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文档简介
1、挡土墙:挡土墙:防止填土或土体变形失稳,支撑路堤填土或山坡土体,而承 受侧向土压力的建筑物。 重力式挡土墙:重力式挡土墙: 依靠墙自身抵抗土体侧压力来维持其稳定性的挡土墙。 墙背:墙背:挡土墙靠近回填土的一面。 主要力系:主要力系:经常作用于挡土墙的各种力。 附加压力:附加压力:季节性作用于挡土墙的各种力。 特殊力:特殊力:偶然出现的力。 压实度:压实度:路基土压实达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大 干密度0 比值,用K 表示。 最佳含水率:最佳含水率:土在最大干密度时与其相对应的含水率。 路面:路面:用各种材料和混合料铺筑在路基上供车辆行驶的层状结构物。 路面基层:路面基层:直接位于沥
2、青面层下用高质材料铺筑的主要承重层。 路面稳定性:路面稳定性:路面保持其本身结构强度的性能。 接触面积:接触面积:轮胎传给路面的荷载分布的面积。 轴载谱:轴载谱:不同轴载的作用次数的频率组成 轮迹横向分布:轮迹横向分布: 总轴载作用按一定规律分布于车道横断的现象。 轮迹横向分布系数:轮迹横向分布系数: 一定宽度条带内车辆累积作用频率。 疲劳:疲劳:材料的极限强度会随着作用次数的增加而降低的现象;一般有 劈裂疲劳和小梁疲劳试验(拉弯疲劳试验)。 疲劳破坏:疲劳破坏:路面材料在低于极限抗拉强度下,承受多次重复应力或应 变的作用,其内部的微裂缝不断扩展,强度储备逐渐耗损而最终导致 破坏的现象。 /
3、38 疲劳极限:疲劳极限: 容许重复作用次数随重复应力(应变)值的减少而随增加, 当重复应力(应变)值减少到重复荷载作用次数无限大时的重复应力 (应变)值即称为疲劳极限。 疲劳寿命:疲劳寿命:材料从开始加载到破坏所对应的重复荷载作用次数称为疲 劳寿命。 无机结合料稳定材料(无机结合料稳定类基层、无机结合料稳定材料(无机结合料稳定类基层、半刚性基层)半刚性基层) :在粉碎 的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(水泥、 石灰或工业废渣 等) 和水,经拌和得到的混合料在压实与养生后,其抗压强度符合规 定要求的材料称为无机结合料稳定材料。 设计龄期:设计龄期:不同无机结合料稳定材料的强度和模量随龄
4、期增长的速度 不同,因此,在路面结构设计时的参数设计龄期,对于水泥稳定类材 料的劈裂及模量的龄期为 90 天,对于石灰或者二灰(石灰粉煤灰)稳 定类的龄期为 180 天,水泥粉煤灰稳定类为 120 天,材料组成设计 7 天的抗压强度。 垫层:垫层:位于土基和基层(底基层)之间,起防水、排水、防污、防冻 作用。 配合比设计:配合比设计:采用经济适用原则,以设计文件和施工技术规范规定的 混合料强度为设计标准,通过试验选择最适宜稳定的集料或土,确定 结合料剂量和混合料最佳含水量。 沥青路面:沥青路面:用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层 所组成的路面结构。 车辙:车辙:路面结构及路基在
5、行车荷载作用下的补充压实(再压实),或结 / 38 构层及路基中材料的侧向位移产生的累积永久变形(剪切破坏) 。车辙 还包括轮胎磨耗引起的材料缺失。 松散剥落:松散剥落:沥青从矿料表面脱落,在荷载作用下面层呈现的松散现象。 沥青层出现松散剥落将会继而出现坑槽破坏。 表面抗滑不足:表面抗滑不足:沥青路面在使用过程中,表面集料被逐渐磨光,或者 出现沥青层泛油,使得沥青层表出现光滑。 层铺法层铺法: :分层洒布沥青,分层铺撒矿料和碾压的方法修筑面层。 路拌法路拌法: :采用移动式拌和机械(或人工)在现场施工, 将矿料和沥青材料 就地拌和,摊铺并碾压密实成型。可采用热油冷料或冷油冷料拌和摊 铺。 厂拌
6、法厂拌法: :一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和, 送到 工地摊铺碾压成型。分热拌热铺、热拌冷铺,区别在于摊铺时混合料 温度 公称最大粒径:公称最大粒径: 保留在最大尺寸的标准筛上的颗粒含量不超过 10% (也 就是指混合料中筛孔通过率为 90100%)的最小标准筛筛孔尺寸。 劲度模量:劲度模量:材料在给定的荷载作用时间和温度条件下应力与总应变的 比值 蠕变:蠕变:蠕变是应力不变,变形随时间而增加的现象。 应力松弛:应力松弛:应力松弛是恒定不变,应力随时间减小的现象。应力降低 到初始数值(初始应力值的 1)的时间,称为松弛时间。 沥青:沥青:是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍
