稳定性分析下的道路设计论文范文

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1道路设计方案

1.1道路平、纵断面设计

道路全长369.078m，平面线形为直线。全线设变坡点1个，纵坡分别为2.486%、2.71%，竖曲线半径为2500m（凸型）。道路竖向设计标高基本都与规划标高一致，满足片区详细规划要求，同时主要技术指标均满足规范要求，高程系采用85国家高程基准。

1.2道路横断面设计

横断面设计以道路中线标高作为为设计标高，路幅布置为：7.0m(双向车道)+2.5×2m（人行道）；其中，为保证正常排水，机动车道向外倾斜坡度为1.5％，人行道向内倾斜坡度为2.0％。

1.3路基设计

在软土地基上修筑路基若不加处理或处理不当，往往会发生路基失稳或过量沉陷导致公路破坏或不能正常使用，减少公路的使用寿命[2]，因而路基的设计是十分关键的。对本道路而言，路基挖方边坡按1∶1放坡，填方按1∶1.5放坡，但在特殊路段，比如：①鱼塘路段：必须先将池塘水抽干，清除底层软土层，然后回填50cm中粗砂，最后按路基填筑要求进行回填土的分层回填和碾压；②松填土路段：根据地勘报告，道路沿线场平松填土方压实度不能满足路基压实度要求，故需对场平松填土进行翻挖再分层碾压(翻挖处理路段若有夹层种植土、垃圾土需完全清除再进行换填)，翻挖后按路基填筑要求进行回填土的分层回填和碾压，以满足路基压实度等相关技术要求。

1.4路面设计

（1）路面结构设计。该工程所在区域道路自然区划为Ⅳ4区，属于闽浙沿海山地中湿区。根据要求，路面设计使用年限为10年，中等交通等级，地基回弹模量取30MPa。众所周知，行车载荷和自然因素对路面的影响是随深度的增加而逐渐减弱的；因而对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随着深度的增加而逐渐降低。为适应这一特点，城市道路路面的结构应该是多层次的。此外，道路两侧采用花岗岩路缘石密缝砌筑，直线路段路缘石长度为99cm，曲线路段采用异性条石，长度为30～50cm。（2）道路无障碍设计。为了方便残疾人通行和使用该城市道路，体现以人为本的原则，根据规范要求，本项目需在道路路段人行道、道路交叉口、人行过街设施、公交车站等设施处进行无障碍设计以满足视力与肢体残疾者以及体弱老人、儿童等出行的需要。

1.5雨水排水设计

排水设计是市政道路设计的重要组成部分。本路段雨水排水设计综合考虑了该地区地形地貌条件以及降雨强度等因素，设计将雨水自西向东排放，分别排入纵二路、总部七路、纵三路管道系统，随后沿横一路北侧明渠排入现状翔安大道西侧明渠，最终向北排入下潭尾湾。其中，排水管道按满流设计，管径DN500，最小流速0.75m/s。

1.6交通工程设计

交通工程的设计内容主要包括路段范围内交通标志及交通标线的设计。其总体原则为：以保障交通安全畅通、行车有序、低公害的基本设施为要求，本着“以人为本”的设计理念，按照道路交通工程的设计原则，为道路交通参与者提供正确、可靠、适时的交通信息为目的。本工程中，交通标志以及交通标线的设计均秉承着上述设计理念，在遵循国家及业内相关强制性标准的前提下，结合拟建道路的具体工程条件，尽可能地满足人们对出行的要求，以配合达到快速、安全的疏导车辆和行人的目的。

2路基稳定性分析

2.1有限元模型的建立

在软土地区修建城市道路，路基的边坡的稳定性问题是值得深入探讨的。本文基于有限元强度折减法，考虑复杂的地层条件，对填方路基的稳定性进行分析。鉴于所讨论的问题是对称的，此处可以只取路基某横断面的一半进行分析，坡顶地面超载取20kPa，建立有限元计算模型如图1所示。计算时采用15节点三角形单元模拟土体；网格划分采用细的粗糙程度，并在坡脚处做绕点加密处理，共划分了546个单元，形成4513个节点。

2.2计算结果分析

图3表示坡肩处水平位移随强度参数折减倍数（即计算安全系数）的发展曲线。从图中可以看出当折减倍数为1.940时，曲线接近水平，表明土的强度参数降低到该值，土体已经破坏，因而可取此时的强度折减参数为路基最终的安全系数，即1.940。同时，从图中也可以看到，最终的安全系数1.940要远大于软土边坡规范规定的1.2的安全系数，表明对拟建道路路基的设计处理可以保证路基边坡的稳定，从而确保该道路的安全稳定。图4所示为边坡破坏时的位移增量云图，从图中可以比较明显地判断出边坡最先发生失稳破坏的位置。与大多数素土边坡发生失稳破坏的模式相近，本路基边坡的潜在滑裂面为贯通坡顶至坡脚的圆弧形滑裂面，坡脚处会出现应力集中，施工时需要加强保护。

2.3填方高度对路基稳定性的影响

为了研究填方高度对路基稳定性的影响，现设五种不同的计算方案，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参数取值均与3.1节所述一致，通过有限元强度折减法得到各方案下路基的安全稳定性系数如表5所示。图6表示路基安全系数随填方高度的变化曲线，从图中可以看出，随着填方高度的增加，安全系数逐渐减小，并且，其减小的幅度是越来越小的。这表明为了增强路基的稳定性，应该适当减小填方的高度，但是当填方高度本身较大时，减小其高度，安全系数变化不明显。

3结论

本文基于具体的工程实例，对软土地区某城市道路的设计要点进行了比较详细的分析，同时采用有限元强度折减法对路基边坡的安全稳定性进行了探讨，结果表明本文对拟建道路路基的设计处理可以保证路基边坡的稳定，从而确保该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数随填方高度的增大而逐渐减小，当填方高度较小时，减小较快，当填方高度较大时，减小缓慢。

作者：沈福单位：厦门翔安投资发展有限公司