路基路面工程复习.doc

第一章 路基路面总论路基：在天然地表面按照道路的设计线形和设计横断面的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。（面层、基层、垫层）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。（基身、排水、防护、和加固设施、取土坑、弃土堆）两者关系：路基是路面结构的基础，路面结构层由保护了路基。两者相辅相成。作用：承受行车荷载，承受自然因素的作用。路基路面应具有的基本性能：（1）承载能力（2）稳定性（3）耐久性（4）表面平整度（5）表面抗滑性能影响路基路面稳定的因素：（1）地理条件（2）地质条件（3）气候条件（4）水文和水文地质条件（5）土的类别土分类的依据：依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质的存在情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土四类。巨粒土：巨粒组（大于60mm的颗粒）质量多于总质量的50%的土。粗粒土：分为砾类土（砾粒组质量多于总质量的50%）和砂类土（砾粒组质量小于或等于50%的土）细粒土：细粒组（小雨0.75mm的颗粒）质量多于总质量50%的土。含有机质的细粒土为有机质土特殊土：包括黄土，膨胀土，红黏土，盐渍土公路自然区划依据：1道路工程特征相似的原则2地表气候区划差异性3自然气候因素综合又主导作用。公路自然区划分为三级，分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带，依据水热平衡和地理位置，划分为冻土、湿润、干湿过渡、湿热、潮暖和高寒。潮湿系数K为年降雨量R与年蒸发量Z的比值。路基干湿类型：干燥、中湿、潮湿、过湿。路面横断面：槽式横断面和全铺式横断面路面结构分层及功能：（1）面层：直接同大气接触，承受行车荷载的垂直力，水平了和冲击力，同时还受到降水的侵蚀和温度变化的影响。（具备较高结构强度，抗变形能力，较好水稳定性和温度稳定性，耐磨、不透水、表面有良好的抗滑性和平整度）（2）基层：主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并将力扩散 到下面的垫层和土基层中去。（具有足够的强度和刚度，足够的水稳定性）（3）垫层：介于土基和基层之间，改善土基的湿度和温度。（起排水、隔水、防冻、防污、和扩散应力作用）路面四个等级：高级，次高级，中级，低级。路面分类：柔性路面，刚性路面，半刚性路面（力学特性）水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面 （按材料）第二章 行车荷载及材料力学特性客车：小，中，大客车货车：整车，牵引式挂车，牵引式半挂车汽车轴型：我国道路车辆轴限为100KN计算荷载：汽车车队的形式，分为汽车-10级、15、20、超20级。设计荷载：把大量、经常出现汽车排队的形式，作为设计荷载，有时为静轮载乘以冲击系数。验算荷载：把偶然个别出现的平板挂车及履带车作为验算荷载。水平力包括：牵引力、制动时的水平力、滚动时的水平力轴载谱：各级轴载所占比例，其换算公式为冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。在平整路面上，车速不超过50km/h，冲击系数不超过1.3。轮迹横向分布系数：用横向分布系数来反映轮迹横向分布频率的影响。用两条带频率之和表示，即条带收到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数作为该条带的频率。环境因素影响：路基土和路面材料的强度和刚度路面结构的内部温度和湿度的变化。（图）影响路面结构内温度因素：（1）外部：气象条件（太阳辐射，气温） （2）内部：各结构层材料的热物理特性参数大气湿度来源：降水、地面积水、地下水侵入路床分类：上路床（0-30cm），下路床（30-80cm），路面以下80cm是路床。路基工作区：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的自重应力相比所占比例很小，仅为1/101/5是，该深度Z称为路基工作区。土基应力应变模量（图）：（1）初始切线模量（2）切线模量（3）割线模量（4）回弹模量重复荷载对路基的影响：分为两种情况，一次加载的塑性变形量越来越小，直至稳定，不致形成剪切破坏；重复作用逐步发生剪切变形，引起土体整体破坏的剪裂面，达到破坏阶段。