路橋工程概論8

1、道路與橋梁工程概論南通大學(xué)建筑工程學(xué)院第二篇 路基路面工程第八章 柔性路面設(shè)計(jì)1、當(dāng)量圓面積AP車輪垂直荷載，kN F輪胎氣壓，MPa。2、當(dāng)量圓的直徑d3、標(biāo)準(zhǔn)軸載高速公路和一、二級(jí)公路路面：100KN 三、四級(jí)公路路面：60KN第一節(jié) 行車荷載的分析一、標(biāo)準(zhǔn)軸載和水平荷載4、水平力P垂直均布?jí)毫?，MP；f路面摩擦系數(shù)。1)當(dāng)一設(shè)計(jì)彎沉作為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)。 凡軸載大于25KN的各級(jí)軸載（包括車輛的前、后車輛）p1的作用次數(shù)n1，用下面的公式換算成標(biāo)準(zhǔn)荷載p的軸載當(dāng)量作用次數(shù)式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日； ni被換算車輛的各級(jí)軸載作用次數(shù)，次/日； P標(biāo)準(zhǔn)軸載，KN； Pi

2、被換算車輛的各級(jí)軸載，KN； k被換算車輛的類型數(shù)； C1軸載系數(shù)， C1=1+1.2（m-1),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時(shí)，按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，當(dāng)間距小于3米時(shí)，應(yīng)考慮軸載系數(shù)。 C2輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38。二、軸載換算路面上行駛有各種類型的車輛，設(shè)計(jì)時(shí)需要換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載。2)當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，凡軸載大于50KN的各級(jí)軸載換算。 C1軸載系數(shù)， C1=1+2（m-1),m是軸數(shù)。C2輪組系數(shù)，單輪組為1.85，雙輪組為1.0，四輪組為0.093、輪跡橫向分布： 1） 車輛在道路上行駛時(shí)候，車輪的輪跡總是在橫斷面中心線附近一定范圍內(nèi)左右搖擺，

3、并按一定的頻率分布在車道橫斷面上，稱為車輪的橫向分布。 2）輪跡橫向分布頻率曲線影響因素： 交通量、交通組成、車輛高度、交通管制。三、累計(jì)當(dāng)量軸次Ne 在設(shè)計(jì)年限內(nèi)考慮車道系數(shù)后，一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次之和。1）瀝青路面： r設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年均增長(zhǎng)率 N1路面竣工后第一年雙向日交通量的當(dāng)量軸次，次/日； Nt設(shè)計(jì)年限內(nèi)末年的雙向日交通量的軸載作用次數(shù)，次/日； t設(shè)計(jì)年限。 車道系數(shù)rtNNtse3651)1 (第二節(jié) 柔性路面結(jié)構(gòu)組合柔性路面是由幾個(gè)結(jié)構(gòu)層組合而成的，設(shè)計(jì)時(shí)必須合理布置結(jié)構(gòu)1結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度要符合車輪荷載的作用2結(jié)構(gòu)層間要有良好組合3要合理考慮結(jié)構(gòu)層的持點(diǎn)4要考慮自然因素的作用

4、第三節(jié) 柔性路面設(shè)計(jì) 一、柔性路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)指標(biāo)：1路表回彈彎沉2疲勞外裂3面層剪切二、柔性路面厚度計(jì)算路面彎沉和拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)，只使用垂直荷載面不考慮水平荷載的作用。剪應(yīng)力計(jì)算時(shí)，則要使用垂直荷載和水平荷載復(fù)合作用的圖式路表彎沉值的計(jì)算公式下：路表設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算公式：三、層底拉應(yīng)力驗(yàn)算計(jì)算點(diǎn)：兩層層底面處的單圓中心點(diǎn)B，單圓半徑二分之一點(diǎn)D，單圓邊緣點(diǎn)E及雙圓間隙中心點(diǎn)C。計(jì)算方法：取出各點(diǎn)拉應(yīng)力中的最大值并與該層材料的容許拉應(yīng)力作出比較計(jì)算公式：對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料：對(duì)瀝青混凝土面層對(duì)于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類：四、面層剪應(yīng)力驗(yàn)算位置：面層最大剪應(yīng)力的位置出現(xiàn)在路面表面距荷載圓心0.9處容

5、許剪應(yīng)力的計(jì)算公式：瀝青混合料面層材料的剪切強(qiáng)度Kv瀝青混合料面層剪切結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)第四節(jié) 改建路面設(shè)計(jì)一、改建設(shè)計(jì)原則1、原有路面需要提高等級(jí)加以補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)2、原路水穩(wěn)性不良3、原路路拱不符合要求4、原有瀝青路面需加鋪補(bǔ)強(qiáng)時(shí)改建前，需做好路況調(diào)查工作二、舊路強(qiáng)度的確定1原路面分段2、彎沉值換算3路段的計(jì)算彎沉值三、原路面當(dāng)量回彈模量計(jì)算四、補(bǔ)強(qiáng)厚度的計(jì)算若單層補(bǔ)強(qiáng)時(shí)按雙層彈性體系計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)n-1層時(shí)按n層彈性體系計(jì)算。第九章 水泥混凝土路面種類：素混凝土，鋼筋混凝土，自應(yīng)力混凝土，鋼纖維混凝土，振碾混凝土和多孔吸音混凝土等優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，路面表面較粗糙，抗滑性較好，耐磨耗，還

