中南大學(xué)道路工程五課件

1、中南大學(xué)道路工程五1 路面工程 v路面是直接為汽車行駛服務(wù)的，路面狀況對公路運(yùn)路面是直接為汽車行駛服務(wù)的，路面狀況對公路運(yùn) 輸關(guān)系極大，因此路面工程是公路工程的主要內(nèi)容。輸關(guān)系極大，因此路面工程是公路工程的主要內(nèi)容。 從經(jīng)濟(jì)上說，路面的造價在整個高造價中占很大比從經(jīng)濟(jì)上說，路面的造價在整個高造價中占很大比 重，在有些高等級公路預(yù)算中，路面造價可占整個重，在有些高等級公路預(yù)算中，路面造價可占整個 公路造價的公路造價的80%以上。以上。 v路面是一個層狀結(jié)構(gòu)物，按照層位功能不同，常常路面是一個層狀結(jié)構(gòu)物，按照層位功能不同，常常 將路面分成面層、基層和墊層。將路面分成面層、基層和墊層。 中南大學(xué)道路

2、工程五2 面面 層層 路面結(jié)構(gòu)最上面的一層，直接承受行車荷載與自然因路面結(jié)構(gòu)最上面的一層，直接承受行車荷載與自然因 素的作用。因此面層應(yīng)具備較高的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定素的作用。因此面層應(yīng)具備較高的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定 性，同時還應(yīng)具備耐磨性和不透水性、抗滑性和平性，同時還應(yīng)具備耐磨性和不透水性、抗滑性和平 整度。整度。 v1.具有足夠的強(qiáng)度具有足夠的強(qiáng)度 v2.具有足夠的穩(wěn)定性具有足夠的穩(wěn)定性 v3.具有足夠的平整度具有足夠的平整度 v4.具有足夠的抗滑性具有足夠的抗滑性 v5.具有足夠的耐久性具有足夠的耐久性 中南大學(xué)道路工程五3 路面類型路面類型 1.按面層使用材料分：按面層使用材料分： 瀝青類瀝青類

3、 水泥砼水泥砼 中南大學(xué)道路工程五4 中南大學(xué)道路工程五5 塊料塊料 中南大學(xué)道路工程五6 粒粒 料料 中南大學(xué)道路工程五7 瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn) 1 足夠的強(qiáng)度足夠的強(qiáng)度 2 一定的彈性和塑性變形能力一定的彈性和塑性變形能力 3 與汽車輪胎附著力好與汽車輪胎附著力好 4 有高度的減振性有高度的減振性 5 不揚(yáng)塵、容易清洗不揚(yáng)塵、容易清洗 6 維修較簡單，可再生利用維修較簡單，可再生利用 中南大學(xué)道路工程五8 瀝青路面損害現(xiàn)象瀝青路面損害現(xiàn)象 中南大學(xué)道路工程五9 瀝青路面損害現(xiàn)象瀝青路面損害現(xiàn)象 中南大學(xué)道路工程五10 瀝青路面損害現(xiàn)象瀝青路面損害現(xiàn)象 中南大學(xué)道路工程五11 水

4、泥混凝土路面分類水泥混凝土路面分類 v普通混凝土路面普通混凝土路面 v鋼筋混凝土路面鋼筋混凝土路面 v連續(xù)配筋混凝土路面連續(xù)配筋混凝土路面 v預(yù)應(yīng)力混凝土路面預(yù)應(yīng)力混凝土路面 v裝配式混凝土路面裝配式混凝土路面 v鋼纖維混凝土路面鋼纖維混凝土路面 v碾壓混凝土路面碾壓混凝土路面 v裸石露石混凝土路面裸石露石混凝土路面 中南大學(xué)道路工程五12 中南大學(xué)道路工程五13 中南大學(xué)道路工程五14 一、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)特征一、水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)特征 v力學(xué)分析上，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)屬于彈性層狀體系。力學(xué)分析上，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)屬于彈性層狀體系。 v特點(diǎn)：特點(diǎn)： 混凝土路面板的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高

