jA路基路面設(shè)計課程市公開課獲獎?wù)n件省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

路基路面設(shè)計課程1/96

第一章緒論第一節(jié)公路組成及路基設(shè)計基本內(nèi)容一、公路組成部分公路是一個線形工程結(jié)構(gòu)物。公路主要承受是汽車荷載重復(fù)作用和經(jīng)受各種自然原因長久影響。公路組成部分包含：路基、路面、橋涵、隧道、防護工程、排水設(shè)備、山區(qū)特殊結(jié)構(gòu)物。公路路基是路面基礎(chǔ)，它與路面共同負(fù)擔(dān)車輛荷載，是公路主要組成部分。確保公路沿線都含有堅實而穩(wěn)定路基，是路基設(shè)計中心任務(wù)。伴隨道路等級提升,在設(shè)計中采取一定辦法來提升路基強度和穩(wěn)定性，用以提升路面整體強度問題就很突出。2/96路基橫斷面如圖。地形改變，普通使路基分為路堤和路塹兩種，高于天然地面填方路基稱為路堤；低于天然地面挖方路基稱為路塹；介于這二者之間稱為半填半挖路基。在挖方路段，路基通常是地面下天然地層；在填方地段，則是填筑起來壓實土層。路面是直接承受汽車碾壓行車地帶，它是用各種堅硬材料鋪筑在路基上面單層或多層結(jié)構(gòu)。路面類型常見有瀝青路面、水泥混凝土路面、碎（礫）石類路面等。路肩是指路面兩側(cè)路基邊緣以內(nèi)地帶，它是用來支持路面、暫時停靠車輛和供行人行走。修建適當(dāng)排水系統(tǒng)是路基穩(wěn)定一個確保。排除地面水，如雨、雪而形成水等，可興建地面排水結(jié)構(gòu)物；地下水嚴(yán)重時需排除時，可采取盲溝；假如公路要跨越較大水流，就要建造橋梁和涵洞。3/96二、路基設(shè)計內(nèi)容任務(wù)：使路基在行車荷載和各種自然原因作用下，能含有足夠強度和穩(wěn)定性，確保交通運輸通暢和安全。依據(jù)公路性質(zhì)、等級和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及當(dāng)?shù)刈匀粭l件，確定正確路基設(shè)計方案，作為施工依據(jù)。詳細(xì)為：1.進行野外勘察，搜集必要資料；2.依據(jù)沿線設(shè)計資料進行路基工程設(shè)計，確定邊坡坡度及橫斷面形式；3.依據(jù)沿線地面水流以及地下水埋藏情況，進行路基排水總體布置及排水結(jié)構(gòu)物設(shè)計；4.路基防護與加固設(shè)計，包含坡面防護、沖刷防護與擋土墻布設(shè)；5.路基工程其它設(shè)施。4/96第二節(jié)路基常見病害及對路基要求一、路基作用路基是路面基礎(chǔ)，且和路面共同承受荷載，貫通公路全線。二、路基常見病害路基在自然原因及荷載作用下，產(chǎn)生不停累計變形，最終造成破壞，這就是路基病害現(xiàn)象。路基病害形狀各種多樣，原因錯綜復(fù)雜，自然原因有：1.地理如沿線地形、地貌、海拔高度、植被等；

2.地質(zhì)如沿線土種類、成因、含水量、有機質(zhì)及可溶性鹽含量等；

3.氣候該地域氣溫、降雨量、雨型、降雪、溫度、冰凍深度等；

4.水文河道洪水位、常水位、河岸沖刷和淤積情況、沿線地表水排泄條件，有沒有積水；

5.文地質(zhì)地下水位、地下水移動規(guī)律、有沒有泉水、層間水，以及各種水流量。5/96路基常見路基病害現(xiàn)象以下：1．路堤沉陷塌方路基下沉造成斷面尺寸改變病害現(xiàn)象稱為路堤沉陷。沉陷是不均勻，嚴(yán)重時會破壞局部路段造成交通中止。它有路堤本身下陷和地基沉陷兩種。2．路基邊坡塌方邊坡塌方是常見病害，也是水毀普遍現(xiàn)象，尤其在山區(qū)新建公路上，幾乎是普遍病害現(xiàn)象。塌方詳細(xì)表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑塌和崩塌。3．路基沿山坡滑動在較陡山坡上填筑路基，假如原地面較光滑，未經(jīng)處理，坡腳處又沒進行必要支撐，尤其在受到水浸潤后，填方路基與原地面之間摩阻力減小，在荷載、自重作用下，有可能使路基整體或局部沿地面移動，使路基失去整體穩(wěn)定性。4．不良地質(zhì)水文條件造成路基破壞如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等，都能夠造成路基大規(guī)模毀壞。在公路勘測中，要求盡可能避開這些地域或采取對應(yīng)技術(shù)辦法，確保公路正常使用。6/96三、病害原因綜合分析由以上內(nèi)容能夠知道，路基病害原因是多方面，各種病害現(xiàn)有各自特點，又往往含有共同原因，能夠把它歸納為以下幾個方面：1.不良工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件2.不利水文與氣候原因3.設(shè)計不合理4.施工不符號要求四、對路基要求1.含有足夠整體穩(wěn)定性2.含有足夠強度3.含有足夠水溫穩(wěn)定性7/96

第二章路基強度與干濕類型第一節(jié)路基強度與穩(wěn)定性

1．公路路基土分類書本上表給出了公路土粒經(jīng)劃分和路基土劃分。土名稱以及分類符號。我們在土質(zhì)學(xué)中已學(xué)過，詳細(xì)還能夠參閱《公路土工試驗規(guī)程》。2．各類土物理力學(xué)性質(zhì)①漂石（塊石）、卵石屬于巨粒，強度和穩(wěn)定性很高，是填路基好材料，注意邊坡值選取。②砂土無塑性，透水性強，毛細(xì)上升高度很小，含有較大內(nèi)摩擦系數(shù)，強度和穩(wěn)定性都比很好。但不輕易壓實。③砂性土既含有一定粗顆粒，也含有一定細(xì)顆粒，使路基土既含有足夠強度和水穩(wěn)定性，又有一定粘結(jié)性，所以砂性土是修筑路基理想材料。④粉性土粉土顆粒含量較多，易吸水，毛細(xì)作用強烈，上升速度快，輕易引發(fā)凍脹、翻漿。在修路材料中它是最差一個，普通屬于有害路基用土。8/96⑤粘性土它細(xì)顆粒比重大，內(nèi)摩擦角小，但粘接力大，透水性小。這種土經(jīng)充分壓實和采取很好排水辦法，筑成路基也能穩(wěn)定。⑥重粘土它工程性質(zhì)與粘性土相同，但其所含黏土礦物成份不一樣而不一樣。9/96

第二節(jié)路基強度一、路基受力情況普通情況下，路基承受兩種荷載：一是路面和路基自重引發(fā)靜力荷；另一個是車輪引發(fā)動力荷載。在它們共同作用下，路基處于受力狀態(tài)。路基在車輪荷重作用下所引發(fā)垂直應(yīng)力隨深度而減弱；路基土因自重引發(fā)垂直應(yīng)力與深度成正百分比。圓形均布荷載中心下土基垂直壓應(yīng)力，可用下面公式計算：