7、生物组成的黑褐色 复杂混合物,呈液态、半固态或固态。 / 38 石油沥青:石油沥青:原油蒸馏后的残渣。根据提炼程度的不同,在常温下成液 体、半固体或固体。石油沥青色黑而有光泽,具有较高的感温性。 失稳性车辙:失稳性车辙:沥青路面结构层在车轮荷载作用下, 内部材料流动,产 生横向位移,在轮迹处出现变形 结构性车辙:结构性车辙:路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形主要是由 于路基变形传递到面层引起 磨耗性车辙:磨耗性车辙:路面结构顶层材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不 断损失而形成的永久变形 轮辙试验:轮辙试验:模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的试验方法, 室内代表性试验为车辙试验。车
8、辙试验是在规定尺寸的板块状压实沥 青混合料试件上,用固定荷载的橡胶轮反复行走后,测定其在变形稳 定期每增加变形 1 的碾压次数,即动稳定度,以次表示。 马歇尔稳定度:马歇尔稳定度:试件破坏时的最大荷载 流值:流值:达到最大荷载时,试件所产生的垂直流动变形值(以 0.1 计) 粘附理论:粘附理论:水降低了沥青的粘附性、对沥青形成冲刷,水进入沥青与 集料间、隔离了沥青与集料的粘结 当量圆:当量圆:轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近,压面近似为椭 圆,为方便计算分析,简化为圆形均布。 反射裂缝:反射裂缝:由基层的缩裂反射到面层的裂缝。 *沥青路面高温稳定性:沥青路面高温稳定性:沥青混合料在荷载作
9、用下抵抗永久变形的能 力 当量轴次:当量轴次:按弯沉等效或拉应力等效的原则,将不同车型、不同轴载 / 38 作用次数换算为与标准轴载 100 相当的轴载作用次数。 累计当量轴次:在设计年限内,考虑车道系数后,一个车道上的当量 轴次总和。 / 38 1 1、挡土墙的用途(什么情况下用挡土墙)、挡土墙的用途(什么情况下用挡土墙) 1.路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边坡地段 2.为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段 3.可能产生塌方,滑坡的不良地质地段 4.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段 5.桥梁或隧道与路基的连接地段 6.为节约用地,减少拆迁或少占农田地地段 7.为保护重要建筑物,生
10、态环境或其它特殊需要的地段 2 2、挡土墙类型、挡土墙类型 按挡土墙位置分: 路堑挡墙,路堤挡墙,路肩挡墙、山坡挡墙、隧道和明洞口挡墙桥梁 两端挡墙等。 按挡土墙的墙体材料分: 石砌挡墙,混凝土挡墙,钢筋混凝土挡墙,砖砌挡墙,木质挡墙和钢 板墙等。 按挡土墙的结构形式分: 重力式,悬臂式,扶壁式,锚杆式,拱式,锚定板式,板桩式和垛式 等。 按照工作方式: 刚性挡土墙、柔性挡土墙 3 3、各种挡土墙的用处、各种挡土墙的用处 路堑墙 / 38 1)在山坡陡峻处,用以减少挖方量,降低边坡高度,避免山坡因开挖 而失去稳定; 2)在地质不良地段,用以支挡可能滑塌的山坡土体。 路堤墙 1)在山坡陡峻处填筑
11、路堤,用以支挡路堤下滑; 2)收缩坡脚,避免与其它建筑物相互干扰,减少填方量; 3)保证沿河路堤不受河水冲刷 路肩墙 1)支挡陡坡路堤下滑; 2)抬高公路; 3)收缩坡脚,减少占地,减少填方量; 山坡墙 支挡山坡覆盖层或滑坡下滑 锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙 由肋柱,挡板和锚杆组成,靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。肋柱,挡 板可预制。一般适用于墙身较高的路堑墙或路肩墙,并具有锚固条件。 每级墙高不宜大于 8m,多级墙的上下级间应设置宽度不小于 2m 的平 台。 锚定式挡土墙锚定式挡土墙( (锚定板式锚定板式) ) 类似于锚杆式挡土墙,仅锚杆的固定端用锚定板固定在山体内。一般 适用于路堑墙或路堤墙。 借
12、助于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧向土压力, 保持墙的稳定。 / 38 墙高不宜超过 10m。 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙由立壁,墙趾板和墙踵板组成,利用墙踵板上的填土 重量来维持土体稳定。 适用于缺乏石料地区及挡土墙高度不大于 7m 的 情况。 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 相当于沿悬臂式挡土墙的墙长,每隔一定距离设置一道扶壁,使墙面 板与墙踵板连接起来,以承受较大的弯矩作用。适用于高墙。 加筋土挡土墙加筋土挡土墙 由面板,拉筋和填料组成,依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向 土压力,面板可预制。适用于缺乏石料地区及在软弱地基上修筑路肩 墙与路堤墙。 垛式挡土墙垛式挡土墙 用钢筋混
