1湖南省土建类中级职称考试市政公用工程实务--道路工程设计

道路工程设计实务
2 . 直线滑动面稳定性分析
假定[Kc]=1.25
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二、道路路线设计
1 . 平面线形三要素：直线、圆曲线和缓和曲线。 2 . 平面设计主要任务 （1）确定平面位置与线形：交点位置(里程桩号、间距、偏角或坐标) （2）确定平曲线半径及缓和曲线长度(参数A)
设计高程 HS = HT – y2 = 431.18 – 6.40 = 424.78m
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②按变坡点分界计算： 横距x2= ZD – Lcz = 5120.00 – 5100.00 ＝20m 竖距:
切线高程 HT = H1 + i2（ Lcz - BPD）
= 427.68 - 0.04×(5100.00 - 5030.00) = 424.88m 设计高程 HS = HT – y2 = 424.88 – 0.10 = 424.78m
个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。 【例题4】 已知平原区某二级公路有一弯道，偏角α 右=15°28′30”, 半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。
计算主点里程桩号。
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②关于调配计算的几个问题
（1）经济运距： 移挖作填与附近借方经济比较，调运挖方与借土费用相等 时的运距。
计算主点里程桩号。
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【解】（1）曲线要素计算
（1）曲线要素计算
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（2）主点里程桩号计算
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5 . 竖曲线要素计算、设计高程计算及确定
纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来 缓和，称为竖曲线。 变坡点：相邻两条坡度线的交点。 变坡角：相邻两条坡度线的坡角差，通常用坡度值之差代
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【解】（1）计算曲线要素
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（2）计算主点桩号
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3 . 缓和曲线要素计算及主点桩号计算
缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两
个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。 【例题4】 已知平原区某二级公路有一弯道，偏角α 右=15°28′30”, 半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m，JD=K2+536.48。
主动土压力分布图 主动土压力作用点距墙底的距离：
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【例题8】
已知某混凝土挡土墙，墙高为H＝6.0m，墙背竖直，墙后填土表面水
平，填土的重度18. 5kN/m3，内摩擦角 20°，粘聚力c=19kPa。计算作 用在此挡土墙上的被动土压力及其作用点，并绘出被动土压力分布图。
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替，用ω 表示，即
ω =α 2-α 1≈tgα 2- tgα 1=i2-i1
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【例题5】某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为k5+030.00 ，高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=-4%，竖曲线半径 R=2000m。试计算竖曲线诸要素以及桩号为k5+000.00和 k5+100.00处的设计高程。 解：1.计算竖曲线要素 ω =i2-i1=-0.04-0.05= - 0.09<0，为凸形。 曲线长 L = R·ω =2000×0.09=180m 切线长：
公路等级 最大水灰（胶）比 有抗冰冻要求时最大水灰（胶）比 有抗盐冻要求时最大水灰（胶）比 52.5级 最 小 单 位 水 泥 用 量 （kg/m3） 42.5级 32.5级 高速、一级 0.44 0.42 0.40 300 310 — 二级 0.46 0.44 0.42 300 310 — 三、四级 0.48 0.46 0.44 290 300 315
式中：B——借土单价（元／m3），包括征地、开挖、
运输、弃土等费用； T——远运运费单价（元／m3·km）； L兔——免费运距（km）。
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（2）平均运距
运距：是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。
平均运距：挖方路段中心桩号至填方路段中心桩号的距离计算。 （3）运量 土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3·km （4）计价土石方数量
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2）主动土压力（Ea）对应于图中B 点墙前位移。 【例题7】
有一挡土墙，高6米，墙背直立、
光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土 ，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所 示 ，求主动土压力及其作用点，并绘 出主动土压力分布图 。
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【解答】： 主动土压力系数 墙底处土压力强度临界深度
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（2）组成材料 普通硅酸盐水泥42.5级，实测水泥28d抗折强度为8.3MPa，水 泥密度=3100kg/m3;中砂：表观密度=2630kg/m3，细度模数为
2.6；碎石：4.75~31.5mm，表观密度=2700kg/m3，振实密度
=1701kg/m3；水：自来水。掺加0.6%的减水剂，减水率为12%。
解：
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2 . 重力式挡土墙设计 【例题9】 某挡土墙高H为5m，墙背垂直光 滑，墙后填土面水平，挡土墙采用 M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑，砌体
重度γ k=22kN/m3，填土内摩擦角
φ =30°，黏聚力c=0，填土重度 γ =18kN/m3，地在荷载2.5kPa，基
底摩擦系数μ =0.5，地基承载力特征
。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、
临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。
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三、路基路面排水设计
四、路基支挡结构设计
1.挡土墙土压力计算根据墙的位移 情况和墙后土体所处的应力状态， 土压力可分为三种： 1）静止土压力（E0）对应于图中
A点，墙位移为0（挡土墙）静止不动。
中级建筑职称 市政工程专业实务 知识精讲班
主讲老师：郭利伟
湖南省2017年度市政公用工程 专业技术职务任职资格考试 《专业实务》
第一章 工程设计实务
道路工程设计实务
