穩(wěn)定性分析下的道路設(shè)計(jì)論文范文

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1道路設(shè)計(jì)方案

1.1道路平、縱斷面設(shè)計(jì)

道路全長369.078m，平面線形為直線。全線設(shè)變坡點(diǎn)1個(gè)，縱坡分別為2.486%、2.71%，豎曲線半徑為2500m（凸型）。道路豎向設(shè)計(jì)標(biāo)高基本都與規(guī)劃標(biāo)高一致，滿足片區(qū)詳細(xì)規(guī)劃要求，同時(shí)主要技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，高程系采用85國家高程基準(zhǔn)。

1.2道路橫斷面設(shè)計(jì)

橫斷面設(shè)計(jì)以道路中線標(biāo)高作為為設(shè)計(jì)標(biāo)高，路幅布置為：7.0m(雙向車道)+2.5×2m（人行道）；其中，為保證正常排水，機(jī)動(dòng)車道向外傾斜坡度為1.5％，人行道向內(nèi)傾斜坡度為2.0％。

1.3路基設(shè)計(jì)

在軟土地基上修筑路基若不加處理或處理不當(dāng)，往往會(huì)發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷導(dǎo)致公路破壞或不能正常使用，減少公路的使用壽命[2]，因而路基的設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。對(duì)本道路而言，路基挖方邊坡按1∶1放坡，填方按1∶1.5放坡，但在特殊路段，比如：①魚塘路段：必須先將池塘水抽干，清除底層軟土層，然后回填50cm中粗砂，最后按路基填筑要求進(jìn)行回填土的分層回填和碾壓；②松填土路段：根據(jù)地勘報(bào)告，道路沿線場平松填土方壓實(shí)度不能滿足路基壓實(shí)度要求，故需對(duì)場平松填土進(jìn)行翻挖再分層碾壓(翻挖處理路段若有夾層種植土、垃圾土需完全清除再進(jìn)行換填)，翻挖后按路基填筑要求進(jìn)行回填土的分層回填和碾壓，以滿足路基壓實(shí)度等相關(guān)技術(shù)要求。

1.4路面設(shè)計(jì)

（1）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該工程所在區(qū)域道路自然區(qū)劃為Ⅳ4區(qū)，屬于閩浙沿海山地中濕區(qū)。根據(jù)要求，路面設(shè)計(jì)使用年限為10年，中等交通等級(jí)，地基回彈模量取30MPa。眾所周知，行車載荷和自然因素對(duì)路面的影響是隨深度的增加而逐漸減弱的；因而對(duì)路面材料的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求也隨著深度的增加而逐漸降低。為適應(yīng)這一特點(diǎn)，城市道路路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是多層次的。此外，道路兩側(cè)采用花崗巖路緣石密縫砌筑，直線路段路緣石長度為99cm，曲線路段采用異性條石，長度為30～50cm。（2）道路無障礙設(shè)計(jì)。為了方便殘疾人通行和使用該城市道路，體現(xiàn)以人為本的原則，根據(jù)規(guī)范要求，本項(xiàng)目需在道路路段人行道、道路交叉口、人行過街設(shè)施、公交車站等設(shè)施處進(jìn)行無障礙設(shè)計(jì)以滿足視力與肢體殘疾者以及體弱老人、兒童等出行的需要。

1.5雨水排水設(shè)計(jì)

排水設(shè)計(jì)是市政道路設(shè)計(jì)的重要組成部分。本路段雨水排水設(shè)計(jì)綜合考慮了該地區(qū)地形地貌條件以及降雨強(qiáng)度等因素，設(shè)計(jì)將雨水自西向東排放，分別排入縱二路、總部七路、縱三路管道系統(tǒng)，隨后沿橫一路北側(cè)明渠排入現(xiàn)狀翔安大道西側(cè)明渠，最終向北排入下潭尾灣。其中，排水管道按滿流設(shè)計(jì)，管徑DN500，最小流速0.75m/s。

1.6交通工程設(shè)計(jì)

