长沙理工大学道路工程毕业设计标准计算书

膨胀土地区公路路基路面综合设计1第1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：圆曲线半径R=1500m,缓和曲线长度mLs200转角1=46º24ˊ37.3〞(右)；计算：曲线总长mRLsLL356.1172664.242400180l2’；膨胀土地区公路路基路面综合设计2外距mRRE24.1332sec；切线长mRT523.7432tan；切曲差mLTD026.722。1.1.2各主点桩号的计算已知:JD2桩号为:K164+500.859；计算：直缓点桩号为ZH=JD-T=K163+757.336；缓圆点桩号为HY=ZH+Ls=K163+957.336;曲中点桩号为QZ=ZH+2L=K164+464.846；圆缓点桩号为YH=QZ+2’L=K164+972.356;缓直点桩号为HZ=YH+Ls=K165+172.356。膨胀土地区公路路基路面综合设计31.1.3逐桩坐标表表1-1逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)N(X)E(Y)K164+000646375.225517594.738K164+500645976.859517893.064K164+980645706.454518287.173K164+020646357.511517604.023K164+520645963.158517907.634K165+000645698.021518305.308K164+040646339.923517613.543K164+540645949.652517922.385K165+020645689.797518323.539K164+060646322.463517623.297K164+560645936.345517937.315K165+040645681.759518341.852K164+080646305.134517633.283K164+580645923.237517952.421K165+060645673.882518360.236K164+100646287.940517643.499K164+600645910.332517967.700K165+080645666.144518378.678K164+120646270.884517653.943K164+620645897.632517983.150K165+100645658.519518397.167K164+140646253.969517664.614K164+640645885.139517998.768K165+120645650.983518415.693K164+160646237.197517675.509K164+660645872.856518014.551K165+140645643.513518434.246K164+180646220.572517686.627K164+680645860.784518030.497K165+160645636.082518452.814K164+200646204.097517697.966K164+700645848.926518046.602K165+172.356645631.500518464.289K164+220646187.775517709.523K164+720645837.283518062.864K165+180645628.667518471.389K164+240646171.608517721.297K164+740645825.859518079.279K165+200645621.252518489.964膨胀土地区公路路基路面综合设计4K164+260646155.599517733.285K164+760645814.654518095.846K164+280646139.752517745.486K164+780645803.671518112.560K164+300646124.069517757.897K164+800645792.912518129.419K164+320646108.552517770.516K164+820645782.378518146.420K164+340646093.206517783.340K164+840645772.073518163.561K164+360646078.031517796.369K164+860645761.996518180.837K164+380646063.032517809.598K164+880645752.151518198.245K164+400646048.210517823.026K164+900645742.539518215.784K164+420646033.569517836.651K164+920645733.162518233.449K164+440646019.111517850.469K164+940645724.021518251.238K164+460646004.838517864.479K164+960645715.117518269.147K164+480645990.754517878.679K164+972.356膨胀土地区公路路基路面综合设计51.2竖曲线的计算纵坡设计要求：设计速度为100km/h时，最大纵坡为4%。