载当量高度计算：按以下公式将车辆荷载换算成当量土柱高： (4-1)式(4-1)中：N横向最不利布载，最左车辆布设在左硬路肩边缘上，N=3Q一辆标准车辆荷载重，按规范取550kN L前后轮最大轴距，按规范取12.8m路基填料的容重，按参数选择18kN/m3B荷载横向分布宽度，表示如下：B=Nb+（N-1）m+d式中：b后轮轮距，按规范取1.8m；m相邻两辆车后轮的中心间距，按规范取1.3m；d轮胎着地宽度，按规范取0.6m。则：B=Nb+(N-1)m+d=3×1.8+(3-1)×1.3+0.6=8.6m 故=(3×550)/(18×8.6×12.8)=0.83m 五、4.5H法确定滑动圆心辅助线：（1）如下图2，计入当量土柱高，H=14.48m，近似边坡为14.48:23.251:1.6，查辅助角值表1得1=26°，2=35°辅助角值表（表1）坡度1：11:1.51:21:2.51:31:4128°26°25°25°25°25°237°35°35°35°35°36°（2）由坡脚E向下引竖线EF，EF=14.48m,自F点向右引水平线FM=4.5H=65.16m（3）连接ES，自E点作与ES成 1=26°夹角直线，自S点作与水平成2=35°夹角直线，两直线相交于D点（4）连接MD，并向左上延长，即得滑动圆心辅助线MD六、瑞典条分法进行路堤稳定性验算1.过坡脚E点，绘制五条不同位置的滑动圆弧：通过路基中线G；通过左（土）肩边缘P；通过GP中点N；通过GN中点W；通过NP中点Z；2. 圆弧（1）如图3，将圆弧范围土体分成8条，圆心O=97°，半径R=25.41，28条每条宽5m，第1条宽0.5m（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角i;sini =Xi/R (5-1)式(5-1)中：Xi分段中心距圆心竖曲线的水平距离，圆心竖曲线左侧为负，右侧为正；R滑动曲线半径 （3）计算圆弧计算表（表2）（4）不计土条间相互作用力，土体极限平衡时有边坡稳定安全系数： (5-2-4) 式(5-2)中：=tan=tan23°0.42 CL=17×43.03=731.51N代入计算得：=1.673.圆弧 （1）如图4，将圆弧范围土体分成9条，圆心O2=71°，半径R=28.01， （2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角i,，计算圆弧计算表（表3）则，=1.424.圆弧 （1）如图5，将圆弧范围土体分成8条，圆心O3=47°，半径R=34.6， （2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角i,，计算圆弧计算表（表4）则，=1.785.圆弧 （1）如图6，将圆弧范围土体分成8条，圆心O4=84°，半径R=26.15， （2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角i,，计算圆弧计算表（表5）则，=1.616.圆弧 （1）如图7，将圆弧范围土体分成9条，圆心O5=57°，半径R=30.21， （2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角i,，计算圆弧计算表（表6）则，=1.437.绘制K值曲线(图8)，求极限滑动面由图可知，第二条滑动圆弧O2对应的稳定安全系数最小，为极限滑动面，此时：Kmin=K2=1.42>1.35故，此边坡稳定性符合要求第三章 边坡稳定性分析（电算）断面简图: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 4 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 8.500 5.660 0 2 2.000 0.000 0 3 12.000 8.000 0 4 13.000 0.000 1 超载1 距离0.750(m) 宽8.600(m) 荷载(10.50-10.50kPa) 270.00(度)土层信息 上部土层数 1 层号 定位 重度 饱和重度 层顶线 孔隙水压 高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数 1 13.660 18.000 20.000 0.000 - 层号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) 1 25.000 30.000 35.000 15.000 层号 十字板T 强度增 十字板T水 强度增长系 (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 1 - - - - = 下部土层数 1 层号 定位 重度 饱和重度 层顶线 孔隙水压 高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数 深(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 系数 1 13.660 16.000 20.000 -1.000 - 层号 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) 1 15.000 15.000 10.000 8.000 层号 十字板T 强度增 十字板T水 强度增长系 (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 1 - - - - 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: 当抗滑力对待 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: 0.500(m) 搜索范围最小X: -1.200(m), 搜索范围最大X: 0.000(m) 搜索范围最小Y: 43.000(m) 搜索范围最大Y: 48.000(m) 搜索时的圆心步长: 2.000(m) 搜索时的半径步长: 2.000(m)-计算结果:-计算结果图 最不利滑动面: 滑动圆心 = (2.400,40.600)(m) 滑动半径 = 46.623(m) 滑动安全系数 = 1.732 起始x 终止x ? li Ci 謎 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 m鑙 超载 竖向 地震力 地震力 (m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN) -20.520 -20.032 -29.103 0.559 15.000 15.00 1.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.52 9.54 0.79779 0.00 0.00-20.032 -19.543 -28.418 0.556 15.000 15.00 3.