路基横断面设计

路基横断面设计专业：道路与铁路工程专业班级：道铁1309年级：13级姓名：陈文聪学号：13231207指导老师：沈宇鹏日期：2016年6月1目录第一章概述···········································21.1、设计任务····················································································21.2、基本资料····················································································2第二章路基断面设计·····························42.1、根据路基断面的地形图及纵断面确定某里程处地形线及线路标高…………………………………………………………………………………………………………………………………………………42.2、横断面各部尺寸··········································································42.3、路基本体基床厚度计算·······························································52.4、路基本体各部分填料选择····························································6第三章路基边坡的设计·························73.1、路堑边坡的坡率设计及防护结构设计··········································73.2、斜坡路堤稳定性检算及路堤边坡设计··········································83.3、绘制路基横断面图·····································································17第四章排水措施及施工方法················184.1、综合排水设施设计·····································································184.2、平面图上排水设施布置·····························································2024.3、施工方法···················································································20正文第一章概述1.1、设计任务：在课堂上已获得的知识和参阅其它文献的基础上，根据已有的资料，对直线地段路基的横断面结构、边坡开挖、斜坡路基稳定性和防护及排水设施进行设计。1.2、基本资料：某一级重型铁路区间单线直线地段线路走向及标高见附件图，线路设计时速120km/h，路堑开挖不考虑地下水及地震影响，路基的基底承载力满足要求。该地段大气降水量较小，排水沟按规范要求设计。路基基床底层土的临界动应力为55kPa，基床底层深度按路基的附加动应力与路基静应力的比值0.2确定，且路基中心位置的路基面以下列车动应力按下表1方式分布。表1路基面以下动应力分布形式距离路基面的深度（m)00.511.522.533.54动应力值（kPa）806050353020151210水文地质情况：年平均降水量200mm，不考虑地下水及冻深的影响；地基允许承载力350kPa。3路基各部分土体参数参考范围：AB组填料：C=0，Φ=40°~45°,重度γ：19.5~21.0kN/m3路堑开挖土体和基床以下土体填料:C=9~12kPa，Φ=18°~25°，重度γ：17~18kN/m3。参考文献：《铁路路基设计规范》TB1001-2005。《路基工程》刘建坤，曾巧铃，侯永峰。中国建筑工业出版社，2006。《铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2006》。《铁路工程设计技术手册-路基》。4第二章路基断面设计2.1、根据路基断面的地形图及纵断面确定某里程处地形线及线路标高:2.2、横断面各部尺寸：(1).根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005：设计线路为：一级重型铁路区间单线直线地段线路故查规范可得：道床顶面宽度A=3.4m。(2).根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005:时速160km/h以内I、II级线路的路肩宽度为：路堤不应小于0.8m，路堑不应小于0.6m。5本设计路基为半路堤半路堑，保守起见。取路肩宽度为：c=0.8m。(3).根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005：设计线路为：一级重型铁路区间单线直线地段线路故查规范可得：路基面宽度：B=7.8m。(4).根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005:可得道床边坡坡宽为:m=1.75。(5).路肩至喳脚的水平距离为:x=1/2*(B-2*c-A)=1/2*(7.8-2*0.8-3.4)=1.4m。(6).根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005：设计线路为：一级重型铁路区间单线直线地段线路故查规范可得：道床厚度：h=0.5m。2.3、路基本体基床厚度计算：(1).基床的静应力：𝝈𝒛=𝛄∗𝐡h—基床厚度,m。γ--基床填料重度，20kN/m3。(2).路基的附加动应力𝝈𝒅:路基面以下动应力分布形式距离路基面的深度（m)00.511.522.533.54动应力值（kPa）806050353020151210(3).