路基路面復習課-ppt課件資料

1、路基路面復習課-PPT課件 課程的具體內(nèi)容課程的具體內(nèi)容路面工程部分路面工程部分路面結(jié)構(gòu)組成路面結(jié)構(gòu)組成路面材料的力學性質(zhì)路面材料的力學性質(zhì)塊料路面、碎礫石路面塊料路面、碎礫石路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面瀝青路面及其設計方法瀝青路面及其設計方法 水泥混凝土路面及其設計方法水泥混凝土路面及其設計方法本課程的重點和難點本課程的重點和難點:（1）邊坡穩(wěn)定性分析；）邊坡穩(wěn)定性分析；（2）擋土墻設計；）擋土墻設計；（3）瀝青路面結(jié)構(gòu)設計理論與方法；）瀝青路面結(jié)構(gòu)設計理論與方法； （4）水泥路面設計理論與方法。）水泥路面設計理論與方法。 課程的具體內(nèi)容課程的具體內(nèi)容1-1、路基路面的性能要求、

2、路基路面的性能要求1.承載能力承載能力 包括強度和剛度兩個方面。包括強度和剛度兩個方面。2.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地 層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而造成路基失穩(wěn)；大氣降水、大層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而造成路基失穩(wěn)；大氣降水、大氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響。氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響。3.耐久性耐久性 道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度表面平整度 是影響行車安全、行車舒適性以及運輸是影響行車安全、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。效益

3、的重要使用性能。5.表面抗滑性能表面抗滑性能 保證車輪與路面之間有足夠的附著力保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全。和摩擦力，以增加行車安全。 概論概論公路用土一般根據(jù)土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦公路用土一般根據(jù)土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦物成分或其余物質(zhì)的含量、土的塑性指標等進行劃分；物成分或其余物質(zhì)的含量、土的塑性指標等進行劃分；我國的公路用土依據(jù)我國的公路用土依據(jù)土的顆粒組成特征、土的塑性指標土的顆粒組成特征、土的塑性指標和土中有機質(zhì)存在的情況和土中有機質(zhì)存在的情況進行土類劃分。進行土類劃分。土的種類：我國公路用土分類總體系包括土的種類：我國公路用土分類總體系包括巨粒

4、土、巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土粗粒土、細粒土和特殊土四類，并進一步細分為四類，并進一步細分為11種。種。1-21-2、路基土的分類、路基土的分類各類土的工程性質(zhì)各類土的工程性質(zhì)1、巨粒土：強度和穩(wěn)定性很高，是筑路的良好材料，也可用于砌筑邊坡。2、級配良好的礫石混合料：除可填路基外，可用于中級路面或高級路面的基層、底基層。3、砂土：無塑性，強度與水穩(wěn)性好，但粘結(jié)性小，易松散，可摻少量粘土，利于壓實。4、砂性土：既有一定數(shù)量粗顆粒，又有一定數(shù)量的細粒，級配適宜，為理想的填料。5、粉性土：毛細作用強烈，易造成凍脹翻漿，屬于不良公路用土。6、粘性土：在適合含水量下應充分壓實和在良好的排水條件下，筑

5、成路基也能穩(wěn)定。7、重粘土：不透水，粘聚力特大，塑性很大，干燥時 很堅硬，施工難開挖與破碎。作為路堤填料，砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料，重粘土也為不良材料。此外，還有一些特殊土類，如有特殊結(jié)構(gòu)的土、含有機質(zhì)的土以及易溶鹽的土等，用以填筑路基時必須采取相應的技術措施。分三級區(qū)劃：分三級區(qū)劃：1.一級區(qū)劃：一級區(qū)劃：按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干

6、旱區(qū)和青區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個大區(qū)；藏高寒區(qū)等七個大區(qū)；2.二級區(qū)劃：二級區(qū)劃：在一級區(qū)劃的基礎上，以潮濕系數(shù)在一級區(qū)劃的基礎上，以潮濕系數(shù)K（年（年降雨量降雨量R/年蒸發(fā)量年蒸發(fā)量Z）為主要指標（分）為主要指標（分6個等個等級），還考慮氣候特征、地貌類型、自然病害等級），還考慮氣候特征、地貌類型、自然病害等因素，將全國劃分為因素，將全國劃分為33個二級區(qū)劃和個二級區(qū)劃和19個副區(qū)，個副區(qū)，共共52個二級區(qū)劃。個二級區(qū)劃。3.三級區(qū)劃：三級區(qū)劃：在二級區(qū)劃基礎上，由各地區(qū)根據(jù)當?shù)卦诙墔^(qū)劃基礎上，由各地區(qū)根據(jù)當?shù)鼐唧w情況再自行劃定。具體情況再自行劃定。1-31

