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文档简介

1、 计算书目 录第一章 公路路线设计 9一、公路平面线型设计 9 二、公路纵断面设计 19三、公路横断面设计 24第二章 公路路基设计28一、路基处理方案 28二、公路路基稳定性验算 29三、公路路基重力式挡土墙设计 34四、轻型挡土墙设计 38五、路基防护与排水 46第三章 公路路面结构设计48一、路面设计概述 48二、公路柔性路面设计 49三、公路刚性路面设计 54四、公路路面电算优化设计 60第四章 施工组织设计 66一、编制依据 66二、工程概述 66三、本施工组织设计编制的基本要点 67四、工程施工方法概述 67五、施工平面图布置 69六、逐日施工进度计划 69七、机械设备使用计划 7

2、3八、工程质量保证措施 75九、工程安全保证措施 76十、施工工期保证措施 76十一、现场文明施工措施 78十二、现场噪声控制措施 78十三、冬雨季施工及排水措施 79十四、主要分项工程施工方案 80第五章 工程造价计算 86 一、工程说明 86 二、造价电算 88 三五至来宾三级公路施工图设计摘要:本设计是三五至来宾三级公路施工图方案设计。通过调查研究和分析讨论,掌握所设计课题的有关结构构造、使用功能及质量要求。第一步是公路路线设计,其中包括:平面设计、纵断面设计、横断面设计;第二步是公路路基设计,包括:路基稳定性设计、挡土墙设计;第三步是路面设计,包括:刚性路面和柔性路面设计;第四步是进行

3、桥涵形式选择与设计。关键字:公路设计, 路面设计,施工组织,概(预)算Abstract:This design is a project design of a proper highway of Cof NingWu in plain. Through research and analysis discussion, grasp the relevant knowledge of design topics .The first one is a highway route design, which include:Flat surface design, vertical sectio

4、n design, cross section design.The second is a highway roadbed design, include:Roadbed stability design、 gravity retaining wall design and reinforced earth retaining wall design.The third is pavement design, include:The rigid pavement and the flexible pavement.The fourth is working organizition desi

5、gn ,which include technical formula design ,working flow diagram design , and so on . The fifth is the budget and estimating of the design, and get the lump sum, while budget is done by CAD. At the same time, it present the reletive table and working drawing. Finally, optimize the design with the sp

6、ecialized software.Keywords: expressway design,pavement design,working organizition, estimating (budget)第一章 公路路线设计第一节 公路平面线型设计(一)三级公路几何指标的汇总 公路几何指标的计算、确定与复核表 表1计算行车速度(km/h)40纵坡不小于(%)0.3行车道宽度(m)23.5最大纵坡(%)7车道数2最小纵坡(%)0.30.5硬路肩宽度(m)一般值3.00凹形竖曲线半径(m)极限最小值3000极限值2.5一般最小值4500视距停车视距(m)160竖曲线最小长度(m)85行车视距(

7、m)160视觉所需最小竖曲线半径值(m)凸形16000公路用地不小于(m)3m凹形10000平曲线极限最小半径(m)400V60km/h同向曲线间最小直线长度(m)6V一般最小半径(m)700反向曲线间最小直线长度(m)2V不设超高的最小半径(m)4000路基宽度(m)一般值25.5最大半径不应大于(m)10000变化值24.0最小长度(m)170最小坡长(m)250平曲线超高横坡不大于(%)10缓和曲线最小长度m85路拱横坡(%)1.02.0(二)主要技术指标复核 汽车交通量组合(单位:辆天) 表2车辆交通量 代表车型折算系数折算交通量解放CA10B200中型车1.5300解放CA30A17

8、0中型车1.5255东风EQ140150中型车1.5225黄河JN15080大型车2.0160黄河JN162180大型车2.0360黄河JN360120拖 车3.0360长征XD160160大型车2.0320交通SH141220中型车1.5330小客车8500小型车18500=108101交通量复核 由规范,四车道一级公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均交通量为1500030000辆。已知所给交通量过小,故可调整小客车为8500辆天,总量为10810辆/天,交通量增长率,远景年交通量:(辆/日)(辆/日)2. 指标核算a、平曲线极限最小半径:故极限最小半径取400米,b、平曲线一般最小半径

