《道路工程习题》PPT课件.ppt

路基路面工程,subgrade and pavement project,主讲：罗 飞专业：土木工程,本书内容：,路基工程(subgrade project),路面工程（pavement project）,原理设计方法构造要求施工技术附属设施设计,土力学工程地质学材料力学弹性力学土木工程材料施工技术工程管理 机电工程 测量学,路线(route):空间线（平面、纵面），决定行车的安全、舒适、经济、快捷；路基(subgrade)：按照路线位置和技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物；（承受荷载）路面(pavement)：用硬质材料铺筑于路基顶面的层状结构；（承受荷载）三者的关系：路线的确定应考虑路基的稳定性；路面位于路基之上，强度和稳定性相互影响和维护。,路线、路基、路面的关系:,第一章 总论,路基路面工程结构的功能要求 路基路面结构及层位功能 路基土的分类及其工程性质 路基的水温状况、干湿类型及路基临界 高度公路的自然区划,一、路基路面工程结构的特点及要求,工程特点(project feature)土石方工程量大，耗费大量材料，造价较高 施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序涉及面广：受自然因素和人为因素影响，变异性和不确定性大（水文地质情况复杂，气候多变）对路基的要求 整体稳定足够的强度(strength)，允许小变形(deformation)水温稳定性(stability),对路面的要求承载能力(bearing capacity)稳定性(stability)耐久性(lasting properties)表面平整度(surface evenness)表面抗滑行性能,综上,路基路面工程的基本性能：承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性。,强度与刚度(stiffness),二、路面结构及层位功能,路基路面横断面(cross fault),1、沿横断面方向：行车道、中间带和路肩；,2、路基横断面：路床和路堤；,3、路面横断面：槽式和全铺式。,路拱横坡度(crown slope)1、作用：排除路面积水 2、形式：3、选取原则：兼顾行车平稳和 横向排水,抛物线型,直曲组合型,折线型,二次抛物线,半立方抛物线,路基路面结构分层及层位功能 为什么要对路基路面结构分层？一共分为基层？各结构层的特点？,三、路面分层及层面功能 1、面层：特性：直接承载 满足强度、稳定性 要求：结构强度、变形能力、稳定性、耐磨、抗滑 平整 材料：分层：上、（中）、下（沥青或混凝土面层）23层 RC+AC（复合路面）,水泥混凝土(cement concrete)沥青混凝土(asphalt concrete)沥青混合料(bituminous mixture)碎石（掺土或不掺土）混合料,2、基层：特性：承载、传递、扩散；材料,分层：当基层较厚时，分两层施工：上基层，下基层 材料不同时称底基层，设在基层之下，分担基层承重作用,粒料类：碎砾石材料，片石，圆石、工业废渣和土、砂,无机结合料类：,沥青稳定类：热拌沥青碎石，沥青灌入碎石，乳化沥青碎石混合料,水泥稳定类(cement-modified aggregate)石灰稳定类(lime-treated aggregate)工业废渣(industrial solid waste)稳定类,三、路面分层及层面功能,3、垫层(bed course)：土基与基层之间,透水性（松散类）：砂，砾石，炉渣稳定性（稳定类）：水泥或石灰稳定土,作用：1、改善土基的温湿状况；2、扩散和传递由基层传递的荷载应力；3、防止路基土挤入基层,材料：,要求：水稳定性、隔温性能,三、路面分层及层面功能,路面的分类 按材料按力学特性沥青路面的进一步分类,一、路面等级(classification of pavement)的划分 高级路面：特点：强度高，稳定性好，使用寿命长，质量高，初期投高，行车舒服，高速，安全。面层类型：水泥混凝土，沥青混凝土，沥青码碲脂 适用等级：高速，一级，二级 次高级路面：特点：强度刚度低于高级路面，寿命较短，适应交通量小 面层类型：沥青灌入碎石，路拌沥青碎石，沥青表面处理 适用等级：二级，三级,中级路面：特点：强度刚度低，稳定性差，使用期限短，行车速度低，初期投入低，养护工作量大 面层类型：泥结碎石，级配碎石，水结碎石 适用等级：三级，四级 低级路面：特点：强度、刚度最低，水稳定性差，平整度差，低速，雨季有时不通车。面层类型：粒料，砂砾土，矿渣土 适用等级：四级,二、按力学特性及设计方法 柔性路面(flexible pavement)：总体刚度小，弯沉变形大，抗弯拉强度低 如：粒料基层+沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层刚性路面(rigid pavement)：抗弯拉强度高，整体刚度大，处于板体工作状态，竖向弯沉小 如：水泥混凝土路面 半刚性路面(semi-rigid pavement)：前期具有柔性路面力学性质，后期强度与刚度均大幅增长，但仍远小于水泥混凝土半刚性基层。