13、凝土预制杆件,纵横交错装配成框架,内填土石,以抵抗土 压力。适用于缺乏石料地区的路肩墙与路堤墙。 桩板式挡土墙桩板式挡土墙 由桩柱和挡板组成,利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后 主动土压力。适用于土压力大,要求基础埋置深地段,可用于路堑墙、 路肩墙。 4 4、挡土墙的构造、挡土墙的构造 1墙面 墙身 2墙背(俯斜、仰斜、垂直)有直线形墙背和折线形墙背之分 / 38 3墙顶及护栏 4基底(墙趾、墙踵) 基础基础 基础埋置深度 影响因素:地质条件、水文情况、冻结深度、邻 近建筑物的基础影响 一般情况下,地表下不小于 1 米。 路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于 0. 5m。 无冲
14、刷时,应在天然地面以下至少 1m; 有冲刷时,应在冲刷线以下至少 1m; 受冻胀影响时,当冻深小于或等于1m 时,应在冻结线以下不少于 0.25m,并应符合基础最小埋置深度不小于 1m 的要求;当冻深超过 1m 时,基底最小埋置深度不小于 1.25m,还应将基底至冻结线以下 0.25m 深度范围内的地基土换填为弱冻胀材料。碎石、砾石和砂类地基,不 考虑冻胀影响,但基础埋深不宜小于 1m。 排水设施排水设施 目的: 疏干墙后土体; 防止地面水下渗; 防止墙后积水形成静水压力等 主要措施:地表排水 墙身排水 设置地面排水沟,引排地面水。 夯实回填土顶面和地面松土,防止雨水及地面水下渗。 / 38
15、路堑挡土墙墙趾到边沟予以铺砌加固,以防止边沟水渗入基础。 设置墙身泄水孔,排除墙后水。 尺寸一般为 510、1010、1520 的方孔或直径为 510 圆孔。 孔眼间距一般为 23m,对于浸水挡土墙孔眼间距一般 1.01.5m 沉降缝和伸缩缝沉降缝和伸缩缝 为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂,需根据地质条件的变异和 墙高,墙身断面的变化情况设置沉降缝沉降缝。 为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝,应设置伸缩缝伸缩缝。 沿路线方向每隔 10-15m 设置一道,应将墙身和基础断开,缝宽 2-3 5 5、挡土墙设计原则、挡土墙设计原则 极限状态分项系数法 受力抗力 6 6、重力式挡土墙设计
16、、重力式挡土墙设计 抗滑稳定性验算 滑动稳定方程 抗滑稳定系数 抗倾覆稳定性验算 倾覆稳定方程 抗倾覆稳定系数 地基应力验算 地基承载力抗力值 不均匀沉降 合力偏心距验算 截面强度验算(剪切破坏) 强度计算 稳定计算 弯曲抗拉极限强度验 算 正截面直接受剪时验算 7 7、增加抗滑稳定性的方法、增加抗滑稳定性的方法 设置倾斜基底 采用凸榫基础 更换基地土层 / 38 改变墙身断面形式和尺寸 8 8、增加抗倾覆稳定性的方法、增加抗倾覆稳定性的方法 展宽墙趾 改变墙面及墙背坡度 改变墙身断面类型 9 9、提高地基承载力或减小基地应力的方法、提高地基承载力或减小基地应力的方法 采用人工基础 采用扩大基
17、础 1010、路基工程具有以下特点:、路基工程具有以下特点: 施工场地线长面窄 土石方工程数量大,沿线分布不均匀 项目繁多,相互制约 受区域性和气候影响大 施工干扰因素多 1111、施工机械、施工机械 土石方挖运机械 推土机 铲运机 挖掘机 平地机 装载机 运输车辆 压实机械(静力、振动、夯实) 钢轮压路机 凸块压路机 轮胎压路机 振动压路机 夯实压路机 1212、技术准备、技术准备 测量与放样 清理场地 / 38 试验(天然含水量、液塑限、标准击实试验、试验)及试验路段 1313、应进行试验路段,施工路段长度不小于、应进行试验路段,施工路段长度不小于 100100 (1)二级及二级以上公路路
18、堤; (2)填石路堤、土石路堤; (3)特殊地段路堤; (4)特殊填料路堤; (5)拟采用新技术、新工艺、新材料的路基。 1414、一般土质路基施工、一般土质路基施工 挖填压运 条件复杂 工程量大 填方路堤填方路堤 填筑方法:分层填筑法、竖向填筑法、混合填筑法 技术要点 1) .不同性质的填料要分别分层填筑,不得混填; 2) .路堤上部受车辆荷载的作用影响较大,一般将水稳性冻稳性好的 土填在路堤的上部; 3) .透水性大的土填在透水性小的土之下时,如果两者粒径相差悬殊, 应在层间加铺过渡层;如果相反时,其顶面应作成 4% 的双向向外横 坡,以免积水; 4) .沿纵向同层次要改变填料种类时,应作