σ=P/(1+2.5(Z/D)路基土因自重所引發(fā)垂直應(yīng)力，在一定深度下，路面質(zhì)量遠(yuǎn)小于路基自重，所以土基自重引發(fā)垂直應(yīng)力與深度成正比，既σ=γZ10/962、路基工作區(qū)當(dāng)荷載引發(fā)應(yīng)力僅為自重應(yīng)力20%---10%時，荷載應(yīng)力影響深度作為工作區(qū)深度。該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面強度和厚度增加而減小。路基工作區(qū)深度有兩種情況：Za大于路基填土高度；Za小于路基填土高度。11/96三、路基強度和強度指標(biāo)路基強度，用抵抗相對滑動位移變形和豎直位移變形能力，作為詳細(xì)指標(biāo)來表征。1.抗剪強度在路基邊坡內(nèi)，當(dāng)路基強度不夠，不能抵抗剪應(yīng)力作用。便會沿某一剪切面產(chǎn)生相對移動于是邊坡破壞，穩(wěn)定喪失。土體必須含有抵抗此變形能力，用抗剪強度表示，公式2-1。土體抗剪強度取決于土粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角φ。土顆粒越細(xì)，粘聚力越大。沙土粘聚力很小或沒有，因為粘聚力不如內(nèi)摩擦力影響大，所以土顆粒越大，抗剪強度就越高。12/962.回彈模量經(jīng)過路面?zhèn)鞯酵粱怪眽毫Γ雇粱a(chǎn)生一定程度豎向位移變形，假設(shè)土基是均質(zhì)彈性體，在圓形垂直均布荷載作用下，當(dāng)應(yīng)力與應(yīng)變成直線關(guān)系時，可用彈性理論來解荷載與變形之間關(guān)系，用下式表示：從上述公式能夠看出，土基回彈模量，表示土基在彈性變形階段內(nèi)，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形能力.四、路基強度與穩(wěn)定性確保路基強度與穩(wěn)定性，受水、溫度、土質(zhì)影響，在一年內(nèi)出現(xiàn)顯著季節(jié)性改變.為確保路基強度和穩(wěn)定性，必須深入進行了解，細(xì)致分析各種自然原因與路基關(guān)系，以采取有效辦法.13/96

第三節(jié)路基干濕類型和臨界高度一.路基濕度起源

1、路基干濕類型及濕潮起源路基干濕類型能夠分成干燥、中濕、潮濕和過濕四類，這四種類型表示路基工作時，路基土所處狀態(tài).路基潮濕起源，可歸納為以下幾項：a降水從路面、路肩和邊坡滲透；b地面水沿邊溝流動，或因派水困難而積聚于路基兩側(cè)水分，滲透路基；c地下水因地下水流動而滲透路基下部；d毛細(xì)水借土毛細(xì)作用由地下水位上升；e氣態(tài)水在土空隙中移動水汽，遇冷凝結(jié)為水.上述各種路基潮濕起源，都會對路基強度和穩(wěn)定性有不一樣程度影響.設(shè)計時應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件和特點，采取對應(yīng)工程技術(shù)辦法，確保路基強度和穩(wěn)定性.14/962、路基干濕類型劃分方法a以分界相對含水量劃分對原有公路，在最不利季節(jié)路槽下80cm內(nèi)，每隔10cm深度取一土樣測定其天然含水量和液限含水量，計算相對含水量.有了這幾個數(shù)據(jù)，依據(jù)道路自然區(qū)劃，路基土類別，查表，找到分界相對含水量W，將計算出值與之相比，能夠確定路基干濕類型.b以臨界高度判斷路基干濕類型對新建公路，因路基還未建成，路槽下80cm內(nèi)相對含水量無法測定.要采取地下水或地表長久積水水位到路槽底高度與臨界高度相比，判斷路基干濕類型?

臨界高度概念，當(dāng)路基處于干燥、中濕、潮濕狀態(tài)下路槽底部距地下水位或地表長久積水最小高度.15/96二.公路自然區(qū)劃依據(jù)公路工程地理、氣候差異特點，自然區(qū)劃分，按其主要性和規(guī)模大小分為三個等級.一級區(qū)劃是按自然氣候、全國輪廓性地理、地貌劃分，全國共劃分七個一級區(qū)；二級區(qū)劃是在一級區(qū)劃內(nèi)，考慮水溫情況不一樣，以潮濕系數(shù)為主導(dǎo)標(biāo)志，按公路工程相同性及地表氣候差異，深入劃分二級區(qū)以及與二級區(qū)劃相當(dāng)副區(qū)，全國共分為33個二級區(qū)和19個副區(qū).三級區(qū)劃是二級區(qū)深入劃分.因為當(dāng)前各地域特點和掌握調(diào)查研究資料不充分，還不具備劃分條件，再則，三級區(qū)不一定要列入全國性范圍，由個省、自治區(qū)自行劃分，方便更切合當(dāng)?shù)貙嶋H情況.16/96

第三章普通路基設(shè)計普通路基是指普通地域低于規(guī)范要求高度路基.它能夠結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)情況，直接應(yīng)用依據(jù)長久生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究總結(jié)經(jīng)典橫斷面圖或設(shè)計要求，無須進行個別設(shè)計和論證.一.形車道及路基寬度（一）行車道數(shù)及其寬度為滿足汽車、行人以及其它車輛在公路上正常通行要求，路基須有一定寬度.依據(jù)交通量大小、車流組成，按公路等級，行車道可分為單車道、雙車道、四車道和多車道.當(dāng)前我國公路普遍是雙車道二級公路.在平原區(qū)，假如慢車極少，車道寬度是7米，有一定混合交通量時，車道寬度是9米，混合交通量大，分慢行道有困難時，車道加寬到12米，并劃線行使.路基寬度為路面與路肩寬度之和，高速公路和一機公路還包含中間帶寬度.17/96二.路基橫斷面基本形式1.路堤高于原地面，由填方組成路基為路堤.填高為1米，屬于矮路堤；1—20米之間為普通路堤超出20米為高路堤.2.路塹低于原地面，由挖方組成路基為路塹.設(shè)計時對邊坡穩(wěn)定性給予充分注意.3.半填半挖路基這重路基是路塹與路堤綜合形式，主要設(shè)置在比較陡山坡上.將挖出土石方，作為填筑土石方，能夠節(jié)約土石方，比較經(jīng)濟，給施工帶來方便.第三節(jié)路基工程其它設(shè)施18/96第四章.路基穩(wěn)定性設(shè)計第一節(jié)穩(wěn)定性驗算概述

普通路基是套用經(jīng)典橫斷面圖進行設(shè)計，無須進行論證和驗算，但對高路堤、浸水路堤等，則需進行特殊設(shè)計.一.邊坡滑動面形狀大量實踐證實，邊坡破壞時，要形成一滑動面.該面形狀和路基填土性質(zhì)相關(guān).由滲水材料填筑路堤，邊坡破裂形狀近乎平面，可按直線滑動面法驗算邊坡穩(wěn)定性.以帶有粘性土填筑路堤，破壞時形狀為一曲面，為簡化計算，通常近似假設(shè)為一圓弧狀滑動面.車荷19/96二.邊坡穩(wěn)定性設(shè)計方法1.力學(xué)驗算法(1)數(shù)解法(2)圖解法2.工程地質(zhì)法在地質(zhì)復(fù)雜地域修建路基，，正確合理地確定路塹橫斷面形狀和邊坡坡度是很主要.當(dāng)前是依據(jù)對自然山坡和已經(jīng)有人工邊坡進行穩(wěn)定性分析，經(jīng)過工程地質(zhì)條件對比，按條件相類似穩(wěn)定邊坡值，作為路塹邊坡設(shè)計依據(jù)，這就是工程地質(zhì)法.

