目录
第一章线形设计 ---------------------------------------------------------- 2第二章边坡稳定性分析（手算） -------------------------------------------- 7 第三章边坡稳定性分析（电算） ------------------------------------------- 14 第四章挡土墙设计与验算（手算） ----------------------------------------- 23 第五章挡土墙设计与验算（电算） ----------------------------------------- 29第六章排水工程设计 ----------------------------------------------------- 35第七章水泥混凝土路面设计 ----------------------------------------------- 40第八章沥青混凝土路面设计 ---------------------------------------------- 57参考文献 ---------------------------------------------------------------- 69致谢 ------------------------------------------------------------------- 70附录
附录A: 程序设计
附件
附件Ⅰ：开题报告
附件Ⅱ：英文译文及原文复印件
第一章 线形设计
1.1 平面线形设计
平面线形（即平曲线）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 曲线要素的计算 JD 1桩号：K70+824.2
圆曲线半径R 1 = 1550m, 转角1α = 33.145(左)； 缓和曲线m L s 2201=； 计算： 外距m R R E 966.682
sec 1=-?=α
； 切线长m R T 141.5732
tan
1==α
；
切曲差m L T J 858.2621=-=总。
JD 2桩号：K71+877.36 圆曲线半径R 2 = 2900m, 转角2α = 15.1733(右)； 缓和曲线m L s 35.8252=； 计算： 外距m R R E 966.682
sec 2=-?=α
； 切线长m R T 141.5732
tan
2==α
；
切曲差m L T J 858.2622=-=总。 1.1.2 交点主点桩号的计算 JD 1主点桩号计算：
直缓点ZH 1= JD 1 – T 1 = K70 + 251.06； 缓圆点HY 1=ZH 1+=s L 1 K70 + 471.06； 圆缓点YH 1=ZH 1+=y L 1 K71 + 150.483； 缓直点HZ 1=JD 1+ T 1= K71 + 370.48 曲中点QZ 1= HZ 1–
2
1总L = K70 + 810.771；
JD 2主点桩号计算：
直缓点ZH 2= JD 2 – T 2= K71 + 370.48； 缓圆点HY 2=ZH 2+=s L 2 K71 + 605.38； 圆缓点YH 2=ZH 2+=y L 2 K72 + 144.507； 缓直点HZ 2=JD 2 + T 2= K72 + 379.41； 曲中点QZ 2= HZ 2–
2
2总L = K71 + 874.946；
1.2纵断面线性设计
纵断面设计首先要注意坡度的选择符合各级道路规定的最大坡度。本次设计公路为100Km/h ，根据规定允许最大坡度为6%,合成坡度不能大于10.5%。其次为了保证排水，防止水渗入路基影响稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡，最小合成坡度不宜小于0.5%。
相邻竖曲线衔接时应注意：
（1）同向竖曲线：特别是两同向凹曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的竖曲线，避免出现断背曲线。
（2）反向竖曲线：反向竖曲线间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3秒行程。以使汽车从失重渡到增重有一个缓和段。 1.2.1 竖曲线要素的计算
第1变坡点：K70 + 860，高程：242.6m, 竖曲线半径R 1= 25000m ，i 1= -0.8%, i 2= 1.6%；
第2变坡点：K71 + 670，高程：255.56m,竖曲线半径R 2= 11000m ，i 1=1.6% i 2=-3.4 %；
第3变坡点：K72 + 100，高程：240.96m,竖曲线半径R 2= 10724m ，i 1=-3.4% i 2=-0.5 %；
计算得：
竖曲线一：%.62-1212=-=i i w ,为凹形曲线，曲线长m w R L 6001211=?=；
切线长m L T 3002
1
1==
；外距m R T E 8.121211==。 竖曲线二： 同理求得：曲线长切线长L 2=550m ；T 2= 275m,外距E 2= 3.43m 。 竖曲线三： 同理求得：曲线长切线长L 3=311m ；T 3= 155m,外距E 2= 1.12m 。
1.2.2 竖曲线要点桩号及高程的计算
竖曲线一：
起点桩号= K70+ 840－T1= K70 + 540；
终点桩号= K70 + 840 + T1= K71 + 140；
变坡点对应桩号设计高程=242 + E1 = 244.4；
竖曲线一起点设计高程=244.4- T1× i
1
= 296m；
竖曲线一终点设计高程=244.4 + T1× i
2
=275.6m。
竖曲线二：
起点桩号= K71 + 670 – T2 = K71 + 395；
终点桩号= K71 + 670 + T
2
= K71+ 945；
变坡点二对应桩号设计高程= 255.56 – E2= 252.13m；
竖曲线二起点设计高程= 252.13 - T
2× i
1
=251.16m；
竖曲线二终点设计高程= 252.13 + T
2× i
2
= 246.21m。
竖曲线三：