6、能適應(yīng)履帶式車輛的行駛。經(jīng)常性的維修和養(yǎng)護(hù)工作量小。缺點(diǎn)：水泥用量大，施工周期長(zhǎng)。路面有接縫，行車時(shí)有跳車振動(dòng)。維修時(shí)路面不易開(kāi)挖。第一節(jié) 水泥混凝土路面的構(gòu)造一、土基和基層土基：強(qiáng)度和穩(wěn)定性基層：采用整體性半剛性基層，特重和重交通量宜用貧混凝土、水泥穩(wěn)定砂礫或石屑以及二灰工業(yè)廢渣基層。中等和輕量交通的公路可用水泥土、石灰土或級(jí)配碎(礫)石基層。二、面 板 采用等厚式斷面，橫坡11.5以利排水。路肩橫坡比路面橫坡大12。 混凝土面板邊部或角隅處必要時(shí)可用鋼筋加固三、接 縫1、作用：防止溫度變化引起過(guò)大的脹縮，此外它可以防止不均勻的土基沉陷引起板的開(kāi)裂2、分類：按平面位置：橫縫和縱縫按功能：脹縫

7、、縮縫和施工縫脹縫：脹縫又稱伸縫其縫垂直貫通全板斷面。它能使板體在升溫時(shí)自由伸張面不致擠壓破壞。脹縫設(shè)置在接近橋梁或其它固定構(gòu)筑物處、與柔性路面接觸處、板厚改變處、小半徑平曲線和凹型豎曲線縱坡變換處。橫向縮縫：采用假縫。在特重交通公路上，縮縫宜設(shè)置傳力桿?？v向縮縫：采用假縫。當(dāng)一次鋪筑寬度小于路面寬度，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。 傳力桿：作用是將板邊輪載傳遞一部分至另塊板上，采用光面鋼筋。拉桿：防止由于混凝土的收縮產(chǎn)生接縫變寬和板的橫向位移四、填 縫 料1、脹縫板：選用能適應(yīng)混凝土板的膨脹收縮和耐久性良好的材料，如杉木板、纖維板、泡沫橡膠板或泡沫樹脂板等。2、填縫料：選用與混凝土板粘結(jié)力強(qiáng)、回彈性好，

8、耐疲勞、不滲水和不溶于水，高溫不溢出，低溫不脆裂的材料。常用的有瀝青橡膠，聚氯乙烯膠泥和瀝青瑪蹄脂等加熱施工型填縫料。若不加熱而常溫施工，可使用氯丁橡膠或乳化瀝青橡膠類填縫料。第二節(jié) 水泥混凝土路面的施工一、使用材料1、水泥特重和重交通路面：道路硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)不低于425號(hào)。中、輕量交通路面：條件限制時(shí)亦可采用不低于425號(hào)礦渣水泥但應(yīng)嚴(yán)格控制水量，適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。施工時(shí)不能采用硫酸鹽水泥。粉煤灰：可代替部分水泥 路面電收塵、級(jí)，路基：電收塵、 、級(jí)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度：表2-9-7化學(xué)成分和物理指標(biāo)：表2-9-8粉煤灰分級(jí)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：表2-9-92、粗集料碎石或卵石高速公路

9、、一級(jí)、二級(jí)公路：不低于級(jí)三級(jí)、四級(jí)公路：不低于級(jí)技術(shù)指標(biāo)：表2-9-10顆粒級(jí)配：表2-9-113、細(xì)集料天然砂、機(jī)制砂或混合砂高速公路、一級(jí)、二級(jí)公路：不低于級(jí)三級(jí)、四級(jí)公路：不低于級(jí)特重和重交通路面：河砂技術(shù)指標(biāo)：表2-9-12顆粒級(jí)配：表2-9-134、水拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土使用的水，以飲用水為宜。工業(yè)廢水，沼澤水，海水(含鹽量超過(guò)5mg/mm3)、酸性水(PH值小于4)和硫酸鹽含量大于2.7噸/m3的水均不能使用。5、外加劑分類：減水劑、緩凝劑、加氣劑和早強(qiáng)劑等適用范圍：高溫：引氣緩凝減水劑低溫：引氣早強(qiáng)減水劑二、水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)1、技術(shù)指標(biāo)1）彎拉強(qiáng)度（t見(jiàn)表2-9-15，Cv見(jiàn)表