如：用无机结合料和水硬性结合料修筑的基层,三、路基土的分类及其工程性质,一、按颗粒组成特征、塑性指数、有机质(plastic index)：,二、土的工程性质,巨粒土：高的强度和稳定性 填筑路基和砌筑边坡，但压实较为困难。砾石(gravel)混合料（级配良好）：强度、稳定性、密实度均能满足要求；填筑路基、铺筑中级路面、高级或次高级道路的基层或底基层砂土(sandy soil)：无塑性，透水、粘性小，易松散，压实困难（振动法、掺入少量粘土），但压实后稳定性好强度大、水稳定性好；,砂性土(cohesionless soil)：粗细搭配，级配好，强度和稳定性高，理想的路基填筑材料粉性土(silty soil)：水稳定性差，毛细作用强烈、易冻胀翻浆，不可用，需处理粘性土(cohesive soil)：粘性大，颗粒细，毛细现象，透水性差，可塑性强，干燥强度大，遇水承载力降低 充分压实和良好的排水设计，可保证路基稳定重粘土(heavy clay)：不透水，粘聚力强，施工干燥时，难以破碎；不可用,二、土的工程性质,湿陷性黄土：呈黄色或黄褐色，粉土含量占60以上，含有大量的碳酸 盐、硫酸盐和可溶性盐类，天然孔隙比在1左右。在自重压力或附加压力共同作用下，受水浸湿后的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。膨 胀 土：粘性含量高，其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20，土的液限wI40%,塑性指数Ip17，在2235之间，自由膨胀率40%,吸水膨胀，失水收缩，强度较高，压缩性低，易被误认为是较好的土。盐 渍 土：地表土层1m以内的土易溶盐含量大于0.5根据其含盐 量可分为：氯盐渍及亚氯盐渍土、盐酸盐渍土及亚盐酸盐渍土、碳酸盐渍土,二、土的工程性质,砂性土最优，粘性土次之，粉性土和重粘土是不良的路基土,四、路基的水文状况、干湿类型及路基临界高度,自然因素：地理条件：平原(plain)（保证排水设计和最小填土高度）山岭(mountain)地质条件(geologic condition)：岩石种类、层理、倾向、夹层、断层气候条件：温度、湿度日照、风力（材料老化和地下水位)水文和水文地质条件(hydrogeologic condition)：地表、地下材料类别：砂类土、粘性土、粉性土人为因素：设计、施工方法和养护与管理措施,一、影响路基路面稳定的因素,大气降水 地面水 地下水 毛细水水蒸气凝结水 薄膜移动水,二、湿度的来源,冻胀(frost heave)：积聚于面层下的水结冰后体积增大，使路基隆起 而造成的路面开裂等破坏现象。翻浆(frost boiling)：冻涨土在温度升高后融解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构产生较大变形，湿度很大的路基土会以泥浆的形式从冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。,三、季节性冻土区的水温状况（温度变化的影响）,条件：粉质土和极细的砂温度变化地下水位高,四、路基的干湿类型(subgrade dry-moist type)：划分标准：,稠度：,干燥中湿潮湿过湿,需处理,WC=(WL-W)/(WL-WP)=(WL-W)/IP,已知区某改建公路，在不利季节调查原有路基路槽底面以下80cm深度内土，每10cm为一层，天然含水量分别为15.0%，14.0%、14.0%、15.5%、14.0%、15.8%、14.9%、15.2%，八层土质均匀，其液限含水量L=15.8%，其塑限含水量p=8.8%。干燥、中湿、潮湿和过湿的分界稠度c1=1.08、c2=0.86和c3=0.77。试判断该路基土所处的状态。,例 题,五、路基工作区,路基受力（1）路基路面自重（2）车轮荷载引起附加应力（3）分布特点（4）自重应力和附加应力的计算路基工作区（1）哪个范围？（2）对工作区内，土质选择，压实度均有较高要求。,五、公路的自然区划(climatic zoning for highway),二、区划定制原则：,自然条件影响道路建设自然条件大致相同的划分为一区，在该区内从事公路规划、设计、施工、管理时，可相互参照,一、区划定制原因：,道路工程特征相似（同一自然因素）地表气候区划差异性自然气候因素既有综合又有主导作用,三、公路自然区划标准JTJ003-86：三级进行区划：,七个一级区划：以两条均温等值线和两条等高线为标志,北部多年冻土区 东部温润季冻区黄土高原干湿过渡区东南湿润区西南潮暖区西北干旱区青藏高寒区,公路自然区划(climatic zoning for highway),33个二级区划和18个副区：以潮湿系数（K=年降雨量R/年蒸发量Z）为指标，综合考虑气候、地貌、土质、地下水和自然病害等多个因素划分的。三级区划：由各省、市和自治区自行划定,公路自然区划(climatic zoning for highway),三、公路自然区划标准JTJ003-86：三级进行区划：,