起点桩号= K72 +100 – T3 = K71 + 945；
终点桩号= K72 + 100 + T3= K71+ 255；
变坡点二对应桩号设计高程= 240.96 – E3= 242.08m；
竖曲线二起点设计高程= 242.08 - T
2× i
1
=246.23m；
竖曲线二终点设计高程=242.08 + T
2× i
2
= 269.69m。
1.3 平纵线形组合设计
尽管平纵线形设计均是按照标准进行设计，但若平纵线形组合不好，不仅有限于其优点的发挥，而且会加剧两方面的缺点，造成行车上的危险，也就不能获得最优的立体线形、平纵线形的合理设计。
因此平纵组合设计要注意以下几点要求：（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜
包含在平曲线之内，切平曲线应稍长与竖曲线。这种布置的优点是：当车辆驶入凹行曲线的顶点之前，即能清楚的看到平曲线的始端，辩明转弯的走向，不致因判断错误而发生交通事故。（2）要保持平曲线和竖曲线大小的均衡，这样有利于驾驶员视觉上的均衡。（3）要选择适当的合成坡度。
本段设计中竖曲线变坡点的起点和终点基本落在平面曲线的缓和曲线内，平纵组合符合设计要求。
第二章 边坡稳定性分析（手算）
一、 典型断面（如图1）：
图1 验算断面k72+080
二、验算步骤：
1．计算参数的的选用； 2．荷载当量高度计算；
3． 4.5H 法确定滑动圆心辅助线； 利用瑞典条分法进行路堤边坡稳定性验算；
三、计算参数的选用：
本路堤采用粘聚力c =17kPa ，摩擦角?=230，天然容重为γ=18kN/m3粘土填筑，地基土按纵断面地质概况为粉质粘土，荷载按公路I 级设置
四、荷载当量高度计算：
按以下公式将车辆荷载换算成当量土柱高：
BL
NQ
h γ=
0 (4-1)
式(4-1)中：
N —横向最不利布载，最左车辆布设在左硬路肩边缘上，N=3 Q —一辆标准车辆荷载重，按规范取550kN L —前后轮最大轴距，按规范取12.8m
γ—路基填料的容重，按参数选择18kN/m3 B —荷载横向分布宽度，表示如下：
B=Nb+（N-1）m+d
式中：
b —后轮轮距，按规范取1.8m ；
m —相邻两辆车后轮的中心间距，按规范取1.3m ； d —轮胎着地宽度，按规范取0.6m 。 则：
B=Nb+(N-1)m+d=3×1.8+(3-1)×1.3+0.6=8.6m
故
BL
NQ
h γ=
0=(3×550)/(18×8.6×12.8)=0.83m
五、4.5H 法确定滑动圆心辅助线：
（1）如下图2，计入当量土柱高，H=14.48m ，近似边坡为14.48:23.25≈1:1.6，查辅助角值表1得β1=26°，β2=35°
辅助角值表（表1）
（2）由坡脚E 向下引竖线EF ，EF=14.48m,自F 点向右引水平线FM=4.5H=65.16m
（3）连接ES ，自E 点作与ES 成 β1=26°夹角直线，自S 点作与水平成β2=35°夹角直
线，两直线相交于D点
（4）连接MD，并向左上延长，即得滑动圆心辅助线MD
图2 4.5H法滑动圆心辅助线
六、瑞典条分法进行路堤稳定性验算
1.过坡脚E点，绘制五条不同位置的滑动圆弧：①通过路基中线G；②通过左（土）肩
边缘P；③通过GP中点N；④通过GN中点W；⑤通过NP中点Z；
2. 圆弧①
（1）如图3，将圆弧①范围土体分成8条，圆心∠O=97°，半径R=25.41，2～8条每条宽5m，第1条宽0.5m
图3圆弧①条分图
（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角αi;
sin αi =X i /R (5-1)
式(5-1)中：Xi —分段中心距圆心竖曲线的水平距离，圆心竖曲线左侧为负，
右侧为正； R —滑动曲线半径
（3）计算圆弧计算表（表2）
圆弧计算表（圆弧①）
（4）不计土条间相互作用力，土体极限平衡时有边坡稳定安全系数1K ：
∑∑=
=+=
n
i i
n
i i T
CL
N f K 1
1 (5-2-4)
式(5-2)中：f =tan ?=tan23°≈0.42 CL=17×43.03=731.51N
代入计算得：
1K =1.67
3.圆弧②
（1）如图4，将圆弧②范围土体分成9条，圆心∠O2=71°，半径R=28.01，
图4
圆弧②条分图
（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角αi,，计算圆弧计算表（表3）
圆弧计算表（圆弧②）
则，
∑∑=
=+=
n
i i
n
i i T
CL
N f K 12=1.42
4.圆弧③
（1）如图5，将圆弧③范围土体分成8条，圆心∠O3=47°，半径R=34.6，
图5 圆弧③条分图
（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角αi,，计算圆弧计算表（表4）
圆弧计算表（圆弧③）
则，
∑∑=
=+=
n
i i
n
i i T
CL
N f K 13=1.78
（1）如图6，将圆弧④范围土体分成8条，圆心∠O4=84°，半径R=26.15，
图6 圆弧④条分图
（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角αi,，计算圆弧计算表（表5）
圆弧计算表（圆弧④）
则，
∑∑=
=+=
n
i i
n
i i T
CL
N f K 14=1.61
（1）如图7，将圆弧⑤范围土体分成9条，圆心∠O5=57°，半径R=30.21，
图7 圆弧⑤条分图
（2）计算每一滑动圆弧中点与圆心竖曲线之间的偏角αi,，计算圆弧计算表（表6）
圆弧计算表（圆弧⑤）
则，
∑∑=
=+=
n
i i
n
i i T
CL
N f K 15=1.43
7.绘制K值曲线(图8)，求极限滑动面
图8 K值曲线
由图可知，第二条滑动圆弧O2对应的稳定安全系数最小，为极限滑动面，此时：
K min=K2=1.42>1.35
故，此边坡稳定性符合要求
第三章边坡稳定性分析（电算）[断面简图]:
[计算简图]:
[控制参数]:
采用规范: 通用方法
计算目标: 安全系数计算
滑裂面形状: 圆弧滑动法
不考虑地震
[坡面信息]
坡面线段数 4
坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数
1 8.500 5.660 0
2 2.000 0.000 0
3 12.000 8.000 0
4 13.000 0.000 1
超载1 距离0.750(m) 宽8.600(m) 荷载(10.50--10.50kPa) 270.00(度)
[土层信息]
上部土层数 1
层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压
高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数
1 13.660 18.000 20.000 0.000 ---
层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩
(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)
1 25.000 30.000 35.000 15.000
层号十字板T 强度增十字板T水强度增长系
(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值
1 --- --- --- ---
================================================================ 下部土层数 1
层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压
高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数
深(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 系数
1 13.660 16.000 20.000 -1.000 ---
层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩
(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)
1 15.000 15.000 10.000 8.000
层号十字板T 强度增十字板T水强度增长系
(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值
1 --- --- --- ---
不考虑水的作用
[计算条件]
圆弧稳定分析方法: Bishop法
土条重切向分力与滑动方向反向时: 当抗滑力对待
稳定计算目标: 指定圆心范围搜索最危险滑裂面
条分法的土条宽度: 0.500(m)
搜索范围最小X: -1.200(m)
, 搜索范围最大X: 0.000(m)
搜索范围最小Y: 43.000(m)
搜索范围最大Y: 48.000(m)
搜索时的圆心步长: 2.000(m)
搜索时的半径步长: 2.000(m)
------------------------------------------------------------------------
计算结果:
------------------------------------------------------------------------
[计算结果图]
最不利滑动面:
滑动圆心 = (2.400,40.600)(m)
滑动半径 = 46.623(m)
滑动安全系数 = 1.732
起始x 终止x ? li Ci 謎条实重浮力地震力渗
透力附加力X 附加力Y 下滑力抗滑力 m鑙超载竖向
地震力地震力
(m) (m) (度) (m) (kPa) (度) (kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
(kN) (kN) (kN) (kN) (kN)
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-20.520 -20.032 -29.103 0.559 15.000 15.00 1.06 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -0.52 9.54 0.79779 0.00 0.00
-20.032 -19.543 -28.418 0.556 15.000 15.00 3.16 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -1.50 10.15 0.80517 0.00 0.00
-19.543 -19.055 -27.737 0.552 15.000 15.00 5.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -2.42 10.74 0.81240 0.00 0.00
-19.055 -18.566 -27.061 0.549 15.000 15.00 7.18 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -3.26 11.29 0.81947 0.00 0.00
-18.566 -18.077 -26.389 0.545 15.000 15.00 9.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -4.04 11.82 0.82638 0.00 0.00
-18.077 -17.589 -25.720 0.542 15.000 15.00 10.97 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -4.76 12.32 0.83314 0.00 0.00
-17.589 -17.100 -25.056 0.539 15.000 15.00 12.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -5.41 12.80 0.83975 0.00 0.00