表征土基承载力的参数指标：回弹模量，地基反应模量，加州承载比（CBR）路面材料分类：（1）松散颗粒性材料及块料（2）沥青结合料类（3）无机结合材料路面材料的力学强度特性：抗剪强度、抗拉强度、抗弯强度、应力-应变特性。沥青材料特性：沥青混合料的抗剪强度与沥青的黏度、用量、试验温度、加荷速率等因素有关，其抗拉强度与温度有关，应力应变特性也具有随温度和荷载作用时间而变化的特性。劲度模量：用来表示沥青混合料的应力-应变特性。S=(/)路面结构层产生破坏情况：（1）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足车轮荷载通过薄层结构传给土基的剪应力过大，导致路基路面整体发生剪切（2）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过大而引起部分结构层产生剪切破坏。（3）面层结构的材料抗剪强度较低，经受较大的水平推力时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏第三章 路基设计路基横断面形式：路堤，路堑，填挖结合路堤：（1）矮路堤（填土高度18m或20m）（3）一般路堤半填半挖路基兼有路堤和路堑两者特点。高路堤：大于18m的土质路堤和大于20m的石质路堤深路堤：大于20m的路堑矮路堤：路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度。路基设计内容：（1）选择路基断面形式，确定路基宽度与高度（2）选择路堤填料与压实标准（3）确定边坡形状与坡度（4）路基排水系统布置和排水结构设计（5）坡面防护与加固设计（6）附属设施设计路基宽度：行车道路面及其两侧路肩宽度之和。路基高度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之差。 路基中心高度：路基中心线设计高程与原地面高程之差。 路基边坡高度：填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高度。路基边坡坡度：用边坡高度H与边坡宽度b之比表示。压实度：以应达到的干密度绝对值与标准击实法得到的最大干密度之比的比分率表征。压实标准：压实标准按重型、轻型两种标准击实试验方法确定。填料选择：强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便。第四章 路基稳定性分析计算陡坡路堤边坡稳定性分析方法：边坡稳定性分析方法可按滑动面形状的不同分为直线和折线两种方法。 1当基底为单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可用直线滑动面法进行边坡稳定性分析.2.当滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，可将滑动面上土体折线段划分为若干条块，自上而下分别计算各土体的剩余下滑力，根据最后一块的剩余下滑力的正负值确定其整体稳定性当最后的剩余下滑力等于或小于零时，认为稳定；大于零时，则不稳定，必须采取稳定措施。稳定措施：改善基底状况，增加滑动面的摩擦力或减小滑动力清除松软土层，夯实基底，使路堤位于坚实的硬层上开挖台阶，放稳坡度，减小滑动力路堤上方排水，阻止地面水浸湿基底。改变填料及断面形式：采用大颗粒填料，嵌入地面放缓坡脚处边坡，以增加抗滑力在坡脚处设支挡结构物石砌护脚、干砌或浆砌挡土墙 浸水路堤的稳定性分析：浸水路堤除承受自重和行车荷载作用外，还受到水浮力和渗透动水压力作用。砾性土路堤透水性强，动水压力较小；黏性土路堤透水性差，动水压力也不大；稳定性计算方法：假想摩擦法，悬浮法，条分法浸水路堤整治方法：1、清方、减重或反压；2、排水和防护：拦截、疏干，排除滑动区域内网外的地面、地下水。3、支撑和加固：设抗滑石垛、挡土墙、抗滑柱等第五章 路基防护与加固路基防护与加固设施：主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及湿软地基加固。坡面防护：植物防护（种草、铺树皮、植树等）和工程防护（抹面、喷浆、勾缝、石砌护面）冲刷防护：直接防护和间接防护。地基加固措施：沉降处理和稳定处理。沉降类型：施工期沉降和施工后沉降。施工期沉降由两部分组成，初期的再固结沉降和后期阶段的排水剪切沉降；施工后期沉降，软土处于正常固结状态，作用在软土层上的总的竖向应力基本保持不变，而竖向压力则随着空隙水压力的逐步消散而增加，软土层相应地完成其固结过程。第六章 挡土墙设计挡土墙定义：为防止土体坍塌而修正带，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。