1、路基路面工程,于 玲,目录,绪 论 道路风景欣赏第一章 路基路面第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质第三章 路基基本概念第四章 路基边坡稳定性设计第五章 挡土墙设计第六章 路面基本概念第七章 石料、稳定土与工业废渣路面及基层第八章 沥青类路面第九章 沥青路面设计第十章 水泥砼路面,图片1,图片2,图片3,图片4,图片5,北京道路风光,图片6,北京道路风光,图片7,图片8,图片9,图片10,图片11,图片12,绪 论,一、我国公路发展情况 1991年“八五”计划用30年左右的时间建成12条长度约3.5万千米的“五纵七横”国道主干线。2000年12月31日，全国总里程达到167.98万千米，
2、全国共有公路桥梁27.88万座，1031.20万延米；公路隧道1678处，62.43万延米；全国公路密度为17.5km/百平方公里.“十五”计划，公路方面重点建设“一个系统三个网络”。即国道主干线系统，区域干线公路网络，县乡公路网络，公路运输服务网络。到2005年，全国公路总里程达到160万公里。其中高速公路超过2.5万公里，二级以上公路里程达到28万公里，公路密度达到每百平方公里16.7公里，全国99.5%的乡镇和93%的行政村通公路。,到2000年底中国高速公路里程达到1.6万公里，位居世界第三位。中国用10年的时间走过了其他国家一般需要40年的发展里程。各国公路总里程排行表（单位：公里）
3、,我国路面发展的三个阶段第一阶段：恢复原有公路和加快建设一些干线公路，解决通车问题。代表性的正规路面：泥结碎石和级配砾石路面。第二阶段：公路里程迅速增长的同时，改善路面的行车质量，增加车速，减轻养护。出现渣油表处路面（低级，能阻止路面材料和土基中水分的蒸发）。援外工程中广泛采用：水泥稳定沙砾（土）基层（赞比亚、苏丹）,级配碎石基层（索马里、马达加斯加）填隙碎石基层（索马里、尼泊尔）第三阶段：提高路线和路面等级，改建和新建高速公路。代表路面：半刚性基层路面。最新由于交通量轴载的明显增大，沥青路面早损对沥青路面上行车的安全和降低噪音提出了更高要求。一些新的表面层结构和新的沥青混合料面层在欧洲出现并
4、推广。如多空隙沥青混凝土，开级配磨耗层，碎石沥青砂胶混凝土（SMA）。半刚性路面：将用水硬性结合料处治层的沥青路面正式命名为半刚性路面。,第一章 总论第一节 对路基路面的要求第二节 路基路面的构造,第一章 总论,第一节 对路基路面的要求一、对路基和路面的使用要求：路基路面是道路的主要工程结构物。路基在地表按照道路的线型（位置）和断面（几何尺寸）的要求开挖或者堆填而成的岩土结构物。路面在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。现代化的汽车运输，不仅要求道路能全天侯通行，而且要求车辆能以一定的速度安全舒适而经济地在道路上行驶，要求道路提供良好的行驶条件和服务水平。（一）对路基的要求：,
5、路基是路面的支撑结构物，对路面的使用性能有重要影响。,1、整体稳定 填挖引起路基失稳 软土上高路基 岩质土质山坡上开挖。严重性：交通阻断，易引起交通事故。措施：正确设计，采取排水、防护和加固、支撑工程。2、变形小 自重、车辆荷载作用下变形。地基软弱、填土疏松、过分潮湿时产生沉陷和变形。危害：导致路面出现过量的变形和应力增大。促使路面过早损坏并影响舒适性。措施：争取合适填料充分压实，改善水温状况，加固软弱地基。,二、路面的功能及对路面的要求。1、功能：提供汽车在道路上全天候地行驶安全、舒适、快速、经济。路面的好坏直接影响车速、成本、行车安全和舒适性。路面在通车造价中占很大比例。约为20%70%。
6、2、要求：1）强度和刚度 路面受力：阻力、车轮水平力、垂直力、震动力、冲击力、真空吸引力。强度：抵抗行车作用下产生的各种应力，避免破坏。刚度：防止产生过量的变形而形成车辙、沉陷、波浪等破坏。,2）稳定性 温度水分变化情况下相对稳定。沥青路面：高温稳定性和低温抗裂性需要提高。水泥混凝土：高温拱胀、低温缩裂需要避免。3）耐久性 重复荷载作用下产生疲劳破坏和变形累积。需要足够的抗疲劳强度，抗老化，抗变形累积。4）表面平整度 不平整路面会增大行车阻力、行车颠簸，影响速度和安全性。5）表面抗滑性能 安全性能指标：制动雨天危险 沥青路面：耐磨石料 水泥混凝土路面：刷毛刻槽。,第二节 路基路面的构造一、路基
