路基路面工程设计 课件 1.路基路面结构认知

路基路面结构认知路基路面的特点及性能要求主讲人：丁烈梅引言当我们驾车飞驰在高速公路，或漫步于城市街道时，可曾思考过古代道路是什么样的？脚下的道路是怎么发展而来的？本课程让我们揭开路基路面工程的科学面纱，追溯其发展历程，并探索这一“大地脊梁”如何用合理的结构诠释力与美的平衡。目录content路基路面的概念路基路面工程的特点路基路面的性能要求020304公路及路基路面的发展011公路及路基路面的发展

最原始的道路是由踩踏形成的小径。

距今4000年前新石器晚期，为牛马运输而形成驮运道。

到商朝，有了夯土道。1公路及路基路面的发展周朝：道路规模和水平有很大发展，《诗经·小雅》中记载：“周道如砥，其直如矢”。——周朝道路平坦如魔石，线形如箭一样直。而且也把道路分为市区和郊区，这可以说是现代城市道路和公路划分的先河。周道如砥，其直如矢周代公路遗址1公路及路基路面的发展战国时期：道路随着车战频繁发生，显得尤为重要。秦始皇统一中国后开始修建以咸阳为中心、通向全国的道路网。秦驰道——秦始皇时期修筑的高等级道路。

