道路工程路基路面工程PPT课件

1、第一节 概述 一路面 是位于路基上方，直接承受荷载和自然因素的作用，由各种材料按照不同比例拌和，铺筑而成的一种带状构造物。 二路面结构 1.面层 2.基层 3.垫层第1页/共54页第2页/共54页 三路面类型 1.按面层使用材料分： 沥青类 水泥砼 粒料 块料 2.按强度构成原理分： 嵌锁法路面 级配法路面 稳定法路面 铺砌法路面第3页/共54页 3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) 和各类沥青面层、碎（砾）石面层，块料面层等组成的路面结构。 刚性路面 水泥砼作面层或基层。 半刚性路面 以石灰水泥稳定土或石灰水泥处治碎（砾）石，含工业废渣基层。 4.常见路面结构层类型

2、： 碎（砾）石类: a.泥结碎石：以碎石为骨料，黏土作填充料粘结料经压实而成的路面结构层。适用于基层和中级路面基层。第4页/共54页b.泥灰结碎石：以碎石为骨料，用一定数量的石灰和作粘结料，经压实而成的路面结构，适用于基层。 c.级配碎（砾）石：由各种集料和土，按最佳级配原理 配制并铺压而成的路面结构。适用于基层和中层路面面 层。 d.水结碎石：用大小不同的扎制碎石从大到小分层铺， 洒水碾压，依靠碎石嵌锁和石粉胶结作用形成的路面结 构层，适用于基层。结合料稳定类： a.石灰（稳定）土：将一定量的石灰同粉碎土拌和，摊 铺，在最佳含水量时压实，经养护成型的路面结构，适用于基、垫层。第5页/共54页

3、b.水泥稳定土：在粉碎的和原来松散的土中掺 入适量的水泥和水经拌和，压实，养护成型 的路面结构层。适用于基、垫层。 c.沥青稳定土：用沥青做结合料，与粉碎的土 或土集料 混合经拌和，铺压而成的路面结 构。用于基、垫层。 d.工业废渣：用石灰或石灰下脚料做结合料， 与活性材料及土或其他集料按一定配合比， 加适量水拌和，铺压，养护成型的路面结构 层。适用于基层、垫层。 第6页/共54页 沥青类 a.沥青表面处治：用沥青和矿料按层铺法或拌和方法，铺筑成厚度不大于3cm的一种薄层路面面层、防水层、磨耗层、防滑层。 b.沥青贯入碎石：用大小不同的碎石或砾石分层铺筑，颗粒尺寸自下而上逐层减小，同时分层贯入

4、沥青，经分层压实而成的路面结构层。适用于次高级路面面层，高级路面基层，联结层。 c.沥青碎石：以一定级配的矿料用沥青做结合料，按一定比例配合，拌匀，铺压而成的路面结构层。适用于高级、次高级路面面层，高级路面基层，联结层。 d.沥青砼：由适当比例的各种不同大小颗粒的矿料和沥青在一定温度下拌和成混合料，经铺压而成的路面结构层。 第7页/共54页 水泥砼：以水泥与水合成水泥浆为结合料，碎（砾）石为骨料，砂为填充料，按适当的配合比例，经加水拌和、摊铺、振捣、整平、养护所筑成的路面结构层。适用于高级路面面层、基层。块料类 a.整齐块石 b.半整齐块石 c.水泥石砼联锁块 分别以加工的整齐块石、半整齐块石

5、、预制的水泥砼联锁铺砌而成的路面面层。分别适用于高级路面面层、次高等级路面面层、高级路面面层。 第8页/共54页四、路面等级1、高级路面 公路等级：高速、一、二级公路用； 面层类型：沥青砼、水泥砼； 特点： a.强度、刚度高，稳定性好； b.使用寿命长，能适应较繁重的交通量； c.平整无尘，能保证高速行车； d.养护费用少，运输成本低； e.投资大。2、次高级路面 公路等级：二、三级公路； 面层类型：沥青贯入式，沥青碎石、沥青表面处治；第9页/共54页 特点： a.强度、刚度较高； b.使用寿命较长，适应交通量较多； c.行车速度较高； d.造价较低； e.费用和成本较高。3、中级路面 公路等