7、的断面形式 常用横断面图案表示：路堤、路堑、半填半挖三种。1、路堤：路基顶面高于原地面的填高路基称为路堤。低矮路堤的两测设置边沟。,路堤的几种常见形式,矮路堤,一般路堤,浸水路堤,挖沟填筑路堤,2、路堑：全部由地面开挖出的路基称为路堑。分为全路堑、半路堑和半山洞三种。,（三）半填半挖 横断面上，部分为挖方部分为填方的路基称为半填半挖路基，通常出现在地面横坡较陡时候，它兼有上述路堤和路堑的构造特点和要求。,注：挖方边坡的坡脚设置边沟，汇集和排除路基范围内地表径流。上方设置截水沟拦截和排除流向路基的地表径流。挖方弃土堆在路堑的下方。坡体因开挖而可能失去稳定性时必须采用支挡结构物。边坡坡面易风化或有
8、碎落物时，可设置碎落台也可坡面防护。,二、路面的构造。（一）路面结构层划分：,1、面层：1)特点：直接承受行车荷载作用大气降水和温度变化。要求：足够的结构强度、温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水。2)结构：面层由一层或数层组成，顶面可加铺磨耗层，底面可增设联结层。3)材料：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料。2、基层 1）特点：主要起承重作用（承受由面层传递来的车辆荷载垂直力，并把它扩散到垫层和土基中）。2）要求：足够的强度、刚度 3）结构：有时需要设两层：上基层，底基层。4）材料：各种结合料（石灰、水泥、沥青）。,3、垫层 1）路基土质较差，水温状况不良时候宜设置垫层。2）作用：起排水
9、（砂垫层）、隔水、防冻、防污或扩散荷载应力（软基）等作用。3）材料：水稳性和隔热性要好。松散材料：砂、砾石、炉渣、片石（透水性垫层）。整体性材料：石灰土、炉渣石灰土。（二）路拱和排水 路拱作用：迅速排除降落在路面上的水。形式：直线型或抛物线形，其横坡随路面透水性增大而增大。（三）路肩排除表面水。1、作用：1）承受车辆的偶然停留作用。2）对路面基层和垫层起到支撑作用。2、路肩的横坡应略大于路面横坡，以利于迅速,一、路基和路面的内容 包括：规划、设计、施工、养护、监测和管理等方面。（一）规划方面 包括财政和项目两个方面，其内容为：1、依据路网内路基和路面结构的现状，分析达到规划期预定的目标所需要的
10、资源（资金、材料、劳力）及其在时间和空间上的分配。2、计划在给定的预算水平下使路网的服务水平最佳所需安排的新建和改建项目及其对策方案。,第三节 路基路面工程的内容和特点,（二）设计方面1、路基设计：1）根据路线设计确定的路基填挖高度和顶宽，结合沿线岩质或土质情况，设计路基横断面形状和边坡坡度。2）根据沿线地形、地表径流和地下水情况，进行道路排水系统的布置以及地面和地下排水系统构造物的设计。3）分析路基稳定性 需要时采取坡面防护、支撑结构或地基加固措施设计。2、路面设计主要内容：1）提出路面结构层的选择和组合方案。2）进行各结构层材料的组成设计。3）设计各结构层尺寸。4）若干个方案进行经济分析、
11、比较、选定实施方案。,（三）施工方面1、准备工作：图纸、测量2、修筑路基路面。3、施工管理：对施工质量进行控制、检查和验收。二、路基和路面施工特点。1、变异性和不确定性大。2、它们的设计、施工、养护、监测是一个相互关联和相互依存的系统。3、路基路面是一种复合结构，材料性状非线形，是应力水平和温度的函数。分析设计复杂，有时不得不依赖经验的补充。,第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质 第一节 行车荷载第二节 土基的荷载变形特性第三节 环境因素的影响第四节 路面材料的力学强度特性和变形,第一节 行车荷（vehicleload）路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型货车与大客车起决定作用。评定路面
12、表面特征时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性和可靠性。,一、车辆的种类（vehicle types),二、汽车的轴型、轴载。轴重是路面设计的关键。整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。极少数为双轴单轮。约占1/2。2、后轴：有单轴、双轴、三轴类型。大部分为双轴双轮。三、汽车对道路的静力作用。1、定义：静止状态的汽车对道路的作用，称为静力作用，其大小主要取决于车轮总重。2、影响因素：1）汽车轮胎的内压力。2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。3）轮载的大小。3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。路面设计中，以圆形表示。,：双轮组车轴：每一侧双轮用一