9、: 故平曲线一般最小半径取700米c、平曲线最小长度:考虑最小行程时间:d、缓和曲线最小长度:e、停车视距:f、合成坡度:g、纵坡最小长度:h、竖曲线最小长度;(三)选线1地形综述地形条件:本路段所处地区为平原微丘区,原地面地势较低,多鱼塘,在修建公路时本着节省造价,保证工程质量的原则,尽量做到道路顺畅,线形美观大方,解决当地的通行问题。气候条件:本地区为IV1 区,地基土湿度不大,不易发生翻浆和冻胀的情况。路基临界高度:砂性土 H1 = 1.11.5 H2 = 0.71.1粘性土 H1 = 2.12.5 H2 = 1.62.0 粉性土 H1 = 2.42.9 H2 = 1.82.3H1:路基

10、干燥状态临界高度H2:路基中湿状态临界高度2. 选线原则 在道路设计的各阶段,应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究,在各方案的论证、比选的基础上,选定最优的路线方案。(1)路线的设计应在保证行车安全,舒适、迅速的前提下,做到工程量小,造价低、营运费用省、效益好,并有利于施工和养护。在工程量增加不大时,应尽量采用较高的技术指标,不要轻易采用极限指标,也不应不顾工程量的大小,片面的追求高指标。(2)通过名胜、风景、古迹地区的道路,应该注意保护原有的自然状态,其人工构造物应与周围的环境、景观相协调,处理好重要的历史文物遗址。(3)平原区选线,因地形限制不大,而线应在基本符合路线走向的前提下

11、,正确处理对地物、地质的避让与超越,找出一条理想的路线来。(4)平原区农田成片,渠道纵横交错,布线应从支援农业着眼,尽量做到少占和不占高产田,从各项费用上综合考虑放线,不能片面求直占用大片良田,也不能片面强调不占某块田而使路线弯弯曲曲,造成行车条件恶化。(5)路线应与农田水利建设相结合,有利于农田灌溉,尽可能少于灌溉渠道相交把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。(6)当路线靠近河边低洼或村庄,应争取靠河岸布线,利用公路的防护措施,兼作保村保田的作用。(7)合理考虑路线与城镇的关系,尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点,尽量避开重要的电力、电讯设施。(8)注意土壤水文地质条件,当路线遇

12、到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时,一般应绕避,如需穿越时,应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过,并采取有效措施,保证路基的稳定。 (9)选线应重视环境的保护,注意由于道路的修筑,汽车的运营所产生的影响和污染。3. 线型说明左下角起点最近的十字丝坐标为(1000,1000),由此可得起点坐标为(1308.16,1348.45),交点的坐标为(1698.97,2224.74),交点坐标为(1781.44,3427.84),终点坐标为(1392.78,4390.72)选择的理由:(1)尽量避开大面积的河塘区 (2)尽量避开农田,少占农田 (3)尽量避免穿越密集的居民 (4)为了使道路与省道自然平交

13、选择的理由:(1)避开填挖较大的河塘 (2)避免多占农田(四)公路平面线形设计1从地形图上确定公路平曲线,读出控制点坐标起点:AJD: JD: 终点:B图1 路线示意图 计算各直线段的长度: 同法可求L=1205.92m L=1038.36m 2 根据本地区综合条件在A、B间设交点的坐标、转角 , ,3. 平曲线要素计算:(1) 半径的选择 , 原因:尽量的避开房屋居住区,并且保证与省道自然平交,而且保证汽车的行驶安区,符合规范关于一级公路的技术指标标准。: , (2) 初拟, 原因:应尽量避开洼地和较密集的居民区: , 与之间的直线段长=729.06mm符合规范要求。 平曲线几何要素值 表3

14、 转点R(m)Ls(m)()(m)(m)()T(m)L(m)E(m)J(m)JD190010021.12500.463.18209.75416.1414.523.36JD290012025.90600.673.82267.11526.8324.187.394. 主点桩号计算: 起点A:K5+000:终点B:各主点桩号计算及校核如下:JD1 : JD1 K5+959.49 T1 209.75 ZH K5+749.74 Ls 100.00 HY K5+849.74 (L12Ls )/2 108.07 QZ K5+957.81 (L12Ls )/2 108.07 YH K6+65.88 Ls 100