秦驰道1公路及路基路面的发展元朝：修建了7条通往全国的主干道，形成了道路网。中华民国时期：公路处于萌芽状态，修建了较早的公路。

1公路及路基路面的发展新中国成立后：我国各地，翻山越岭、跨越大江大河、在冻土区、地震带、森林带等各种复杂地形下，开始修建全国的公路网。1公路及路基路面的发展80年代以后：高速公路开始兴建，目前，各地的高速公路干线网络已经形成，为我国的社会发展、一带一路战略的实施提供了坚实的基础。1公路及路基路面的发展截至2024年年底，全国公路总里程549.04万公里，高速公路以19.07万公里的通车里程高居世界之首。1公路及路基路面的发展近几十年来，我国广大道路工程科技工作者，从我国实际和建设需要出发，引进国外先进技术，刻苦钻研，反复实践，在路基路面工程领域，也取得了许多突破性的系列成果。发展趋势：随着时代的发展，各种新型技术也应用于道路工程中，有用于自动驾驶的道路，有可发电的道路，还有彩色道路、音乐公路等等，未来将逐步实现道路的现代化、智能化。2路基路面的概念路基：在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面（几何尺寸）要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面：在路基顶面用各种混合料铺筑而成的层状结构物。路基是路面结构的基础，坚固、均匀、稳定的路基为路面结构长期承受行车荷载提供了重要的保证；路面结构层的存在又保护了路基，使之避免了直接经受车辆和大气的破坏作用，长久处于稳定状态。路基和路面相辅相成，是不可分离的整体结构。3路基路面工程的特点公路的路线长、工程量大；沿线地形起伏变化大，地质、地貌、气象特征多变；沿线经济程度和交通特点不一样。——以上特点决定了路基路面工程“复杂多变”的特点。4路基路面的性能要求目的：使车辆能以一定的速度、安全、舒适而经济地在道路上运行。足够的强度，以抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应力，如压应力、拉应力、剪应力等，使路面各个部位的各种应力在容许的范围内，保证路面结构不发生压碎、拉断、剪切等各种破坏；（1）承载能力：路基路面结构承受荷载的能力4路基路面的性能要求足够的刚度，以抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应变，如压应变，拉应变、剪应变等，使路面各个部位的各种应变在容许的范围内，在车轮荷载作用下不发生过量的应变或变形，保证不发生车辙、沉陷或波浪等各种病害。（1）承载能力：路基路面结构承受荷载的能力4路基路面的性能要求在降水、高温、低温等恶劣环境作用下仍能保持其原有特性的能力，包括路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和路基稳定性。（2）稳定性4路基路面的性能要求高温季节，沥青路面容易发生软化，沥青含量高的路段会出现泛油；水泥混凝土路面也容易由于高温引起过大的变形而断裂。（2）稳定性北方冰冻地区，低温冰冻季节时，路面容易由于低温产生大量的裂缝；4路基路面的性能要求在地下水丰富地区，低温会引起路基冻胀，从而造成路面结构的破坏。到了春融季节，交通繁忙的路段，有时会引发翻浆破坏。（2）稳定性4路基路面的性能要求在车辆荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。路基路面在车辆荷载的反复作用与环境因素周期性的重复作用下，使用性能将逐年下降，强度与刚度将逐年衰变，引起路基路面结构的损坏。（3）耐久性4路基路面的性能要求影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要因素。高速公路对平整度的要求更高。路面不平整：会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用，造成行车颠簸，影响行车速度、安全性驾驶的平稳性、乘客的舒适性。振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面、汽车机件的损坏和轮胎的磨损，并增大油料的消耗。路面不平整：还会积滞雨水，加速路面破坏。（4）表面平整度：路面表面竖向凹凸量的偏差值4路基路面的性能要求路面表面要求平整，但不宜光滑，应有一定的粗糙度。汽车在光滑的路面上行驶时，车轮与路面之间缺乏足够的附着力或摩擦力，雨天高速行车、紧急制动、突然起动或爬坡、转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使行车速度降低，油料消耗增多，甚至引起严重的交通事故。（5）路面抗滑性：路面表面抗滑能力的大小小结1.我国公路及路基路面的发展。2.路基路面工程的概念、特点。3.路基路面工程的性能要求。谢谢观看！路基路面结构认知路基路面结构要求及影响因素主讲人：丁烈梅目录content路拱横坡度要求路面结构层次划分路基路面的影响因素020304路基横断面要求011路基横断面要求路基填挖1路基横断面要求路基横断面包含路基结构和路面结构两部分。1路基横断面要求路基宽度沿横断面方向由行车道、中间带，硬路肩和土路肩所组成。行车道硬路肩土路肩路基各部分的宽度与道路等级、设计行车速度等有关。1路基横断面要求路面以下，路基根据材料和使用要求，自上而下可分为上路床、下路床、上路堤和下路堤。上路床：路面以下0~30cm范围称为。下路床：上路床往下50或90cm。轻、中等及重交通时为50cm，特重或极重交通时为90cm。上路堤：下路床往下70cm；下路堤：上路堤以下的填方部分。路面上路床30cm下路床50cm或90cm上路堤70cm下路堤2路拱横坡度要求为了保证路面上雨水及时排除，减少雨水对路面的浸润和渗透，保持路面结构强度，路面表面应做成直线形或抛物线形的路拱。2路拱横坡度要求各种不同类型路面的路拱平均横坡度（参考表格）。路面类型路拱平均橫坡度（%）沥青混凝土、水泥混凝土1-2厂拌沥青碎石、路拌沥青碎（砾）石、沥青贯入碎（砾）石、沥青表面处治、整齐石块1.5-2.5半整齐石块、不整齐石块2-3碎砾石等粒料路面2.5-3.5炉渣土、砾石土、砂砾土等3-4选择路拱横坡度，应充分考虑有利于行车平稳和有利于横向排水两方面的要求。路肩横坡度一般较路面横坡大1%，但是高速公路和一级公路的硬路肩采用与路面行车道相同的结构时，应采用与路面行车道相同的路面横坡度。3路面结构层次划分思考：路面为什么要分层呢？行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，因此，对路面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低。3路面结构层次划分分层依据：使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度。（4个）分层结果：通常划分为三个层次，即面层、基层和功能结构层。路面的分层依据、结果路面结构层次划分示意图1-面层；2-基层（有时包括底基层）；3-功能结构层；4-路缘石；5-加固路肩；6-土路肩；i-路拱横坡度砂石路面概念：直接与行车荷载和大气接触的表面层次，承受较大的行车荷载的垂直力，水平力和冲击力作用。同时还受降水的浸蚀和气温变化的影响。3路面结构层次划分沥青碎石路面水泥混凝土路面沥青混凝土路面要求：应具备较高的结构强度，刚度，较好的水稳定性和温度稳定性，且应当耐磨，不透水（透水路面除外）；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。材料：沥青混凝土、水泥混凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂石混合料及块石等。块石铺砌路面面层的概念、要求、材料概念：基层是主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并将其扩散到下面的垫层和土基中的结构层。沥青稳定碎石基层级配碎石基层贫混凝土基层3路面结构层次划分要求：(1)足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力；(2)足够的水稳定性（抗冲刷能力）；(3)较好的平整度。注：沥青路面中——主要的承重层；

水泥混凝土路面中——次要的承重层材料：稳定类：无机结合料稳定类——半刚性；

有机结合料稳定类——柔性嵌挤类：各种粒料材料——柔性混凝土类：如贫混凝土——刚性基层的概念、要求、材料水泥稳定碎石基层二灰碎石基层3路面结构层次划分山西省太原至长治高速公路某潮湿路段的路面结构设计图