19、成斜面衔接,且将透水性 好的填料放在斜面的上方为宜。 挖方路堤挖方路堤 填筑方法: / 38 全断面横挖全断面横挖(从路堑的一端或两端按横断面全宽逐渐向前开挖,适宜 短而深的路堑 ) 纵向挖掘法纵向挖掘法 分层纵挖 沿路堑全宽以深度不大的纵向分层挖掘前进的作业方式, 适 用于较长的路堑开挖 通道纵挖法 沿路堑纵向挖掘工作通道再逐渐向两侧横挖。 分段纵挖法 若开挖长大的路堑, 可以沿路堑纵向选择一个或几个适宜 处,将较薄的一侧路堑横向挖穿,将路堑在纵向分成几段,安排多组 开挖断面,同时掘进。 混合式开挖 技术要点 (1)注意排水。 (2)定位弃方,改造农田水利、平整土地开发,修成弃土堆,协调环
20、境。防滑塌等病害。 (3)测量放样,指出挖方界限,检测开挖断面尺寸。保证边坡宽度的 可靠度,比理论计算值多宽 0.50.8m。 (4)人工修正边坡,用铲、锄削平光滑的坡面。 (5)支挡设施。 (6)路堑开挖至路床顶面,路床土取样试验,判断路床表面以下 30 80 土质强度。符合要求,对于高等级公路一般进行 4080 超挖回填 压实;不满足要求,一般要求换填 80 压实。特殊土特殊要求。 1515、重点部位施工工艺、重点部位施工工艺 / 38 P179-180 1616、压实作用、意义、压实作用、意义 提高路基强度 提高路基水稳定性 降低土的渗透性 毛细作用 减少塑性形变 减少冻胀 提高冻融稳定
21、性 1717、影响压实的主要因素、影响压实的主要因素 内因:内因: 土质:土质:种类 亚砂土和亚粘土由于粘土(最佳含水量小) 含粉粒粘 粒较高,最佳含水量较高 最大干密度较低 级配 级配良好 含水量:含水量:最佳含水量 含水量过高晾晒 掺入石灰、水泥、粉煤灰 外因:外因: 压实功压实功(压实工具重量、碾压次数、锤落高度、作用时间) 最佳含水量水随压实功增大减小同含水量压实功越高密实度越高 限度以上提高缓慢 基本要领基本要领控制最佳含水量控制有效土层厚度适当 增大压实功 压实机具压实机具 速度快 效果差 压实厚度压实厚度 密度随深度递减 确定适合的摊铺厚度 / 38 1818、压实原则与方法、压
22、实原则与方法 压实土层的密实度随深度递减,表面 5 的密实度最高。 压实前可自路中线向路两边做 2%4%的横坡,对松铺层进行整平,并 严格控制 松铺厚度松铺厚度和最佳含水量最佳含水量 。 碾压时,横向接头横向接头的轮迹应有一部分 重叠重叠,应做到无漏压、无死角和 确保碾压均匀。 碾压应遵循 先慢后快、先两边后中间、先低后高先慢后快、先两边后中间、先低后高 的原则 路堤边缘两侧可采取多填宽度 3050,压实完成后再刷坡整平;也可 采用小型振动压路机从坡脚向上碾压,坡度不陡于 1:1.75 时,可用 履带式推土机从下向上压实。 1919、施工质量控制、施工质量控制 弯沉 温度 湿度 回弹 2020
23、、路面的功能及要求、路面的功能及要求 强度和刚度(开裂、变形) 稳定性(环境适应性) 耐久性(疲劳、老化) 表面平整度(舒适、动荷) 表面抗滑(安全) 密闭性(防水) 环保性(少尘、少污染) 2121、横断面、横断面 / 38 槽式 全铺式 路拱横坡度路拱横坡度 抛物线形 直线形 2222、路面结构分层及层位功能、路面结构分层及层位功能 面层面层(上(密闭) 中(抗剪) 下(抗疲劳) ) 基层基层(主要承重层) (底基层(次要承重层) 垫层垫层 强度 抗变形能力 稳定性随深度增加降低 按照 使用要求使用要求 受力情况受力情况 土基支撑条件土基支撑条件自然因素影响自然因素影响分层 面层:面层:
24、(两层(两层 三层三层 12-18 4 5 6 12-18 4 5 6 ) 特点:承受较大的行车荷载的垂直力、水平力、冲击力,受降水侵蚀、 气温影响 要求:较高强度、抗变形能力,水稳定性、温度稳定性,耐磨、不透 水,抗滑性、平整度。 材料:水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料 基层:基层: 特点:主要承受由路面传来的车辆荷载的垂直力,并扩散到垫层和土 基中 要求:承重层足够的强度、刚度良好的扩散能力水稳性 平整度 材料:结合料、稳定土、稳定碎石、贫水泥混凝土 垫层:垫层: 特点: 改善土基湿度温度, 保证面层基层不受水温变化影响 扩散荷载 减小土基变形防止路基土挤入基层 / 38 要求:水稳
25、性隔温性 材料:透水性垫层稳定类垫层 2323、路面分类、路面分类 柔性路面总体结构刚度较小,荷载作用下的弯沉变形较大,抗弯拉 强度较低,传递给土基的单位压力也较大,它主要包括各种未经处理 的粒料基层和各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路面 结构。 刚性路面指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构,其强度高、弹 性模量高、处于板体工作状态,传递给基础的单位压力小。 半刚性路面 通过改善沥青混合料性能使其呈半刚性特性或使用较高 模量的基层材料(模量介于水泥混凝土和无胶结料的粒料之间) ,其刚 度也介于沥青路面和水泥路面之间。 2424、行车荷载及其对路面的影响、行车荷载及其对路面的影响 汽