7、-3、公路自然區(qū)劃、公路自然區(qū)劃 各自然區(qū)劃的筑路特點各自然區(qū)劃的筑路特點道路設計原則道路設計原則保溫。保溫。路面結(jié)構(gòu)要突出路面結(jié)構(gòu)要突出防凍脹防凍脹與翻漿與翻漿。筑路的主要問題是黃土筑路的主要問題是黃土的沖蝕與遇水濕陷。的沖蝕與遇水濕陷。筑路的主要問題是水毀、沖刷筑路的主要問題是水毀、沖刷 和和滑坡?；?。該區(qū)土基軟濕，注意路基整體穩(wěn)定該區(qū)土基軟濕，注意路基整體穩(wěn)定性。性。氣候干燥，可采用瀝青混凝土層氣候干燥，可采用瀝青混凝土層解決砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地區(qū)風蝕和沙埋。解決砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地區(qū)風蝕和沙埋。有多年凍土，注意保溫設計，且有多年凍土，注意保溫設計，且瀝青路面在日照

8、下易老瀝青路面在日照下易老化?；?。路基干濕類型劃分方法路基干濕類型劃分方法（1）已建公路：）已建公路：不利季節(jié)測定路床不利季節(jié)測定路床80cm內(nèi)土層的含水內(nèi)土層的含水量，確定其量，確定其；按自然區(qū)劃、土類查表確定；按自然區(qū)劃、土類查表確定分界稠度；分界稠度；比較平均稠度與分界稠度，確定干濕類比較平均稠度與分界稠度，確定干濕類型。型。：于路槽底面以下：于路槽底面以下80cm內(nèi)，每內(nèi)，每10cm取土樣測定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，取土樣測定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，按下式計算：按下式計算： 1-4 1-4 、路基干濕類型、路基干濕類型（2）新建公路：）新建公路：用用路基的臨

9、界高度路基的臨界高度作為判別標準。作為判別標準。 新建道路時，按自然區(qū)劃、土類查表確定分界路基新建道路時，按自然區(qū)劃、土類查表確定分界路基臨界高值，以此作為判別標準，臨界高值，以此作為判別標準，與路基設計高度作比較，與路基設計高度作比較，確定路基干濕類型。確定路基干濕類型。路基干濕類型路基平均稠度wc與分界相對稠度的關系一般特性干燥wc wc1路基干燥穩(wěn)定，路面強度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水影響。路基高度 H H1中濕wc1 wc wc2路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度 H2 H H1潮濕wc2 wc wc3路基上部土層處于地下水或地表積水毛細影響區(qū)內(nèi)，路基高度 H3

10、 H H2過濕wc wc3路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度H H3標準軸載的確定標準軸載作為路面交通分析和結(jié)構(gòu)設計的軸重，其它軸重要按一定的原則換算為設計的軸重。 確定方法：1、我國采用BZZ-100KN為標準軸載。1-5、當量圓半徑當量圓半徑 可以按下式可以按下式確定。確定。 因為因為式中：式中：P作用在車輪上的荷載，作用在車輪上的荷載，kN； p輪胎接觸壓力，輪胎接觸壓力，kPa；接觸面當量圓半徑，接觸面當量圓半徑，m。P p Pp2車輪荷載當量圓半徑車輪荷載當量圓半徑 對于雙圓式對于雙圓式 對于單圓式對于單圓式 對于對于BZZ-100kN,

11、P = 700 kPa 所以所以, d =0.213m, D =0.320mdpPD28PPd4路基工程部分路基工程部分路基的力學特點及影響因素路基的力學特點及影響因素一般路基設計一般路基設計路基邊坡穩(wěn)定性分析路基邊坡穩(wěn)定性分析路基防護與加固路基防護與加固擋土墻設計擋土墻設計路基排水設計路基排水設計 路基部分路基部分 1-1 1-1 路基工作區(qū)路基工作區(qū)概念：概念：在路基某一深度在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂處，當車輪荷載引起的垂直應力直應力z與路基土自重引起的垂直應力相比所占比例與路基土自重引起的垂直應力相比所占比例很小，僅為很小，僅為11015時，該深度時，該深度Za范圍內(nèi)的路基