6、级：四级公路； 面层类型：碎（砾）石（泥结或级配）、半整齐块石、粒料类。 特点： a.强度、刚度低，稳定性差； b.平整度差，易扬尘； c.仅适应较小交通量； d.行车速度低，造价低； e.养护费用高、运输成本高。第10页/共54页4、低级路面 公路等级：四级公路； 面层类型：粒料、当地材料。 特点： a.强度、刚度最低； b.水稳性、平整度均差，易扬尘； c.低速行车，适用较小交通量； d. 造价低，养护运输成本高。第11页/共54页五. 路面的基本要求 1.足够的强度和刚度； 2.足够的稳定性； 3.足够的耐久性； 4.足够的表面平整度； 5.足够的表面抗滑性能； 6.足够的少尘性和低噪声

7、。第12页/共54页第二节 沥青路面的设计与施工一.沥青路面的设计1.设计内容 材料的选择，混合料配合比设计、设计参数的测试 与确定； 路面结构层组合与厚度计算； 路面结构方案比选； 路面加宽加固设计； 路面排水系统设计。2.设计原则 应根据使用要求及气候、水文、地质等自然条件， 密切结合当地实践经验，进行路基路面综合设计；第13页/共54页 在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则。进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠，有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。 结合当地条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新

8、材料、新工艺、新技术，应在路面设计方案中积极、慎重地加以应用。 应注意环保、施工人员健康和安全。 推广机械化施工； 高速、一级公路不宜分期修建。 对有可能产生较大沉降路段，宜按“分期修建”或“一次设计分期实施”原则。 第14页/共54页3.路面结构组合设计 路面等级与路面类型的选择公路等级路面等级面层类型设计年限(年)设计年限内累计标准轴次(万次/一车道)高速公路一级公路高级路面沥青混凝土l 5400二级公路高级路面沥青混凝土12200次高级路面热拌沥青碎石混合料、沥青贯入式10100200三级公路次高级路面乳化沥青碎石混合料、沥青表面处治810100四级公路中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎

9、(砾)石、半整齐石块路面51 0低级路面粒料改善土6第15页/共54页半刚性基层上沥青层推荐厚度公路等级沥青层推荐厚度()公路等级沥青层推荐厚度()高速1218三24一1015四12.5二510 沥青层厚度确定 第16页/共54页 基层选择： a.有足够强度，水稳定性，抗冻性； b.收缩变形小，抗冲刷能力强； c.就地取材； d.确定合理配合比； e.每侧比路面宽至少25。 垫层选择： a.材料宜选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等。 b.高速、一、二级公路排水垫层应铺至与路基同宽，三、四级公路可比底基层每侧宽至少25。 路面总厚度应满足最小总厚度的要求。第17页/共54页最小防冻厚度（) 土

10、质粘性土、细亚砂土粉性土路基类型 基、垫层类型道路冻深()砂石类稳定土类工业废料类砂石类稳定土类工业废料类50100404535403035455040453040100150455040453540506045504045中湿150200506045554050607050604550大于2006070556550557075607050656010045554050354550604555405010015055605055 4550607055655060潮湿150200607055655055708065706065大干20070806575557080l0070906580第18页/

11、共54页4.新建路面厚度设计 设计步骤 a.根据设计任务书的要求，确定路面等级、面层类型、设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值； b.按路基土类和干湿类型，将路基划分为若干路段，确定各路段土基回弹模量值EO。 c.根据设计弯沉值计算路面厚度； d.进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。 设计程序框图如图所示。第19页/共54页第20页/共54页标准轴载计算参数标准轴载BZZ-100标准轴载BZZ一100标准轴载P(kN)100单轮传压当量圆直径d(mm)21.30轮胎接地压强p(MPa)0.70两轮中心距()1.5d第21页/共54页 设计参数 a.累计当量轴次Ne 式中：Ne设计