26、车荷载既是路基路面的服务对象,又是造成路基路面结构损伤的主 要原因; 它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载; 汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置、汽 / 38 车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同 方面。 2525、车辆类型、车辆类型 道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。 客车又分为小客车、中客车与大客车; 货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。 路面结构设计以轴重轴重或者轮压轮压来进行控制。 2626、换算标准:单轴双轮组轴重、换算标准:单轴双轮组轴重 100100(设计标准轴限)(设计标准轴限) 2727、路面结构设计和路
27、基稳定性计算中重型货车和大客车起决定、路面结构设计和路基稳定性计算中重型货车和大客车起决定 作用作用 评定表面特性(平整性、抗滑性)小型客车评定表面特性(平整性、抗滑性)小型客车 2828、运动车辆(动荷载)对路面的影响、运动车辆(动荷载)对路面的影响 道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外,还施加水平力和振动 力,对路面固定点而言,这种影响又具有瞬时性瞬时性和重复性重复性。 (正弦波) 水平力水平力:路表层水平力过大(路面抗剪强度不足)易导致推挤、拥包、 波浪及车辙等病害。加减速、转弯时水平力变化,可能达到垂直力的 80% 动荷载: (汽车自身的振动和路面不平整)正态分布 振动力振动力(振
28、动轮 载最大峰值与静载之比称为冲击系数,设计路面时,应以静轮载乘以 冲击系数作为设计荷载) 车速越大、平整度越差变异系数越大 车辆振动特性,轮胎刚度低,减 振装置效果越好,变异系数越小 / 38 瞬时作用及重复瞬时作用及重复:路面点的车轮作用时间约为 0.010.10s,结构变形 来不及呈现,瞬时作用利于结构,但多次重复作用又易使其疲劳。疲劳。 路表面弯沉随汽车的行驶速度的增加而减小,多次重复作用影响下, 弹性材料呈现出强度随荷载次数的增加而降低的疲劳现象,弹塑性材 料呈现出变形随荷载重复次数增大而增大的累积变形现象。 2929、交通量调查与分析:、交通量调查与分析: 调查内容包括交通总量、车
29、型分布、轴轮型分布、实载率等,有的还交通总量、车型分布、轴轮型分布、实载率等,有的还 调查轴载谱调查轴载谱;分析主要是确定交通量年平均增长率交通量年平均增长率,并求算获得设计设计 年限(基准期)内累计交通量年限(基准期)内累计交通量。对路面而言,主要是轴重。轴重。 各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性对路面结构的损伤作用的等效性换算 成其它轴载的作用次数,从而可使用标准轴载来综合累计。 3030、轴载换算的基本原则:、轴载换算的基本原则: 等破坏原则:同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相 同的损伤程度(破坏状态)(定理) ; 等厚度原则:用不同标准轴载设计的路面结
30、构厚度相同。 3131、沥青路面设计交通分析、沥青路面设计交通分析 当年平均日交通量设计年限设计年限(基准期)增长率增长率设计年限内累计 交通量(分车型) 轴载谱各级轴载的作用次数(根据等效原则)轴载换算系数 标准轴载(标准轴载(100100)当量作用次数)当量作用次数(设计弯沉值沥青层底拉应力) 轮迹横向分布车道系数车道系数 设计年限设计年限+ +增长率增长率+ +标准轴载标准轴载(100100)当量作用次数当量作用次数+ +车道系数车道系数= =累积当量累积当量 / 38 轴次轴次 3333、半刚性基层优缺点、半刚性基层优缺点 优:稳定性好、抗冻性强、结构本身自成板体 缺:耐磨性差,不适用
31、于面层 3434、两类半刚性、两类半刚性 稳定粒料类(水泥砂砾、石灰粉煤灰碎石) 稳定细粒土(石灰土、水泥土) 3535、无机结合料计量、无机结合料计量= =无机结合料质量无机结合料质量/ /干土质量干土质量 * *半刚性基层的特性半刚性基层的特性 3636、应力应变特性、应力应变特性 强度和模量随龄期的增长而不断增长强度和模量随龄期的增长而不断增长 由于半刚性基层材料的抗拉强度远小于其抗压强度, 因此抗拉强度抗拉强度 (劈(劈 裂强度)裂强度)是路面结构设计路面结构设计的主要指标,抗压强度抗压强度是材料组成设计材料组成设计的主 要指标。 应力-应变特性与原材料的性质、原材料的性质、结合料的性
