第九章路面工程概論ppt課件

1、第九章第九章 路面工程概論路面工程概論第一節(jié)第一節(jié) 我國(guó)公路路面工程發(fā)展概況我國(guó)公路路面工程發(fā)展概況第二節(jié)第二節(jié) 對(duì)路面的基本要求對(duì)路面的基本要求 第三節(jié)第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分第四節(jié)第四節(jié) 行車荷載對(duì)路面的影響行車荷載對(duì)路面的影響第五節(jié)第五節(jié) 自然因素對(duì)路面的影響自然因素對(duì)路面的影響第一節(jié)第一節(jié) 我國(guó)公路路面工程發(fā)展概況我國(guó)公路路面工程發(fā)展概況一、設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì) 實(shí)際：實(shí)際： 瀝青路面采用的是彈性層狀體系理論瀝青路面采用的是彈性層狀體系理論 水泥混凝土路面采用的是彈性地基板理論水泥混凝土路面采用的是彈性地基板理論規(guī)范：規(guī)范：公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG

2、D30-2019) (JTG D30-2019) 公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D40-2019JTG D40-2019公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-2019JTJ 014-2019公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 015-91JTJ 015-91公路粉煤灰路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范公路粉煤灰路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范JTJ 016-93JTJ 016-93公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范JTJ 017-96JTJ 017-96公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 018-96JTJ 018

3、-96公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范JTJ/T 019-98JTJ/T 019-98二、材料發(fā)展二、材料發(fā)展 瀝青瀝青 改性改性 水泥水泥 添加劑添加劑 土質(zhì)土質(zhì) 纖維或其他添加劑纖維或其他添加劑 基層基層 石灰石灰 粉煤灰粉煤灰 水泥水泥 碎石碎石 材料規(guī)范修訂：材料規(guī)范修訂：公路土工試驗(yàn)規(guī)程（公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTG E402019JTG E402019），公路工程瀝青），公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTJ 052-2000JTJ 052-2000公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程JTG E30-2019JTG

4、 E30-2019公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程程JTG E41-2019JTG E41-2019公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程JTG E42-2019JTG E42-2019公路土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程公路土工合成材料試驗(yàn)規(guī)程JTJ/T 060-98JTJ/T 060-98三、施工三、施工 規(guī)范：規(guī)范： JTJ 035-91 JTJ 035-91 公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000JTJ 034-2000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTG F30-2

5、019JTG F30-2019公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范JTJ 037.1-2000JTJ 037.1-2000公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)范公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)范JTG F40-2019JTG F40-2019公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F80-2019JTG F80-2019公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTJ 076-95JTJ 076-95公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程JTJJTJ交通部和交通部和JTGJTG國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)四、檢測(cè)四、檢測(cè) JTJ 059-95JTJ 059-95

6、公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程 檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)設(shè)備 落錘式彎沉儀落錘式彎沉儀 雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)雷達(dá)測(cè)試系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 對(duì)路面的基本要求對(duì)路面的基本要求路面工程路面工程定義：在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成定義：在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。的層狀結(jié)構(gòu)物。路面的功能：良好的路面，就能夠保證車輛高速、安路面的功能：良好的路面，就能夠保證車輛高速、安全而且舒適地行駛，還可較多地節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用，全而且舒適地行駛，還可較多地節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用， 對(duì)路面的要求：對(duì)路面的要求：1. 1. 承載能力：強(qiáng)度與剛度承載能力：強(qiáng)度與剛度 強(qiáng)度：抵抗車輪荷載引起的各個(gè)部位的各種應(yīng)

7、力，如強(qiáng)度：抵抗車輪荷載引起的各個(gè)部位的各種應(yīng)力，如壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等，保證不發(fā)生壓碎、拉壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力等，保證不發(fā)生壓碎、拉斷、剪切等各種破壞。斷、剪切等各種破壞。剛度：在車輪荷載作用下不發(fā)生過(guò)量的變形，保證不剛度：在車輪荷載作用下不發(fā)生過(guò)量的變形，保證不發(fā)生車轍、沉陷或波浪等各種病害。發(fā)生車轍、沉陷或波浪等各種病害。2. 2.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 （1 1結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保持工程設(shè)計(jì)所要求的幾何形態(tài)及物理力學(xué)性質(zhì)，保持工程設(shè)計(jì)所要求的幾何形態(tài)及物理力學(xué)性質(zhì)，（2高溫穩(wěn)定性瀝青路面：泛油 車轍 波浪 推擠 結(jié)構(gòu)使用功能下降水泥路面拱起、開(kāi)裂（3低溫抗裂性瀝青路面）（4水溫穩(wěn)定性 剝