挡土墙的用途：为防止土体坍滑而建筑，主要承受侧向土压力。 （1）按位置不同：路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙，山坡挡墙挡土墙的类型： （2）按墙体材料不同：石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，木质挡墙，钢板墙 （3）按结构形式不同：重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，桩板式，垛式沉降缝：为防治地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置的沉降缝。伸缩缝：为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝。挡土墙横向布置：主要是在路基横断面上进行，其内容为确定断面形式，选择挡土墙的位置。挡土墙纵向布置：1确定挡土墙的起讫点和墙身，选择衔接的方式；2确定伸缩缝与沉降缝的位置；3布置各段挡土墙的基础；4布置泄水孔的位置。出现第二破裂面的条件：（1）墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角 （2）在墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力挡土墙设计原则：承载力极限状态和正常使用极限状态。验算：稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、基底应力及合力偏心距验算、墙身截面强度验算。增加挡土墙稳定性措施：1抗滑稳定性（设置倾斜基底，采用凸楔基础）2增加抗倾覆稳定性(展宽墙趾、改变墙面及墙背坡度、改变墙身断面类型)第十章 碎、砾石路面碎，砾石路面：指水结碎石路面，泥结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等。这类路面通常只能用于中低等交通量的公路。构成路面材料的结构强度：由材料的黏结力和内摩擦阻角所表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度。水结石路面：用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后形成的一种结构层。 其碾压过程分为：稳定期，压实期，成型期泥结碎石路面：以碎石作为集料，泥土作为填充料和黏结料，经压实修筑成的一种结构。 施工方法有灌浆法，拌和法和层铺法强度构成：=c+Ntg 纯碎石材料：（l）粒料表面的相互滑动摩擦；（2）因剪切时体积膨帐而需克服的阻力；（3）因粒料重新排列而受到的阻力。 碎石路面特点：投资不高，可以随交通量的增加分期改善；但平整度差，易扬尘，泥结碎石路面雨天还易泥泞。强度构成：4、强度构成：石料的嵌挤作用以及填充结合料的粘结作用。嵌挤力的大小主要取决于石料的内摩阻角。粘结作用的大小主要取决于填充结合料本身的内聚力及其与矿料之间的粘附力大小。碎（砾）石路面的养护：1、在各种交通组成和交通量的负荷下，使路面保持应有的强度和平整度；2、对路面在车辆荷载与自然因素影响下产生的病害，如沉陷、松散、坑洞、车辙及裂缝等，进行事前预防及事后及时维修，使其经常保持良好的状态，以便利行车，并延长使用寿命。为提高碎（砾）石路面的平整度，抵抗行车和自然因素的磨损和破坏作用，应在面层上加铺磨耗层和保护层。 路面类型：1.按面层使用材料分： 沥青类水泥砼粒料块料2按荷载作用下的力学性质分： 柔性路面 : 各种基层（除水泥砼外) 各类沥青面层，碎石面层，块料面层. 刚性路面 ：水泥砼作面层或基层。 半刚性路面：以石灰水泥稳定土，石灰水泥处治碎石，含工业废渣基层。 3.常见路面结构层类型：碎砾石类结合料稳定类沥青类 水泥砼块料类面层：1、作用:承受较大的行车荷载的作用，及降水的浸蚀和气温变化的影响。 2、要求:较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性， 耐磨，不透水良好的抗滑性和平整度。 3、材料:水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎（砾）石混合料、碎石掺土或不掺土的混合料块料等 基层：1、作用:承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。 