12、稱范圍內(nèi)的路基稱為為路基工作區(qū)路基工作區(qū)。 該深度該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。厚度的增加而減小。確定：確定：路基工作區(qū)深度路基工作區(qū)深度Za可以用下式計算?？梢杂孟率接嬎?。3KnP Z a 1 1 路基的力學特點路基的力學特點1-2 1-2 土基的承載能力土基的承載能力 路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎，它的抵抗車輪荷載能力路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎，它的抵抗車輪荷載能力的大小，主要決定于路基頂面在一定應力級位下抵的大小，主要決定于路基頂面在一定應力級位下抵抗變形的能力?？棺冃蔚哪芰?。用于表征土基承載力的主要參數(shù)指標：用于表征土基承載力

13、的主要參數(shù)指標：回彈模量回彈模量地基反應模量地基反應模量加州承載比加州承載比(CBR)基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1、路基的類型與構(gòu)造；、路基的類型與構(gòu)造；2、路基設計；、路基設計；3、路基附屬設施。、路基附屬設施。重點：重點：路基設計。路基設計。2 2 一般路基設計一般路基設計u1、取土坑與棄土堆、取土坑與棄土堆u3、堆料坪與錯車道、堆料坪與錯車道1.堆堆料坪：料坪：路面養(yǎng)護用礦質(zhì)材料就近選擇路旁合適路面養(yǎng)護用礦質(zhì)材料就近選擇路旁合適地點堆放備用。高等級路面一般采用集中堆放料場。地點堆放備用。高等級路面一般采用集中堆放料場。2.錯錯車道：車道：單車道公路由于雙向會車和相互避讓的單車道公路由于雙向會車

14、和相互避讓的需要，常每隔需要，常每隔200500m設置錯車道一處。設置錯車道一處。3 3 路基邊坡穩(wěn)定性分析路基邊坡穩(wěn)定性分析基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1、三類滑動面的基本驗算方法、三類滑動面的基本驗算方法；（直線滑動面的換算方法與示例、曲線滑動面的驗算方法與示例、折線滑動面的驗算）（直線滑動面的換算方法與示例、曲線滑動面的驗算方法與示例、折線滑動面的驗算）2、幾種特定條件下的路基邊坡穩(wěn)定性驗算。、幾種特定條件下的路基邊坡穩(wěn)定性驗算。（浸水路堤的邊坡穩(wěn)定驗算方法與示例、軟土路堤的邊坡穩(wěn)定驗算與示例）（浸水路堤的邊坡穩(wěn)定驗算方法與示例、軟土路堤的邊坡穩(wěn)定驗算與示例）重點：重點：直線滑動面的驗算方法。直

15、線滑動面的驗算方法。4 4 路基防護與加固路基防護與加固基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1、坡面防護；、坡面防護；2、堤岸防護與加固。、堤岸防護與加固。3、軟土地基加固、軟土地基加固5 5 擋土墻設計擋土墻設計基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1、概述；、概述；（擋土墻的用途、類型與特點，重力式擋土墻的構(gòu)造與布置，擋土墻的基礎要求與類型）（擋土墻的用途、類型與特點，重力式擋土墻的構(gòu)造與布置，擋土墻的基礎要求與類型）2、土壓力計算；、土壓力計算；（作用于擋土墻的力系、特定條件下的土壓力計算、土壓力的簡易計算）（作用于擋土墻的力系、特定條件下的土壓力計算、土壓力的簡易計算）3、重力式擋土墻的設計與穩(wěn)定性驗算。、重力式擋土墻

16、的設計與穩(wěn)定性驗算。（行車荷載的換算、滑動與傾覆穩(wěn)定性、地基應力與墻身應力、示例）（行車荷載的換算、滑動與傾覆穩(wěn)定性、地基應力與墻身應力、示例）重點：重點：重力式擋土墻的設計與穩(wěn)定性驗算。重力式擋土墻的設計與穩(wěn)定性驗算。擋土墻土壓力計算擋土墻土壓力計算一、作用在擋土墻上的力系一、作用在擋土墻上的力系主要力系有：主要力系有：1、擋土墻自重、擋土墻自重G及墻上恒載及墻上恒載2、墻后土體的主動土壓力、墻后土體的主動土壓力Ea（包括作用在墻后填料破裂棱（包括作用在墻后填料破裂棱體上的荷載，簡稱超載）體上的荷載，簡稱超載）3、基地的法向反力、基地的法向反力N及摩擦力及摩擦力T4、墻前土體的被動土壓力、墻

