某高速公路畢業(yè)設計說明書

1、<p>　　商州至陜豫界高速公路張鄉(xiāng)村至口前段設計</p><p>　?。↘0+000～K1+400）</p><p>　　摘 要：本設計為商周至陜豫界高速公路張鄉(xiāng)村至口前段設計。設計車速100km/h，路基寬26m，公路汽車設計荷載采用公路-I級，設計路線全長7.5公里。</p><p>　　本設計包括路線的縱斷面、橫斷面、邊坡防護與加固、排水系統(tǒng)、涵

2、洞、水泥混凝土路面設計、瀝青混凝土路面設計和施工組織設計?？v斷面設計是根據(jù)道路等級、沿線自然條件和構造物控制標高等，確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長，并設計豎曲線。橫斷面設計是根據(jù)設計資料說明，并參照“標準橫斷面圖”，畫出路幅寬度，填或挖的邊坡線，在需要設置各種支擋工程和防護工程的地方畫出該工程結構的斷面示意圖。邊坡防護與加固設計是根據(jù)邊坡的高度，路基橫斷面形式進行植草或圬工防護。排水系統(tǒng)設計是根據(jù)橫斷面溝底標高確定流水方向，并

3、設置涵洞。路面設計是根據(jù)公路等級、交通量進行路面結構設計。施工組織設計是根據(jù)沿線路段自然條件和工程量來確定施工進度和布置施工總平面圖。</p><p>　　關鍵詞：高速公路、路基、路面、排水、防護</p><p>　　The highway of Shangzhou to Shanyujie and Zhangxiang country to Koqian sectional design

4、</p><p>　　（K0+000～K1+400）</p><p>　　ABSTRACT：This design is the highway of Shangzhou to Shanyujie and Zhangxiang country to Koqian sectional design. Design speed is 100km/h, subgrade width is 26

5、M, highway vehicle design load by road-I level, the total length of this highway is 7.5 kilometers.</p><p>　　The design includ the vertical section cross-sectional of the line design, slope protection and re

6、inforcement, drainage systems, the culvert road design and the construction organization design . The profile design is based on grade of the road, the natural conditions and structures control elevation to determine the

7、 appropriate elevation of the road, the different slope of the vertical slope and the slope length and design of vertical curve. The main content of cross-sectional design is based o</p><p>　　顯示對應的拉丁字符的拼音<

8、;/p><p><b>　　字典</b></p><p><b>　　名詞 </b></p><p><b>　　design</b></p><p><b>　　layout</b></p><p><b>　　plan&l

9、t;/b></p><p>　　programming</p><p>　　programing</p><p><b>　　動詞 </b></p><p><b>　　devise</b></p><p>　　Keywords : Highway；Subgrade；P

10、avement；Drainage；Protection</p><p>　　第一章 設計說明書</p><p><b>　　1.1 工程概況</b></p><p><b>　　1.1.1 概述</b></p><p>　　商州至陜豫界高速公路張鄉(xiāng)村至口前段全長7.5公里，里程樁號為K0+000至

11、K7+501.052，本設計段為第一段（K0+000~K1+400），計車速100km/h，路基寬26m，本段主要工程內容包括路基、路面、涵洞、排水、防護。</p><p>　　地質狀況：本設計路段屬秦嶺山區(qū)。受復雜地質構造變動與內外地質應力長期作用，形成了山間盆地河谷丘陵為主的地貌。總體地勢西北高，東南低；河谷兩側高，向丹江河谷降低。地貌單元為古溶原，溶原面積廣闊，中間偶見風化溶蝕殘余的石灰?guī)r孤山，呈饅頭狀山包

12、，高差不大，一般小于50m，基巖呈裸露或半裸露狀。</p><p>　　氣候狀況：本路線段屬北溫帶亞濕潤氣候與北亞熱帶濕潤氣候過渡帶，四季分明，冬春長，夏秋短，水熱同季，垂直差異明顯，具山地氣候特點。年平均氣溫12.8~13.8℃，降水量比較豐富，降雨量725毫米，降水主要集中在夏秋兩季。夏季間有冰雹，霜期始于10月下旬，終于次年3月底，凍土深度8.6~16.8cm。</p><p>　　

13、地震情況：屬秦嶺山地，第三紀以來區(qū)域新構造活動比較強烈，總體以斷塊、地壘式抬升為特征，其間還有山間盆地形成。抬升表現(xiàn)為多級夷平面、多級（高低漫灘與一~四級）基座式階地，還有峽谷、河流襲奪（截彎取直）及歷史地震等現(xiàn)象。據(jù)國家質量技術監(jiān)督局《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本線路地震烈度為：商州區(qū)屬Ⅶ度區(qū)，丹鳳縣屬Ⅵ度區(qū)。</p><p>　　1.1.2 主要技術指標</p><

14、;p>　　1.公路等級：高速公路；</p><p>　　2.設計速度：100km/h；</p><p>　　3.路基寬度：雙向四車道，寬26m；</p><p>　　4.采用的路面方案：</p><p>　　一、水泥混凝土路面，設計年限30年；</p><p>　　二、瀝青混凝土路面，設計年限15年。</p

15、><p>　　5.道路的使用性質和交通量：</p><p>　　方案一、水泥混凝土路面段基準期內設計車道標準軸載的作用次數(shù)為：10741724，屬于重交通等級；</p><p>　　方案二、瀝青混凝土路面段基準期內設計車道標準軸載的作用次數(shù)為：12987651，屬于重交通等級；</p><p>　　6.路線設計起始點及設計高程：</p>