軸載換算在最不利情況排列，對最不利位置進行驗算，將車重?fù)Q算相當(dāng)于土層厚度，連同滑動土體一并進行力計算，h換算公式為：

h=NQ∕γBL20/96

第二節(jié)邊坡穩(wěn)定性力學(xué)驗算法一.直線滑動面法由滲水材料填筑路堤，邊坡坍塌時破裂形狀近乎平面，可按之下滑動面法驗算.驗算時，先經(jīng)過坡腳或變坡點，假設(shè)一直線滑動面，計算土體沿此滑動面下滑穩(wěn)定系數(shù)K.如圖.然后再假設(shè)幾個滑動面，計算對應(yīng)穩(wěn)定系數(shù)，求Kmin<1.25,當(dāng)Kmin0≧１.２５，此路堤就是穩(wěn)定，不然，重新假定邊坡.21/96

二.圓弧滑動面法帶有粘性土填筑路堤，滑塌時破裂面形狀是一曲面.為了是計算簡化，通常假設(shè)為一圓弧狀滑動面，這么與實際情況基本相符.方法有數(shù)解和表解法，其中數(shù)解法最慣用，它也稱條分法.1.條分法把滑動面上土體分成2—4m寬土條，依次檢驗每一個土條沿滑動圓弧下滑穩(wěn)定性，然后疊加出整個土體穩(wěn)定性.詳細(xì)步驟：(1)經(jīng)過坡腳任意選定一個可能圓弧滑(2)動面，取路線縱向為單位長度1m，將滑動土體分成若干寬度相等土條；(3)計算每個土條土體重量，并將它引到圓弧線上，進行分解；(4)求穩(wěn)定系數(shù)K=Mr/Ms

（5）求kmin≧1.25

22/962.圓心輔助線為降低工作量，較棵快找到最危險滑動面，依據(jù)經(jīng)驗，它在一條線上，這條線就是圓心輔助。用4.5H法。4.5H法詳細(xì)步驟：自坡腳向下作垂線，量取路堤高度，得一點F，從F點作水平線向右量取4.5H得另一點，該點就是圓心輔助線上一點；作路基邊坡平均坡度線，查表得角度；依據(jù)兩角度值分別作兩角，分別延長這兩條邊得一交點；聯(lián)結(jié)這兩點即得圓心輔助線。三.表解法按條分法進行邊坡穩(wěn)定性驗算，工作量大，對于滑動面經(jīng)過坡腳均質(zhì)、直線形路堤邊坡，可按表解法計算。23/96第三節(jié).浸水路堤邊坡穩(wěn)定性設(shè)計一.浸水路堤特點

受到季節(jié)性或長久浸水沿訶路堤、河灘路堤及橋頭引道等，這些都是浸水路堤。水位上漲時，水從邊坡一側(cè)或兩側(cè)滲透路基；水位降落時，水又從堤內(nèi)滲出來，伴隨路基外水位漲落，內(nèi)部所形成水位也要升降，但速度較慢。浸水路基除受自重及行車荷載作用外，還要受到水浮力和滲透動水壓力作用。在水位驟然降落時，使路基受到滲透動水壓力作用，從而降低了路基邊坡穩(wěn)定性。24/96

二.動水壓力計算當(dāng)水位急降時，土體內(nèi)水向外流出需要較長時間，這么就造成堤內(nèi)外水位發(fā)生很大水位差，產(chǎn)生動水壓力，平行水力坡降I，動水壓力會猛烈破壞路堤邊坡穩(wěn)定性，其大小按下式計算：

D=IΩ?三.浸水路堤邊坡穩(wěn)定性驗算該路堤穩(wěn)定性，應(yīng)按路堤處于最不利情況下進行，邊坡破壞時普通發(fā)生在最高洪水位驟然降落時候，計算通常采取條分法，計算時，將土體分成若干條塊。有些條塊全部在浸潤線以上，有些則全在水下，還有些則一部分在水以上，一部分在水以下。計算中要注意未浸水土條和浸水土條單位體積質(zhì)量不一樣，要分別計算。算例：略--------25/96四、路堤整體穩(wěn)定性驗算在山區(qū)公路中，當(dāng)?shù)孛鏅M坡度比較陡時，需要對路基整體穩(wěn)定性進行驗算。地面橫破陡于1：5時，對山坡要進行清理，鏟除表層覆蓋層，將原地面挖成臺階，用來增加路基與天然地面摩阻力。地面橫破陡于1：2.5時，對路基狀態(tài)穩(wěn)定性要進行驗算。方法有直線滑動面法和折線滑動面法。陡坡路堤滑動有以下幾個可能：路堤整體沿基底接觸面產(chǎn)生滑動；連同基底覆蓋層沿傾斜基巖滑動；路堤連同下面軟土一起滑動。產(chǎn)生下滑原因除地面橫坡較陡或基底軟外，主要是因為地下水和地面水影響，使路堤下滑力增大造成。26/961.直線滑動面驗算基底為單一坡面時，沿直線滑動面下滑，用公式計算：E=T-1/K(Ntgρ+cL)若計算結(jié)果為負(fù)或零，則路堤穩(wěn)定。2.折線滑動面穩(wěn)定驗算等路堤建在多坡地面上時，滑動面為折線，驗算其穩(wěn)定性時，可按地面波折情況，將土體分成若干小塊，自上而下分別計算各土體下滑力，依據(jù)最終一塊土體下滑力正負(fù)值判斷其整體穩(wěn)定性。算例：（略）穩(wěn)定辦法：當(dāng)最終一塊土體E大于零時，應(yīng)采取以下辦法：1.改進基底情況，增加摩阻力，降低下滑力；2.改進填料性質(zhì)，改變斷面形式3.在坡腳處設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)物。27/96第五章.路基排水設(shè)計第一節(jié).路基排水目標(biāo)及設(shè)計普通標(biāo)準(zhǔn)公路是一個露天構(gòu)筑物，路基經(jīng)常受到各種水分作用，公路病害普通與排水不良直接相關(guān)。重視排水，現(xiàn)有利于公路運輸，更有利于公路構(gòu)筑物安全。依據(jù)起源不一樣，水流可分為地面水和地下水。地面水主要是經(jīng)由降水形成地面徑流。地下水分為：上層滯水從地面入還未深達下層土中水；潛水在地面以下第一個隔水層以上含水層中水，距地面較近；層間水在地面以下任何兩個隔水層之間含水層之間地下水。路基排水目標(biāo)是把路基工作區(qū)內(nèi)土基含水量降低到一定范圍，土基含水量過大，會引發(fā)土質(zhì)松軟，強度降低，邊坡塌方，基身沉陷或滑動，影響交通。28/96四.路基排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為好路基排水設(shè)計，應(yīng)遵照以下幾個標(biāo)準(zhǔn)：1.設(shè)計前必須進行深入調(diào)查研究；2.路基排水溝渠設(shè)置和聯(lián)結(jié)盡可能不占或少占農(nóng)田；3.設(shè)計要因地制宜、就地取材、經(jīng)濟適用；4.排水溝渠出水口應(yīng)盡可能引接至天然河溝，以降低橋涵工程；5.排水設(shè)計應(yīng)講求經(jīng)濟效益。29/96第二節(jié).地面排水設(shè)計一.邊溝設(shè)計1.邊溝設(shè)置在路塹路肩外側(cè)或路堤坡腳外側(cè)，主要用于聚集和排除路基范圍內(nèi)以及流向路基小量地面水，當(dāng)流量不大時，可采取標(biāo)準(zhǔn)橫斷面。邊溝橫斷面形式邊溝橫斷面形式常為梯形或三角形，也有流線型幾矩形。底寬與深度普通大于0。4m。邊溝邊坡普通為1：1---1：1。5，巖石邊坡為1：0----1：0.5。溝底縱坡普通與路線縱坡一致，并不得小于0。5%，若大于3%時，需采取加固辦法。2.為預(yù)防邊溝水流漫溢或沖刷，要求單向排水長度每300—500米設(shè)出水口，把水引到低洼處。3.在變坡點、橋涵進出水口、回頭曲線等地段，要采取一些辦法。30/96