17、前土體的被動土壓力Ep計算擋土墻壓力計算擋土墻壓力Ea，首先要確定產(chǎn)生最大土壓力的破裂面，首先要確定產(chǎn)生最大土壓力的破裂面，求出破裂角求出破裂角。但是這在事先并不知道，必須進行試算。但是這在事先并不知道，必須進行試算。試算時，通常先假定破裂面位置通過荷載中心，按此圖式及試算時，通常先假定破裂面位置通過荷載中心，按此圖式及相應的計算公式算出相應的計算公式算出角，與原假定的破裂面位置作比較，看是角，與原假定的破裂面位置作比較，看是否相符。如與假定不符，應根據(jù)計算的否相符。如與假定不符，應根據(jù)計算的角重新假定破裂面，重角重新假定破裂面，重復以上計算，直至相符為止，最后根據(jù)此破裂角計算最大主動復以上計

18、算，直至相符為止，最后根據(jù)此破裂角計算最大主動土壓力。土壓力。5-2 車輛荷載的換算及計算參數(shù)車輛荷載的換算及計算參數(shù)車輛荷載換算車輛荷載換算（1）按墻高確定的附加荷載強度進行換算按墻高確定的附加荷載強度進行換算將汽車荷載按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料將汽車荷載按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料相同的均布土層。相同的均布土層。q：附加荷載強度：附加荷載強度：墻高小于等于墻高小于等于2m,取取20kN/m;墻高大于等于墻高大于等于10m,取取10 kN/m墻高墻高H在在210m，進行線性內(nèi)插，進行線性內(nèi)插（2）根據(jù)破裂棱體范圍內(nèi)布置的車輛荷載換算。根據(jù)破裂棱體范圍內(nèi)布置的車輛荷載換算。其

19、中：其中： 擋土墻的一般破壞形式及原擋土墻的一般破壞形式及原因：因： 1)擋土墻擋土墻沿基底滑動而造成的破壞（基底抗滑力不足）；沿基底滑動而造成的破壞（基底抗滑力不足）； 2)擋土墻擋土墻繞墻趾轉(zhuǎn)動所引起的傾覆（抗傾覆力矩不足）；繞墻趾轉(zhuǎn)動所引起的傾覆（抗傾覆力矩不足）； 3)因基礎因基礎產(chǎn)生過大或不均勻的沉陷而引起的墻身傾斜；產(chǎn)生過大或不均勻的沉陷而引起的墻身傾斜； 4)因墻身材料強度不足而產(chǎn)生的墻身剪切破壞。因墻身材料強度不足而產(chǎn)生的墻身剪切破壞。擋土墻驗算擋土墻驗算重力式擋土墻設計重力式擋土墻設計墻身截面強度驗算時墻身截面強度驗算時驗算截面位置驗算截面位置（一）增加抗滑穩(wěn)定性（一）增加抗

20、滑穩(wěn)定性1.設置傾斜基底設置傾斜基底3.采用人工基礎采用人工基礎2.采用凸榫基礎采用凸榫基礎4.加大擋墻尺寸加大擋墻尺寸（二）增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法（二）增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法1.展開墻趾展開墻趾2.改變墻面及墻背坡度改變墻面及墻背坡度3.改變墻身斷面類型改變墻身斷面類型4.加大擋墻尺寸加大擋墻尺寸（三）（三）提高基底承載力或減小基底應力提高基底承載力或減小基底應力1.采用人工基礎采用人工基礎2.采用擴大基礎采用擴大基礎 路基排水工程地面排水地下排水1.2.3.6 6 路基路面排水設計路基路面排水設計1) 路界地表排水：路界地表排水：(1)路面表面排水路面表面排水 橫坡漫流、攔水帶橫坡漫流、攔