16、;<p>　　起點樁號：K0+000 設計高程：650.0m</p><p>　　終點樁號：K1+400 設計高程：671.1m</p><p>　　1.2 路線平面設計說明</p><p>　　1.2.1 技術標準</p><p>　　1.圓曲線半徑1400m；</p>

17、<p>　　2.緩和曲線長100m；</p><p>　　1.2.2 本路段平面設計</p><p>　　結合以上標準，對路段進行實際設計，具體參數(shù)如表1所示： </p><p><b>　　表1 平曲線表</b></p><p>　　1.3 路線縱斷面設計說明</p><p>　　1

18、.3.1 本路段縱斷面設計及技術標準</p><p>　　1.3.1.1 技術標準</p><p>　　1.最大縱坡為1.643%；</p><p>　　2.最大超高為3%；</p><p>　　3.豎曲線半徑：凸形曲線半徑為18000m；</p><p>　　1.3.1.2 本路段縱斷面設計</p>&

19、lt;p>　　結合以上標準，對路段進行實際設計，本路段最大縱坡坡度為1.643%，為單坡路段，具體參數(shù)如表1.3.1所示： </p><p><b>　　表2 豎曲線要素表</b></p><p>　　1.3.2 縱斷面設計算例</p><p><b>　　設計標高計算公式</b></p><p&

20、gt;　　坡線標高=變坡點標高+ （1.3.1）</p><p>　　或坡線標高=變坡點標高- （1.3.2）</p><p>　　式中：x——計算點到變坡點的距離，m；</p><p>　　i——坡線的縱坡，%；升

21、坡段取正，降坡段取負。</p><p>　　豎曲線要素的計算公式：</p><p>　　L=Rω （1.3.3）</p><p>　　T=L/2 （1.3.4）</p><p><b

22、>　　（1.3.5）</b></p><p>　　式中：R——豎曲線半徑，m；</p><p>　　L——豎曲線的曲線長，m；</p><p>　　T——豎曲線的切線長，m；</p><p>　　E——豎曲線的外距，m；</p><p>　　ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計；</p>

23、<p>　　h——豎曲線上任意點到切線的縱距；</p><p>　　x——豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離，m。</p><p>　　豎曲線要素的計算（示例）：</p><p>　　以變坡點1為例，變坡點樁號為K1+400，高程為671.12m，i1=1.643%，i2=－1.250%，豎曲線半徑R=18000m。計算樁號K1+200的高程。</

24、p><p>　　各變坡點豎曲線要素計算過程如下：</p><p>　　ω= i2－i1 =－0.0125－0.01643=-0.02893,為凸形</p><p>　　L=Rω=18000×0.02893=520.74 m</p><p>　　T=L/2=260.37 m

25、 （1.3.6）</p><p>　　= 1.88 （1.3.7）</p><p><b>　　設計高程的計算:</b></p><p>　　豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=（K1+400）－260.37= K1+139.643&l

26、t;/p><p>　　豎曲線起點高程＝671.12－260.370.01643＝668.80 m</p><p>　　豎曲線終點樁號=變坡點樁號+T=（K1+400）+260.37= K1+660.357</p><p>　　豎曲線終點高程＝671.12－260.370.0125＝667.87 m</p><p>　　樁號K1+200處：橫距：x

27、=（K1+200）－（K1+139.643）=60.357 m</p><p>　　豎距：=0.101m</p><p>　　切線高程=671.12－（260.37－60.357）×0.01643=667.83 m</p><p>　　設計高程=671.12-0.101=671.02 m</p><p>　　1.3.3 縱斷面圖繪制

28、</p><p>　　縱斷面上的設計標高采用路基邊緣標高，按設計資料給定的中樁高度及對應的里程樁號，點繪出路線縱斷面地面線。按照上述原則和計算結果，進行縱坡及豎曲線設計。在圖上標明坡度和坡長，豎曲線位置及要素，涵洞位置、類型、水準點位置。</p><p>　　在圖框欄里標出直線、平曲線的平面形式，標明平曲線起終點，及圓緩、緩圓、曲中點。</p><p>　　路面超高

29、方式的繪制：</p><p>　　1.按比例繪制一條水平基線，代表路中心線，并認為基線路面橫坡度為零。</p><p>　　2.繪制兩側路面邊緣線，用實線繪出路線前進方向右側路面邊緣線，用虛線繪出左側路面邊緣線，若路面邊緣線高出路中線，則繪于基線上方，反之，繪于下方。</p><p>　　3.標注路拱橫坡度：向前進的方向右側傾斜的路拱坡度為正，向左傾斜為負。算出超高

30、起點至同坡度起點的長度（計算所得為49.5m）。連接曲線起點和超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與路拱橫坡度相同。再連接圓曲線起點與超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與超高橫坡度相同。此為由直線進入圓曲線的部分。同理，可繪出從圓曲線到直線的另一部分。完成上述工作后，在圖上標明地質概況、地面高程、設計高程、里程樁號等。</p><p>　　1.4 路基橫斷面設計說明</p><p>　　

31、公路橫斷面設計是根據(jù)行車對公路的要求，結合當?shù)氐牡匦?、地質、水文等自然條件，來確定橫斷面的形式、各組成部分的位置及尺寸。</p><p>　　1.4.1 公路橫斷面的組成</p><p>　　1.平曲線的始終點樁號、各樁號的超高值；</p><p>　　2.各樁號的填挖高；</p><p><b>　　3.路基寬度；</b&g

32、t;</p><p><b>　　4.路基邊坡坡度；</b></p><p>　　5.邊坡的型式和斷面尺寸；</p><p>　　6.支擋構造物、涵洞。</p><p>　　1.4.2 路基橫斷面形狀及高度確定依據(jù)</p><p>　　1.本公路等級屬高速公路，采用高速路基標準橫斷面型式，路基寬度