二、截水溝設(shè)計

截水溝設(shè)在離路塹邊緣一定距離和山坡路堤上方適當(dāng)位置，用來攔截山坡流向路基水流。其縱坡大于0.5%，以免水流停滯。截水溝斷面形式普通為梯形，底寬、深度大于0.5米，邊坡坡度依據(jù)土質(zhì)而定。截水溝位置應(yīng)慎重考慮，最好能與絕大部分地面水流方向垂直，轉(zhuǎn)折處最好用曲線連接，在路基邊坡到分水嶺距離長而降雨量又大低段，可設(shè)置一道或幾道差不多平行截水溝，分段攔截地面徑流。31/96三.排水溝設(shè)計設(shè)置排水溝目標(biāo)，就是為了將水從路基導(dǎo)入低洼地或其它排水結(jié)構(gòu)物中去。排水溝斷面普通采取梯形，大小應(yīng)經(jīng)過計算確定，但水量較小時，能夠不用計算而直接采取底寬0.5米最小斷面，溝深也大于0.5米。排水溝長度依據(jù)實際需要來定，通常在500米左右。四、跌水與急流槽山嶺重丘區(qū)，排水溝渠樅坡較陡，水流急沖刷力強。為減小流速，降低水流能量，預(yù)防對路基危害，大多設(shè)跌水和急流槽。跌水和急流槽結(jié)構(gòu)分為三部分：進水口、臺階、出水口。臺階部分作用在于消能。32/96五、排水溝渠計算計算分為兩部分內(nèi)容：水力計算與水文計算，分別確定設(shè)計流量、溝渠斷面尺寸、縱坡及加固形式。一、設(shè)計流量確定設(shè)計流量計算為水文計算。當(dāng)前，公路上采取是小流域暴雨徑流流量簡化公式：

Q=(h-z)F公式中相關(guān)符號能夠從“公路設(shè)計手冊”中查出。33/96二、水力計算公式經(jīng)過水力計算確定溝渠斷面，普通溝渠水力計算，按水力學(xué)明渠均勻流公式進行。對梯形斷面溝渠經(jīng)過流量，按下式計算：1.經(jīng)過流量Q=w*v2..過水?dāng)嗝婷娣eW=bh+mh3.濕周X=b+kh4.水力半徑R=w/x5.流速V=CRi6。最正確水力斷面水力性能最好尺寸斷面稱為水力最正確斷面。在設(shè)計溝渠斷面時，能夠選擇一個削能最好尺寸斷面。符合水力最正確斷面條件時寬深比，能夠查表。34/96三、溝渠加固為了預(yù)防水流對排水溝渠沖刷與滲漏，要對溝底和溝壁加固。辦法應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)、縱坡和流速條件，因地制宜，就地取材，簡易便行，經(jīng)濟實用。計算示例：（略） 35/96第三節(jié)地下排水設(shè)計地下排水結(jié)構(gòu)物是含有攔截、聚集和排除或降低地下水位功效結(jié)構(gòu)物。與地面排水設(shè)施不一樣，是使路基免受地下水作用，確保路基強度和穩(wěn)定性。地下排水設(shè)計考慮要在地下水位較高，而且路基標(biāo)高受限制時；或路基水溫條件較差、路面等級較高路段。地下排水設(shè)備，按使用條件和作用不一樣，主要可分為三種：一、暗溝暗溝是指地面以下引導(dǎo)水流溝渠，本身不起滲水和匯水作用。當(dāng)路線經(jīng)過地域路基范圍內(nèi)出現(xiàn)了個別泉眼，泉水上冒，路線不能繞避時，在其與邊溝之間開挖溝槽，修建暗溝，把泉水排除。暗溝斷面尺寸無須經(jīng)過水力計算來確定。溝寬普通是20—30cm，溝底縱坡大于1%，出口處溝底應(yīng)高出邊溝最高水位20cm以上，不允許出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。36/96二、滲溝（一）滲溝使用幾個情況當(dāng)路線經(jīng)過山坡上有流向路基含水層時，應(yīng)修筑滲溝攔截水流；以免造成邊坡或路堤滑塌。當(dāng)路基從路塹過渡到路堤，路塹下含水層有向外滲透水流時，應(yīng)修筑滲溝攔截，把水引出路基范圍以外。（二）滲溝分類與結(jié)構(gòu)滲溝結(jié)構(gòu)普通分為三形式，即盲溝、管式滲溝和洞式滲溝，它們結(jié)構(gòu)基本相同，斷面通常為矩形，頂部為覆蓋層或叫做封閉層，側(cè)面為反濾層，底部為排水通道。滲溝布置盡可能與地下水流相互垂直，使之能攔截更多地下水。利用片石空隙作為排水通道稱為盲溝；底部設(shè)滲水管作為排水通道，稱為有管滲溝；底部用滲水石板涵作排水通道稱為洞市式滲溝。37/96三、滲水井

它作用是將地面水經(jīng)過滲井深入地下，將其排除。它修建條件是：路線經(jīng)過地域，地形平坦，地面水無法排除，而離地面不深地方有滲透性土層，而且地下水背離路基，能夠建豎井或吸水井一樣豎井。用這個設(shè)施把邊溝中水引導(dǎo)到原離路基以外，并聚集于路基范圍以外離地面1。5米以下土層中去，以確保路基穩(wěn)定。38/96第六章路基防護與加固第一節(jié)防護與加固工程要求與分類一、防護與加固目標(biāo)路基在水、風(fēng)、冰凍等自然原因長久作用下，經(jīng)常發(fā)生變形和改變。如邊坡表面土層剝落，形成沖溝及滑坍等。這些不及時防治，就舊會引發(fā)嚴(yán)重病害。要想使路基穩(wěn)定性得到確保，除了要作好路基排水，還必須采取有效防護加固辦法。進行這項工程重點，是路基邊坡，尤其是特殊地段路基。防護與加固施工，應(yīng)分別情況，按需進行。要求路基邊坡本身要穩(wěn)定，不然無法進行，因除了專門用來支擋路基結(jié)構(gòu)物，普通防護工程承受外力能力都很小，有則完全不能承受外力。39/96二、防護加固工程分類路基防護與加固工程，按其作用不一樣，能夠分成沖刷防護、坡面防護和支檔建筑物三大類。1、沖刷防護它作用是防護水流對路基沖刷和淘刷。按方法不一樣，又能夠分為直接防護和間接防護。2、坡面防護用來防護輕易受到自然原因影響而破壞土質(zhì)與巖質(zhì)邊坡。3、支檔建筑物是預(yù)防路基變形或支檔路基本身以確保其穩(wěn)定性。為了使概念明確，普通把預(yù)防沖刷和風(fēng)化，主要起隔離作用辦法稱為防護工程，而把預(yù)防路基或山體因重力作用而滑塌，主要起支撐作用支檔結(jié)構(gòu)物稱加固工程。40/96第二節(jié)坡面防護一、植物防護主要是利用植物覆蓋層對土質(zhì)坡面進行防護，工序簡單，它能夠減緩地面水流速度，調(diào)整水、土情況，增加路基穩(wěn)定性。辦法：1、種草適合用于邊坡穩(wěn)定、坡面沖刷輕微，宜于草類生長土質(zhì)路堤與路塹邊坡。用于預(yù)防表面水土流失，固結(jié)表土，增加路基穩(wěn)定性。2、鋪草皮路基破面上鋪草皮，作用與種草防護相同，它更適合用于當(dāng)?shù)赜凶銐蛲谌∈褂貌萜さ囟温坊雷o。3、植樹在路基邊坡上和在浸水河灘上合理植樹，對于加固路基與防護河岸都能夠收到良好效果。它能夠增加路基穩(wěn)定性，降低流速，減弱波浪沖擊，預(yù)防和降低水流對路基或河岸沖刷，還能夠防風(fēng)、防沙、防雪、美化路容，調(diào)整氣候。41/96二、坡面處治對巖石邊坡無法用植物防護時，可選取坡面處治，如抹面、噴漿、勾縫、灌漿、錨固等方法防護。抹面使用于易風(fēng)化而表面較完整，還未剝落巖石邊坡；噴漿用于易風(fēng)化和坡面不平巖石邊坡，厚度普通為2cm；勾縫用于較堅硬且裂縫多而細(xì)巖石邊坡以防水侵人巖層內(nèi)造成破壞；灌漿用于較堅硬但裂縫深和寬巖石邊坡師坡面表層成為防水整體。42/96三、護面墻為了覆蓋各種軟質(zhì)巖層和較破碎巖石挖方邊坡，免受大氣原因影響而修建墻，稱為護面墻。第三節(jié)沖刷防護沿河路基預(yù)防水流沖刷辦法，一個是加固岸坡直接防護，另一個是改變水流性質(zhì)間接防護。直接防護，除坡面防護和石砌護坡外，還有拋石、石蘢、柔性混凝土塊及浸水擋土墻等防護方法。間接防護，包含各種導(dǎo)流與調(diào)治構(gòu)筑物，如丁壩、順?biāo)畨渭皵r河壩等。沖刷防護與水流性質(zhì)有親密關(guān)系，其中包含水流大小、水位高低及作用強弱等。必須采取設(shè)備簡單、操作輕易防護結(jié)構(gòu)，如石籠、拋石等。丁壩和順?biāo)畨巫饔孟嗤?，都是把水挑離河岸，通常設(shè)在被沖刷凹岸一面，使泥沙在壩后沉積，形成新水流邊線，改變水流方向，對臨河路基進行防護。43/96第三節(jié)擋土墻一、擋土墻用途和分類它是用來支撐路基邊坡或山坡土體，以防填土或土體變形失穩(wěn)構(gòu)筑物。按其所在位置可分為路肩墻、路堤路塹、山坡墻等。二、擋土墻結(jié)構(gòu)普通由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫幾部分組成。

