《一般路基设计》PPT课件.ppt

第二章 一般路基设计,路基设计的一般要求,路基设计,路基稳定性分析,路基附属设施,一般路基设计的内容,（1）选择路基断面形式，确定路基宽度和高度； （2）选择路基填料与压实标准； （3）确定边坡形状与坡度； （4）路基排水系统布置和排水结构设计； （5）坡面防护与加固； （6）附属设施设计。,第一节 路基设计的一般要求,一般路基,在正常的水文、地质条件下，路基填挖不超过技术 规范(1.5m-18m）所允许的范围而修筑而成的结构物。,设计方法：直接选用典型断面图或设计规定，不进行稳定性验算。,设计方法：需要单独设计，并进行稳定性验算。,路基设计的一般要求：,一、路堤,二、路堑,三、半挖半填路基,第二节 路基设计,本节内容,(1)路基宽度 (2)路基高度 (3)边坡坡度,路基高度：指路堤填筑高度或路堑开挖深度，即原地面标高与路基设计标高之差。,路基高度:综合考虑线型、地形和水文条件 a、对于平原区，能否满足路基临界高度的要求 b、浸水路堤、沿河路堤，设计水位0.5m 澭水区：设计水位0.5m澭水高度 有浪区：设计水位0.5m浪高,一、路基宽度,二、路基高度,三、边坡坡度,2、路堤边坡 a、型式：直线型、折线型、台阶型 直线型：适用于矮、中路堤； 折线型：适用于高路堤； 台阶型：适用于高路堤，在折线型边坡的某一高度加12m的护坡道； 优点是可以减缓地表径流对边坡的冲刷。 b、路堤边坡坡度的选择,3、路堑边坡 a、土质路堑 边坡高度不大于20m，参照p41表2-6，2-7选定；高度大于20m时，需单独设计。 b、岩石路堑 边高度不大于30m时，设计可参照p42表2-8、2-9和2-10，必要时可采用稳定性分析方法予以验算。,第二章 一般路基设计,路基设计的一般要求,路基设计,路基稳定性分析,路基附属设施,一般情况下，对于边坡不高的路基(不超过8.0的土质边坡，不超过12.0m的石质)边坡，可按一般路基设计，采用规定的边坡值，不做稳定性分析， 地质与水文条件复杂，高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性分析计算，据此选定合理的边坡及相应的工程技术。,分析对象：,第三节 路基稳定性分析,边坡稳定性分析方法（近似解）,力学分析法,数解法,图解法或表解法,工程地质法：根据已成不同土类或岩体边坡的大量经验数据，拟定出路基边坡稳定值参考表，供设计参考，属实践经验的对比,一般情况，土质边坡的设计，先按力学分析法进行验算，再以工程地质法予以校核，岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法，有条件时可以力学分析进行校核。,按滑动面特征：直线、曲线和折线法，均以抗剪强度为理论,通常按平面问题来处理。,松散的砂性土和砾（石）土在边坡稳定分析时可采用直线破裂法。,粘性土在边坡稳定分析时可采用圆弧破裂面法。,边坡稳定原理,1、假设,边坡稳定系数,(一）行车荷载,边坡稳定分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高，以ho表示：,式中：,N 横向分布的车辆数（为车道数）；,Q 每辆重车的重力，kN（标准车辆荷载为550KN）,L 汽车前后轴的总距：汽-10级和汽-15级，L4.2m，汽-20级重车，L5.6m；汽-超20级L12.8m,B 横向分布车辆轮胎最外缘之间的距离；,b轮距1.8m；m 相邻两辆车后轮中心距，1.3m,d轮胎着地宽度；,可以认为ho 分布 在整个路基宽度上,一. 边坡稳定性分析的计算参数,（二）路基强度参数,参数：内摩擦角(angle of internal friction)和 粘聚力(adhesion strength)。,边坡为多层土体所构成时：,（4-1）,（4-2）,（4-3）,2. 测试方法：因土质而异。,二、 直线滑动面的边坡稳定性分析,1.