33、26m，行車道為2×3.5m，硬路肩3.0m，土路肩0.75m。</p><p>　　2.本路段路拱橫坡度采用2%。為保證施工簡便，利于機械化，硬路肩橫坡與路拱相同，為2%，因土路肩橫坡應比路拱橫坡大1%—2%，本設計采用土路肩橫坡3%。</p><p>　　3.本地區(qū)表層土壤為粘性土。填挖方路基邊坡采用1:1.5（H＜8m）、1:1.75（8m<H<16m）；挖方路

34、塹邊坡采用1:0.5（H<8m）、1:0.75（8m<H<16）、1:1（H>16m）</p><p>　　4.填土高度小于1.0m的矮路堤以及路塹，水流量沒什么變化時，應設置邊溝，邊溝為漿砌片石邊溝，截面為梯形，底寬為0.6m，深度為0.6m，坡度1:1。邊坡縱坡與路線縱坡一致。</p><p>　　1.4.3 路基橫斷面圖繪制</p><p&

35、gt;　　1.橫斷面圖按1:200的比例繪制，點繪出橫斷面地面線。</p><p>　　2.應根據(jù)平縱設計的成果，在各樁號的地面橫斷面上，逐樁號標注其填挖高度，路基寬度和超高值。</p><p>　　3.計算填挖面積，并分別標于橫斷面上。</p><p>　　1.4.4 路基防護設計</p><p>　　路基防護措施根據(jù)地質、地貌、水文、填挖

36、高度等情況確定。</p><p>　　1．一般地段若路基填土高度H<4m或局部淺挖方路塹地段，邊坡采用植草防護。</p><p>　　2.路塹邊坡為強風化以及土質且邊坡緩于1:0.75的地段一般采用骨架內植草或鋪草皮防護。</p><p>　　3.對于風化嚴重的泥質、粉砂質板巖，因多數(shù)地段呈塊狀，節(jié)理及裂隙發(fā)育，一般采用漿砌片石擋土墻防護。</p>

37、<p>　　1.4.5 土石方數(shù)量計算</p><p>　　用平均斷面法計算路基填挖方數(shù)量。填挖方分別計算，填方扣除路面結構層厚度，挖方不扣除。得到每個樁號斷面的填挖土石方量。根據(jù)兩樁號里程差及斷面面積，按平均斷面法算得兩樁號間的土石方數(shù)量。填挖部分分別計算，算得后填入《路基土石方數(shù)量計算表》。</p><p>　　計算經(jīng)濟運距，進行土石方縱向調配。應盡可能在本樁位內移挖做填

38、，以減少廢方和借方。運用經(jīng)濟運距，綜合考慮施工方法，運輸條件和地形情況等因素。調配土石方應考慮橋涵位置，一般不做跨溝調配?？紤]地形情況，不宜往上坡方向調運。運用以上原則，在做完填挖方數(shù)量、本樁利用、填缺、挖余后，進行縱向調配。把每公里合計、填挖方數(shù)量、利用方、棄方數(shù)量填入《路基土石方數(shù)量計算表》。</p><p>　　1.5 排水設計說明</p><p>　　路基排水的目的就是把路基工作區(qū)

39、內的土基含水量降低到一定的范圍內。當侵入路基的水分過多，便會危害路基，使土基含水量過大，引起路基強度降低，邊坡坍塌，基身沉陷或滑動，影響道路的使用功能。路基排水設計是路基設計中必不可少的項目和內容，必須重視路基排水設計，保持路基常年處于干燥或中濕狀態(tài)，確保路基具有足夠的強度和穩(wěn)定性。</p><p>　　1.5.1 路基排水設計</p><p><b>　　1.邊溝設計</

40、b></p><p>　　設置在挖方路基的外側以及填土高度較低的路堤坡腳外側的縱向人工溝渠，稱之為邊溝。其主要功能在于匯集和排出路基范圍內和流向路基的少量地面水。</p><p>　　依據(jù)沿線具體條件，選定標準橫斷面形式，邊溝緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水匯入，也不能與其他人工溝渠和并使用。</p><p>　　為了保證邊溝能迅速地排水，邊溝縱坡一般與路

41、線縱坡一致（出水口附近除外）。為了防止邊溝水流漫溢或沖刷，通常規(guī)定單向排水長度每300～500米即應設排水溝，將水引至低洼處，必要時添設涵洞，將水引入路基另一側。</p><p><b>　　邊溝的出水口：</b></p><p>　　邊溝水流流向路堤坡腳處，縱坡一般較陡。當邊溝底到填土坡腳高差過大時，應結合地形和地質條件采取下列措施：</p><

42、p>　　a）設置排水溝將路塹邊溝沿出水口處的山坡引向路基范圍以外，不直接沖刷填方路基。</p><p>　　b）自邊溝與填方毗鄰處設急流槽，將水流直接引到填方坡腳之外，以免沖刷，影響路基穩(wěn)定性。</p><p><b>　　2.排水溝設計</b></p><p>　　排水溝主要用于排除來自邊溝或其它水源的水流，并將其引至路基范圍以外的指定

43、地點。排水溝的斷面形式一般為梯形，本段設計底寬為0.6m。邊坡坡度視土質而定，本段設計為1：1.0。溝底縱坡以1%～3%為宜，縱坡大于3%，需進行加固，大于7%時，應設置跌水或急流槽。排水溝的長度應根據(jù)實際需要確定，通常宜在500m以內。考慮到少占農田，排水溝距路基設1~2m的護坡道，坡度為2%。</p><p>　　1.5.2 路面排水設計</p><p><b>　　1.確定