12、年限内一个车道上的累计当量轴次； t 设计年限； N1第一年双向平均日当量轴次； Nt 第t年双向平均日当量轴次； r 设计年限内交通量年增长率（%） 车道系数。 b.土基回弹模量EO； c.路面材料模量。1 1)1 365NrrNte13651)1(1)tettrNNrror第22页/共54页路面厚度计算 a.容许弯沉值（设计弯沉值） 式中： 容许弯沉值（0.01mm） 公路等级系数； 面层类型系数； 基层类型系数。 b.容许弯拉应力 式中： 容许弯拉应力值； 劈裂强度； 抗弯拉强度结构系数； bsceRAAANl2.0600RlcAsAbAspRsKRspsK第23页/共54页c.容许剪应

13、力 式中： 容许剪应力； 抗剪裂强度； 抗剪结构强度系数； d. lR作为控制指标确定路面厚度RrkRK第24页/共54页FEplcoA2AlpoEcFAlRl实际路面是一个多层体系，此时为了应用理论公式需将多层体系换算成三层体系：第25页/共54页12.422niiiEHhEe. 以 作为控制指标确定路面厚度。计算图式式中： 最大拉应力 理论最大拉应力系数。 使 将多层体系换算为三层体系： 将多层体系换算为三层体系： RmmpmmmR41xiiixEhhE10.911niii xxEhhE 2412niiinEhhE第26页/共54页f. 以 作为控制指标确定路面厚度。计算图式 式中： 剪应

14、力； 最大剪应力系数； 面层材料内摩擦角。 要求； 当有多层体系时，换算为三层体系的方法，同以 作为控制指标时的换算。 例4-1 指出如图路面结构体系中路表弯沉值最大值点位及第3层底面弯拉应力的最大值点位。并绘出各自的计算图式。 RcosmfpmfRRlR第27页/共54页解：当求路表弯沉值时：将多层体系换算为当量二层体系如下：双轮轮隙中心A气为弯沉最大值。 4 . 2252EEhiHii2.42.42.42.480060045030010162230800800800800=10+14.2+17.3+19.9=61.4第28页/共54页当求第3层底面弯拉应力时 3413iiiEhhE4446

15、00600166008001060012005= 5.910.716= 32.69 . 0454EEhiHii9 . 09 . 04503003045045022= 2219.1= 41.1最大值点C位于第三层底面双轮轮隙中心处。 第29页/共54页例4-2 确定如图结构层路表弯沉和剪应力的最大值点位，并绘出计算图式。层数模量（Pa）厚度（）11000428008365015440022528第30页/共54页解：当确定路表弯沉时：4.2252EEhiHii4 . 24 . 24 . 280040022800650158008008=812.5415.02=38.85 最大点A位于双轮轮中心处

16、。 当求最大剪应力值时： 最大值D点位于车轮中心行车方向后方离车轮中 心距离为0.9处。 第31页/共54页二、沥青路面施工 1、沥青表面处治： 层铺法：将沥青材料与矿质材料分层洒布与铺撒，分层碾压成型。 拌和法； a.热拌热铺法；按热拌沥青混合料路面的规定执行。 b.冷拌冷铺法：按乳化沥青碎石混合料路面的规定执行。 2、沥青贯入式 撒料，撒铺应均匀，并不断检查松铺厚度和校验路拱。 碾压，先用68t 压路机以2km/h的初碾速度压34遍，使集料 稳定，无显著推移；碾压遍数一般为24遍。 浇洒第一遍沥青 撒布第一层嵌缝料 再碾压，立即用812t压路机碾压46遍，直到稳定； 浇洒第二层沥青撒布第二

17、层嵌缝料碾压浇洒第三层沥青撒布封层料最后碾压（宜用68t 压路机碾压24遍） 3、热拌沥青混合料 混合料类型选择；拌制及运输；摊铺；压实及成型。第32页/共54页三、沥青路面防滑 1、提高沥青路面抗滑性能的措施 提高沥青混合料的抗滑性能； a.矿质骨料采用硬质粒料； b.矿料级配采用升级配； c.选用裹覆力大的较硬沥青； d.尽量减少沥青用量。 采用防滑封面结构 a.在沥青混合料碾压完成后，立即铺撒硬质矿料，并压入混 合料表面内； b.采用多孔沥青混合料铺成透水性面层，加速路面排水； 使用树脂系高分子材料对路面进行防滑处理，将粘结力强的 人造树脂涂布在沥青路面上，然后铺撒硬质粒料，在树脂 完全