15、.00 HZ K6+165.88 T1 -209.75+3.36JD1 K5+959.49JD2: JD2 K7+162.05 T2 267.11 ZH K6+894.94 Ls 120.00 HY K7+14.94 (L22Ls )/2 143.415 QZ K7+158.355 (L22Ls )/2 143.415 YH K7+301.77 Ls 120.00 HY K7+421.77 T1 267.11+7.39 K7+162.05主点桩号计算结果列于表: 特征点桩号表 表4主点JD1JD2JDK5+959.49K7+162.05ZHK5+749.74K5+894.94HYK5+849.

16、74K7+14.94QZK5+957.81K7+158.355YHK6+65.88K7+301.77HZK6+165.88K7+421.775. 绘出线型,标注坐标,填直线、曲线转角一览表,见第三分册。6. 计算每100米整桩号及特殊点坐标,并列于下表内(1)直线段:K5+000K5+749.74K5+000处坐标:(1308.16,1348.45)因为 所以可计算得每100米的桩号坐标:,计算结果见下表(2)第一个缓和曲线段: ZH 点K5+749.74HZ点K6+165.88由前面1计算可得K5+749.74处坐标:(1613.58,2033.16),把该点作为一个新坐标下的原点(0,0)

17、来计算缓和段上的点在这个新坐标下的坐标,再通过转换公式把新坐标下的坐标转换到原来坐标下的坐标。HY 点: , 角度 QZ点: 图2 特征点坐标计算图 如图作交角的角平分线,并作X轴的平行线,易求得两辅助线之间的夹角 因为E=14.52m 所以 故QZ点坐标为(1684.88,2228.25) 同理由几何知识可得HZ点和YH点坐标: HZ点坐标为(1713.31,2434.00) YH点坐标为(1706.44,2124.76)同理也可得第二缓和曲线段上特殊点的坐标: ZH点坐标为(1762.92,3158.00) HY点坐标为(1771.08,3277.72) QZ点坐标为(1757.56,34

18、24.04) YH点坐标为(1729.10,2557.38) HZ点坐标为(1684.23,3668.68)其他点坐标计算结果列于下表逐桩坐标表 表5桩号坐标桩号坐标xyxyK5+0001308.161348.45K6+6001742.762863.76K5+1001348.901439.78K6+7001749.592963.52K5+2001389.631531.10K6+8001756.433063.29K5+3001430.371622.43K6+894.941762.923158.00K5+4001471.111713.75K7+14.941771.083277.72K5+50015

19、11.851805.08K7+158.3551757.563424.04K5+6001552.581896.41K7+162.051781.443427.84K5+7001593.321987.73K7+301.771729.103557.38K5+749.741613.582033.16K7+421.771684.233668.68K5+849.741654.292124.50K7+5001654.953741.23K5+957.811684.882228.25K7+6001617.523833.96K5+959.491698.972224.74K7+7001580.093926.69K6+

20、65.881706.442124.76K7+8001542.674019.42K6+165.881713.312434.00K7+9001505.244112.06K6+2001715.412464.69K8+0001467.814214.89K6+3001722.252564.46K8+1001430.384297.62K6+4001729.082664.22K8+193.021392.784390.72K6+5001735.922763.99 第二节 纵断面设计(一)纵坡设计原则 纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。1、坡设计必须满足标准的各项规定。2、为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶

21、,纵坡应具有一定的平顺性,起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值,合理安排缓和坡段,不宜连续用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡应避免设置反陡坡。3、纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑,视具体情况加以处理,以保证道路的稳定与通畅。4、一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡,尽量使挖方运作就近路段填方,以减少借方和废方,降低造价和节约用地。5、平原微丘区地下水埋深较浅,或池塘、湖泊分布较广,纵坡除应满足最小纵坡要求外,还应满足最小填土高度要求,保证路基稳定。6、对连续段纵坡,如大中桥的引道及隧道两端接线等,纵坡应缓和避免产生突变,交叉处前后的纵坡应平缓

