路基路面復(fù)習課PPT課件PPT課件

1、 課程的具體內(nèi)容概論路基工程部分路基的力學(xué)特點及影響因素一般路基設(shè)計路基邊坡穩(wěn)定性分析路基防護與加固擋土墻設(shè)計路基排水設(shè)計第1頁/共103頁 課程的具體內(nèi)容路面工程部分路面結(jié)構(gòu)組成路面材料的力學(xué)性質(zhì)塊料路面、碎礫石路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面瀝青路面及其設(shè)計方法 水泥混凝土路面及其設(shè)計方法第2頁/共103頁本課程的重點和難點:（1）邊坡穩(wěn)定性分析；（2）擋土墻設(shè)計；（3）瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與方法； （4）水泥路面設(shè)計理論與方法。 課程的具體內(nèi)容第3頁/共103頁1-1、路基路面的性能要求、路基路面的性能要求1.承載能力承載能力 包括強度和剛度兩個方面。包括強度和剛度兩個方面。2.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 在地

2、表上開挖或填筑路基，會改變原地面地在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地 層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，從而造成路基失穩(wěn)；大氣降水、大氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響。造成路基失穩(wěn)；大氣降水、大氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響。3.耐久性耐久性 道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。4.表面平整度表面平整度 是影響行車安全、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。是影響行車安全、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。5.表面抗滑性能表面抗滑性能 保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全。保證車

3、輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全。 概論概論第4頁/共103頁公路用土一般根據(jù)土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦物成分或其余物質(zhì)的含量、土的塑性指標等進行劃分；我國的公路用土依據(jù)土的顆粒組成特征、土的塑性指標和土中有機質(zhì)存在的情況進行土類劃分。土的種類：我國公路用土分類總體系包括巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土四類，并進一步細分為11種。1-21-2、路基土的分類、路基土的分類第5頁/共103頁各類土的工程性質(zhì)各類土的工程性質(zhì)1、巨粒土：強度和穩(wěn)定性很高，是筑路的良好材料，也可用于砌筑邊坡。2、級配良好的礫石混合料：除可填路基外，可用于中級路面或高級路面的基層、底基層。3、砂土：無塑

4、性，強度與水穩(wěn)性好，但粘結(jié)性小，易松散，可摻少量粘土，利于壓實。4、砂性土：既有一定數(shù)量粗顆粒，又有一定數(shù)量的細粒，級配適宜，為理想的填料。第6頁/共103頁5、粉性土：毛細作用強烈，易造成凍脹翻漿，屬于不良公路用土。6、粘性土：在適合含水量下應(yīng)充分壓實和在良好的排水條件下，筑成路基也能穩(wěn)定。7、重粘土：不透水，粘聚力特大，塑性很大，干燥時 很堅硬，施工難開挖與破碎。作為路堤填料，砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料，重粘土也為不良材料。此外，還有一些特殊土類，如有特殊結(jié)構(gòu)的土、含有機質(zhì)的土以及易溶鹽的土等，用以填筑路基時必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施。第7頁/共103頁分三級區(qū)劃：1.一級區(qū)劃：

5、一級區(qū)劃：按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個大區(qū)；南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個大區(qū)；2.二級區(qū)劃：二級區(qū)劃：在一級區(qū)劃的基礎(chǔ)上，以潮濕系數(shù)在一級區(qū)劃的基礎(chǔ)上，以潮濕系數(shù)K（年降雨量（年降雨量R/年蒸發(fā)量年蒸發(fā)量Z）為主要指）為主要指標（分標（分6個等級），還考慮氣候特征、地貌類型、自然病害等因素，將全國個等級

6、），還考慮氣候特征、地貌類型、自然病害等因素，將全國劃分為劃分為33個二級區(qū)劃和個二級區(qū)劃和19個副區(qū)，共個副區(qū)，共52個二級區(qū)劃。個二級區(qū)劃。3.三級區(qū)劃：在二級區(qū)劃基礎(chǔ)上，由各地區(qū)根據(jù)當?shù)鼐唧w情況再自行劃定。1-31-3、公路自然區(qū)劃、公路自然區(qū)劃第8頁/共103頁 各自然區(qū)劃的筑路特點各自然區(qū)劃的筑路特點道路設(shè)計原則道路設(shè)計原則保溫。保溫。路面結(jié)構(gòu)要突出路面結(jié)構(gòu)要突出防凍脹防凍脹與翻漿與翻漿。筑路的主要問題是黃土筑路的主要問題是黃土的沖蝕與遇水濕陷。的沖蝕與遇水濕陷。筑路的主要問題是水毀、沖刷筑路的主要問題是水毀、沖刷 和和滑坡?；?。該區(qū)土基軟濕，注意路基整體穩(wěn)定該區(qū)土基軟濕，注意路基