-17.100 -16.612 -24.395 0.536 15.000 15.00 14.54 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.00 13.26 0.84622 0.00 0.00
-16.612 -16.123 -23.737 0.534 15.000 15.00 16.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -6.54 13.70 0.85253 0.00 0.00
-16.123 -15.634 -23.083 0.531 15.000 15.00 17.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.02 14.12 0.85871 0.00 0.00
-15.634 -15.146 -22.432 0.529 15.000 15.00 19.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.44 14.52 0.86474 0.00 0.00
-15.146 -14.657 -21.784 0.526 15.000 15.00 21.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -7.81 14.90 0.87063 0.00 0.00
-14.657 -14.169 -21.138 0.524 15.000 15.00 22.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.13 15.26 0.87639 0.00 0.00
-14.169 -13.680 -20.496 0.522 15.000 15.00 24.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.41 15.60 0.88201 0.00 0.00
-13.680 -13.192 -19.856 0.519 15.000 15.00 25.41 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.63 15.93 0.88750 0.00 0.00
-13.192 -12.703 -19.219 0.517 15.000 15.00 26.76 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.81 16.24 0.89285 0.00 0.00
-12.703 -12.214 -18.585 0.515 15.000 15.00 28.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.95 16.54 0.89808 0.00 0.00
-12.214 -11.726 -17.952 0.514 15.000 15.00 29.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.04 16.82 0.90317 0.00 0.00
-11.726 -11.237 -17.322 0.512 15.000 15.00 30.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.10 17.08 0.90814 0.00 0.00
-11.237 -10.749 -16.694 0.510 15.000 15.00 31.72 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.11 17.34 0.91299 0.00 0.00
-10.749 -10.260 -16.069 0.508 15.000 15.00 32.84 0.00 0.00 0.00
0.00 0.00 -9.09 17.57 0.91770 0.00 0.00
-10.260 -9.772 -15.445 0.507 15.000 15.00 33.92 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -9.03 17.80 0.92230 0.00 0.00
-9.772 -9.283 -14.823 0.505 15.000 15.00 34.95 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.94 18.01 0.92677 0.00 0.00
-9.283 -8.794 -14.202 0.504 15.000 15.00 35.94 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.82 18.21 0.93112 0.00 0.00
-8.794 -8.306 -13.584 0.503 15.000 15.00 36.88 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.66 18.40 0.93534 0.00 0.00
-8.306 -7.817 -12.967 0.501 15.000 15.00 37.78 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.48 18.58 0.93945 0.00 0.00
-7.817 -7.329 -12.352 0.500 15.000 15.00 38.64 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.27 18.74 0.94344 0.00 0.00
-7.329 -6.840 -11.738 0.499 15.000 15.00 39.46 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -8.03 18.90 0.94732 0.00 0.00
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