44、路拱坡度</b></p><p>　　路拱坡度的確定，應以路面排水和保證行車安全、平穩(wěn)為原則。結合當?shù)貙嶋H情況，確定路面類型為水泥混凝土路面，查閱相關水文資料，最后確定路拱橫坡度為2%。</p><p><b>　　2.路拱形式的確定</b></p><p>　　路拱的基本形式有直線形、屋頂線形和拋物線形三種。綜合考慮本設計采用直線

45、型路拱，即采用雙向坡面，即路拱兩側是傾斜直線，拱頂在路面的中心線上。這種路拱形式有利于機械化施工，如行車后路面稍有沉陷，雨水亦可排出比較符合設計、施工和養(yǎng)護的要求。</p><p><b>　　3. 路拱橫向坡度</b></p><p>　　路肩一般應設置向路基外側傾斜的橫向坡度，為能迅速排出路面上的降水，路肩橫向坡度一般應比路面橫坡大1%～2%，本設計采用土路肩坡度

46、為3.0%。路肩坡度的方向均向路肩外側傾斜，以免路肩上的雨水流入行車道。</p><p>　　1.6 涵洞設計說明</p><p>　　1.6.1 涵洞洞口加固與防護設計</p><p>　　涵洞損毀大部分是由于進出口處理不當所致，并且出水口引起的問題較進水口多。因此，必須做好涵洞進出口溝床的加固處理與防護，以保證涵洞的安全與行車暢通。</p><

47、;p>　　1.縱坡小于10%的順直河溝上，涵洞順河溝縱坡設置，進水洞口一般在翼墻間采用干石鋪砌加固。</p><p>　　2.洞出水口處的流速，一般都大于河溝的天然流速當流速大于土壤允許不沖刷流速時，可使出水口處的溝床產(chǎn)生不利的局部沖刷。因此，對涵洞出口溝床進行加固防護，不僅有利于涵洞下游溝床自身的穩(wěn)定和防護，而且可以曾大流速，減小孔徑，降低工程造價。當河溝縱坡小于15%，設置緩坡涵洞時出水口可采用延長鋪砌

48、，加深截水墻的處理方法，以抵抗水流沖刷和穩(wěn)定河床。</p><p>　　1.6.2 涵洞設計算例</p><p>　　1.6.2.1 涵洞設計</p><p>　　本路段有三處涵洞，三處均選用無壓力式鋼筋混凝土圓管涵匯水面積及設計流量計算，由于K0+359.500處匯水區(qū)較大，故本例以K0+359.500處涵洞進行計算。根據(jù)路線平面圖，通過對由山脊線組成的匯水區(qū)在平

49、面圖上的投影面積進行測量得：匯水面積S=0.296km2</p><p>　　根據(jù)《公路涵洞設計細則》，采用徑流形成法，計算公式如下：</p><p>　?。?（1.6.1）</p><p>　　式中：Qp——規(guī)定頻率的雨洪設計流量；</p><p>　　ψ——地貌系數(shù)，查表取0

50、.1；</p><p>　　h——徑流寬度，查表取28mm；</p><p>　　z——被植被或坑洼滯留的徑流厚度，查表取10mm；</p><p><b>　　F——匯水面積；</b></p><p>　　β——洪峰傳播的流量折減系數(shù)，查表取1；</p><p>　　r——匯水區(qū)不均勻量的折減系

51、數(shù)，由于匯水區(qū)得長度寬度均小于5Km，故不予考慮，取γ=1；</p><p>　　δ——小水庫調節(jié)作用影響洪峰流量的折減系數(shù)，本地區(qū)沒有水庫，所以取1；</p><p>　　計算可得Qp=0.1×（0.028-0.010）1.5×2958850.8 =3.53m³/s</p><p>　　1.6.2.2 涵洞斷面計算</p>

52、<p><b>　　1、確定涵洞孔徑d</b></p><p>　　初選臨界水深hk時的充滿度為。查表的，k=0.382。則管徑為：</p><p><b>　?。?.6.2）</b></p><p>　　取管徑d=1.5m。</p><p>　　以d=1.5m代入計算時，可得：<

53、;/p><p><b>　　（1.6.3）</b></p><p>　　查表得到相應的。故臨界水深m。</p><p>　　2、臨界流速和臨界坡度的確定</p><p>　　查表可得，當時， ，，。</p><p><b>　　則：臨界流速vk：</b></p>&

54、lt;p><b>　　（1.6.4）</b></p><p><b>　　臨界坡度為：</b></p><p>　　8.78‰ （1.6.5）</p><p><b>　　3、最大縱坡的確定</b></p><p>　　假設涵洞內正常流速采用允許流

55、速（），則涵洞縱坡可增大。</p><p>　　由流量公式，涵內過水斷面面積為：</p><p><b>　　（1.6.6）</b></p><p>　　則，查表的充滿度。由此，正常水深。</p><p>　　查表知斷面的流速特征相對值,其中,由此，。</p><p>　　則‰。

56、 （1.6.7）</p><p>　　可見涵洞縱坡I可在ik=8.78‰～35.1‰范圍內選擇。</p><p><b>　　4、確定涵洞長度</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　B——路基寬度，為26米；</p>

57、<p>　　B上 , B下——由路基中心至上，下游路基邊緣的寬度，當路基無加寬時均為0.5B，即為13米；</p><p>　　H上、H下——路基填土總高度，即由路基中心至上、下游路基邊緣高度，此涵洞處為分別為9.4、7米；</p><p>　　h上，h下——涵洞上下游洞口建筑高度，h上取2.5米，h下取2.5米；</p><p>　　m——路基邊坡坡度