7、整體穩(wěn)定性。性。氣候干燥，可采用瀝青混凝土層氣候干燥，可采用瀝青混凝土層解決砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地區(qū)風蝕和沙埋。解決砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地區(qū)風蝕和沙埋。有多年凍土，注意保溫設(shè)計，且有多年凍土，注意保溫設(shè)計，且瀝青路面在日照下易老瀝青路面在日照下易老化?；?。第9頁/共103頁路基干濕類型劃分方法（1）已建公路：）已建公路：不利季節(jié)測定路床不利季節(jié)測定路床80cm內(nèi)土層的含水內(nèi)土層的含水量，確定其量，確定其；按自然區(qū)劃、土類查表確定；按自然區(qū)劃、土類查表確定分界稠度；分界稠度；比較平均稠度與分界稠度，確定干濕類比較平均稠度與分界稠度，確定干濕類型。型。：于路槽底面以下：于路槽底面以

8、下80cm內(nèi)，每內(nèi)，每10cm取土樣測定其天然含水率、塑取土樣測定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，按下式計算：限含水率和液限含水率，按下式計算： 1-4 1-4 、路基干濕類型、路基干濕類型第10頁/共103頁（2）新建公路：）新建公路：用用路基的臨界高度路基的臨界高度作為判別標準。作為判別標準。 新建道路時，按自然區(qū)劃、土類查表確定分界路基臨界高值，以此作為判別標準，新建道路時，按自然區(qū)劃、土類查表確定分界路基臨界高值，以此作為判別標準，與路基設(shè)計高度作比較，確定路基干濕類型。與路基設(shè)計高度作比較，確定路基干濕類型。第11頁/共103頁路基干濕類型路基平均稠度wc與分界相對稠度的關(guān)系一

9、般特性干燥wc wc1路基干燥穩(wěn)定，路面強度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水影響。路基高度 H H1中濕wc1 wc wc2路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度 H2 H H1潮濕wc2 wc wc3路基上部土層處于地下水或地表積水毛細影響區(qū)內(nèi)，路基高度 H3 H H2過濕wc wc3路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度H H3第12頁/共103頁標準軸載的確定標準軸載作為路面交通分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸重，其它軸重要按一定的原則換算為設(shè)計的軸重。 確定方法：1、我國采用BZZ-100KN為標準軸載。1-5、第13頁/共103頁當量圓半徑 可

10、以按下式確定。 因為式中：式中：P作用在車輪上的荷載，作用在車輪上的荷載，kN； p輪胎接觸壓力，輪胎接觸壓力，kPa；接觸面當量圓半徑，接觸面當量圓半徑，m。P p Pp2車輪荷載當量圓半徑第14頁/共103頁 對于雙圓式 對于單圓式 對于BZZ-100kN, P = 700 kPa 所以, d =0.213m, D =0.320mdpPD28PPd4第15頁/共103頁路基工程部分路基的力學(xué)特點及影響因素一般路基設(shè)計路基邊坡穩(wěn)定性分析路基防護與加固擋土墻設(shè)計路基排水設(shè)計 路基部分路基部分第16頁/共103頁 1-1 1-1 路基工作區(qū)路基工作區(qū)概念：概念：在路基某一深度在路基某一深度Za處

11、，當車輪荷載引起的垂直應(yīng)力處，當車輪荷載引起的垂直應(yīng)力z與路基土自重引起與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為11015時，該深度時，該深度Za范圍內(nèi)的路基稱為范圍內(nèi)的路基稱為路路基工作區(qū)基工作區(qū)。 該深度該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。確定：確定：路基工作區(qū)深度路基工作區(qū)深度Za可以用下式計算?？梢杂孟率接嬎恪?KnP Z a 1 1 路基的力學(xué)特點路基的力學(xué)特點第17頁/共103頁1-2 1-2 土基的承載能力土基的承載能力 路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它的抵抗車輪荷

12、載能力路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它的抵抗車輪荷載能力的大小，主要決定于路基頂面在一定應(yīng)力級位下抵的大小，主要決定于路基頂面在一定應(yīng)力級位下抵抗變形的能力?？棺冃蔚哪芰?。用于表征土基承載力的主要參數(shù)指標：用于表征土基承載力的主要參數(shù)指標：回彈模量回彈模量地基反應(yīng)模量地基反應(yīng)模量加州承載比加州承載比(CBR)第18頁/共103頁基本內(nèi)容：1、路基的類型與構(gòu)造；2、路基設(shè)計；3、路基附屬設(shè)施。重點：路基設(shè)計。2 2 一般路基設(shè)計一般路基設(shè)計第19頁/共103頁第20頁/共103頁第21頁/共103頁u1、取土坑與棄土堆、取土坑與棄土堆第22頁/共103頁第23頁/共103頁u3、堆料坪與錯車道、堆料坪