10、2-9-16）2）工作性：表2-9-17，表2-9-18 坍落度、振動(dòng)粘度系數(shù)3）耐久性：表2-9-19，表2-9-20 含氣量、最大水灰比、最小水泥用量tsCffvrc04. 112、配合比設(shè)計(jì)（1）水灰比碎石或碎卵石混凝土：卵石混凝土：摻粉煤灰F：用 代替（2）砂率：砂率是砂占混凝土重量的百分?jǐn)?shù)由砂的細(xì)度摸數(shù)和粗骨料類型確定（表2-9-21）ccffcW3595. 00097. 15684. 1ccffcW4709. 05492. 12618. 1FcWcW（3）單位用水量碎石：卵石：摻外加劑的單位用水量（4）單位水泥用量pLScWSW61. 027.11309. 097.1040pLSc

11、WSW00. 124.11370. 089.860)1001 (00WWW)(00WcWC 三、施工技術(shù)1、水泥混凝土路面的施工機(jī)械 （1）攪拌設(shè)備：攪拌機(jī) （2）攤鋪設(shè)備：滑模式攤鋪機(jī)、軌道式攤鋪機(jī)、三輥軸機(jī)組和 小型機(jī)具 滑模式攤鋪機(jī)：A、定義：滑模式攤鋪設(shè)備是安裝在履帶底盤上，行走裝置在模板外側(cè)移動(dòng)，支撐側(cè)邊的滑動(dòng)模板沿機(jī)械長(zhǎng)度方向安裝。B、用途：高速、一、二級(jí)公路軌道式攤鋪機(jī)： A、定義：軌道式攤鋪機(jī)是支撐在平底型軌道上的，它既可以在寬基鋼邊架上，也可以安放在預(yù)制的混凝土板上或補(bǔ)強(qiáng)處理后的路面基層上。 B、用途：一、二、三級(jí)公路三輥軸機(jī)組用于二、三、四級(jí)公路，小型機(jī)具用于三、四級(jí)公路（

12、3）機(jī)具及配套（表2-9-23、表2-9-23）2、主要工序1）放樣清底2）安裝模板3）安設(shè)傳力桿4）拌制和運(yùn)送混凝土5）攤鋪振搗6）表面整修7）養(yǎng)生8）鋸縫和填縫 四、水泥混凝土的質(zhì)量控制和檢查驗(yàn)收 1 水泥混疑土混合料的組成材料(粗細(xì)集料、水泥和水) 的技術(shù)性能度。 2基層的強(qiáng)度、密實(shí)度、平整度和施工厚度。 3面層的強(qiáng)度、密實(shí)度、平整度和施工厚度(標(biāo)高)。 4及時(shí)測(cè)定7d齡期的試件強(qiáng)度，檢查是否達(dá)到28d強(qiáng)度的70。 5 施工氣溫、機(jī)械、勞力和工作進(jìn)度。 水泥混凝土路面竣工后其外觀應(yīng)路線順直，曲線圓滑，平整堅(jiān)實(shí)，表面粗糙，無(wú)蜂窩麻面和缺邊、掉角等現(xiàn)象。第三節(jié) 水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)一、路面類

13、型選擇和結(jié)構(gòu)組合類型：普通混凝土、鋼纖維混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土，碾壓混凝土和貧混凝土。表面構(gòu)造深度（表2-9-26）面層類型選擇：一般路面：普通混凝土有不均勻沉降：鋼筋混凝土其它：表2-9-27基層類型：表2-9-28基層厚度：表2-9-29混凝土路面最小防凍厚度：表2-9-30混凝土路面參考厚度：表2-9-31二、設(shè)計(jì)參數(shù)1可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可靠度：規(guī)定時(shí)間內(nèi)規(guī)定條件下路面使用功能滿足預(yù)定的水平要求。（表2-9-33，表2-9-34）變異水平：高、中、低（表2-9-32）2、標(biāo)準(zhǔn)軸載換算和累計(jì)作用次數(shù)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)以單軸荷載100kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ100表示。各級(jí)軸載Pi的作用次數(shù)Ni按

14、下式換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載P0的作用次數(shù)N s：設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)淮軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne3交通分級(jí)和設(shè)計(jì)使用年限高速公路 30年一級(jí)公路 30年二、三、四級(jí)：20年3基層頂面的當(dāng)量回彈模量新路設(shè)計(jì)時(shí)，基層頂面當(dāng)量回彈模量Et可根據(jù)土基模量E0和基(墊)層模量El用雙層彈體系理論求得，亦可查圖確定在舊柔性路面上鋪筑水泥混凝土路面時(shí)，原柔性路面當(dāng)量回彈彎沉值Et4混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度和彎拉彈性模量混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度以齡期28d的彎拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)。5 混凝土面板內(nèi)最大溫度梯度三、板的平面尺寸和厚度計(jì)算1、板的平面尺寸縱向：4.5m橫向： 6m臨界荷位：縱縫邊緣中部2水泥混凝土板厚計(jì)算計(jì)算水泥混凝板厚時(shí)，應(yīng)根據(jù)擬定的板的平面尺寸，首先初估板的厚度，然后進(jìn)行荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力計(jì)