8、離、松散 凍脹 翻漿（5具有足夠的大氣穩(wěn)定性抗老化能力瀝青路面開(kāi)裂、剝落、甚至大面積松散破壞。3.耐久性壽命）4.表面平整度舒適性、表面特性） 5.表面抗滑性能安全性、表面特性）6.具有盡可能低的揚(yáng)塵性7.滿足規(guī)范要求第三節(jié)第三節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分路面結(jié)構(gòu)及其層次的劃分一、路面橫斷面一、路面橫斷面路面橫斷面由行車道、硬路肩和土路肩組成。隨道路面橫斷面由行車道、硬路肩和土路肩組成。隨道 路路等級(jí)不同而不同。等級(jí)不同而不同。槽式橫斷面槽式橫斷面 形成方式：開(kāi)挖，培槽形成方式：開(kāi)挖，培槽 全鋪式橫斷面全鋪式橫斷面 排水性路面排水性路面 考慮遠(yuǎn)期路面的改擴(kuò)考慮遠(yuǎn)期路面的改擴(kuò)建建 低等級(jí)公路低等級(jí)

9、公路二、路拱橫坡度二、路拱橫坡度路拱的作用：橫向排水路拱的作用：橫向排水外形：直線和拋物線外形：直線和拋物線大小影響因素：大小影響因素：路面等級(jí)或類型等級(jí)越高，橫坡度越小路面等級(jí)或類型等級(jí)越高，橫坡度越小降雨、積雪、結(jié)冰狀況降雨、積雪、結(jié)冰狀況縱坡縱坡公路等級(jí)公路等級(jí) 等級(jí)越高，橫坡度越小等級(jí)越高，橫坡度越小方向：方向：無(wú)中央分隔帶：向兩側(cè)排水無(wú)中央分隔帶：向兩側(cè)排水有中央分隔帶：該處沒(méi)有排水設(shè)施，中間高，兩側(cè)有中央分隔帶：該處沒(méi)有排水設(shè)施，中間高，兩側(cè)低，反之，兩側(cè)路面分別做成中間高兩邊低的路低，反之，兩側(cè)路面分別做成中間高兩邊低的路拱。拱。路拱橫坡的取值路拱橫坡的取值路面類型路面類型路拱平

10、均橫坡度表路拱平均橫坡度表(%)(%)瀝青混凝土、水泥混凝土瀝青混凝土、水泥混凝土1212廠拌瀝青碎石、路拌瀝青碎石、瀝青貫入廠拌瀝青碎石、路拌瀝青碎石、瀝青貫入碎石、瀝青表面處治、整齊石塊碎石、瀝青表面處治、整齊石塊1.52.51.52.5半整齊石塊、不整齊石塊半整齊石塊、不整齊石塊2323碎石、礫石碎石、礫石2.53.52.53.5爐渣土、礫石土、砂礫土爐渣土、礫石土、砂礫土3434路肩橫披度較路面橫坡大路肩橫披度較路面橫坡大1 1。各類路面的路拱平均橫坡度各類路面的路拱平均橫坡度三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能分層原因：行車荷載和自然因素的影響隨深度的增加而減小。分層

11、原因：行車荷載和自然因素的影響隨深度的增加而減小。面層【區(qū)別于路面】面層【區(qū)別于路面】基本特點(diǎn)：與外界直接接觸?；咎攸c(diǎn)：與外界直接接觸。功能：車輛行駛的表面，承重功能：車輛行駛的表面，承重要求：承載能力高要求：承載能力高 水穩(wěn)定性好水穩(wěn)定性好 溫度穩(wěn)定性好溫度穩(wěn)定性好 不透水不透水 平整平整 抗滑性能好抗滑性能好材料類型：水泥混合料、瀝材料類型：水泥混合料、瀝 青混合料及其他混合料青混合料及其他混合料結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層基層基層功能：承重，擴(kuò)散荷載功能：承重，擴(kuò)散荷載要求：要求： 承載能力高；承載能力高； 擴(kuò)散應(yīng)力的能力大；擴(kuò)散應(yīng)力的能力大；水穩(wěn)定性好；水穩(wěn)定性好；平整平