路基基床底层土的临界动应力为55kPa，基床底层深度按6路基的附加动应力与路基静应力的比值0.2确定。当h=3m,𝜎𝑑=15kPa时:𝜎𝑧=γ∗h=20*3=60kPa;故：𝜎𝑑𝜎𝑧=1560=0.25。当h=3.5m,𝜎𝑑=12kPa时:𝜎𝑧=γ∗h=20*3.5=70kPa;故：𝜎𝑑𝜎𝑧=1270≈0.171。(动应力12kPa临界动应力55kPa,满足要求。)故基床厚度为：h=3.5m。2.4、路基本体各部分填料选择:(1).基床填料：A组填料，C1=0，Φ1=45°,重度γ1：20kN/m3(2).路堑开挖土体和基床以下土体填料:C2=12kPa，Φ2=25°，重度γ2：18kN/m3。7第三章路基边坡的设计1、路堑边坡的坡率设计及防护结构设计(1).路堑边坡的坡率设计:根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005:土质路堑边坡，边坡高度不大于20m时，边坡坡度可按下表设计：土质路堑边坡坡度土的类别边坡坡度黏土、粉质黏土、塑性指数大于3的粉土1：1~1：1.5中密以上的中、粗、砾砂1:1.5～1:1.75卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实中密1:0.5～1:1.25中密1:1.25～1:1.5路堑开挖土体填料:C2=12kPa，Φ2=25°，重度γ2：18kN/m3。故取路堑的边坡坡度为：1：m=1：1.5。(2).路堑边坡防护结构设计：水文地质情况：年平均降水量200mm，不考虑地下水及冻深的影响。路堑开挖土体:C2=12kPa，Φ2=25°，重度γ2：18kN/m3。根据《铁路路基设计规范》TB1001-2005:土质边坡，坡率缓于1：81.25，不考虑地下水。可采用种草，液压喷播植草，铺草皮等的植物防护措施。故采用种草或液压喷播植草的植物防护结构；当边坡较高是可用土工网、土工网垫与种草结合防护。2、斜坡路堤稳定性检算及路堤边坡设计(1).斜坡路堤稳定性检算:按圆弧滑裂面检算斜坡路堤的稳定性。1).滑动面一：1）.基本参数：重心垂线与滑裂面交点切线与水平面的夹角:α1=41°,α2=29°,α3=18°。9各分块的弧长：l1=5.392(m),l2=4.569(m),l3=4.598(m)。路基填料：C1=0，Φ1=45°,重度γ1：20kN/m3；路堑开挖土体和基床以下土体填料:C2=12kPa，Φ2=25°，重度γ2：18kN/m3。2）.各分块的面积：分块1的面积：S1=5.961(m2)；分块2的面积：S2’=2.941(m2),S2”=4.362(m2)分块3的面积：S3=3.628(m2)3）.各分条的重量Wi:W1=γ1*S1*1=20*5.961*1=119.22(kN)W2=γ*S2*1=γ1*S2’*1+γ2*S2”*1=20*2.941*1+18*4.362*1=137.336(kN)W3=γ2*S3*1=18*3.628*1=65.304(kN)4).各分块的下滑力：由=∗，可得：1=1∗1=119.22∗41°=7.215（kN）2=2∗2=137.336∗29°=66.52（kN）=∗=65.304∗1°=20.10（kN）5).各分块的抗滑力：由′=∗∗∗，且c1=0，Φ1=45°,c2=12(kPa),Φ2=40°。可得：1′=1∗1∗11110=119.22∗41°∗45°0=89.976(kN）2′=2∗2∗222=137.336∗29°∗25°12∗4.569=110.839（kN）′=∗∗2=65.304∗1°∗25°12∗4.59=84.137（kN）6）.稳定系数K1:=∑1∗∗∑1∑∗1=9.976110.394.1377.21566.5220.10=1.7272).滑动面二：1）.基本参数：11重心垂线与滑裂面交点切线与水平面的夹角:α1=45°,α2=38°,α3=29°，α4=18°，α5=6°。各分块的弧长：l1=3.748(m),l2=1.38(m),l3=4.575(m),l4=2.536(m)。l5=5.452(m)路基填料：C1=0，Φ1=45°,重度γ1：20kN/m3；路堑开挖土体和基床以下土体填料:C2=12kPa，Φ2=25°，重度γ2：18kN/m3。换算土柱高度：h0=3.1(m)分块1上的换算土柱宽度：b1=2.635(m)2）.各分块的面积：分块1的面积：S1=3.728(m2)；分块2的面积：S2=3.376(m2)；分块3的面积：S3’=11.306(m2),S3”=4.810(m2)；分块4的面积：S4’=1.931(m2),S4”=6.319(m2)；分块5的面积：S5=8.778(m2)3）.各分条的重量Wi:W1=γ1*S1*+γ1*h0*b1=20*3.728*1+20*3.1*2.635=237.93(kN)W2=γ1*S2*1=20*3.376*1=67.52(kN)W3=γ*S3*1=γ1*S2’*1+γ2*S2”=20*11.306*1+18*4.810*1=312.7(kN)12W4=γ*S4*1=γ1*S4’*1+γ2*S4”*1=20*1.931*1+18*6.319*1=152.362(kN)W5=γ2*S5*1=18*8.778*1=158.004(kN)4).各分块的下滑力：由=∗，可得：1=1∗1=237.93∗45°=16.242（kN）2=2∗2=67.52∗3°=41.569（kN）=∗=312.7∗29°=151.599（kN）=∗=152.362∗1°=47.02（kN）5=5∗5=15.004∗6°=16.516（kN）5).各分块的抗滑力：由′=∗∗∗，且c1=0，Φ1=45°,c2=12(kPa),Φ2=40°。可得：1′=1∗1∗111=237.93∗45°∗45°0=168.242(kN）2′=2∗2∗122=67.52∗3°∗45°0=53.206(kN）′=∗∗2=312.7∗29°∗25°12∗4.575=182.432（kN）′=∗∗2=152.362∗1°∗25°12∗2.536=98.002（kN）5′=5∗5∗25513=15.004∗6°∗25°12∗5.452=138.669