58、（按1：m），m=1.5；</p><p>　　i0——涵底坡度（以小數(shù)表示） i0=2%；</p><p>　　L上，L下——涵洞上，下游長度；</p><p>　　α——道路中線和涵洞的夾角，為51度；</p><p>　　涵洞全長： L= L上+L下=27.78+29.62= 57.40m</p><p>　　1

59、.7 擋土墻設計說明</p><p>　　考慮到本路段部分區(qū)域填方較大，填土高度較高（近20m），因而所需設置的擋墻高度較大，如果采用重力式擋墻，圬工數(shù)量過大；為減小圬工數(shù)量和降低工程造價，決定采用衡重式擋墻。具體計算和穩(wěn)定性驗算如下：</p><p>　　1.7.1 計算參數(shù)說明</p><p>　　本驗算衡重式擋墻為道路橫斷面k1+020處斷面路堤擋墻，本驗算分

60、為上下墻兩部分進行分別驗算，其橫斷面示意圖如下</p><p>　　圖1 衡重式擋墻示意圖</p><p>　　H1----衡重式擋土墻上墻高(m)；</p><p>　　H2----衡重式擋土墻下墻高(m)；</p><p>　　α1----衡重式擋土墻上墻墻背傾角；</p><p>　　α1′---- 衡重式擋土

61、墻上墻假想墻背傾角；</p><p>　　α2------衡重式擋土墻下墻墻背傾角；</p><p>　　E1------衡重式擋土墻上墻破裂體所產(chǎn)生的土壓力(kN)；</p><p>　　E2-----衡重式擋土墻下墻破裂體所產(chǎn)生的土壓力；</p><p>　　----填土高度(m)；</p><p>　　b----

62、-填土寬度(m)；</p><p>　　-----為破裂角.；</p><p>　　r ----墻后填土容重( )；</p><p>　　-----墻后填土的內摩擦角；</p><p>　　-----墻背與填土間的摩擦角；</p><p>　　-----墻后填土表面的傾斜角；</p><p>　

63、　-----墻背傾斜角,俯斜式墻背α為正,仰斜墻背α為負；</p><p>　　H ---- 擋土墻高度(m)；</p><p>　　K ---- 主動土壓力系數(shù)；</p><p>　　K1-----主動土壓力修正系數(shù)；</p><p>　　Ex ──擋土墻承受的土壓力水平分力（kN）；</p><p>　　Ey ─

64、─擋土墻承受的土壓力水平分力（kN）；</p><p>　　具體數(shù)據(jù)如下表1.7.1所列：</p><p><b>　　表3 擋墻數(shù)據(jù)表</b></p><p>　　易判斷會產(chǎn)生第二破裂面：</p><p>　　1.7.2 計算路堤墻土壓力</p><p>　　1、車輛荷載換算h0的計算<

65、/p><p>　　車輛荷載可以換算成一定高度的土層的均布荷載進行計算，在道路橫向全寬上進行布載，采用如下公式計算：</p><p><b>　?。?.7.1）</b></p><p>　　式中：h0—行車荷載換算高度(m)</p><p>　　L—前后輪最大軸距，標準車輛為12.8m</p><p>

66、　　Q—一輛重車的重力（標準車輛荷載為550KN）</p><p>　　N—并列車輛數(shù)，雙車道N=2，單車道N=1</p><p>　　γ—路基填料的重度(kN/m3)</p><p>　　B—荷載橫向分布寬度</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　式中：b—后輪輪距，取

67、1.8m</p><p>　　m—相鄰兩輛車后輪的中心間距，取1.3m</p><p>　　d—輪胎著地寬度，取0.6m</p><p>　　則B=2×1.8+（2-1）×1.3+0.6=5.4m；h0=2×550/5.4×12.8×18=0.88m</p><p>　　2、上墻土壓力的計算&

68、lt;/p><p>　　假定第一破裂面交于荷載內，如圖2示</p><p>　　圖2 上墻土壓力計算示意圖</p><p><b>　　計算公式如下：</b></p><p><b>　　第一破裂角 ：</b></p><p>　　, , （1.7.2）</p&g

69、t;<p>　　. （1.7.3）</p><p>　　第二破裂角: （1.7.4）</p><p>　　主動土壓力: ,,（1.7.5）</p><p>　　主動土壓力系數(shù): （1.7.6）</p><p>　　,

70、 （1.7.7）</p><p><b>　　, , .</b></p><p>　　. （1.7.8）</p><p>　　土壓力作用點： （1.7.9）</p><p>　　根據(jù)表-1中的數(shù)據(jù)代入相關公式，可以求得：p=1.

71、07，h″=H1sinβ(tgα1’+tgβ)= 5.26m,Q=0.63,R=-2.076</p><p>　　則第一破裂角tgθ1=0.9425, θ1=43 º,由此破裂角證明所做第一破裂面交于荷載內的假設正確，第二破裂角tg(αi-β)=-0.3591,αi=14 º,tgαi=0.25</p><p>　　主動土壓力系數(shù)K=0.31,其中H1′=7.87m，a

72、′=5.23m, b′=7.75m,h3=2.37，h1=0.42m,h4=5.08m,K1=2.27.</p><p>　　可解得：主動土壓力E1=164.73(KN/m),E1x=108.07 KN/m,E1y=124.32 KN/m.</p><p>　　土壓力作用點Z1y=2.99m.</p><p>　　3、下墻土壓力的計算</p><

73、p>　　由上墻計算知可知，第一破裂面交于荷載內，假設第二破裂面也交于荷載內，如圖3所示：</p><p>　　圖3 下墻土壓力計算示意圖</p><p><b>　　計算公式為：</b></p><p>　　破裂角: , , .

