《路基路面工程》课程设计例3Word文档格式.docx
《《路基路面工程》课程设计例3Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《路基路面工程》课程设计例3Word文档格式.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
最大月雨期长度
最高月平均地温（℃）
II2a辽河平原冻融交替副区
0.5~1.5
900~1500
梅雨秋雨伏旱
1.0~2.0
3.0~3.5
由表1.1可知II2a辽河平原冻融交替副区的潮湿系数K值较低。
由《路基路面工程》可得路基临界高度：
表1.2路基临界高度参考值
粉性土
地下水
H1
H2
H3
II2
3.4
2.6
1.9
该公路为高速公路双向四车道,要求标准较高,故取路基干湿类型为干燥,则由表1.2可得路基最小高度H>
3.4m。
1.1.3拟定路基断面尺寸
辽宁地区地形以平原为主，属于平原微丘区，本公路为高速公路双向四车道，并考虑该地区经济较发达，取计算行车速度为120Km/h。
（1）路基宽度：
由《公路工程技术标准》（JTJB01—2003）可归纳得：
表1.3路基宽度参数
高速公路
四车道
120Km/h
行车道宽度
（m）
中央分隔带
左侧路缘带
硬路肩
土路肩
2×
7.5
3
0.75
3.25
行车道宽度：
7.5=15m中央分隔带：
3m路缘带：
0.75m×
2=1.5m
硬路肩宽度：
3.25m×
2=6.5m土路肩宽度：
则，路基宽度：
15+3+1.5+6.5+1.5=27.5m
得路基横断面图如图1.1所示：
图1.1路基横断面图
（2）路基高度：
由《公路路基设计规范》（JTGD30—2004），设有中央分隔带的高速公路，路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘高程。
由于该公路位处II2a辽河平原冻融交替副区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，且公路等级要求高，设计需求路基干湿类型为干燥，由表1.2知，路基高度H>
3.4m，设计资料中路基平均高度为2.5m。
综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素，本设计取路基高度H=6m。
（3）路基边坡坡率：
路堤填土高度为6m，路基填料为细粒土，由表1.4可得，取路基边坡坡率为1׃1.5，则边坡宽度b=1.5H=9m。
表1.4路堤边坡坡率
填料类别
边坡坡率
上部高度（H≤8m）
下部高度（H≤12m）
细粒土
1׃1.5
1׃1.75
粗粒土
巨粒土
1׃1.3
2道路横断面排水设计
公路位于II2a辽河平原冻融交替副区，主要自然病害以冻胀与翻浆为主，其次崩塌、土流。
自然条件对公路工程的影响主要表现在冻土多，公路的不利季节为11月-次年3月，公路由宽广的平原地通过条件不太困难。
2.1.1确定边沟布置、断面形式及尺寸
边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算。
依据沿线情况，选用标准横断面形式。
边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。
边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为1׃1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m。
由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号。
边沟断面如图1.2所示：
图1.2边沟构造图
2.1.2确定截水沟布置、断面形式和尺寸
截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩短截水沟的长度。
沟底采用0.5%的纵坡。
截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采用1׃1.5，沟底采用干砌片石铺筑。
对截水沟断面尺寸采用试算法进行水力计算，以获得最佳断面。
（1）设计参数：
纵坡i=0.005，坡率m=1.5，粗糙系数n=0.025，设计流量
=1.10m3/s。
（2）假定沟底宽度b=0.4m；
由表1.5可得b/h=0.61,取h=0.66m；
表1.5水力最佳断面宽深比
边坡率m
0.25
0.5
1.00
1.25
1.50
2.00
3.00
b/h
2
1.56
1.24
0.83
0.70
0.61
0.47
0.32