21、水帶+急流槽、急流槽、u形溝形溝+急流槽急流槽(2)中央分隔帶排水中央分隔帶排水 中央分隔帶滲水、超高路段排水中央分隔帶滲水、超高路段排水2)路面內(nèi)部排水：路面內(nèi)部排水：(1)路面邊緣排水路面邊緣排水 (2)透水基透水基 (墊墊)層排水層排水 (3)多孔隙面層排水多孔隙面層排水路面排水工程：路面排水工程：路面工程部分路面工程部分路面結(jié)構(gòu)組成路面結(jié)構(gòu)組成路面材料的力學性質(zhì)路面材料的力學性質(zhì)塊料路面、碎礫石路面塊料路面、碎礫石路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面瀝青路面及其設計方法瀝青路面及其設計方法 水泥混凝土路面及其設計方法水泥混凝土路面及其設計方法 路面部分路面部分、路面橫斷面、路面橫斷

22、面路面橫斷面由路面橫斷面由行車道、硬路肩行車道、硬路肩和和土路肩土路肩組成。隨組成。隨道路等級不同而不同。道路等級不同而不同。、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能行車荷載和自然因素對路面的影響，隨深度的增加行車荷載和自然因素對路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，所以路面結(jié)構(gòu)常分層鋪筑，劃分為而逐漸減弱，所以路面結(jié)構(gòu)常分層鋪筑，劃分為面面層、基層、墊層層、基層、墊層。路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖i i路拱橫坡度；路拱橫坡度；1 1面層；面層；2 2基層（有時基層（有時包括底基層）；包括底基層）； 3 3 墊層；墊層； 4 4 路緣石；路緣石；5 5加固路肩；加固路肩；6

23、 6土路肩土路肩一、路面類型一、路面類型【按照材料組成分類】【按照材料組成分類】土路面土路面砂石路面砂石路面塊體路面塊體路面瀝青路面瀝青路面水泥路面水泥路面復合式路面復合式路面1-3、路面的等級與分類、路面的等級與分類二、等級劃分二、等級劃分按使用品質(zhì)、材料組成及結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性，路面按使用品質(zhì)、材料組成及結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性，路面分為四級分為四級三、路面分類按結(jié)構(gòu)的力學性能和設計方法的相似性分類：2-2、塊料路面、塊料路面3 無機結(jié)合料穩(wěn)定路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面基本內(nèi)容：基本內(nèi)容： 石灰土基層（特性，強度形成原理）；石灰土基層（特性，強度形成原理）； 水泥土基層（特性，強度形成原理）；水泥土基層

24、（特性，強度形成原理）； 工業(yè)廢渣基層（種類，使用）。工業(yè)廢渣基層（種類，使用）。重點：重點： 石灰土、水泥土基層的特性、強度形成原理。石灰土、水泥土基層的特性、強度形成原理。重點：重點： 柔性路面結(jié)構(gòu)組合設計；柔性路面結(jié)構(gòu)組合設計； 我國現(xiàn)行柔性路面厚度設計方法、強度指標。我國現(xiàn)行柔性路面厚度設計方法、強度指標。 1、剛性路面的工作特征；、剛性路面的工作特征；2、剛性路面的計算參數(shù)；、剛性路面的計算參數(shù)；3、彈性地基板理論；、彈性地基板理論； （荷載應力與溫度應力）（荷載應力與溫度應力）4、我國剛性路面板厚設計方法；、我國剛性路面板厚設計方法；5、剛性路面板平面尺寸設計。、剛性路面板平面尺寸

25、設計。 （平面尺寸擬定，應力驗算）（平面尺寸擬定，應力驗算）基本內(nèi)容：基本內(nèi)容：1、我國剛性路面板厚設計方法；、我國剛性路面板厚設計方法；重點：重點：2）力學模型：）力學模型：按基層和面層類型和組合的不同，路面結(jié)構(gòu)分析可分別采用下述力學模型：按基層和面層類型和組合的不同，路面結(jié)構(gòu)分析可分別采用下述力學模型： 1、彈性地基單層板模型彈性地基單層板模型適用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加適用于粒料基層上混凝土面層，舊瀝青路面加鋪混凝土面層鋪混凝土面層;面層板底面以下部分按彈性地基處理。面層板底面以下部分按彈性地基處理。 2、彈性地基雙層板模型彈性地基雙層板模型適用于無機結(jié)合料類基層或瀝青類基層上混凝適用于無機結(jié)合料類基層或瀝青類基層上混凝土面層，舊混凝土路面上加鋪分離式混凝土面層土面層，舊混凝土路面上加鋪分離式混凝土面層;面層和基層或者新舊面