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -1.50 10.15 0.80517 0.00 0.00-19.543 -19.055 -27.737 0.552 15.000 15.00 5.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.42 10.74 0.81240 0.00 0.00-19.055 -18.566 -27.061 0.549 15.000 15.00 7.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -3.26 11.29 0.81947 0.00 0.00-18.566 -18.077 -26.389 0.545 15.000 15.00 9.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -4.04 11.82 0.82638 0.00 0.00-18.077 -17.589 -25.720 0.542 15.000 15.00 10.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -4.76 12.32 0.83314 0.00 0.00-17.589 -17.100 -25.056 0.539 15.000 15.00 12.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -5.41 12.80 0.83975 0.00 0.00-17.100 -16.612 -24.395 0.536 15.000 15.00 14.54 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.00 13.26 0.84622 0.00 0.00-16.612 -16.123 -23.737 0.534 15.000 15.00 16.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.54 13.70 0.85253 0.00 0.00-16.123 -15.634 -23.083 0.531 15.000 15.00 17.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.02 14.12 0.85871 0.00 0.00-15.634 -15.146 -22.432 0.529 15.000 15.00 19.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.44 14.52 0.86474 0.00 0.00-15.146 -14.657 -21.784 0.526 15.000 15.00 21.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.81 14.90 0.87063 0.00 0.00-14.657 -14.169 -21.138 0.524 15.000 15.00 22.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.13 15.26 0.87639 0.00 0.00-14.169 -13.680 -20.496 0.522 15.000 15.00 24.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.41 15.60 0.88201 0.00 0.00-13.680 -13.192 -19.856 0.519 15.000 15.00 25.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.63 15.93 0.88750 0.00 0.00-13.192 -12.703 -19.219 0.517 15.000 15.00 26.76 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.81 16.24 0.89285 0.00 0.00-12.703 -12.214 -18.585 0.515 15.000 15.00 28.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.95 16.54 0.89808 0.00 0.00-12.214 -11.726 -17.952 0.514 15.000 15.00 29.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.04 16.82 0.90317 0.00 0.00-11.726 -11.237 -17.322 0.512 15.000 15.00 30.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.10 17.08 0.90814 0.00 0.00-11.237 -10.749 -16.694 0.510 15.000 15.00 31.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.11 17.34 0.91299 0.00 0.00-10.749 -10.260 -16.069 0.508 15.000 15.00 32.84 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.09 17.57 0.91770 0.00 0.00-10.260 -9.772 -15.445 0.507 15.000 15.00 33.92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.03 17.80 0.92230 0.00 0.00 -9.772 -9.283 -14.823 0.505 15.000 15.00 34.95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.94 18.01 0.92677 0.00 0.00 -9.283 -8.794 -14.202 0.504 15.000 15.00 35.94 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.82 18.21 0.93112 0.00 0.00 -8.794 -8.306 -13.584 0.503 15.000 15.00 36.88 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.66 18.40 0.93534 0.00 0.00 -8.306 -7.817 -12.967 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