74、 （1.7.10）</p><p>　　主動土壓力: , , .（1.7.11）</p><p>　　主動土壓力系數(shù): , . （1.7.12）</p><p>　　土壓力作用點: , . （1.7.13）</p><p>　　代入相關數(shù)據(jù)計算可得：A=0.25，tgθ2=0.729, θ2=3

75、6º,對此進行驗證，所做第二破裂面也交于荷載內的假設正確。</p><p>　　主動土壓力系數(shù)K=0.162，K1=4.04，有E2=499.6 KN/m，E2x=498.7 KN/m,E2y=30.5 KN/m</p><p>　　土壓力作用點：Z2y=4.22m, Z2x=7.03m（此處假定基底為水平，以墻趾為相對原點，當以實際墻趾為相對原點時Z2y=3.13m）</

76、p><p>　　1.7.3 擋土墻穩(wěn)定性驗算</p><p>　　對于部分參數(shù)的選取均依照規(guī)范在適當?shù)姆秶鷥冗M行選擇</p><p><b>　　相關參數(shù)：</b></p><p>　　μ——基底摩擦系數(shù)，取μ=0.6；</p><p>　　rQ1——主動土壓力分項系數(shù)，取rQ1=1.4；</p

77、><p>　　r——擋土墻漿砌片石容重，取r=22KN/m³；</p><p>　　α0——基底傾角，α0為10.5º；</p><p><b>　　1、抗滑穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　驗算公式為：（0.9G+ rQ1·（E1y+E2y）)·μ+0.9G·tgα0

78、≧rQ1·（E1x+E2x） （1.7.14）</p><p>　　即（0.9×65.8×22+1.4×（124.32+30.5））×0.6+0.9×65.8×tg10.5≧1.4×（108.07+498.7）得911.8≧849.5故擋墻滑移穩(wěn)定性滿足要求</p><p>　　2、抗傾覆穩(wěn)定性驗算</p

79、><p>　　計算公式為：0.9GZG+ rQ1·[（E1y·Z1x- E1x·Z1y）+（E2y·Z2x- E2x·Z2y）]﹥0 （1.7.15）</p><p>　　其中ZG——墻身截面的重心至墻趾的水平距離；通過

80、cad計算可得其為2.91</p><p>　　E1y， E1x，E2y，E2x分別為上、下墻y,x方向上的主動土壓力；</p><p>　　Z1y， Z1x，Z2y，Z2x分別為上、下墻y,x方向上距離墻趾的距離；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)計算有：0.9×65.8×22×2.91+1.4 [（124.32×4.72- 1

81、08.07×11.08）+（30.5×7.03- 498.7×3.13）]=1592﹥0故抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。</p><p>　　1.7.4 基底應力及合力偏心距驗算</p><p>　　1.7.4.1基礎底面壓應力驗算</p><p>　　此驗算按偏心荷載作用進行驗證，對于基底合力偏心距的計算按照以下公式進行</p>

82、<p><b>　　e=M/N1</b></p><p>　　M——作用于基底形心的彎矩，按照荷載組合I計算，M=1.4ME+1.2MG</p><p>　　N1——每延米作用于基底的總豎向力設計值；</p><p>　　則M=1.4×[（E1y·Z1x- E1x·Z1y）+（E2y·Z2x-

83、 E2x·Z2y）]+1.2×GZG （1.7.16）</p><p>　　=1.4×[（124.32×4.72- 108.07×11.09）+（30.5×7.03- 498.7×3.13）]+1.2×65.8×22×2.91=2313.5KN·m</p><p>　　N1=(G

84、rG+rQ1Ey)cosα0+ rQ1 Exsinα0 （1.7.17）</p><p>　　=(65.8×22×0.9+1×(124.32+30.5)) ×cos10.5+1×(108.07+498.7)sin10.5</p><p><b>　　=1544KN<

85、;/b></p><p>　　則e=2313.5/1544=1.48m﹥B/6,而小于B/4=1.5滿足基底合力偏心距要求。</p><p>　　此時基底最大應力為Pmax=2N1/(0.5B-e)=2×1544/(0.5×6-1.48)=677.2kp</p><p>　　此時基底承載力抗力值計算采取下列公式計算f=fk+k1r1(b-

86、3)+k2r2(h-0.5) （1.7.18）</p><p>　　=300+3×18×(6-3)+4.4×18×(3.6-0.5)=628.32kp</p><p>　　按照偏心荷載進行基底應力計算</p><p>　　只要Pmax≦1.2

87、f即滿足要求，也即677.2≦1.2×628.32=754滿足驗算要求，可得結論：基底承載力也滿足要求。</p><p>　　1.7.5 墻身截面強度驗算</p><p>　　對于衡重式擋土墻選擇衡臺處截面A-A和墻趾截面B-B進行驗算，見圖4</p><p>　　圖4 墻身截面強度驗算圖</p><p>　　對A-A截面作法向應

88、力和剪應力驗算. 對B-B只作法向應力驗算</p><p>　　1、對A-A截面驗算</p><p><b>　?、俜ㄏ驊︱炈?lt;/b></p><p>　　墻身截面強度計算公式：</p><p><b>　?。?.7.19）</b></p><p><b>　　其

89、中</b></p><p>　　Nj——設計軸向力； </p><p>　　r0——重要性系數(shù)，此處取1.05；</p><p>　　ψci——荷載組合系數(shù)，此處取1；</p><p>　　NG，rG——恒載引起的軸向力和相應的分項系數(shù)，取0.9；</p><p>　　NQ1——主動土壓力引起的軸向力；&l

90、t;/p><p>　　rk——抗力分項系數(shù)，此處取1.92；</p><p>　　Rk——材料極限抗壓強度，此處取7.5MPa；</p><p>　　A——計算截面積，此處為4；</p><p>　　αK——軸向力偏心影響系數(shù)，； （1.7.20）</p><p>　　Nj=1.05×(0.9