32、质和剂量及密实度、结合料的性质和剂量及密实度、含水含水 量、龄期、温度量、龄期、温度等有关 应力应变特性采用试验确定,内容:抗压强度、抗压回弹模量、劈裂 强度、劈裂模量、弯拉强度、抗弯拉模量 3737、疲劳特性、疲劳特性 随龄期的增长逐渐具有刚性,微裂纹过多,极易疲劳破坏随龄期的增长逐渐具有刚性,微裂纹过多,极易疲劳破坏 试验:弯拉疲劳试验 劈裂疲劳试验 / 38 疲劳寿命取决于重复应力与极限应力之比重复应力与极限应力之比 一定应力条件下,强度越大,刚度越小,疲劳寿命越长强度越大,刚度越小,疲劳寿命越长 受材料变异性 影响 3838、干燥收缩、干燥收缩 致因(机理)致因(机理) :水分挥发和混
33、合料内部的水化作用,混合料的水分不断 减少 毛细管作用 吸附作用 分子间力作用 矿物晶体或凝胶体层间水作用 碳化收缩作用 干缩影响因素干缩影响因素 无机结合料稳定材料的干缩特性(最大干缩应变最大干缩应变和平均干缩系数平均干缩系数)的大 小与 结合料的类型、剂量(结合料计量越大越缩) 、被稳定材料的类别、粒 料含量(碎石多收缩性能好) 、小于0.5 细颗粒含量(细粒越多越易缩 裂) 、试件含水量(含水量越大干缩越大)和龄期(龄期越长相对干缩 越小)等有关。 指标:指标:干缩应变、干缩系数、干缩量、失水量、失水率、平均干缩系 数 几种材料的干缩比较几种材料的干缩比较 对稳定粒料类,三类半刚性材料的
34、干缩特性的大小次序为:石灰石灰 / 38 稳定类稳定类 水泥稳定类水泥稳定类 石灰粉煤灰稳定类石灰粉煤灰稳定类 对于稳定细粒土,三类半刚性材料的收缩性的大小排列为:石灰石灰 土土 水泥土和水泥石灰土水泥土和水泥石灰土 石灰粉煤灰土石灰粉煤灰土 悬浮密实干缩大,密度大 骨架密实干缩小,密度小 3939、温度收缩、温度收缩 半刚性材料的外观胀缩性是三相三相的不同温度收缩性的综合效应表现 砂粒以上颗粒的温度收缩系数较小,粉粒以下的颗粒温度收缩较大 温缩影响因素温缩影响因素 温度收缩的大小与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、 龄期 指标:指标:温缩应变、温缩系数、平均温缩系数 石灰土砂砾悬
35、浮式石灰粉煤灰粒料密实式石灰粉煤灰粒料和水泥 砂砾 4040、半刚性基层缩裂防治措施、半刚性基层缩裂防治措施 修建初期以干燥收缩为主,经过一定龄期的养生以温度收缩为主修建初期以干燥收缩为主,经过一定龄期的养生以温度收缩为主 1)控制压实含水量,略小于最佳含水量 2)严格控制压实标准,达到最大压实度 3)控制施工温度,施工在气温进入 0前一个月结束 4)注意初期养护, (最不利情况)保证表面处于潮湿状况,禁防晒干 5)及早铺筑面层,含水量变化不大,减轻干缩 6)掺加集料,集料含量为 60-70%,提高强度稳定性,抗裂性 / 38 4141、防止反射裂缝、防止反射裂缝 1)设置土工合成材料,土工布
36、、玻纤格栅、塑料格栅 隔离阻断作用隔离阻断作用 降低基层裂缝尖端拉应力集中 加筋作用加筋作用 承受裂缝拉应力,提高沥青层的抗拉强度 传递荷载作用传递荷载作用 提高接缝处的传荷能力,减小弯沉差 2)设置应力吸收层 橡胶沥青、改性沥青砂、柔软沥青混凝土 应力吸收层 高弹性、不透水、高弹性、不透水、 黏附性强、抗裂性能好黏附性强、抗裂性能好 疲劳循环次疲劳循环次 数高数高 3)铺筑碎石隔离过度层(级配碎石) 大孔隙率阻断阻断裂缝尖端的扩展路径扩展路径 不传递拉应力、拉应变不传递拉应力、拉应变,塑性变形能力大,吸收接缝处应变能 收缩系数极小收缩系数极小,消散、吸收单纯由环境因素变化 4242、水泥稳定
37、类基层种类、水泥稳定类基层种类 水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾、水泥稳定细粒土、水泥石灰稳定土(综 合稳定) 4343、水泥稳定类基层特点、水泥稳定类基层特点 良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。其初期强度较高, 且随龄期增长而增长,应用范围很广。 水泥稳定类一般可用于路面结构的基层和底基层,但水泥稳定细粒土 禁止作为高速公路或一级公路路面的基层,只能用做底基层。 施工最低气温 5以上,应在第一次重冰冻(-35)到来之前一个 / 38 月或一个半月完成 4444、影响水泥稳定类基层强度的因素、影响水泥稳定类基层强度的因素 1)土质 各类砂砾土、砂土、粉土和粘土均可用水泥稳定。用水泥稳定级
38、配良 好的碎(砾)石和砂砾的效果最好,强度高、水泥用量少;其次是砂性 土;再次之是粉性土和粘性土。一般要求土的塑性指数不大于 17。 2)水泥的成分和剂量 通常情况下,熟料成分决定活性程度和硬化能力,硅酸盐水泥的稳定 效果好,而铝酸盐水泥较差 ;熟料比例也细度不宜过高。 水泥土的强度随水泥剂量的增加而增长,水泥用量过多,经 济上不合理,且容易开裂。试验和研究证明,水泥剂量为 35较为 合理。 3)集料级配 骨架密实抗压强度刚度大 悬浮密实抗拉强度高,抗缩裂性能差 4)含水量 最佳含水量同时满足水泥完全水化水解 5)施工工艺和养生 充分压实,拌合到压实要快 6h 之内,终凝不够加缓凝剂 湿法养生