干湿类型层位潮湿路段面层上面层4厘米SBS改性沥青砼AC-16中面层5厘米沥青砼AC-20下面层7厘米沥青砼AC-25基层上基层15厘米水泥稳定碎石下基层18厘米二灰稳定碎石底基层（整平层）20厘米二灰土功能层（排水层）15厘米天然砂砾总厚度（厘米）843路面结构层次划分3路面结构层次划分功能结构层概念、分类、材料概念：为保证面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态而设置的结构层，以及加强路面层间结合设置的结构层。功能：改善路基的湿度和温度状况；加强路面结构层之间的联结。分类及材料：①排水层、防冻层：松散粒料为主②处治层（透层、黏层、封层、应力吸收层等）山西省太原至长治高速公路某潮湿路段的路面结构设计图

干湿类型层位潮湿路段面层上面层4厘米SBS改性沥青砼AC-16中面层5厘米沥青砼AC-20下面层7厘米沥青砼AC-25基层上基层15厘米水泥稳定碎石下基层18厘米二灰稳定碎石底基层（整平层）20厘米二灰土功能层（排水层）15厘米天然砂砾总厚度（厘米）843路面结构层次划分透层下封层黏层黏层3路面结构层次划分4路基路面的影响因素交通荷载

路基路面结构的温度和湿度状况随周围环境的变化而变化，路基路面体系的性质与状态也随之发生变化。环境影响因素——温度和湿度4路基路面的影响因素路基土和路面材料的强度与刚度随路面结构内部温度和湿度的变化，有时会有大幅度的增减。环境影响因素——温度和湿度4路基路面的影响因素路基土和路面材料的体积随路基路面结构内温度和湿度的升降而引起不均匀的膨胀和收缩。这种不均匀的胀缩因某种原因受到约束时，路基和路面结构内便会产生附加应力，即温度应力和湿度应力。环境影响因素——温度和湿度4路基路面的影响因素环境影响因素——温度和湿度4路基路面的影响因素路基土和路面材料的几何性质和物理性质随温度与湿度产生变化，因此，在分析和设计路基路面结构时，还应考虑自然因素的影响。尤其要注意北方的季节性冰冻地区

，南方的雨季期等特殊时期、特殊区域。小结1.路基横断面要求、路拱横坡度要求。2.路面结构层次划分要求。3.路基路面工程的影响因素。谢谢观看！路基路面结构认知山西工程科技职业大学公路自然区划的确定及应用主讲人：丁烈梅目录content公路自然区划的方法及结果02公路自然区划的意义及原则01各公路自然区划的特点03公路自然区划的应用04引言这么大的疆域，这么丰富的地貌，怎么才能区分不同区域的公路特性呢?1公路自然区划的意义及原则目的、意义：为了区分不同区域自然条件对公路工程影响的差异性，体现各地公路设计施工的特点及侧重解决的问题。区划原则道路工程特征相似的原则地表气候区划差异性原则自然气候因素既有综合又有主导作用的原则三个等级一级区划：按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带考虑冰冻、水热平衡和地理位置分7个一级区划。二级区划：在一级区划内再以潮湿系数为依据分为过湿、中湿、润湿、润干、中干和过干等六个等级，结合各区地理、气候特征等因素进行二级区划分。33个二级区划+19个二级副区=52个三级区划：是二级区划的具体化，各省自定2公路自然区划方法及结果Ⅰ区——北部多年冻土区；Ⅱ区——东部温润季冻区；Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区；

Ⅳ区——东南湿热区；Ⅴ区——西南潮湿区；Ⅵ区——西北干旱区；

Ⅶ区——青藏高寒区Ⅲ黄土高原干湿过渡区

Ⅲ1山西山地、盆地中冻区

Ⅲ1a雁北张宣副区

Ⅲ2陕北典型黄土高原中冻区

Ⅲ2a榆林副区

Ⅲ3甘东黄土山地区

Ⅲ4黄渭间山地、盆地轻冻区例：山西省大部分地区属于Ⅲ1区，雁北地区属于Ⅲ1a区2公路自然区划方法及结果2公路自然区划方法及结果Ⅰ区－北部多年冻土区：对于多年冻土层，道路设计原则是保温，不可轻易挖去覆盖层，使路堤下保持冻结状态。该区主要是林区道路，路面结构多为中级路面，因表土湿度大，地面径流大，最易翻浆，应采取换土、稳定土、砂垫层等处理方法。3各公路自然区划的特点Ⅱ区-东部温润季冻区：突出问题是翻浆和冻胀。可根据不同的路基潮湿状态采取不同措施。该区缺乏砂石材料，采用稳定土基层已取得一定经验。3各公路自然区划的特点Ⅲ区-黄土高原干湿过渡区:黄土对水比