13、與錯車道1.堆料坪：路面養(yǎng)護用礦質(zhì)材料就近選擇路旁合適地點堆放備用。高等級路面一般采用集中堆放料場。2.錯車道：單車道公路由于雙向會車和相互避讓的需要，常每隔200500m設(shè)置錯車道一處。第24頁/共103頁3 3 路基邊坡穩(wěn)定性分析路基邊坡穩(wěn)定性分析基本內(nèi)容：1、三類滑動面的基本驗算方法；（直線滑動面的換算方法與示例、曲線滑動面的驗算方法與示例、折線滑動面的驗算）2、幾種特定條件下的路基邊坡穩(wěn)定性驗算。（浸水路堤的邊坡穩(wěn)定驗算方法與示例、軟土路堤的邊坡穩(wěn)定驗算與示例）重點：直線滑動面的驗算方法。第25頁/共103頁第26頁/共103頁第27頁/共103頁第28頁/共103頁第29頁/共103

14、頁第30頁/共103頁第31頁/共103頁第32頁/共103頁第33頁/共103頁第34頁/共103頁4 4 路基防護與加固路基防護與加固基本內(nèi)容：1、坡面防護；2、堤岸防護與加固。3、軟土地基加固第35頁/共103頁5 5 擋土墻設(shè)計擋土墻設(shè)計基本內(nèi)容：1、概述；（擋土墻的用途、類型與特點，重力式擋土墻的構(gòu)造與布置，擋土墻的基礎(chǔ)要求與類型）2、土壓力計算；（作用于擋土墻的力系、特定條件下的土壓力計算、土壓力的簡易計算）3、重力式擋土墻的設(shè)計與穩(wěn)定性驗算。（行車荷載的換算、滑動與傾覆穩(wěn)定性、地基應(yīng)力與墻身應(yīng)力、示例）重點：重力式擋土墻的設(shè)計與穩(wěn)定性驗算。第36頁/共103頁擋土墻土壓力計算一、

15、作用在擋土墻上的力系一、作用在擋土墻上的力系主要力系有：主要力系有：1、擋土墻自重、擋土墻自重G及墻上恒載及墻上恒載2、墻后土體的主動土壓力、墻后土體的主動土壓力Ea（包括作用在墻后填料破裂棱（包括作用在墻后填料破裂棱體上的荷載，簡稱超載）體上的荷載，簡稱超載）3、基地的法向反力、基地的法向反力N及摩擦力及摩擦力T4、墻前土體的被動土壓力、墻前土體的被動土壓力Ep第37頁/共103頁計算擋土墻壓力Ea，首先要確定產(chǎn)生最大土壓力的破裂面，求出破裂角。但是這在事先并不知道，必須進行試算。試算時，通常先假定破裂面位置通過荷載中心，按此圖式及相應(yīng)的計算公式算出角，與原假定的破裂面位置作比較，看是否相符

16、。如與假定不符，應(yīng)根據(jù)計算的角重新假定破裂面，重復(fù)以上計算，直至相符為止，最后根據(jù)此破裂角計算最大主動土壓力。第38頁/共103頁5-2車輛荷載的換算及計算參數(shù)車輛荷載換算（1）按墻高確定的附加荷載強度進行換算將汽車荷載按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料相同的均布土層。將汽車荷載按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料相同的均布土層。q：附加荷載強度：墻高小于等于2m,取20kN/m;墻高大于等于10m,取10 kN/m墻高H在210m，進行線性內(nèi)插第39頁/共103頁（2）根據(jù)破裂棱體范圍內(nèi)布置的車輛荷載換算。其中：第40頁/共103頁 擋土墻的一般破壞形式及原擋土墻的一般破壞形式及原因：因：

17、 1)擋土墻沿基底滑動而造成的破壞（基底抗滑力不足）； 2)擋土墻繞墻趾轉(zhuǎn)動所引起的傾覆（抗傾覆力矩不足）； 3)因基礎(chǔ)產(chǎn)生過大或不均勻的沉陷而引起的墻身傾斜； 4)因墻身材料強度不足而產(chǎn)生的墻身剪切破壞。擋土墻驗算擋土墻驗算重力式擋土墻設(shè)計第41頁/共103頁墻身截面強度驗算時驗算截面位置第42頁/共103頁（一）增加抗滑穩(wěn)定性（一）增加抗滑穩(wěn)定性1.設(shè)置傾斜基底3.采用人工基礎(chǔ)2.采用凸榫基礎(chǔ)4.加大擋墻尺寸（二）增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法（二）增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法1.展開墻趾展開墻趾2.改變墻面及墻背坡度改變墻面及墻背坡度3.改變墻身斷面類型改變墻身斷面類型4.加大擋墻尺寸加大擋墻尺寸（三