（3）水流断面积
：
（1-1）
由
得，
=0.92m2；
断面系数
（1-2）
=3.6；
湿周
（1-3）
=2.78m；
水力半径
（1-4）
=0.33m；
（4）指数
（1-5）
=0.24；
流速系数
（1-6）
=32.05；
水流断面流速
（1-7）
得
=1.3m/s；
断面流量
（1-8）
=1.2m3/s；
（5）验算沟底铺砌采用干砌片石。
则由表1.6可得最大容许设计流速为
=2.0m/s；
表1.6容许流速表
沟渠类型
最大容许设计流速（m/s）
粗砂
0.8
草皮护面
1.6
黏土质砂
1.0
干砌片石
2.0
高限黏土
1.2
浆砌片石
3.0
石灰岩
4.0
混凝土
假设水中主要含土类为中细沙，取α=0.5；
最小容许流速
（1-9）
得
=0.26m/s；
因为设计结果
=1.3m/s，介于
与
值之间，所以流速符合要求。
又因为计算流量
=1.2m3/s，与
=1.10m3/s相差为超过10%，一般可认为符合设计要求。
综上可知：
因为流量和流速均符合要求，本截水沟可采用底宽0.4m，而沟深H，应为水深h加安全高度Δh=0.10~0.20m，本设计取Δh=0.14m，所以沟深H=h+Δh=0.66+0.14=0.8m。
截水沟断面如图1.3所示：
图1.3截水沟构造图
2.1.3其他排水设施
道路的排水设施主要包括路基排水和路面排水。
常用的路基地面排水设施，除了已经进行设计的边沟和截水沟外，还包括排水沟、跌水与急流槽。
这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和构造形式均有所差异。
各类地表水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上。
当地下水影响路基路面的强度或边坡稳定时，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施。
路面表面排水主要是迅速把降落在路面和路肩表面得降水排走，一面造成路面积水而影响行车安全。
主要包括中央分隔带排水、路面内部排水和边缘排水系统，以及排水基层的排水系统等。
3路基稳定性验算
由于本设计标准横断面采用一般路堤形式，路堤平均填土高度为2.5m。
对于路基的稳定性分析，采用一般路堤的最高值8m。
由《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）得路堤边坡坡度为定值。
3.1.1设计参数
路堤填土高h1=8m，路堤边坡坡率为m=1׃1.5，路堤填料为粘质土，粘聚力C=20KPa，内摩擦角φ=30°
（tanφ=0.577）。
土的容重取γ=20KN/m3。
车辆荷载为公路一级汽车荷载。
由《公路路基设计规范》（JTGD30—2004），对路堤和地基的整体稳定性采用简化的Bishop法进行分析计算。
3.1.2稳定性验算
（1）车辆荷载的换算
在进行路堤稳定性验算时，将车辆荷载按最不利情况排列，并换算成相当的土层厚度。
公路一级汽车荷载换算成土柱高：
由《路基路面工程》有，
；
（1-10）
式中：
N—并列车辆数，双向六车道N=6；
L—标准车辆轴载为12.8m；
Q—一辆重车的重力（标准车辆荷载为550KN）；
γ—路基填料的重度为20KN/m3；
B—荷载横向分布宽度，近似取路基宽35m。
数值带入计算可得：
h0=0.37m，取h0=0.4m，偏于安全计算。
（2）路堤横断面
用4.5H法滑动面圆心位置的辅助线，取通过路堤坡脚和距路基左边缘1/4
路基跨度处的圆弧。
绘出圆弧滑动面的计算图示，如图1.4所示：
图1.44.5H法确定圆心位置图示
其中，辅助线的作图表值参考表1.7：
表1.7辅助线的作图表值
边坡坡度
边坡角
β1
β2
30°
40´
26°
35°
（3）稳定系数K值
（1-11）
Ni—各土条的法向分力，Ni=Qicosαi；
Ti—各土条的切向分力，Ti=Qisinαi；
αi—各土条重心与圆心连接线对竖轴y的夹角；
L—圆弧滑动面全长，L=16.59m
边坡计算高度H=h0+h1=8.4m。
综上可列稳定性计算表如表1.8所示：
表1.8路堤稳定性计算表
编号
αi
cosαi
sinαi
Ai
Qi
Ni
Ti
1
-6°
01´
0.99
-0.10
3.59
71.82
71.42
-7.53
5°
50´
0.10
9.62
192.42
191.42
19.56
17°
34´
0.95
0.30
13.77
275.36
262.2
83.11
4
23´
0.86
0.51
15.75
315.04
271.77
159.34
5
45°
0.71
11.70
234.08
164.41
166.6
升级会员 