22、一些。7、在实地调查基础上,充分考虑通道、农田水利等方面的要求。(二)点绘纵断面地形在A3的坐标纸上点绘纵断面地形图,每20m一个点(三)确定最小填土高度 本设计地形大多为鱼塘,在确定最小填土噶度时须考虑鱼塘的水位线,各鱼塘中间有塘埂,鱼塘水位线大约位于塘埂下70cm左右,且处于IV1区。中湿状态,故取最小填土高度1.5m。路面厚度为70cm。(四)拉坡设计 本人拉坡时采用路基线拉坡。拉坡时各转点均在整桩号,且注意平纵配合,严格按照平包竖的原则,坡度不小于0.3%进行拉坡设计且满足最小填土高度要求。共计四个转点。(五) 竖曲线设计1、 平纵面组合设计,即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和

23、曲线内,其中任一点都不要再缓和曲线以外的直线或圆弧段上2、竖曲线的半径应大于标准中规定的竖曲线的最小半径和最小长度3、相邻竖曲线的衔接应平缓自然满足这些要求的基础上再来确定竖曲线半径。(六) 变坡点的选择,半径控制,竖曲线要素计算 图3 纵断面路线图1、 ZD1:桩号:K5+400,高程6.10 m,i半径R=30000m坡差:曲线长: 切线长: 外距: 2、同法可求出ZD2的各要素为:桩号:K6+000,高程4.30m,i半径R=53000m坡差:曲线长: 切线长: 外距: 3、ZD3:桩号:K6+600,高程6.10m,i半径R=40000m坡差:曲线长: 切线长: 外距: 4、ZD4:桩

24、号:K7+180,高程4.07m,i半径R=56000m坡差:曲线长: 切线长: 外距: 2、 计算设计高程计算 第一竖曲线:竖曲线起点桩号=竖曲线起点高程=桩号横距竖距切线高程=设计高程=同理:计算竖曲线上各点高程同理:计算竖曲线上各点高程,结果如下表:竖曲线上各点高程 表6桩号横距X(m)竖距(m)切线高程(m)设计高程(m)起点K5+295005.685.68+30050.0004175.705.70+320250.01045.785.77+340450.03385.865.83+360650.07045.945.87+380850.1206.025.90变坡点K5+4001050.18

25、46.105.92+420850.1206.045.92+440650.07045.985.91+460450.03385.925.89+480250.01045.865.85+50050.0004175.805.80终点K5+505005.795.79起点K5+841004.784.78 +849.748.740.0007214.754.75+860190.003414.724.72+880390.01434.664.67+900590.03284.604.63+920790.05894.544.60+940990.09254.484.57 +957.8116.80.1274.434.55+

26、9601190.1344.424.55+9801390.1824.364.54变坡点K6+0001590.23854.304.54+0201390.1824.364.54+0401190.1344.424.55+060990.09254.484.57+65.8893.120.08184.504.58+080790.05894.544.60+100590.03284.604.63+120390.01434.664.67+140190.003414.724.72终点K6+159004.784.78起点K6+470005.715.71+480100.001255.745.74+500300.0113

27、5.805.79+520500.03135.865.83+540700.06135.925.86+560900.1015.985.88+5801100.1516.045.89变坡点K6+6001300.2116.105.89+6201100.1516.035.88+640900.1015.965.86+660700.06135.895.83+680500.03135.825.79+700300.01135.755.74+720100.001255.685.68终点K6+730005.655.65起点K6+998004.714.71K7+00020.00003574.704.70+14.9416

28、.940.002564.654.65+20220.004324.634.63+40420.01584.654.58+60620.03434.494.52+80820.06004.424.48+1001020.09294.354.44+1201220.1334.284.41+1401420.1804.214.39 +158.355160.3550.2304.154.38+1601620.2344.144.37变坡点K7+1801820.2964.074.37+2001620.2344.134.36+2201420.1804.194.37+2401220.1334.254.38+2601020.0