91、5;22×11.8+124.32×1)=376kN</p><p>　　=0.46×4×750/1.92=717</p><p>　　則有滿足條件，A-A截面法向應力滿足要求。</p><p><b>　　②正截面剪應力驗算</b></p><p>　　驗算公式為：

92、 （1.7.21）</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　——正截面受剪力；</b></p><p><b>　　——受剪截面面積；</b></p><p>　　——砌體截面抗剪極限強度，此處取50Kp

93、；</p><p>　　——摩擦系數(shù)，取0.42。</p><p>　　有=108.07≦=4×50/1.92+0.42×376=262.滿足剪應力驗算要求。</p><p>　　2、對B—B截面驗算</p><p>　　同A-A截面法向應力驗算相同</p><p>　　墻身截面強度計算公式：

94、 （1.7.22）</p><p>　　其中 （1.7.23）</p><p>　　Nj——設計軸向力； </p><p>　　r0——重要性系數(shù)，此處取1.05；</p><p>　　ψci——荷載組合系數(shù)，此處取1；</p><p&g

95、t;　　NG，rG——恒載引起的軸向力和相應的分項系數(shù)，取0.9；</p><p>　　NQ1——主動土壓力引起的軸向力；</p><p>　　rk——抗力分項系數(shù)，此處取1.92；</p><p>　　Rk——材料極限抗壓強度，此處取7.5MPa；</p><p>　　A——計算截面積，此處為5.53；</p><p&g

96、t;　　αK——軸向力偏心影響系數(shù)，= （1.7.24）</p><p>　　Nj=1.05×(0.9×22×54.7+（124.32+30.5）×1)=1300 kN</p><p>　　=0.62×5.53×750/1.92=1339.3</p><p>　　則有滿足條件，B-B截面法向應力滿

97、足要求。</p><p>　　結論： K1+020橫斷面處的衡重式擋墻的擋墻驗算符合規(guī)范要求。由于K1+020橫斷面處的衡重式擋墻是路線所設擋墻之中斷面面積最大和路基填土最高的斷面，其穩(wěn)定性滿足要求，可以推論：對于整個路線的其他所有擋墻其穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，可以不必再進行一一驗算。</p><p>　　1.8 邊坡穩(wěn)定分析 </p><p><b>　　計

98、算說明</b></p><p>　　本設計路線中，以K0+080斷面路塹邊坡高度（H=30m）最高，故本計算算例取K0+080斷面邊坡進行計算。具體邊坡穩(wěn)定性分析參數(shù)：路基填土為低液限粘土，粘聚力c=10Kpa,內摩擦角27度。容重r=17KN/m3，荷載為公路Ⅰ級。計算方法采用4.5H法確定圓心輔助線。此邊坡坡率不一致，故采用平均坡度進行計算，經(jīng)計算可知此邊坡的平均坡度為1:1.如下圖示：</

99、p><p>　　圖5 4.5H法示意圖</p><p><b>　　計算過程分析</b></p><p>　　計算原理采用瑞典條分法，將圓弧滑動面上的土體按照6m的寬度進行劃分。下圖所示為o1圓弧滑動面的計算實例</p><p>　　圖6 瑞典條分法計算示意圖</p><p>　　采用計算表格可得

100、計算結果：</p><p>　　計算出圓弧滑動面弧長為：</p><p><b>　　L=88.02m</b></p><p><b>　　則邊坡穩(wěn)定系數(shù)為：</b></p><p><b>　　1.35>1.25</b></p><p>　　按照

101、上述方法一一計算出o2、o3、o4、o5處的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.32、1.29、1.33、1.37.故取Ks=1.29為最小的穩(wěn)定系數(shù)，此時由于Ks>1.25,所以邊坡穩(wěn)定性滿足要求。</p><p>　　1.9 路面設計說明</p><p>　　1.9.1 水泥混凝土路面設計</p><p>　　1.9.1.1 設計資料</p><p>

102、;　　本路線段屬北溫帶亞濕潤氣候與北亞熱帶濕潤氣候過渡帶，年平均氣12.8~13.8℃，降水量比較豐富，降雨量725毫米，夏季間有冰雹，霜期始于10月下旬，終于次年3月底，凍土深度8.6~16.8cm。公路自然區(qū)劃為III區(qū)，路基土質為粘性土，路基土為干燥狀態(tài)。本路段公路技術等級為高速公路，路面寬度為26m，其中，單向行車道寬2×3.75m，硬路肩3.0m，土路肩寬0.75m。</p><p>　　1.

103、9.1.2 交通分析</p><p>　　由《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》JTG.D40-2002表3.0.1得對應于高速公路的設計基準期為30年，安全等級為一級，目標可靠度為95%，目標可靠指標為1.64，變異水平等級是低級，取相應的可靠度系數(shù)為1.20。由表3.0.8得最大的溫度梯度為92℃/ m ，臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)取0.22，交通量年平均增長率位7.3%。</p><p&

104、gt;　　1、標準軸載和軸載當量換算</p><p>　　計算公式為： （1..8.1）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　δi——輪-軸型系數(shù)，單輪—單軸組δi=1；單輪—雙輪組δi=2220；雙輪—雙輪組δi=1.07×10-5；</p&

105、gt;<p>　　計算結果見表1.8.1：</p><p>　　表4 軸載當量換算計算表</p><p>　　考慮到方向系數(shù)為0.5，則設計基準期內設計車道標準荷載累計作用次數(shù)Ns= 2683×0.5=1342</p><p>　　2、標準軸載和軸載當量換算</p><p>　　設計基準期內混凝土面板臨界荷載處所承載