1.墻身結(jié)構(gòu)可作成仰斜、附斜、直立、衡重式。仰斜擋墻墻背所受土壓力小，墻背比較經(jīng)濟。但基礎(chǔ)外移，地面橫坡比較陡時，增加墻高，斷面增大；俯斜式所受土壓力較大，通常在地面坡度較陡時采取，借助于陡直墻面，減小高度；衡重式在上下墻之間設(shè)一衡重臺，采取陡直墻面，適宜于陡峻地形。墻背坡度普通在1：.025~1：0.4，仰斜式坡度在1：0.25左右。

2.基礎(chǔ)基礎(chǔ)埋深應(yīng)按地基性質(zhì)、承載力要求、凍脹影響、水文地質(zhì)條件來定。普通情況下，地表下大于1米。44/96

3.排水設(shè)施在墻身適當(dāng)高度處設(shè)一排泄水孔，間距2-3米，出水口高出地面0.3米。

4.沉降縫為防止地基不均勻沉陷引發(fā)墻身開裂，按高度和地基性質(zhì)，設(shè)置沉降縫。普通每隔10~15米設(shè)一道。寬2-3厘米。45/96

四、擋土墻土壓力計算一）土壓力分類土壓力是指擋土墻背后土體或土體表面上荷載對墻背產(chǎn)生側(cè)壓力。主要有三種：1.主動土壓力擋墻外移時，土體給背土壓力，此值最?。?.被動土壓力墻擠壓土體，土壓力增大，到達極限平衡狀態(tài)時，土體對墻抗力，稱為被動土壓力。3.靜止土壓力處于原來位置不動，土壓力介于上二者之間，為靜止土壓力。二）土壓力計算土壓力計算要按庫侖理論計算。公式見P81。三）車輛荷載換算作用在填料上荷載，可近似按均布荷載考慮。計算時，把荷載換算成容重與填料相同均布土層。然后按規(guī)范要求計算。公式見P85.

四46/96

五、檔土墻穩(wěn)定性驗算檔墻本身必須有足夠整體穩(wěn)定性和強度，以抵抗墻后土體。所以，設(shè)計時必須滿足以下幾個要求：1.不產(chǎn)生沿基底滑動2.不產(chǎn)生墻身繞墻趾轉(zhuǎn)動3.地基不出現(xiàn)過大下沉4.不出現(xiàn)因基底過分不均勻沉陷而引發(fā)墻身傾斜。驗算內(nèi)容包含：抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、基底應(yīng)力及偏心距驗算等。47/96一、滑動穩(wěn)定性驗算在主動土壓力水平分力作用下，擋墻會向下移動，而阻止其下滑是基礎(chǔ)底面與地基之間摩擦力，擋墻抗滑力與滑動力比值，稱為滑動穩(wěn)定性系數(shù)。計算以下：Kc=(w+Ey)f/Ex≥1.3二、傾覆穩(wěn)定性驗算當(dāng)擋墻產(chǎn)生繞墻趾轉(zhuǎn)動力矩超出阻止其轉(zhuǎn)動抗傾覆力矩時，它就會傾覆。擋墻繞墻趾傾覆穩(wěn)定系數(shù)：Ko=W*Zw+Ey*Zy/ExZx≥1.548/96三、基底應(yīng)力幾偏心距驗算作用在基底垂直力總重為W+Ey，這個基底協(xié)力偏心距為e，按力矩平衡原理計算協(xié)力力臂。作用在基底協(xié)力偏心距為：

e=B/2-(WZw+EyZy-ExZx)/W+Ey

當(dāng)e≤B/6時，墻趾處最大應(yīng)力:為

σ=W+Ey/B(1+6e/B)≤[σ]例題：（略）49/96第二篇路面工程

第一章總論

第一節(jié)我國公路路面發(fā)展概況及對路面要求

一、對路面要求路面是直接為汽車行駛服務(wù)，路面情況對公路運輸關(guān)系極大，所以路面工程是公路工程主要內(nèi)容。從經(jīng)濟上說，路面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，路面造價可占整個公路造價80%以上。路面是一個層狀結(jié)構(gòu)物，依據(jù)不一樣路基情況和交通量，經(jīng)常將路面分成棉層、基層或更多層次。路面必須滿足以下基本要求：1.含有足夠強度2.含有足夠穩(wěn)定性3.含有足夠平整度4.含有足夠抗滑性5.含有足夠耐久性50/96

第二節(jié)路面結(jié)構(gòu)及層次劃分

一、斷面形式路面形式有下述兩種：1.槽式普通公路都采取這種形式，所謂槽式，是在整個行車道寬度內(nèi)叫路基挖成同深槽型，然后鋪筑路面結(jié)構(gòu)層。2.全鋪式在整個路基寬度內(nèi)都鋪路面，中部厚度最大，逐步向兩側(cè)減薄。在石料豐富地域或等級低公路上采取這種路面。51/96