29、9294.314.40+280820.06004.374.43+300620.03434.434.46+301.7760.230.03244.444.47+320420.01584.494.51+340220.004324.554.55+36020.00003574.614.61终点K7+360004.624.62第三节 横断面设计(一)横断面设计原则横断面设计必须结合地形、地质、水文等条件,本着节约用地的原则选用合理的断面形式,以满足行车舒适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求;(二)横断面设计说明横断面组成主要包括:行车道,中间带,路肩,边坡,排水设施;(1)横断面要素的确定,根据规

30、范要求,路基宽度一般值为26.0m,中间带3.5m(包括中央分隔带2.0m和两侧路缘带0.752m),车道宽3.754m,硬路肩宽3.75m, 硬路肩内的路缘带0.5m),路拱横坡2% 本例为一级公路,设计速度为100km/h,四车道,其横断面如下: 图4 路基横断面图(单位:cm)(2)路拱采用直线形式,坡度为2%,路肩坡度也为2%,路基边坡1:1.5,采用直线形;(3)边沟采用梯形边沟,深度和底宽均为0.6m,内侧边坡为1:1,护坡道宽1m, 坡度为1:1.5,用地范围3m;示意图如下:图5 边沟示意图(单位:cm)(4)一级公路超高采用绕中央分隔带内侧旋转;(5)计算横截面面积采用条分坐

31、标,数分格结合的方法;(6)尽可能移挖作填,以减少废方和弃方,如在半填半挖路段,应首先考虑在本路段内移挖作填,再进行横向平衡和纵向平衡。(三)超高计算(1)由于平面曲线半径均大于250m(),故均不需加宽计算(2)取超高横坡度3%,绕中央分隔带边缘旋转。若超高缓和段长度取,则 在范围内,故=100m同理,也在范围内,故第二超高段上也可取=120m具体超高计算如下 图6 超高示意图(单位:cm) 外侧: 内侧:其中X为超高段内各桩号离超高起点或超高终点的距离 具体计算结果如下表: 超高计算值表 表7转点桩号说明x超 高 值 计 算外侧中内侧JD1处K5+749.74ZH 0.00-0.240-0

32、.24+76010.26-0.1780-0.228+78030.26-0.0580-0.204+80050.260.0620-0.180+82070.260.1820-0.156+84090.260.3020-0.132+84191.260.3080-0.130K5+849.74HY1000.3600-0.120K6+65.88YH1000.3600-0.120+8085.880.2750-0.140+10065.880.1550-0.161+12045.880.0350-0.185+14025.88-0.0850-0.209+159 6.88-0.1990-0.233+1605.88-0.2

33、050-0.233K6+165.88HZ0.00-0.240-0.24JD2处 K6+894.94ZH0.00-0.240-0.24+9005.06-0.2150-0.235+92025.06-0.1150-0.215+94045.06-0.0150-0.195+96065.060.0850-0.175+98085.060.1850-0.155+998103.060.2750-0.137K7+700105.060.2850-0.135K7+014.94HY1200.3600-0.120K7+301.77YH1200.3600-0.120+320101.770.2690-0.138+34081.

34、770.1690-0.158+36061.770.0690-0.178+36259.770.0590-0.180+38041.77-0.0310-0.198+40021.77-0.1310-0.218+4201.77-0.2310-0.238K7+421.77HZ0.00-0.240-0.24(四)绘出横断面图(标准、特殊) 绘制横断面的过程中,由于本例地形多为鱼塘,各鱼塘中间为埂子,故在设计中必会推平土埂子,再行填土。在绘制横断面时,土埂子可忽略不计。 (五) 计算土石方并填写路基设计表与土石方计算表第二章 公路路基设计第一节 路基处理方案 (一)路基结构 本例多为鱼塘,故在路基横断面设计中

35、,填土高度均大于80cm,故其结构图例如下:图7 河塘处理方案在鱼塘地面以下,应作适当处理,先抛石回填50cm,再用8%的石灰土逐层回填至原地面,地面以上部分顶层为20cm,8%的石灰土封顶,中间为素土填筑,底部为20cm,8%的石灰土封顶,如上图所示。(二)路基填土标准查规范可知,一级公路CBR,压实度的标准如下: 路堤填料最小强度及压实度要求 表8项目分类路面底面以下深度(m)填料最小强度(CBR)(%) 路堤压实度一级公路上路堤0.81.5494下路堤1.5以下393第二节 路基稳定性验算(一) 直线法(砂类土)砂性土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定性主要靠其内摩擦力。 图8 直线法