5、于基層和土基混凝土路面板的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高于基層和土基 的相應(yīng)模量和強(qiáng)度；的相應(yīng)模量和強(qiáng)度； 混凝土的抗彎拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，約為其混凝土的抗彎拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，約為其1/71/6， 取水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度指標(biāo)作為設(shè)計指標(biāo)；取水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度指標(biāo)作為設(shè)計指標(biāo)； 混凝土板與基層或土基之間的摩阻力一般不大，從力學(xué)?；炷涟迮c基層或土基之間的摩阻力一般不大，從力學(xué)模 型考慮，可把水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)看作是彈性地基板，用型考慮，可把水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)看作是彈性地基板，用 彈性地基板理論進(jìn)行分析計算。彈性地基板理論進(jìn)行分析計算。 v要求：為使路面能夠經(jīng)受車輪荷載的多次重復(fù)作用、抵

6、抗溫要求：為使路面能夠經(jīng)受車輪荷載的多次重復(fù)作用、抵抗溫 度翹曲應(yīng)力、并對地基變形有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，混凝土板必度翹曲應(yīng)力、并對地基變形有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，混凝土板必 須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度。須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度。 中南大學(xué)道路工程五15 v破壞類型與影響因素破壞類型與影響因素 斷裂；唧泥；錯臺；拱起；接縫擠碎等。斷裂；唧泥；錯臺；拱起；接縫擠碎等。 影響因素：輪載、溫度、水分、基層、接縫構(gòu)造、材料以影響因素：輪載、溫度、水分、基層、接縫構(gòu)造、材料以 及施工和養(yǎng)護(hù)情況等。及施工和養(yǎng)護(hù)情況等。 從保證路面結(jié)構(gòu)承載能力的角度，混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)從保證路面結(jié)構(gòu)承載能力的角度，混凝土路面結(jié)

7、構(gòu)設(shè)計應(yīng) 以防止面層板斷裂為主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；從保證汽車行駛性能以防止面層板斷裂為主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；從保證汽車行駛性能 的角度，應(yīng)嚴(yán)格控制接縫兩側(cè)的錯臺量。斷裂、錯臺等的的角度，應(yīng)嚴(yán)格控制接縫兩側(cè)的錯臺量。斷裂、錯臺等的 成因是多方面的，因此，混凝土路面設(shè)計必須從多方向采成因是多方面的，因此，混凝土路面設(shè)計必須從多方向采 取措施來保證它的使用壽命。取措施來保證它的使用壽命。 v混凝土路面板的疲勞破壞不僅與荷載重復(fù)次數(shù)有關(guān)，而且與混凝土路面板的疲勞破壞不僅與荷載重復(fù)次數(shù)有關(guān)，而且與 溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力重復(fù)作用有關(guān)。路面板溫度周期性變化產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力重復(fù)作用有關(guān)。路面板 為防止兩種因素綜

8、合作用產(chǎn)生的疲勞開裂，必須使荷載疲勞為防止兩種因素綜合作用產(chǎn)生的疲勞開裂，必須使荷載疲勞 應(yīng)力與溫度疲勞翹曲應(yīng)力之和不超過混凝土的抗彎拉強(qiáng)度。應(yīng)力與溫度疲勞翹曲應(yīng)力之和不超過混凝土的抗彎拉強(qiáng)度。 中南大學(xué)道路工程五16 中南大學(xué)道路工程五17 中南大學(xué)道路工程五18 路面類型路面類型 2.按構(gòu)成原理分：按構(gòu)成原理分： 嵌鎖法嵌鎖法 級配法級配法 穩(wěn)定法穩(wěn)定法 鋪砌法鋪砌法 3 按荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)分：按荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)分： 柔性路面柔性路面 : 各種基層（除水泥砼外各種基層（除水泥砼外) 各類瀝青面層，碎石各類瀝青面層，碎石 面層，塊料面層面層，塊料面層. 剛性路面剛性路面 ：水泥砼作面

9、層或基層。：水泥砼作面層或基層。 半剛性路面：以石灰水泥穩(wěn)定土，石灰水泥處治碎石，含半剛性路面：以石灰水泥穩(wěn)定土，石灰水泥處治碎石，含 工業(yè)廢渣基層。工業(yè)廢渣基層。 中南大學(xué)道路工程五19 路面類型路面類型 柔性路面柔性路面 : 總體剛度小，在車輛荷載作用下產(chǎn)生較大的豎向總體剛度小，在車輛荷載作用下產(chǎn)生較大的豎向 彎沉，路面結(jié)構(gòu)本省的抗彎拉強(qiáng)度低，荷載通過各個結(jié)構(gòu)彎沉，路面結(jié)構(gòu)本省的抗彎拉強(qiáng)度低，荷載通過各個結(jié)構(gòu) 層傳給土基，使土基承受較大壓力。層傳給土基，使土基承受較大壓力。 剛性路面剛性路面 ：抗壓、抗拉強(qiáng)度高，呈現(xiàn)較大剛度，水泥混凝土：抗壓、抗拉強(qiáng)度高，呈現(xiàn)較大剛度，水泥混凝土 結(jié)構(gòu)層處