一、一般路基设计
1 . 滑动面假定
松散的砂性土和砾石内摩擦角较大，粘聚力较小，滑动
面近似平面，平面力学模型采用直线。
粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小，破裂时滑动面为圆 柱形、碗形，近似于圆曲面，平面力学模型采用圆弧。
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按照表2，二级公路变异水平应不低于”中“，混凝土弯
拉强度变异系数，取中值0.125。
表2 变异系数的范围
弯拉强度变异水平等级 弯拉强度变异系数允许范围 低 中 高
根据设计要求 , 制弯拉强度公式：
=5.0MPa，将以上参数带入混凝土配
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（2）确定水灰比（W/C） 按弯拉强度计算水灰比。由所给材料：水泥实测抗折强度 ， ，计算得配制弯拉强度到的混凝土 ,
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②棱台体积法： 若A1和A2相差甚大，则与棱台更为接近。其计算公式为：
(3)土石方调配 ①土石方调配原则 a.就近利用，以减少运量；
b.不跨沟调运；
c.高向低调运； d.经济合理；
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应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土
费用的比较）。远运利用的费用：运输费用、装卸费等。
粗集料为碎石代入计算混凝土水灰比W/C公式：
经耐久性校核，混凝土为高速公路路面所用，无抗冰冻性 要求，查表3，得最大水灰比为0.46，故按照强度计算的水灰 比结果符合耐久性要求，取水灰比W/C=0.40，灰水比 C/W=2.50。
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表3各级公路面层水泥混凝土最大水灰（胶）比和最小单 位水泥用量
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4 . 路基土石方数量计算及调配 (1)横断面面积计算 ①积距法
将断面按单位横宽划分为若干个梯形和三角形（如图），
每个小条块的面积近似等于中心高度与单位宽度的乘积： Ai=b hi，则横断面面积： A =bh1+bh2+bh3+…+bhn=b∑hi 当b =1m时，则A就等于各小条块平均高度之和∑hi。
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【设计步骤】 确定目标配合比： 计算配制弯拉强度（）
由表1，当某重交通二级公路面层水泥混凝土样本数为9
时，保证率系数t为0.37。
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表1 保证率系数t
样本数nwenku.baidu.com组）
公路等级 判别概率p 6~8 高速 一级 二级 三、四级 0.05 0.10 0.15 0.20 0.79 0.59 0.46 0.37 9~14 0.61 0.46 0.37 0.29 15~19 0.45 0.35 0.28 0.22 ≥20 0.39 0.30 0.24 0.19
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②坐标法 如图，已知断面图上各转折点坐标（xi,yi）, 则断面面积 为：
A = 1/2[∑（xi yi+1-xi+1yi )]
坐标法的计算精度较高，适宜用计算机计算
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(2)土石方数量计算 ①平均断面法： 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可
假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：
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公路等级 高速、一级 二级 三、四级
52.5级
有抗冰冻、抗盐冻要求时最 小单位水泥用量（kg/m3） 42.5级 32.5级 52.5级 掺粉煤灰时最小单位水泥用 量（kg/m3） 42.5级 32.5级 有抗冰冻、抗盐冻要求时掺 粉煤灰混凝土最小单位水泥用 量（kg/m3） 52.5级 42.5级
310
320 — 250 260 — 265 280
310
320 — 250 260 — 260 270
300
315 325 245 255 265 255 265
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（2）确定砂率（ 。 ） 由砂的细度模数2.6确定采用碎石，查表4，取混凝土砂率
设计高程 HS = HT - y1 = 426.18 - 0.90=425.18m
（凸竖曲线应减去改正值）
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①按竖曲线终点分界计算：
横距x2= Lcz – QD = 5100.00 – 4940.00＝160m
竖距： 切线高程 HT = H1 + i1（ Lcz - BPD） = 427.68 + 0.05×（5100.00 - 5030.00） = 431.18m
借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及 运费 e.不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保 证路基稳定和人工构造物的材料供应。
f.土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。
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3 . 缓和曲线要素计算及主点桩号计算
缓和曲线：设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两
值fa=200kPa，试验算挡土墙的稳定 性。
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五、水泥混凝土路面设计 1.水泥混凝土配合比设计 【试题10】试计算某重交通二级公路面层水泥混凝土配合比。 （以弯拉强度为设计指标的设计方法）
[原始资料]
（1）某重交通为二级公路面层水泥混凝土（无抗冰冻性要 求），要求混凝土设计弯拉强度标准值为5.0MPa，施工单位混 凝土弯拉强度样本的标准差s为0.5MPa（n=9）。混凝土由机 械搅拌并振捣，采用滑模摊铺机摊铺，拌和机出口拌和物坍落 度要求为30~50mm。
（3）平面线形设计：线形要素的组合
（4）路线里程桩号计算及逐桩坐标计算 （5）平面视距的确定与保证
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3 . 圆曲线要素计算及主点桩号计算 【例题3】 某四级公路在交点K10+264.55处右转64.78°,试进行该交
点的平曲线设计。根据地形、地物资料，拟选曲线半径R为
250m。计算曲线要素及主点桩号。
计价土石方数量=挖方数量+借方数量
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【例题6】
某路基工程填方数量为500m3，挖方数量为200m3，借
方数量是400m3，弃方数量是100m3，求计价土石方数量。 计价土石方数量=挖方数量+借方数量=200+400=600（ m3） 注：一般工程的土石方总量，实际上是指计价土石方数量
外距：
竖曲线起点QD＝（K5+030.00）- 90 = K4+940.00 竖曲线终点ZD＝（K5+030.00）+ 90 = K5+120.00
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2 . 计算设计高程 K5+000.00：位于上半支
横距x1= Lcz – QD = 5000.00 – 4940.00＝60m
竖距： 切线高程 HT = H1 + i1（ Lcz - BPD） = 427.68 + 0.05×（5000.00 - 5030.00） = 426.18m