二、路拱形式普通路面為了排水，都作成拱式。即中間高，兩邊低拱型，稱為路拱。慣用形式有：1.二次拋物線形這種路拱橫坡在中部平緩，邊緣較陡，對中、低級路面，路面不寬，車輛大多居中行駛，所以普通采取這種形式。2.直線形這種形式在兩根傾斜直線連成，行車平穩(wěn)。但不利于排水。為改進路面中央部分行車情況，可在中間插入一段圓曲線，長度小于3米。這種形式路拱，在橫坡度較小和等級較高路面上采取較多。路拱橫坡度可按規(guī)范要求進行選擇。52/96三、路面結(jié)構(gòu)層劃分因為行荷載和自然原因?qū)β访孀饔冒殡S深度而逐步減弱，路基水文地質(zhì)情況直接影響到路面工作狀態(tài)，所以從技術(shù)、經(jīng)濟角度考慮，普通將路面分成若干層次來鋪筑，形成了所謂層狀結(jié)構(gòu)物。53/961.面層路面結(jié)構(gòu)最上面一層，直接承受行車荷載與自然原因作用。所以面層應(yīng)具備較高力學(xué)強度和穩(wěn)定性，同時還應(yīng)具備耐磨性和不透水性、抗滑性和平整度。2.基層位于面層下面，它主要承受由面層傳來車輪垂直壓力，并擴散到下面層次中去。對基層材料要求是，含有足夠抗壓強度和擴散能力、足夠水穩(wěn)定性。3.墊層在排水不良路段或可能發(fā)生凍脹土基，基層之下有時加設(shè)墊層，作用是調(diào)整和改進水溫情況，確保路面強度和穩(wěn)定和抗凍脹能力。在實際工程中，路面結(jié)構(gòu)層次并不完全是這么完備，有時會比這些層次要多。54/96第三節(jié)路面等級與路面類型一、路面等級分為四個等級：1.高級路面包含瀝青混凝土、水泥混凝土、廠拌瀝青碎石所組成路面。特點是強度和剛度高。穩(wěn)定性好，使用壽命長，能適應(yīng)重型交通量，養(yǎng)護費用少、運輸成本低。2.次高級路面瀝青貫入式、路拌瀝青碎石、瀝青表面處治等。普通適宜于交通量較大、行車速度較快道路，比高級路面性能差。3.中級路面各種碎石路面。適宜于中等交通量道路，他強度低、平整度差、行車速度慢，需要經(jīng)常養(yǎng)護，運輸成本高。4.低級路面適宜于交通量很小道路。55/96

二、路面分類1.柔性路面剛度較小，抗彎拉強度較低，主要靠抗壓、抗剪強度支撐荷載，產(chǎn)生彎沉變形較大。2.剛性路面主要指水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，板體剛度較大、彎拉強度高，在荷載作用下變形很小。第四節(jié)我國路面發(fā)展概況（略）56/96