2、要求:足够的强度，和刚度良好的扩散应力的能力，足够的水稳定，较好的平整度 3、材料:各种结合料稳定土；稳定碎（砾）石；贫水泥混凝土; 天然砂砾；各种碎石或砾石、片石、块石或圆石；各种工业废渣；土、砂、石所组成的混合料等4、结构:基层 、底基层 垫层：1、作用:改善土基的湿度和温度状况 ；将基层传下的车辆荷载应力加以扩散，以 减小土基产生的应力和变形； 阻止路基土挤入基层 。2、要求:水稳定性和隔温性能好 3、材料:松散粒料 ；稳定类材料磨耗层：（磨耗层是路面的表面部分） 1、作用：抵抗由车轮水平力和轮后吸力所引起的磨损和松散；2、抵抗大气温度、湿度变化等因素的破坏作用，并提高路面平整度。保护层：（保护层在磨耗层上面）1、 作用：保护磨耗层，减少车轮对磨耗层的磨损。第十一章 块料路面块料路面：用块状史料或混凝土预制快铺筑的路面。 优点：坚固耐久，清洁少尘，养护修理方便。 缺点：用手工铺筑，难以实现机械化施工，块料之间容易出现松动，铺筑进度慢建筑费用高构造特点：必须设置整平层，块料之间用填缝料嵌填，使其满足强度和稳定性的要求路面强度：主要由基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力构成。第十二章 无机结合料稳定路面无机结合料稳定材料：在粉碎的或原状松散的土中参入一定量的无机结合料和水，经拌合得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料。特点：稳定性好，抗冻性能好，结构本身自成板体等特点。力学特性：1应力应变特性：与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水率、龄期、温度有关。2疲劳特性：疲劳寿命主要取决于重复应力与极限应力之比。其疲劳寿命取决于材料的强度和刚度，强度越大刚度越小，其寿命越长。3收缩（温，干缩）特性干缩特性指标：干缩应变，干缩系数，干缩量，失水量，失水率和平均干缩系数石灰土基层（底基层）：用石灰稳定细粒土得到的混合料简称石灰土，所做成的基层。石灰剂量=石灰质量/干土质量强度形成：离子交换作用、结晶硬化作用、火山灰作用、碳酸化作用。石灰稳定土基层缩裂防治措施：（1）控制压实含水率（2）严格控制压实标准（3）施工在当地气温进入0前一个月结束。（4）重视初期养护（5）施工结束后要及早铺筑面层（6）在石灰稳定土中掺加集料（7）通过（设置联结层铺筑碎石隔离过渡层）来防止基层裂缝的反射水泥稳定类基层：在粉碎的或原状松散的土中，掺入适量水泥和水，经拌和摊铺，在最佳含水率时压实及养护成型，其抗压强度符合要求，以此修建的路面基层。工业废渣材料：主要用石灰与之综合稳定，常用的有石灰粉煤灰类及石灰其他废渣。石灰稳定工业废渣基层特点：水硬性，缓凝性，强度高，稳定性好，成板体，强度随龄期不断增加，抗水，抗冻，抗裂而且收缩性小，适应各种气候和水文地质条件。石灰煤渣（二渣）：用石灰和煤渣按一定配合比加水拌和，摊铺，碾压，养生而成型的基层。 三渣：二渣中掺入一定量的粗集料。 石灰煤渣土：二渣中掺入一定量土。石灰粉煤灰（二灰）：基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和，摊铺，碾压及养生而成型。二灰基层土：在二灰中掺入一定量土，经加水拌和，摊铺，碾压及养生成型的基层为防止裂缝，采用石灰与粉煤灰的配比为1:31:4，集料含量为80%85%左右为最佳，既可抗干缩又可抗温缩。不少地区修筑高级或次高级路面时选用这种基层和底基层，既减少了因基层反射裂缝而引起的面层开裂问题，还减轻沥青路面的车辙。第十三章 沥青路面沥青路面：用沥青材料做结合料黏接矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面的结构。沥青路面的主要损坏模式：沉陷、车辙、推移、开裂、低温缩列和反射裂缝、松散和坑槽。主要的破坏模式为疲劳开裂、低温缩裂、车辙。疲劳开裂：1、定义：路面在正常使用情况下，由行车荷载的多次反复作用引起的疲劳开裂。 2、 疲劳开裂的特点： 路面无显著的永久变形，开裂开始大都是形成细而短的横向开裂逐渐扩展成网状，开裂的宽度和范围不断扩大。3、产生开裂的原因：沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面的拉应变（或拉应力）值超过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表面发展。经水硬性结合料稳定而形成的整体性基层，也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。 低温缩裂1、定义：路面结