18、）（三）提高基底承載力或減小基底應(yīng)力提高基底承載力或減小基底應(yīng)力1.采用人工基礎(chǔ)2.采用擴大基礎(chǔ) 第43頁/共103頁路基排水工程地面排水地下排水1.2.3.6 6 路基路面排水設(shè)計路基路面排水設(shè)計第44頁/共103頁1) 路界地表排水：路界地表排水：(1)路面表面排水路面表面排水 橫坡漫流、攔水帶橫坡漫流、攔水帶+急流槽、急流槽、u形溝形溝+急流槽急流槽(2)中央分隔帶排水中央分隔帶排水 中央分隔帶滲水、超高路段排水中央分隔帶滲水、超高路段排水2)路面內(nèi)部排水：路面內(nèi)部排水：(1)路面邊緣排水路面邊緣排水 (2)透水基透水基 (墊墊)層排水層排水 (3)多孔隙面層排水多孔隙面層排水路面排水工

19、程：第45頁/共103頁路面工程部分路面結(jié)構(gòu)組成路面材料的力學(xué)性質(zhì)塊料路面、碎礫石路面無機結(jié)合料穩(wěn)定路面瀝青路面及其設(shè)計方法 水泥混凝土路面及其設(shè)計方法 路面部分路面部分第46頁/共103頁、路面橫斷面路面橫斷面由行車道、硬路肩和土路肩組成。隨道路等級不同而不同。第47頁/共103頁、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能行車荷載和自然因素對路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，所以路面結(jié)構(gòu)常分層鋪筑，劃分為面層、基層、墊層。路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖路面結(jié)構(gòu)層次劃分示意圖i i路拱橫坡度；路拱橫坡度；1 1面層；面層；2 2基層（有時基層（有時包括底基層）；包括底基層）； 3 3 墊層；墊層

20、； 4 4 路緣石；路緣石；5 5加固路肩；加固路肩；6 6土路肩土路肩第48頁/共103頁一、路面類型一、路面類型【按照材料組成分類按照材料組成分類】土路面砂石路面塊體路面瀝青路面水泥路面復(fù)合式路面1-3、路面的等級與分類、路面的等級與分類第49頁/共103頁二、等級劃分二、等級劃分按使用品質(zhì)、材料組成及結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性，路面按使用品質(zhì)、材料組成及結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性，路面分為四級分為四級第50頁/共103頁三、路面分類按結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和設(shè)計方法的相似性分類：第51頁/共103頁第52頁/共103頁第53頁/共103頁第54頁/共103頁2-2、塊料路面第55頁/共103頁3 無機結(jié)合料穩(wěn)定路面

21、基本內(nèi)容： 石灰土基層（特性，強度形成原理）； 水泥土基層（特性，強度形成原理）； 工業(yè)廢渣基層（種類，使用）。重點： 石灰土、水泥土基層的特性、強度形成原理。第56頁/共103頁第57頁/共103頁第58頁/共103頁第59頁/共103頁第60頁/共103頁第61頁/共103頁第62頁/共103頁重點： 柔性路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計； 我國現(xiàn)行柔性路面厚度設(shè)計方法、強度指標。 第63頁/共103頁第64頁/共103頁第65頁/共103頁第66頁/共103頁第67頁/共103頁第68頁/共103頁第69頁/共103頁第70頁/共103頁第71頁/共103頁第72頁/共103頁第73頁/共103頁第74頁/共103頁第75頁/共103頁第76頁/共103頁第77頁/共103頁第78頁/共103頁第79頁/共103頁第80頁/共103頁1、剛性路面的工作特征；2、剛性路面的計算參數(shù)；3、彈性地基板理論； （荷載應(yīng)力與溫度應(yīng)力）4、我國剛性路面板厚設(shè)計方法；5、剛性路面板平面尺寸設(shè)計。 （平面尺寸擬定，應(yīng)力驗算）基本內(nèi)容：1、我國剛性路面板厚設(shè)計方法；重點：第81頁/共103頁第82頁/共103頁第83頁/共103頁第84頁/共103頁第85頁/共103頁第86頁/共103頁第87頁/