第四章柔性路面設(shè)計

第一節(jié)概述路面設(shè)計是公路路線設(shè)計中一個非常主要組成部分。路面設(shè)計任務(wù)是：確定路面等級；選擇路面類型；進行路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計；計算路面各結(jié)構(gòu)層厚度及結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計。首先依據(jù)道路性質(zhì)、等級及交通量確定路面等級，然后依據(jù)近期及遠(yuǎn)景交通量及車型組成和材料供給、施工條件選定面和基層類型。外業(yè)調(diào)查資料：1、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；2、天然土濕度和水位；3、氣象資料調(diào)查；4、路面材料生產(chǎn)和供給情況；5、交通量和車型組成。路面設(shè)計要遵照標(biāo)準(zhǔn)：路基路線路面作總體設(shè)計；就地取材、因地制宜；考慮分期修建。57/96第二節(jié)行車荷載與交通分析汽車在路面上狀態(tài)有停駐、行駛、加速、制動、轉(zhuǎn)向、顛簸等，行荷載對路面施加作用力大小和性質(zhì)，也隨汽車運動狀態(tài)而改變。主要有：車輪對路面垂直作用力、車輪轉(zhuǎn)動對路面產(chǎn)生縱向水平切向力，轉(zhuǎn)向時又增加了橫向水平力；路面不平，汽車顛簸，產(chǎn)生了沖擊力和振動力。從這些能夠知道，汽車在任何一個狀態(tài)下垂直力都是最基本作用力。58/961、車輛荷載作用于路面垂直力車輛對路面垂直壓力經(jīng)過車輪傳給路面，車輪與路面接觸面積稱為輪印面積，形狀近似橢圓，在路面設(shè)計中，用等面積圓形代替，稱為輪印當(dāng)量圓。車輪傳遞給路面垂直壓強在接觸面上分布并不均勻，其平均值與輪胎氣壓也不完全相等。車輪傳到路面垂直力是依據(jù)車輛總重和車輛輪軸所分擔(dān)重量來確定。普通來說，重量大多在后軸已知一側(cè)車輪荷載P，車輪對路面垂直壓強p，則車輪與路面接觸面積為A=P/p單位壓強p大致與輪胎內(nèi)壓相等，普通為0.4—0.7MPa。以上所講為汽車靜荷載，但汽車在行駛時因為路面不平整產(chǎn)生顛簸引發(fā)震動力和沖擊力與因為汽車荷載作用瞬時性，在實際中認(rèn)為這兩種影響相互抵消，所以在柔性路面設(shè)計中只考慮垂直靜壓力，而把沖擊力和瞬時性影響忽略不計。59/96汽車輪印當(dāng)量圓直徑計算公式見教材188-189頁2.車輪作用于路面水平力依據(jù)汽車行使條件可知，水平力最大值不能超出垂直力與路面車輪間摩擦系數(shù)乘積。該值在汽車緊急制動和開啟時為最大，可到達豎直力75—80%。水平力作用沿深度消失很快，普通破壞現(xiàn)象都發(fā)生在路面表層，所以提升路面材料抗剪強度才能消除它對路面表層破壞作用。60/96標(biāo)準(zhǔn)軸載與軸次換算我國當(dāng)前道路上行駛車型多，不能固定標(biāo)準(zhǔn)車型，考慮與國際一致，將過去標(biāo)準(zhǔn)車型改為標(biāo)準(zhǔn)軸載。規(guī)范要求，路面設(shè)計以100KN雙輪組單軸為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ—100表示。相關(guān)計算參數(shù)見表2-4-1。軸次換算，不一樣軸載汽車對路面影響也不一樣，為了方便計算軸載對路面作用，將道路上行駛混合交通換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量軸次數(shù)。61/96軸次換算是以等效標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進行。含義是，不一樣車型之間交通量相交換算時對路面作用必須是等效。即A車作用次數(shù)與B車作用次數(shù)不相同，但對路面破壞效果是一樣，則A車N1次作用和B車N2次作用是等效。設(shè)計路面時，把各種車輛軸載作用次數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量作用次數(shù)。換算公式見書。62/964.累計當(dāng)量軸次在進行路面設(shè)計中，軸次換算之后，還要進行遠(yuǎn)景交通量推算，以確切知道公路路面在設(shè)計使用年限內(nèi)，共累計負(fù)擔(dān)多少次標(biāo)準(zhǔn)軸載重復(fù)作用。設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當(dāng)量軸次計算公式見P192公式2-4-9或2-4-10。63/96第三節(jié)柔性路面應(yīng)力和彎沉路面設(shè)計與其它結(jié)構(gòu)物設(shè)計一樣，是需要有設(shè)計指標(biāo)來控制，只有滿足這些指標(biāo)設(shè)計才是合理適用。一、靜荷載作用下路面變形在路面設(shè)計中，通常把土基看成是彈性半空間體，當(dāng)土基表面有單個圓形均布荷載時，土基表面產(chǎn)生豎直位移，通常稱為彎沉。計算公式見2-4-11和2-4-12。路面承受了一定荷載后，會發(fā)生變形，當(dāng)卸掉荷載，變形中一部分回恢復(fù)，另一部分則不可恢復(fù)。前者為彈性變形，后者為殘余變形。64/96路面彈性模量是表征路面彈性性質(zhì)力學(xué)指標(biāo)，有叫回彈模量。用E表示。路基E是土基抵抗豎直變形能力，用下面公式表示：E=(1-Uo)PDα/L路面荷載-變形并不完全是直線關(guān)系，對應(yīng)于不一樣變形數(shù)值E在數(shù)值上是完全不一樣。變形大，模量值小。在設(shè)計中，要依據(jù)實際工作情況要求變形確定土基和路面材料E。規(guī)范推薦采取靜載加荷變形試驗測出每級荷載下對應(yīng)變形，用這種方法能夠得到荷載—變形曲線。規(guī)范要求用曲線上l?1mm時荷載強度p和L實測值用數(shù)學(xué)伎倆計算回彈模量。65/96二、路面允許彎沉值行車荷載作用在路面上時，各路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)產(chǎn)生荷載應(yīng)力，并引發(fā)一定變形，當(dāng)荷載應(yīng)力超出材料抵抗力時，路面就會產(chǎn)生某種破壞在車輛荷載垂直壓力作用下，路表面會出現(xiàn)一定豎向位移，與此同時，在車輪下面結(jié)構(gòu)層底部產(chǎn)生拉力，頂部產(chǎn)生壓力，而離開車輪一定距離地方就與之相反。假如路面整體強度不足，變形過大，就會產(chǎn)生沉陷、車轍和擁包等破壞；路面拉力不足，就會拉裂，產(chǎn)生裂縫。反應(yīng)路面整體強度高低和使用情況好壞最簡捷、最直觀指標(biāo)是在一定荷載下，路表面產(chǎn)生垂直變形。這個變形我們稱之為彎沉。路面整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生總變形為總彎沉，荷載離開后能逐步恢復(fù)變形部分為回彈彎沉值。上面兩個數(shù)值之差，即不能恢復(fù)變形部分，為殘余彎沉。66/96在同一車輪作用下，不一樣路面彎沉值表明不一樣路面抵抗變形能力。普通來說，路面彎沉值小，路面強度較高，彎沉值是路面整體結(jié)構(gòu)垂直變形，所以它也反應(yīng)路面各結(jié)構(gòu)層及土基力學(xué)性質(zhì)及路面整體強度。路面設(shè)計中，以標(biāo)準(zhǔn)軸載下后輪輪隙回彈彎沉作為路面整體強度標(biāo)準(zhǔn)，要求設(shè)計時，計算最大值，要小于或等于允許回彈彎沉值。路面允許彎沉值是指路面在要求設(shè)計年限末期，在標(biāo)準(zhǔn)軸載累計軸次重復(fù)作用，路面允許出現(xiàn)最大回彈彎沉。計算公式：LR=1.1A1*A/Nt67/96三、允許拉應(yīng)力瀝青混凝土、熱拌瀝青碎石路面及其它整體性基層主要破壞是疲勞開裂，所以在路面厚度設(shè)計時，只用一個路面垂直變形作為控制條件是不完全，它不能解釋路面垂直變形在允許范圍內(nèi)，而路面出現(xiàn)上述情況。所以，必須還要補充一些其它指標(biāo)。彎拉應(yīng)力就是一個。為防止瀝青類路面彎拉破壞，必須驗算它彎拉強度。路面結(jié)構(gòu)層計算彎拉應(yīng)力要小于路面材料允許彎拉應(yīng)力，以防在重復(fù)荷載作用下，過早出現(xiàn)彎拉疲勞破壞。即：σ≦σR68/96四、允許剪應(yīng)力路面除了驗算彎拉應(yīng)力以外，還要驗算路面剪切應(yīng)力。尤其是各種混合料結(jié)構(gòu)路面，它們強度主要起源于顆粒間摩阻力和粒料之間粘聚力，在車輪荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)某一點剪應(yīng)力超出材料允許抗剪強度，路面結(jié)構(gòu)層便會發(fā)生剪切破壞。進行驗算時，可按雙圓均布荷載綜合作用下，三層彈性體系中面層剪切破壞面上剪應(yīng)力理論公式計算：69/96第四節(jié)路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計整個柔性路帽設(shè)計分為結(jié)構(gòu)設(shè)計與厚度設(shè)計兩大部分。路帽結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，才能進行厚度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計包含各層結(jié)構(gòu)設(shè)計與結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)是結(jié)合詳細(xì)條件和使用要求，選擇各結(jié)構(gòu)層種類和組成材料。按就地取材和分期修建標(biāo)準(zhǔn)組合成既能經(jīng)受荷載和自然原因重復(fù)作用，又能充分發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層材料最大效能和經(jīng)濟合理路基路面結(jié)構(gòu)體系。70/96一、結(jié)構(gòu)組合設(shè)計基本標(biāo)準(zhǔn)見教材195—197。二、路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計基本步驟1.確定路面等級和路面類型選擇路面等級與公路等級相適宜。路面面層因直接承受行車和自然原因綜合作用，要求它必須強度高、熱穩(wěn)定性、耐久性好。所以要材料都是強度高礦料粘結(jié)力強結(jié)合料，在面層下還要瀝青類材料來做，能夠抵抗水平力在層間產(chǎn)生鍵應(yīng)力。選擇路面類型要與當(dāng)?shù)貧夂蚪Y(jié)合，在多雨地域要確保水穩(wěn)定性和整體強度。2.材料選擇要與路面結(jié)合考慮。慣用基層有瀝青穩(wěn)定類、水泥穩(wěn)定和各種碎石混合料類。71/963.路面結(jié)構(gòu)層組合標(biāo)準(zhǔn)按強度組合這是結(jié)構(gòu)組合一項最主要標(biāo)準(zhǔn)。車輛荷載產(chǎn)生銀河里和變形隨深度增加而降低，水平方向上遞減速率更加快。路表面同時還承受車輪磨耗作用，所以路面必須具備足夠強度和抗變形能力。在其下各層強度和抗變形能力可自上而下逐步減小。這么，路面組合時，各結(jié)構(gòu)層應(yīng)按強度和剛度逐層遞減規(guī)律安排，以使各結(jié)構(gòu)層3效能得到充分發(fā)揮。72/96按應(yīng)力分布組合結(jié)構(gòu)層次按這個標(biāo)準(zhǔn)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要確保路面最小厚度見表3-4-4。最適當(dāng)應(yīng)該是，從上到下，由薄到厚。為確保路面使用質(zhì)量，規(guī)范要求了各級公路路面瀝青層最小厚度。高速公路15cm，一級路10cm，二級路5cm?？紤]結(jié)構(gòu)層特點影響原因有材料選擇、施工工藝，如在瀝青棉層不能直接鋪在片石基層上，而應(yīng)在其間加設(shè)碎石過分層；瀝青混凝土之類高級路面與粒料基層或穩(wěn)定土基層之間應(yīng)鋪設(shè)瀝青碎石或瀝青貫入式聯(lián)結(jié)層。為確保路面結(jié)構(gòu)整體性和結(jié)構(gòu)層之間應(yīng)力傳遞連續(xù)性，要盡可能使結(jié)構(gòu)層之間結(jié)合緊密穩(wěn)定。在各種自然原因作用下強大性好73/96怎樣確保瀝青路面水穩(wěn)定性，是路面結(jié)構(gòu)冊選擇與組合需要處理主要問題，在潮濕和一些中濕路段上修建瀝青路面時，因為其不透氣，使路基和基層中水分蒸發(fā)通路被阻斷，因而向基層積聚。會造成土剛度和強度下降，路面開裂破壞。所以瀝青路面基層普通要選擇水穩(wěn)定性好材料。4.基本步驟路面等級和類型選定基層類型選定確定路面結(jié)構(gòu)層次和初步擬各結(jié)構(gòu)層厚度74/96