交通工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括路段范圍內(nèi)交通標(biāo)志及交通標(biāo)線的設(shè)計(jì)。其總體原則為：以保障交通安全暢通、行車有序、低公害的基本設(shè)施為要求，本著“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，按照道路交通工程的設(shè)計(jì)原則，為道路交通參與者提供正確、可靠、適時(shí)的交通信息為目的。本工程中，交通標(biāo)志以及交通標(biāo)線的設(shè)計(jì)均秉承著上述設(shè)計(jì)理念，在遵循國家及業(yè)內(nèi)相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合擬建道路的具體工程條件，盡可能地滿足人們對(duì)出行的要求，以配合達(dá)到快速、安全的疏導(dǎo)車輛和行人的目的。

2路基穩(wěn)定性分析

2.1有限元模型的建立

在軟土地區(qū)修建城市道路，路基的邊坡的穩(wěn)定性問題是值得深入探討的。本文基于有限元強(qiáng)度折減法，考慮復(fù)雜的地層條件，對(duì)填方路基的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。鑒于所討論的問題是對(duì)稱的，此處可以只取路基某橫斷面的一半進(jìn)行分析，坡頂?shù)孛娉d取20kPa，建立有限元計(jì)算模型如圖1所示。計(jì)算時(shí)采用15節(jié)點(diǎn)三角形單元模擬土體；網(wǎng)格劃分采用細(xì)的粗糙程度，并在坡腳處做繞點(diǎn)加密處理，共劃分了546個(gè)單元，形成4513個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2.2計(jì)算結(jié)果分析

圖3表示坡肩處水平位移隨強(qiáng)度參數(shù)折減倍數(shù)（即計(jì)算安全系數(shù)）的發(fā)展曲線。從圖中可以看出當(dāng)折減倍數(shù)為1.940時(shí)，曲線接近水平，表明土的強(qiáng)度參數(shù)降低到該值，土體已經(jīng)破壞，因而可取此時(shí)的強(qiáng)度折減參數(shù)為路基最終的安全系數(shù)，即1.940。同時(shí)，從圖中也可以看到，最終的安全系數(shù)1.940要遠(yuǎn)大于軟土邊坡規(guī)范規(guī)定的1.2的安全系數(shù)，表明對(duì)擬建道路路基的設(shè)計(jì)處理可以保證路基邊坡的穩(wěn)定，從而確保該道路的安全穩(wěn)定。圖4所示為邊坡破壞時(shí)的位移增量云圖，從圖中可以比較明顯地判斷出邊坡最先發(fā)生失穩(wěn)破壞的位置。與大多數(shù)素土邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞的模式相近，本路基邊坡的潛在滑裂面為貫通坡頂至坡腳的圓弧形滑裂面，坡腳處會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，施工時(shí)需要加強(qiáng)保護(hù)。

2.3填方高度對(duì)路基穩(wěn)定性的影響

為了研究填方高度對(duì)路基穩(wěn)定性的影響，現(xiàn)設(shè)五種不同的計(jì)算方案，各方案中路基的填方高度各不相同，而有限元模型的建立方法及參數(shù)取值均與3.1節(jié)所述一致，通過有限元強(qiáng)度折減法得到各方案下路基的安全穩(wěn)定性系數(shù)如表5所示。圖6表示路基安全系數(shù)隨填方高度的變化曲線，從圖中可以看出，隨著填方高度的增加，安全系數(shù)逐漸減小，并且，其減小的幅度是越來越小的。這表明為了增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，應(yīng)該適當(dāng)減小填方的高度，但是當(dāng)填方高度本身較大時(shí)，減小其高度，安全系數(shù)變化不明顯。

3結(jié)論

本文基于具體的工程實(shí)例，對(duì)軟土地區(qū)某城市道路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，同時(shí)采用有限元強(qiáng)度折減法對(duì)路基邊坡的安全穩(wěn)定性進(jìn)行了探討，結(jié)果表明本文對(duì)擬建道路路基的設(shè)計(jì)處理可以保證路基邊坡的穩(wěn)定，從而確保該城市道路的安全正常使用。此外，分析研究表明路基的安全系數(shù)隨填方高度的增大而逐漸減小，當(dāng)填方高度較小時(shí)，減小較快，當(dāng)填方高度較大時(shí)，減小緩慢。

作者：沈福單位：廈門翔安投資發(fā)展有限公司