12、整材料類型：材料類型：穩(wěn)定碎石，天然碎石，穩(wěn)定穩(wěn)定碎石，天然碎石，穩(wěn)定土，工業(yè)廢渣等。土，工業(yè)廢渣等。結(jié)構(gòu)組成：一層或二層結(jié)構(gòu)組成：一層或二層墊層墊層基本特點(diǎn)：承上啟下土基與基本特點(diǎn)：承上啟下土基與基層）基層）功能：功能： 改善土基的溫度和濕度狀況，改善土基的溫度和濕度狀況，具有防止毛細(xì)水上升，增加具有防止毛細(xì)水上升，增加防凍厚度的作用；擴(kuò)散荷載；防凍厚度的作用；擴(kuò)散荷載； 阻止路基土滲入基層。阻止路基土滲入基層。要求：水穩(wěn)定性和隔溫性能好。要求：水穩(wěn)定性和隔溫性能好。材料類型：水穩(wěn)定性和隔溫性材料類型：水穩(wěn)定性和隔溫性好的松散材料或穩(wěn)定土。好的松散材料或穩(wěn)定土。結(jié)構(gòu)組成：一般為一層。結(jié)構(gòu)組成

13、：一般為一層。聯(lián)接層聯(lián)接層位置：聯(lián)接層是在面層和基層之間設(shè)置的一個(gè)層次。位置：聯(lián)接層是在面層和基層之間設(shè)置的一個(gè)層次。主要作用：是加強(qiáng)面層與基層的共同作用或減少基層的反主要作用：是加強(qiáng)面層與基層的共同作用或減少基層的反射裂縫。射裂縫。留意：留意： 不是任何路面結(jié)構(gòu)都需要上述幾個(gè)層次，而應(yīng)根據(jù)具體不是任何路面結(jié)構(gòu)都需要上述幾個(gè)層次，而應(yīng)根據(jù)具體情況設(shè)定，而且層次的劃分也不是一成不變的。情況設(shè)定，而且層次的劃分也不是一成不變的。 為了保護(hù)瀝青路面的邊緣，一般要求基層較面層每邊寬為了保護(hù)瀝青路面的邊緣，一般要求基層較面層每邊寬出出25cm25cm；墊層也要較基層每邊寬出；墊層也要較基層每邊寬出25c

14、m25cm或與路基同寬?；蚺c路基同寬。 第四節(jié) 行車荷載對(duì)路面的影響考慮行車荷載原因：考慮行車荷載原因：汽車是路基路面的服務(wù)對(duì)象，路基路面的主要功能是汽車是路基路面的服務(wù)對(duì)象，路基路面的主要功能是長(zhǎng)期保證車輛快速、平安、平穩(wěn)地通行。長(zhǎng)期保證車輛快速、平安、平穩(wěn)地通行。汽車荷載又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損傷的主要成因。汽車荷載又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損傷的主要成因。一、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力一、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力 1 1、汽車對(duì)道路的作用、汽車對(duì)道路的作用 停駐狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力。停駐狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力。 行駛狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為動(dòng)態(tài)垂直壓力、水平力、行駛狀態(tài)：對(duì)道路的作

15、用力為動(dòng)態(tài)垂直壓力、水平力、 振動(dòng)力。振動(dòng)力。 2 2、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力 靜載的大小與車輛的總質(zhì)量及輪軸的形式有關(guān)。靜載的大小與車輛的總質(zhì)量及輪軸的形式有關(guān)。 影響靜態(tài)垂直壓力大小的因素：影響靜態(tài)垂直壓力大小的因素： （1 1汽車輪胎的內(nèi)壓力汽車輪胎的內(nèi)壓力pi pi； （2 2輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀；輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀； （3 3輪載的大小。輪載的大小。在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)接觸壓力進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)接觸壓力進(jìn)行如下簡(jiǎn)化： 以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即p=pip=pi， 接觸形狀為圓形，接觸形狀為

16、圓形， 接觸面上的壓力為均勻分布接觸面上的壓力為均勻分布, ,即將車輪荷載簡(jiǎn)化成即將車輪荷載簡(jiǎn)化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓作為輪當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓作為輪胎接觸壓力胎接觸壓力p p。 輪胎與路面的接觸形狀近似于橢圓，在設(shè)計(jì)中以圓輪胎與路面的接觸形狀近似于橢圓，在設(shè)計(jì)中以圓形接觸面積來(lái)表示。該圓稱為當(dāng)量圓。形接觸面積來(lái)表示。該圓稱為當(dāng)量圓。標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZBZZ100100的設(shè)計(jì)參數(shù)：輪載的設(shè)計(jì)參數(shù)：輪載P P1001004kN4kN，p=700kPap=700kPa，雙圓均布荷載的當(dāng)量圓直徑為：，雙圓均布荷載的當(dāng)量圓直徑為：dd0.213m0.213m。D-0.3