18、硬结之后，将未粘着的粒料扫掉。 2、抗滑性能指标 高速、一级公路宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定 车，以（501）km/h的车速测定横向力系数SFC。 路面宏观构造深度 TD，在峻工后第一个夏季用铺砂法或激光构造深度仪测定。 摆值Fb（BPN）第33页/共54页3、评价路面抗滑能力指标的测定方法 铺砂法测定 构造深度 TD a.手工铺砂法，将细砂铺在路面上，计算嵌入凹凸不平的表面空隙中的砂的体积与覆盖面积之比。将全部砂都填入凹凸不平空隙中。 b.电动铺砂法，用50ml砂，在玻璃板上铺50宽时，标定厚度与长度的关系。按同法在测试路面上铺砂，测定摊铺长度。TD为： 激光构造深度仪测定 构造深度

19、 TD 高速脉冲半导体激光器产生红外线投射到路表面，从投射面上散射光线由接受透镜聚焦到以线性分布的光敏二级管上，接收光线最多的二级管位置给出这一瞬间道路表面的距离，通过计算得出TD。摊铺长度标定长度摊铺长度标定长度TD第34页/共54页摆式仪测定 摆值BPN 根据摆锤位能的损失等于摆锤擦过路面克服路面所做的功。摩擦系数测定车 测 横向力系数SFC 承受恒定竖向荷载的测试轮与地面紧密接触，并与车辆前进方向成20角，这样当车辆前进时在测试轮上产生一个横向摩阻力，由压力传感器测得，则竖向荷载横向力SFC第35页/共54页第三节 水泥砼路面设计与施工一、水泥砼路面的类型 1、普通砼（or 无筋砼or素

20、砼） 是指除局部或接缝外均不配筋。 2、钢筋砼 是指板内配置纵、横钢筋或钢筋网。 3、碾压砼 是指水泥砼混合料（水泥和水的用量显著减少）经摊铺、碾压成型。 4、钢纤维砼 是指在砼中掺入钢纤维。 5、连续配筋砼 是指沿纵向配置连续钢筋。第36页/共54页二、水泥砼路面特点 1、强度高； 2、稳定性好； 3、耐久性好； 4、养护费用少，经济效益高； 5、利于夜间行车； 6、水泥、水需要量大； 7、接缝产生不利影响； 8、开放交通迟； 9、修复困难。第37页/共54页 三、水泥砼路面常见病害1、断裂；2、碎裂；3、唧泥；4、借台；5、拱起；6、剥落；7、裂纹。第38页/共54页四、水泥砼路面的构造1

21、、土基；2、垫层；3、基层；4、砼面板第39页/共54页五、接缝设计 1、纵缝 纵向施工缝； 纵向缩缝；第40页/共54页2、横缝 横向缩缝； 第41页/共54页胀缝； （a） (b) (c)第42页/共54页横向施工缝；第43页/共54页六、水泥砼路面设计参数 1、标准轴载：BZZ-100 2、交通分级： 特重 NS1500 重 NS = 2001500 中等 NS = 5200 轻 NS5 NS标准轴载作用次数。（次/d）3、使用年限：t=2040年 特重 30年 重 30年 中等 20年 轻 20年第44页/共54页4、累计作用次数 是指设计使用年限内路面临界荷位上所受到的标准轴载累计作

22、用次数Ne。 临界荷位： 后轴一侧双轮组轮载作用于横缝边缘中部； 后轴轴载作用于板中部。5、设计强度；以28弯拉强度为标准。6、弯拉弹性模量；以实测为宜。7、基层顶面当量回弹模量Et04. 113739otE式中：o 实测弯沉值。不应低于P199表5.15规定值。 o第45页/共54页8、砼面板的最大温度梯度 可按自然区划P200表5.17取用。表5.17 最大温度梯度计算值 Tg公路自然区划、Tg(/)0.830.880.900.950.860.980.930.98第46页/共54页七、板的平面尺寸及板厚的确定 B：L = 1：1.3 B4.5m L = 46 m hmin = 18cm 1、初估厚度按P202表5.18取用交通等级特重重中等轻初估