39、,养生温度越高强度增长越快,减缩裂,加强度 4545、石灰稳定类基层特点、石灰稳定类基层特点 适用于各级底基层,二级及以下基层,石灰细粒土不得用于二级及以 上基层,冰冻潮湿路段不用,施工最低气温 5以上,应在第一次重 / 38 冰冻(-35)到来之前一个月或一个半月完成,避免雨季施工 4646、石灰稳定类强度影响因素、石灰稳定类强度影响因素 1)土质 塑性指数 12-18 2)灰质 磨细生石灰粉,缩短存放时间 3)石灰剂量 最佳剂量 4)含水量 最佳含水量 5)密实度 提高密实度 6)龄期 前 1-2 个月增长较后期快 7)养生条件 温度、湿度 施工同水泥稳 4747、工业废渣稳定类基层特点、
40、工业废渣稳定类基层特点 都要与石灰综合稳定,石灰粉煤灰(二灰)是最好的防干缩基层材料, 施工最低气温 5以上,应在第一次重冰冻(-35)到来之前一个 月或一个半月完成,避免雨季施工 掺加石灰比列 废渣指标限定 4848、材料要求、材料要求 1)细粒土有最大粒径、均匀系数、塑性指数等要求 2)粒料有密度,强度,坚固度,压碎值,级配,最大粒径等要求 级配 骨架密实型:用于高速公路、一级公路的基层或上基层; 悬浮密实型:二级及二级以下公路的基层和各级公路的底基层; 均匀密实型:高速公路、一级公路的底基层,二级及二级以下公 路的基层; / 38 骨架空隙型:有排水要求的基层。 3)水泥 初凝 3h 以
41、上,终凝 6h 以上 4)石灰 粉煤灰 矿渣 4949、配合比设计、配合比设计 抗压强度指标确定(7 7 天无侧限抗压强度天无侧限抗压强度) 配合比设计,试件在热区热区 2525、温区和寒区温区和寒区 2020条件下养生条件下养生 6 6 天浸水天浸水 1 1 天(共天(共 7 7 天)后,进行无侧限抗压强度试验天)后,进行无侧限抗压强度试验 5050、配合比设计步骤、配合比设计步骤 1)制备混合料试件(至少 5 个) 制备一种集料或土,不同结合料剂量的混合料 综合稳定土 水泥占 40 以上按水泥稳定类设计,否则按石灰稳定类设 计 骨架密实、骨架空隙用振动成型方法,悬浮密实和均匀密实用静压成
42、型方法 2)标准击实试验(每种至少 3 个) 确定最佳含水量、最大干密度 3)强度测试(重新制件每种至少 6 个) 7 天无侧限抗压强度,平均值R、偏差系数,偏差系数过大,舍弃或重 做 4)确定结合料剂量(保证率系数, 3-4) / 38 R(1) 选符合中最小剂量 考虑施工损失,结合料剂量增加 0.51%,厂拌法只可增加 0.5% 总结:总结: 确定集料比例(级配)经验查表确定至少确定集料比例(级配)经验查表确定至少 5 5 中结合料剂量(中结合料剂量(4-64-6) 每种至少做三个含水量的击实试验确定最佳含水量、最大干每种至少做三个含水量的击实试验确定最佳含水量、最大干 密度根据试件尺寸、
43、实际干密度与压实度确定质量每个剂量密度根据试件尺寸、实际干密度与压实度确定质量每个剂量 重新最佳含水量制件至少重新最佳含水量制件至少 6 6 个(表)个(表)7 7 天无侧限抗压强度平天无侧限抗压强度平 均值均值 R R、偏差系数设计强度偏差系数设计强度 3-43-4、保证率系数符合条件中选最保证率系数符合条件中选最 小剂量(经济)小剂量(经济) 5151、施工控制原则、施工控制原则 各档集料组成比列 级配范围 水泥剂量 试件 7 天无侧限抗压强度 5252、什么情况下修实验路、什么情况下修实验路 高速公路、一级公路或使用新技术、新材料、新工艺的半刚性基层, 在大面积施工前应铺筑不小于 100
44、m 的试验路 5353、试验路主要项目、试验路主要项目 (1)用于施工的集料配合比例。 (2)材料的松铺系数。 (3)确定标准施工方法: / 38 集料数量的控制; 集料摊铺方法和适用机具; 合适的拌和机械、拌和方法、拌和深度和拌和遍数; 集料含水量的增加和控制方法; 整平和整形的合适机具和方法; 压实机械的选择和组合,压实的顺序、速度和遍数; 拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调和配合; 密实度的检查方法,初定每一作业段的最小检查数量。 (4)确定每一作业段的合适长度。 (5)确定一次铺筑的合适厚度。 5454、施工控制、施工控制 配合比控制(逐级填充法 4.75 严格控制 0.075) 料场生