试算法,路堤：,由于砂性土粘聚力很小，可忽略不计则式（4-5）可表达为：,选择45个滑动面，绘制K和滑动面倾角的关系曲线，确定K的最小值和倾角。 当内摩擦角大于边坡坡角，路基自然稳定，与高度无关,式中：,a0 参数，,按微分法，当dK/d0可求K最小时破裂面倾斜角0值：,则：,2 解析法,例题 ： 某挖方边坡已知 现拟定边坡为1：0.5，试验算其稳定性,解：,条分法是将滑动坡体用n-1个竖直面划分为n个条块。 作用在任一第i条块上的力：已知的竖直力 (条块自重和车辆荷载)，水平力 (如水平地震惯性力)；未知的条间力(水平推力 和竖向剪力 )及条块底面反力(分为法向反力 和抗滑反力 ),条分法：把隔离体分成若干竖向条块，利用静力平衡条件 来确定极限破坏荷载和最危险滑动面的方法。,三 极限平衡法,基本原理与步骤,基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力矩和抗滑力矩，然后叠加计算整个滑动土体的稳定性。,计算精度：主要与分段数有关，分段越多越精确。,基本假定：假定滑动面为圆弧面，土条为不变形的刚体；,不考虑土条之间相互作用力的影响。,土条之间的合力相等；,基本步骤：,（1）选滑动面，对隔离体进行条分。通过坡角任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的土条（一般取24m）。,（2）计算每个土条的土重Gi。 Gi可分解为垂直于小段滑动面的法向分力NiGicosi和平行于该面的切向分力TiGisini，isin-1(xi/R),（3）计算反力，即每一小段滑动面上的内摩擦力Nif（ftgi）和粘聚力cLi,极限平衡法对圆弧形滑动面进行稳定性分析,(4）以圆心o为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面上各力对o点的滑动力矩和抗滑力矩(skid resistant moment)。,滑动力矩：,抗滑动力矩：,（5）求稳定系数K值,（4-11）,再假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算相应的稳定系数K，从中找出最小的稳定系数Kmin,对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数，其值应在1.251.5之间。 当Kmin小于容许稳定系数时，则放缓边坡，再按上述方法进行计算稳定性验算。,为了尽快地找到极限滑动面，减少计算量， 根据经验，极限滑动圆心在圆心辅助线上移动,1）确定圆心辅助线,由坡角E向下引竖线，在竖线上截取高度H=h+h0，得F点。,自F点向右引水平线，在水平线上截取4.5H，得M点。,连接坡角E和顶点S，求得SE的斜度i0=1/m，据此查表得1和2值。由E点作与SE成1角的直线，由S点作与水平线成2角的直线，两线相交得I点。,连接I和M两点即得圆心辅助线。,4.5H法一,（最精确）,第一节 边坡稳定性分析原理与方法,四 危险圆弧滑动面圆心,不考虑荷载换算土层厚度h0，即Hh，斜度i0按边坡角、坡顶的连线AB与水平线的夹角来计算，其他步骤同（1）。,由荷载换算土柱高顶点作与水平线成36角的线EF，即得圆心辅助线,由坡顶处作与水平线成36角的线EF，即得圆心辅助线。,4.5H法二,36法一,36法二,（最简单，误差大）,第二章 一般路基设计,路基设计的一般要求,路基设计,路基稳定性分析,路基附属设施,取土位置：兼顾取土数量、土质、运输条件、自然环境，与路基排水、农田灌溉相结合。 平坦区：设在路堤两侧（取土量较小时） 河水淹没桥头引道近旁，不允许设置取土坑。 当地面坡度较陡时，取土坑宜设在路堤上侧。,第四节 路基附属设施,一、取土坑,当H2m，b1m 当H6m，b2m,原则：填补地面坑洞、田洼地 尽量占荒地 1、一般做成梯形断面，边坡不宜陡于1：1.5，高度不宜超过3m。 2、当原地面坦于1：50，路旁两侧均可设弃土堆 3、当坡度较陡时，宜将弃土堆设在下侧。 4、对于沿河路堤废方，检查是否压缩河道。,