17、02mD-0.302m單圓圖示：?jiǎn)螆A圖示： dpPD2=8=雙圓圖示：雙圓圖示： pP = pPd4=mkpapKNP3 3、 運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響 （1 1水平力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)）水平力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)） 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方向方向大小大小汽車等速行駛汽車等速行駛 與汽車行駛方向相反與汽車行駛方向相反 較小較小 加速和上坡行駛加速和上坡行駛 與汽車行駛方向相反與汽車行駛方向相反 最大最大 減速和下坡行駛減速和下坡行駛 與汽車行駛方向相同與汽車行駛方向相同 最大最大 在彎道上行駛在彎道上行駛 與汽車行駛方向垂直與汽車行駛方向垂直 較大較大 QmaxP-QmaxP-縱向滑移

18、路面附著系數(shù)路面類型，濕度，干縱向滑移路面附著系數(shù)路面類型，濕度，干；VV）前進(jìn)方向上的水平力和轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向水平力。前進(jìn)方向上的水平力和轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向水平力。水平力對(duì)路面造成的影響：當(dāng)路面面層材料抗剪強(qiáng)度不足水平力對(duì)路面造成的影響：當(dāng)路面面層材料抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，在水平荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生推移、擁包、波浪、車時(shí)，在水平荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生推移、擁包、波浪、車轍等破壞。轍等破壞。公路一般不考慮水平力公路一般不考慮水平力 城市道路計(jì)算水平力，剪應(yīng)力破壞城市道路計(jì)算水平力，剪應(yīng)力破壞（2 2行駛荷載的特性行駛荷載的特性 振動(dòng)性振動(dòng)性 平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大行車速度：

19、車速越高，變異系數(shù)越大行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大（變異系數(shù)（變異系數(shù)) )車輛振動(dòng)特性：輪胎的剛度低，減振裝置的效車輛振動(dòng)特性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。果越好，變異系數(shù)越小。沖擊系數(shù)：振動(dòng)輪載的最大峰值與靜載之比沖擊系數(shù)：振動(dòng)輪載的最大峰值與靜載之比瞬時(shí)性瞬時(shí)性 車輪通過(guò)路面上任意一點(diǎn)的時(shí)間，約為車輪通過(guò)路面上任意一點(diǎn)的時(shí)間，約為0.010.010.1s0.1s左右，由于左右，由于路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)力傳遞是通過(guò)相鄰的顆粒完成的，當(dāng)應(yīng)力出路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)力傳遞是通過(guò)相鄰的顆粒完成的，當(dāng)應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)間很短時(shí)，則來(lái)不及傳遞分布，其變形特性不能像現(xiàn)的時(shí)間很短時(shí)，則來(lái)不及傳遞分布，其

20、變形特性不能像靜載作用那樣完整表現(xiàn)出來(lái)。動(dòng)載作用下，路面變形量的靜載作用那樣完整表現(xiàn)出來(lái)。動(dòng)載作用下，路面變形量的減小，可以理解為路面結(jié)構(gòu)剛度的相對(duì)提高，或者路面結(jié)減小，可以理解為路面結(jié)構(gòu)剛度的相對(duì)提高，或者路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的相對(duì)增大。構(gòu)強(qiáng)度的相對(duì)增大。重復(fù)性：路面材料產(chǎn)生疲勞破環(huán)的主要原因。路面承受一次重復(fù)性：路面材料產(chǎn)生疲勞破環(huán)的主要原因。路面承受一次和多次重復(fù)荷載的效果不一樣，彈性和多次重復(fù)荷載的效果不一樣，彈性疲勞疲勞 彈塑性彈塑性變變形形第五節(jié)第五節(jié) 自然因素對(duì)路面的影響自然因素對(duì)路面的影響環(huán)境因素影響主要表現(xiàn)在溫度和濕度。環(huán)境因素影響主要表現(xiàn)在溫度和濕度。影響機(jī)理：路基土和路面材料的體

21、積會(huì)隨著路基路面影響機(jī)理：路基土和路面材料的體積會(huì)隨著路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和濕度的升降而產(chǎn)生膨脹和收縮。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度和濕度的升降而產(chǎn)生膨脹和收縮。由于溫度和濕度在路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變化沿深度由于溫度和濕度在路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變化沿深度方向是不均勻的，所以不同深度處脹縮的變化也是方向是不均勻的，所以不同深度處脹縮的變化也是不同的，但這種不均勻脹縮受到某種原因的約束而不同的，但這種不均勻脹縮受到某種原因的約束而不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，即溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力。進(jìn)而對(duì)路基路面產(chǎn)生破壞。即溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力。進(jìn)而對(duì)路基路面產(chǎn)生破壞。一、溫度與溫度變化對(duì)路基路面的影響一、溫度與溫度變化對(duì)路基路面的影響 溫度影響規(guī)律溫度影響規(guī)律頂面與底面之間的溫差，在一