45、产合格 室内配合比设计 生产配合比(拌合站) 生产配合比检查与调整(拌合站) 压实 静压振压稳压(静) / 38 纵横向接缝处理 养生 压实后立即开始养生,养生期不少于7 天,湿法养生,洒水,土工 布,沥青乳液养生,养生技术立即做沥青透层,也可先做下封层 5555、垫层(不考虑其结构受力)、垫层(不考虑其结构受力) 防水 排水 防污 防冻 5656、沥青路面优缺点、沥青路面优缺点 1)表面平整无接缝,行车较舒适 2)结构较柔,振动小,行车稳定性好 3)车辆与路面视觉效果好 4)施工期短,施工成型快,能够快速交付使用(在机场跑道、高速公 路上尤其需要) 5)易于维修,可再生(切割修补,加热再生)
46、 6)强度稳定性受基层土基影响较大 7)沥青混合料力学性能受温度影响较大 8)沥青会老化,沥青结构层易出现老化破坏(抗温缩性下降) 5757、按强度构成原理分类、按强度构成原理分类 密实型(矿料的级配按最大密实原则设计) :强度稳定性主要取决于混 合料的粘聚力粘聚力和内摩阻力内摩阻力。 闭式:小于 0.5,0.075 的矿料较多,空隙率小于 6%,致密而 耐久,但热稳定性差易车辙变形 开式:热稳性好 / 38 ,密级配沥青稳定碎石混合料 嵌挤型(颗粒尺寸均一的矿料) :强度稳定性主要取决于嵌挤产生的内内 摩阻力摩阻力,粘聚力起次要作用 热稳定性好,空隙率较大,易渗水二耐久性差 透水沥青路面,开
47、级配抗滑表层,沥青玛蹄脂碎石,沥青灌 入碎石,沥青表面处置, 5858、按施工工艺分类、按施工工艺分类 层铺法 路拌法 厂拌法 5959、沥青路面技术特性分类、沥青路面技术特性分类 *沥青混凝土(碎石、矿粉,强度高)面层 13 13表示最大公称粒径 热拌沥青碎石(无矿粉 c 下降)基层 乳化沥青碎石 沥青贯入式 沥青表面处置 *沥青玛蹄脂碎石 排水沥青混凝土开级配抗滑磨耗层 6060、沥青玛蹄脂碎石路面、沥青玛蹄脂碎石路面 沥青(c 高) 、纤维稳定剂( c 高) 、矿粉( c 高)及少量细集料组成的 沥青玛蹄脂填充 间断级配间断级配(高)的粗集料骨架空隙中所形成的沥青 混合料。 “三多一少”
48、粗集料多,矿粒多,沥青结合料多,细集料少, / 38 粗糙度远大于,抗滑耐磨、空隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗 开裂(不抗冻) 6161、沥青路面结构组成、沥青路面结构组成 空隙率 沥青饱和度 油石比 沥青用量 6262、力学强度(主要抗剪强度)、力学强度(主要抗剪强度) 主要取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力,沥青胶结材料的粘结性, 沥青与集料之间的粘附性 影响:集料类型,空间布型(级配、空隙率、油石比、沥青用量) ,胶 结料类型、用量、与集料的粘附程度 悬浮密实 骨架空隙 骨架密实 6363、沥青混合料的抗剪强度(三轴实验)、沥青混合料的抗剪强度(三轴实验) 沥青混合料的抗剪强度同粒料的
49、级配组成、形状和表面特性、沥青的 粘结力和用量有关。 粘结力: 沥青的粘度 沥青用量存在最佳沥青用量,使粘结力最大。 温度和剪切速率随温度的升高和剪切速率的下降, 混合料的粘结 力下降。 细料含量,棱角,矿粉同沥青的吸附性。 内摩阻角: 沥青含量越高,内摩阻角值下降得越多。 而集料级配良好,富有棱角时,有助于提高摩阻角。 / 38 6464、抗拉强度(无侧限抗压强度试验,马歇尔劈裂试验)、抗拉强度(无侧限抗压强度试验,马歇尔劈裂试验) 直接抗拉强度 间接拉伸(劈裂)强度 抗弯拉强度 沥青混合料抗拉强度影响因素: 内因:沥青的性质、含量、集料的级配、混合料空隙率等。 外因:测试温度、加载速率,加
50、载模式等。 6565、应力应变特征、应力应变特征 *沥青混合料应力应变特征受到荷载大小和作用时间、荷载大小和作用时间、 温度温度等因素影 响。 荷载大小和作用时间的影响: 受力较小,受荷时间短促处于弹性状态并兼有粘弹性的性质; 受力较大,受荷时间较长混合料表现出弹-粘-塑性质。 温度的影响: 在冬季低温时具有很高的粘滞度,则应力松弛时间较长,超出荷载的 作用时间,沥青混合料呈现出弹性体的变形特征; 夏季高温时,混合料的粘滞度迅速降低,应力松弛时间大大缩短,接 近或小于荷载作用时间,在临界状态下就会产生塑性变形。 *沥青的劲度: 荷载作用时间极短时,曲线接近水平,表明材料呈弹性, 荷载作用时间很长时,材料呈纯粘性。 荷载作用时间介于两者之间时,沥青材料呈弹-粘性质。 温度影响同 蠕变 / 38 应力小,时间短:主要表现为弹性性质 应力较大,时间较短:主要表现为粘弹性性质 应力大,时间长:主要表现为塑性性质 应力松弛 综合 作用时间松弛时间,以粘塑性为主; 作用时间与松弛时间相近,为弹-粘-塑性。 * *必考必考*66*66、高温稳定性(车辙、拥包、推挤)、高温稳定性(车辙、拥包、推挤) 影响因素影响因素 外因: 温度 越高越变形 湿度 越高稳越差 行车荷载 越慢越大越变形 施工质量 压实高变形小 内因: 沥青用量 最佳用量 沥青质量 越稠越稳 混合料类型 矿料越粗大
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