36、草图车辆荷载换算:对于填土表面的车辆荷载可近似地按均布荷载来考虑,并将其换算为容重与填土相同的均布土层。H=5.25m,取 C=8.3KPa 附加荷载强度q按内插法求得:q=15.94KPa 表9H(m)q(KPa)H(m)q(KPa)H2.020.0H10.010.0所以 试算中点处K值: 其中:w滑动面的倾角f摩擦系数,f=L滑动面的长度N滑动面的法向分力 T滑动面的切向分力C滑动面上的粘结力Q滑动体的重力 如图所示, 同理可得:点处 K=2.86 点处 K=4.72 边缘处 K=5.72 所以该路基边坡稳定。(二)曲线法(粘性土)(1)粘性土边坡滑动面多数呈现曲面,计算图式如下:对于粘性

37、土,取,内摩擦角,土的粘聚力c=35.7Kpa,填土高H=5.25m 车辆荷载引起的附加土侧压力按等代均布土层厚度计算 表10H(m)q(KPa)H(m)q(KPa)H2.020.0H10.010.0 注:中间值可有表中数值直线内插计算 q=15.94KPa , (2)用方格纸绘制路堤横断面图(3)按4.5H法确定滑动圆心辅助线。由表4-1得。据此角分别自坡脚和左顶点,作直线相交于O点,BO的延长线即为滑动圆心辅助线(4)绘出三种不同位置的滑动曲线一条通过路基中线一条通过路基的左边缘一条通过距左边缘1/4路基宽处(5)用直线连接可能滑弧的两端点,并作此直线的中垂线相交于滑动圆心辅助线BO于A点

38、。A点既是该滑动曲线的中心(6)将圆弧范围土体分成810段,先由坡脚起每5m一段,最后一段可略小(7)算出滑动曲线每一分段中点与圆心竖线之间的偏角 式中分段中心距圆心竖线的水平距离,圆心竖线左侧为负,右侧为正R滑动曲线半径(8)每一分段的滑动圆弧线可近似取直线,将各分图简化为梯形或三角形,计算其面积,其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内(9)以路堤纵向长度1m计算出各分段的重力(10)将每一段的重力化为两个分力: a)在滑动曲线法线方向分力: b)在滑动曲线切线方向分力: 并分别求出此两者之和和(11)算出滑动曲线圆弧长L(12)计算稳定系数以1/4点处为例,采用条分法,将滑动土体分成若干土条

39、,分条计算作用力和力矩,并采用下式计算稳定系数K值式中:各土条法向分力, 各土条切向分力,有正负之分各土条重心与圆心连接线对竖轴y的夹角,由水平间距与半径R而定,y轴右侧取正值,左侧取负值。L滑动面圆弧全长弧。L=圆心角,圆弧1(过距左边缘1/4路基宽处) 图9 1/4路基处稳定性图边坡稳定性分析见下表 距离路基左边缘1/4时 :R=9.52m 条分法粘性土路堤边坡稳定性计算表 表11土条号(m2)(KN)(KN)(KN)L(m)18.550.89810.43982.1341.3218.1737.1114.8827.050.74050.67208.88170.50114.58126.2635.

40、050.53050.847712.14235.52199.65124.9443.050.32040.947313.605263.94250.0384.5751.050.11030.993911.40221.16219.8124.396-0.950.09980.99508.64167.62166.78-16.737-2.950.30990.95085.2100.8895.92-31.268-3.550.37290.92790.917.4616.20-6.51 1081.14 342.77计算1/4路基宽处的稳定系数: 所以在1/4处,该边坡稳定性符合要求同理可得,起点处K=3.0K=1.25,也满足要求,故该路基稳定。当滑动曲线位于1/2路基宽度处,通过右边缘1/4路基宽度处以及通过路基右边缘时,均处于稳定,不需验算当滑动曲线位于左边缘1/4路基宽度处以及通过路基左边缘处,圆心均交于路基外,均需验算(三) 表解法据边坡1

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