13、个圆表示，称为单圆荷载。每一侧双轮用两个圆表示，称为双圆荷载。,双圆当量圆直径,P作用在车轮 上的荷载,KN；p 轮胎接触压力,kPa;-接触面当量圆半径,m.,单圆当量圆直径,四、运动车辆对道路的动力作用。因为路面不平整车身震动，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，轮载成动态波动。,行车荷载的重复作用：弹性材料：疲劳性质。弹塑性材料：变形累积。五、水平荷载：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求面层材料有足够的抗裂强度。六、交通分析：1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。对于路面结构设计，不仅要求收集交通总量，还必须区分不同的车型。N1初始年平均日交通量；Ni
14、每日实际交通量；r交通量年均增长率；Ne设计年限内累积交通量,2、轴载的组成与等效换算：标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的损坏程度为根据的。新规范修订：1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超载现象严重，应考虑重车对路面的影响。2）由于广泛采用半刚性基层结构，承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小。本次修订取消了60KN的标准，统一采用100KN的标准。标准轴载设计参考：标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。标准轴载 P（KN）100轮胎接地压强 p(MPa)0.70单轮传压面当量圆直径d 21.30两轮中心区 1.5d,1)当一
15、设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆）p1的作用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次数式中：N标准轴载的当量轴次，次/日；ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；P标准轴载，KN；Pi被换算车辆的各级轴载，KN；k被换算车辆的类型数；C1轴载系数，C1=1+1.2（m-1),m是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考虑轴载系数。C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。,2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载换算。,C1轴载系数，C1=1+2
16、（m-1),m是轴数。C2轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.093、轮迹横向分布：1）车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。2）轮迹横向分布频率曲线影响因素：交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。,4、累计当量轴次Ne在设计年限内考虑车道系数后，一个车道上的累计当量轴次之和。1）沥青路面：r设计年限内交通量年均增长率 N1路面竣工后第一年双向日交通量的当量轴次，次/日；Nt设计年限内末年的双向日交通量的轴载作用次数，次/日；t设计年限。车道系数,2）刚性 二、土基的强度和刚度指标：回弹模量、地基反映模量、加州荷载比1、回弹模量：反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。测定方法：1）查表法：无实测条件是时采用。2）现场实测法：大型承载板法：测定土基在00.5mm的变形压力曲线.用弯沉仪测定.2、地基反应模量根据文克勒地基假定，土基顶面的沉降仅同该点的压力大小成正比，而同相临点处的压力无关，此时压力与沉降的比成为地基反映模量。,3、加州荷载比：土基或基层、底基层材料的加利福尼亚州