第五節(jié)新建路面設(shè)計1、荷載與彎沉公式假設(shè)土基為二分之一無限均質(zhì)彈性體，在圓形垂直荷載作用下，路表面距荷載中心軸距離為r某點，其彎沉值計算由公式2-4-23。2、土基強度指標(biāo)其表示指標(biāo)有幾個，在路面設(shè)計中是以路表面彎沉為控制指標(biāo)，土基強度能夠采取土回彈模量。土基Eo值，在現(xiàn)場普通采取承載板法測定，得到P---l曲線，然后利用公式計算。在路面設(shè)計時，可按小于或等于1mm彎沉來確定對應(yīng)E值。把試驗結(jié)果，按線性歸納法整理和計算：

Eo=19.3∑pi/∑Li這個方法在最不利季節(jié)測定取得Eo值。表3-3-1至3-3-3給出了土基回彈模量提議值，可查用。75/963、路面材料回彈模量以彎沉為設(shè)計指標(biāo)路面設(shè)計方法，對路面材料回彈模量應(yīng)在不利果斷測定，能夠采取現(xiàn)場分層或整層測定方法確定。詳細(xì)內(nèi)容見P221—224。4、路面材料抗彎拉強度整體性材料都含有一定彎拉強度，在一次過大軸載作用下，有可能在結(jié)構(gòu)層地面產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，造成結(jié)構(gòu)層斷裂破壞。路面材料抗彎拉強度計算公式：σsi=PiL/bh76/96二、雙層體系應(yīng)力和彎沉計算在路面結(jié)構(gòu)層中，雙層體系有兩種情況：一是單層低級路面加上路基一是瀝青表處加上基層和路基規(guī)范要求，在路面設(shè)計時將表處厚度扣除1cm后，剩下厚度并入基層計算，這么也組成了雙層體系。它表面彎沉計算公式見2-4-23。77/96三、三層體系計算1、在計算中習(xí)慣上將路面第一層厚度和回彈模量用h和El表示，第二層用H和E2表示，路基回彈模量用Eo表示，由公式2-4-19可得到在雙圓荷載作用下三層體系計算公式2-4-24。新路面設(shè)計方法是針對路面設(shè)計方法中增加指標(biāo)，確定計算公式和控制方法。設(shè)計體系采取三層彈性冊狀體系理論解，統(tǒng)一考慮路面結(jié)構(gòu)組合、厚度計算和材料組成設(shè)計。對四層以上結(jié)構(gòu)，則采取當(dāng)量厚度換算，折算成三層體系進行計算。78/962、層間接觸條件瀝青面層及其下面瀝青層，假如連續(xù)施工，就為連續(xù)接觸，相反則是滑動接觸；瀝青混凝土面層與非瀝青類結(jié)構(gòu)層之間，都是滑動接觸；穩(wěn)定性材料結(jié)構(gòu)層與沙礫材料結(jié)構(gòu)層或土基直接接觸，是連續(xù)接觸。3、材料非完全彈性性質(zhì)原因各種路面材料，并不是理想彈性體，而是有彈、粘、塑性、非線性、各向異性性質(zhì)。這些原因在相關(guān)參數(shù)中考慮。79/964、行車重復(fù)作用疲勞損壞和動載原因在路面結(jié)構(gòu)強度系數(shù)值中反應(yīng)上述原因，把交通量與重復(fù)荷載作用規(guī)律親密聯(lián)絡(luò)在一起；5、標(biāo)準(zhǔn)軸載規(guī)范要求采取BZZ—100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。6、設(shè)計指標(biāo)

LR是路面整體強度設(shè)計控制質(zhì)變，高速公路、一級公路還要用彎拉應(yīng)力。80/96四、新路面設(shè)計方法計算步驟1.計算路表輪隙中心處產(chǎn)生彎沉值Ls和確定LRLs=2pδ*αLF2.用圖解法按路表LR設(shè)計路面厚度（見P202—203）3.層底彎拉應(yīng)力驗算相關(guān)計算公式（1）計算整體性材料結(jié)構(gòu)層層底產(chǎn)生彎拉應(yīng)力值σm，（2）確定路面結(jié)構(gòu)層材料允許彎拉應(yīng)力σR81/962、多層路面計算---當(dāng)量厚度法以上內(nèi)容，是以三層體系理論作基礎(chǔ)，但有時實際路面結(jié)構(gòu)是四層或四層以上。這舊要處理當(dāng)量換算問題，把多于三層以上路面換算為當(dāng)量三層體系，標(biāo)準(zhǔn)是：不論計算哪一層應(yīng)力與彎沉，與計算層相鄰那一層厚度與E值不動，土基Eo值不動。（1）計算路表彎沉當(dāng)采取三層體系為何體系，需將多體系按照等效換算為三層，這時把多層體系第一層作為上層，它模量和厚度都保持不變，將第2到（n-1）層作為中層，并把他們換算為第二層模量等效厚度，再加上摸量不變下層半空間體，得到一個彎沉等效三層體系。82/96（2）計算各層層底面彎拉應(yīng)力計算體系采取三層體系，需將多層體系按彎拉應(yīng)力相等標(biāo)準(zhǔn)換算成含有上、中、和下層半空間體彈性三層體系。然后使用三層體系對應(yīng)層彎拉應(yīng)力計算諾模圖計算彎拉應(yīng)力。詳細(xì)計算公式見教材。五、計算示例（略）83/96第六節(jié)原有路面補強設(shè)計柔性路面伴隨使用時間延續(xù)，試驗性能和承載能力不停降低，超出設(shè)計試驗?zāi)晗藓蟊悴荒軡M足正常通車要求，需要補強或改建。路面補強設(shè)計工作包含舊路面情況調(diào)查、彎沉評定及補強厚度計算。一、交通調(diào)查對于當(dāng)前交通量和車型組成進行實地觀察。經(jīng)過調(diào)查分析預(yù)先預(yù)計交通量增加趨勢，確定年平均增加率。二、路況調(diào)查調(diào)查沿線路基土質(zhì)、填挖高度、地面排水情況、地下水位，以確定路基土組和干濕類型；調(diào)查路面結(jié)構(gòu)類型、組合和各層厚度，為此要開挖試坑進行量測和取樣試驗。量測路基和路面寬度、對路面病害和破壞進行分析。路面修建和養(yǎng)護歷史調(diào)查。84/96三、舊路面強度測定路面結(jié)構(gòu)強度測定，通常采取測量路表輪隙回彈彎沉方法。詳細(xì)做法是用彎沉儀量測路表面在標(biāo)準(zhǔn)試驗車后軸垂直靜載作用下輪隙彎沉值，用它表示路面整體強度。1.計算彎沉值Lo確實定先算各測點實測彎沉LiLi=2(dl—d2)*1/100mm計算路段平均實測彎沉值Lo=∑Li/n計算路段內(nèi)計算彎沉值Lo=(Lo+λσ)klk2k3λ----確保率系數(shù)，二級路為2.0，三級路1.5σ---彎沉值均方差k1–季節(jié)影響系數(shù)，可查表；k2---西北、黃土地域考慮自然條件特殊性溫度影響系數(shù)，其它地域不用該系數(shù)，可查表；k3—溫度修正系數(shù)，原有路面是瀝青層，厚度大于3cm時，測出彎沉值要修正。可查資料或進行計算。見P201。85/96四、補強厚度計算在進行大量調(diào)查、測定、試驗和研究工作以后，總結(jié)了一套比較完整以路面彎沉為狀態(tài)強度指標(biāo)原路面補強三設(shè)計方法-----三參數(shù)公式。因為它是半經(jīng)驗半理論，所以又稱經(jīng)