106、的標準軸載累計當量作用次數(shù)Ne,計算公式如下：</p><p><b>　?。?..8.2）</b></p><p>　　式中：——標準軸載累計當量作用次數(shù)；</p><p>　　t——設計基準期，為30年；</p><p>　　——交通年增長率，為7.3%；</p><p>　　——臨界荷位處的

107、車輛輪跡橫向分布系數(shù)，按表取0.22；</p><p>　　由上計算公式所得基準期內設計車道標準軸載的作用次數(shù)為：10741724次，由《規(guī)范》中表3.0.5得該公路屬重交通等級。</p><p>　　1.9.1.3初擬路面結構</p><p>　　由交通分析資料可知，相應于安全等級為一級，變異水平等級是低級的重交通水泥混凝土路面，查《路基路面工程》表16-17可以

108、初擬混凝土面層厚度不小于0.24m, 墊層厚度一般為0.15m，基層采用厚度為0.15~0.25m的水泥穩(wěn)定粒料基層。</p><p>　　考慮到標準橫斷面的布置，單幅路面寬度10.5m，路基寬度為13m；其中行車道寬為3.75×2=7.5m，硬路肩為3m，土路肩為0.75m。則面板采用3.5×3=10.5m的三塊相同寬度進行布置，面板長度選擇4m。故有橫縫為設傳力桿的平縫，其間距為3.5m；

109、縱縫為設拉桿平頭縫，其間距為4m。面板的長寬比為1.14<1.3；面板的面積為14㎡<25㎡。</p><p>　　硬路肩水泥混凝土面層的厚度與行車道面層等厚，其基層與行車道基層相同。</p><p>　　1.9.1.4路面材料參數(shù)確定</p><p>　　按《規(guī)范》上表3.0.6取普通混凝土面層的彎拉強度標準值為5.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值為3

110、1Gpa。</p><p>　　由于路基土質為粘性土，查課本上表16-26得路基回彈模量取45MPa。</p><p>　　1.9.1.5方案設計</p><p><b>　　1、方案一</b></p><p>　　面層為26cm普通混凝土面層,回彈模量為31000MPa；基層為厚15cm水泥穩(wěn)定碎石基層，回彈模量取13

111、00Mpa；墊層采用15cm厚的級配碎石，回彈模量取250Mpa。</p><p>　　按《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》中式（B.1.5）計算基層頂面當量回彈模量如下：</p><p>　　MPa （1..8.3）</p><p><b>　?。?..8.4）</b></p><p><

112、b>　　=</b></p><p>　　= 1.007 MN.m</p><p>　　== 0.25m （1..8.5）</p><p>　　==3.57 （1..8.6）</p><p>　　==0.69

113、 （1..8.7）</p><p>　　=3.57××45×=158MPa （1..8.8）</p><p>　　式中：Et——基層頂面的當量回彈模量(MPa)；</p><p>　　E0——路床頂面的回彈模量(MPa)；</p><p>　　Ex——基層和底基層或墊層的當量回彈模

114、量(MPa)；</p><p>　　E1、E2——基層和底基層或墊層的回彈模量(MPa)；</p><p>　　hx——基層和底基層或墊層的當量厚度(m)；</p><p>　　Dx——基層和底基層或墊層的當量彎曲剛度(MN-m)；</p><p>　　h1、h2——基層和底基層或墊層的厚度(m)；</p><p>　

115、　a、b——與Ex／E0 有關的回歸系數(shù)；</p><p>　　則普通混凝土面層的相對剛度半徑

116、 </p><p>　　=0.537×0.26×= 0.81m （1..8.9） </p><p>　　式中：r ——混凝土板的相對剛度半徑(m)

117、；</p><p>　　h——混凝土板的厚度(m)；</p><p>　　Ec——水泥混凝土的彎拉彈性模量(MPa)；</p><p>　　Et——基層頂面當量回彈模量(MPa)</p><p><b>　　荷載疲勞應力計算：</b></p><p>　　標準軸載在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力計算

118、為</p><p>　　=0.077×× =1.01MPa （1..8.10）</p><p>　　因為縱縫為設拉桿平縫，接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)=0.87。考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)= =2.52。根據(jù)公路等級，由《規(guī)范》中表B.1.2查得綜合系數(shù)=1.30。</p><p>　　標準軸載P

119、S 在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力按《規(guī)范》中式（B.1.2）確定。</p><p>　　= 0.87×2.52×1.30×1.01=2.87MPa （1..8.11）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　σpr——標準軸載PS 在臨界荷位處產(chǎn)生的荷載疲勞應力(MP

120、a)；</p><p>　　σps——標準軸載PS 在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力(MPa)</p><p>　　kr——考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù)，縱縫為設拉桿的平縫時，kr=0.87～0.92(剛性和半剛性基層取低值，柔性基層取高值)；縱縫為不設拉桿的平縫或自由邊時， kr =1.0；縱縫為設拉桿的企口縫時，

121、kr=0.76～0.84； </p><p>　　kf——考慮設計基準期內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)；</p><p>　　kc——考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數(shù)，根據(jù)公路等級，由《規(guī)范》上表B.1.2，取Kc=1.30。</p><p><b>　　溫度疲勞應力計算：</b></p&

122、gt;<p>　　查《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》上表3.0.8該公路為III區(qū)，取最大溫度梯度92(℃／m)，板長為4.0m，= 4.0/0.67=5.97。</p><p>　　由《規(guī)范》上圖B.2.2可查得溫度應力系數(shù)Bx=0.57,最大溫度梯度時混凝土板的溫度翹曲應力按下式計算：</p><p><b>　?。?..8.12）</b></p