10、于板體工作狀態(tài)，豎向彎沉小結(jié)構(gòu)層處于板體工作狀態(tài)，豎向彎沉小 半剛性路面：前期具有柔性路面的特征，后期強(qiáng)度和剛度有半剛性路面：前期具有柔性路面的特征，后期強(qiáng)度和剛度有 較大幅度增長。較大幅度增長。 中南大學(xué)道路工程五20 基基 層層 位于面層下面，它主要承受由面層傳來的車輪的垂直位于面層下面，它主要承受由面層傳來的車輪的垂直 壓力，并擴(kuò)散到下面的層次中去。對基層材料的要求壓力，并擴(kuò)散到下面的層次中去。對基層材料的要求 是，具有足夠的抗壓強(qiáng)度和擴(kuò)散能力、足夠的水穩(wěn)定是，具有足夠的抗壓強(qiáng)度和擴(kuò)散能力、足夠的水穩(wěn)定 性。性。 中南大學(xué)道路工程五21 基基 層層 材材 料料 a.有足夠強(qiáng)度，水穩(wěn)定性，

11、抗凍性；有足夠強(qiáng)度，水穩(wěn)定性，抗凍性； b.收縮變形小，抗沖刷能力強(qiáng)；收縮變形小，抗沖刷能力強(qiáng)； c.就地取材；就地取材； d.確定合理級配；確定合理級配； 粒類料：天然砂礫、嵌鎖型碎石、級配碎石粒類料：天然砂礫、嵌鎖型碎石、級配碎石 結(jié)合料穩(wěn)定類：在松散的顆粒中加入無機(jī)結(jié)合料：如結(jié)合料穩(wěn)定類：在松散的顆粒中加入無機(jī)結(jié)合料：如 水泥、石灰、石灰水泥、石灰、石灰-粉煤灰等粉煤灰等 中南大學(xué)道路工程五22 級配碎石拌合站級配碎石拌合站 中南大學(xué)道路工程五23 級配碎石生產(chǎn) 中南大學(xué)道路工程五24 墊墊 層層 在排水不良路段或可能發(fā)生凍脹的土基，基層之下有在排水不良路段或可能發(fā)生凍脹的土基，基層之下

12、有 時加設(shè)墊層，作用是調(diào)節(jié)和改善水溫狀況，保證路面時加設(shè)墊層，作用是調(diào)節(jié)和改善水溫狀況，保證路面 的強(qiáng)度和穩(wěn)定和抗凍脹能力。的強(qiáng)度和穩(wěn)定和抗凍脹能力。 材料宜選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等材料宜選用粗砂、砂礫、碎石、煤渣、礦渣等 中南大學(xué)道路工程五25 路面等級與路面類型的選擇路面等級與路面類型的選擇 公路等級路面等級面層類型 設(shè)計年限 (年) 設(shè)計年限內(nèi)累計 標(biāo)準(zhǔn)軸次(萬次/一 車道) 高速公路 一級公路 高級路而瀝青混凝土l 54 二級公路 高級路面瀝青混凝土12200 次高級路面 熱拌瀝青碎石混合料 瀝青貫入式 10100200 三級公路次高級路面 乳化瀝青碎石混合料 瀝青表面處治 10100 四級公路 中級路面 水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、級配 碎(礫)石、半整齊石塊路面 1 0 低級路面粒料改善土 中南大學(xué)道路工程五26 半剛性基層上瀝青層推薦厚度半剛性基層上瀝青層推薦厚度 公路等級瀝青層推薦厚度()公路等級瀝青層推薦厚度() 高速1218三24 一1015四12,5 二510 瀝青層厚度確定瀝青層厚度確定 中南大學(xué)道路工程五27 路面厚度計算路面厚度計算 a.容許彎沉值（設(shè)計彎沉值）容許彎沉值（設(shè)計彎沉值）