最小纵坡应不小于0.3%（一般情况下以采取不小于0.5%为宜）。设计速度为100km/h时，纵坡坡长一般最小值350m，坡长最小值为250m。表1-2竖曲线的纵坡要求设计速度纵坡坡度最大坡长100km/h3%1000m4%800m5%600m表1-3竖曲线半径要求设计速度线形半径一般值半径极限值曲线最小长度100km/h凸形10000m6500m85m凹形4500m3000m85m1.2.1竖曲线要素的计算已知：第1变坡点：K164+170，高程：214.870m,竖曲线半径R1=17000m，i1=3.826%,i2=0.370%,为凸形曲线；第2变坡点：K165+170，高程：218.572m,竖曲线半径R2=12000m，i1=0.370%,i2=2.902%,为凹形曲线；计算得：竖曲线一：0%456.31212iiw,为凸形曲线，曲线长mwRL52.587%456.3170001211；切线长mLT768.293211；外距膨胀土地区公路路基路面综合设计6mRTE538.221211。竖曲线二：同理求得：曲线长切线长L2=303.84；T2=151.92m,外距E2=0.962m。1.2.2竖曲线要点桩号及高程的计算竖曲线一：起点桩号=K164+170－T1=K163+876.232；终点桩号=K164+170＋T1=K164+463.768；变坡点对应桩号设计高程=214.870—E1=212.332；竖曲线一起点设计高程=214.870－T1×i1=203.630m；竖曲线一终点设计高程=214.870—T1×i2=213.783m。竖曲线二：起点桩号=K165+170—T2=K165+094.052；终点桩号=K165+170+T2=K165+245.948；变坡点二对应桩号设计高程=218.572+E2=219.053m；竖曲线二起点设计高程=218.572+T2×i1=218.853m。膨胀土地区公路路基路面综合设计7第2章路堤边坡稳定性分析桩号K165+060处的路堤高13.79米，顶宽26米，为本路段的最大填方路段，且填土为膨胀土,有必要进行边坡稳定性验算。本次稳定性验算分为三个部分：（1）计算参数的的选用；（2）确定最危险滑动面；（3）路堤稳定性验算。2.1计算参数的选用：对本段路堤所填的包边土为砂粘土(取值见路基设计手册)，潮湿程度为半干硬状态，土的容重31/2.19mkN,粘聚力kpaC301，内摩擦角191.路堤土为中等膨胀土,土的容重3/192mkN,粘聚力kpaC202，内摩擦角152重。2.2危险滑动面的确定：2.2.1路堤计算模型如图2.2-1：1:1.751.512.25639.9图2.2-1路堤设计计算模型膨胀土地区公路路基路面综合设计8荷载当量高度计算：根据公路路基设计规范，按以下公式换算土柱高度为BLNQh0=0.765m。公式中：N为车辆数4Q为550KNB为横向分布车辆最外轮中心之间的宽度加轮胎着地宽度，B=Nb+(N-1)m+△,其中b为每一车辆的轮距,1.8米。m为左右两车辆相邻车轮之间的距离,1.3米。△为轮胎着地宽度,0.6米.故B=11.7米。L为纵向分布长度，L=12.8mγ为填土的容重19.2kN/m3由此可得H=14.235+0.765=15m。2.2.2最危险滑弧圆心位置的确定：采用4.5法：如图2.2-2，首先确定圆心O与半径OA，一般情况下，圆心的位置是在圆心辅助线EF的延长线上移动，E点和F点的位置可用以下的4.5H法确定。由A点作垂直线，取深度为H确定G点，由G点作水平线，取距离为4.5H确定E点，F点位置由角度β1与β2的边线相交而定，其中由边坡角为31°查路基设计手册取β1=26°，β2=35°交点为F，圆心在辅助线上向左上方移动，计算K值最小时的圆心即为最危险滑动面的圆心，滑动面通过坡角A，作出的圆弧线如图2.2-2所式。膨胀土地区公路路基路面综合设计9图2.2-2滑动圆心的确定：在EF的延长线上取个点分别画出个滑动面，如图2.2-3,对4个滑动面在不考虑水作用影响下，且不考虑土基与路堤填土的差异时采用条分法求安全系数K值，然后取最小的K值所对应的滑动面为最危险滑动面。2.2.3计算过程如下将土体划分为若干块，用CAD工具量取各个条快的面积Fi；用CAD工具量取个土条重心垂线与滑动动圆弧交点的法向方向与重心垂线的夹角αi（有正负之分，法向量在垂线左侧为负，右侧为正）；用CAD工具量取圆弧弧段所对应的圆心角，在计算弧长L值。膨胀土地区公路路基路面综合设计10O1O2膨胀土地区公路路基路面综合设计11O3O4图2.2-3膨胀土地区公路路基路面综合设计12由计算公式可得以上四种情况的K值分别为：45.11K36.12K34.13K44.14K如图2.2-4所示：O1O2O3O41.451.361.341.44图2.2-4由上图可知最小K值的危险滑动面圆心位于3O处，所以，最危险滑动面的圆心位于过3O点且与EF线相垂直的线上。故，以3O点向两边取圆心点，计算并得到最小K值。膨胀土地区公路路基路面综合设计13O5O6膨胀土地区公路路基路面综合设计14O7图2.2-5则由公式来计算稳定系数K值。其中f为土的内摩擦系数,Ni为个土条重量(包括外部荷载所产生的竖向力)的法向分量,其值为Wi×cosαi,Ti为个土条重量的切向分量,其值为Wi×sin