路基路面工程電子教案

1、路基路面工程講義湖南城市學(xué)院土木工程學(xué)院道路教研室目 錄第一章總論§1.1道路工程發(fā)展概況§1.2 路基路面工程的特點(diǎn)§1.3 影響路基路面穩(wěn)定的因素§1.4 路基土的分類§1.5 公路自然區(qū)劃§1.6 路基水溫狀況及干濕類型§1.7 路面結(jié)構(gòu)及層位功能§1.8 路面的等級(jí)與分類第二章 行車荷載環(huán)境因素材料的力學(xué)性質(zhì)第二章 行車荷載環(huán)境因素材料的力學(xué)性質(zhì)§2.1行車荷載§2.2環(huán)境因素影響§2.3土基的力學(xué)強(qiáng)度特性§2.4 土基的承載能力§2.5 路基的變形、破壞及

2、防治(自學(xué)) §2.6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性§ 2-7 路面材料的累積變形與疲勞特性第三章 一般路基設(shè)計(jì)第三章 一般路基設(shè)計(jì)§3.1 路基的類型與構(gòu)造§3.2 路堤設(shè)計(jì)§3.3 路塹設(shè)計(jì)§3-4 填挖結(jié)合路基設(shè)計(jì)第四章 路基邊穩(wěn)定性分析性設(shè)計(jì)§4.1 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法§ 4.2 陡坡路堤穩(wěn)定性§4.3 浸水路堤穩(wěn)定性第五章 路基的防護(hù)與加固第六章 擋土墻設(shè)計(jì)第一章總論§1.1道路工程發(fā)展概況早在4000多年前，中國已有了車和行車的路。商代開始有驛道傳送，西周開創(chuàng)了以都市為中心的道路體系

3、，還建立了比較完善的道路管理制度，以后的西漢、唐代、宋、元、明、清各代，道路交通又有發(fā)展。清末，在原有驛道上修建了一些很簡陋的公路，中華民國初期，公路有了初步發(fā)展。建國以來，我國公路交通事業(yè)得到了迅速發(fā)展。自80年代中期開始，中國大陸開始興建高速公路。高速公路的建設(shè)和使用，為汽車快速、高效、安全舒適地運(yùn)行提供了良好的條件，標(biāo)志著我國的公路運(yùn)輸事業(yè)和科學(xué)技術(shù)水平進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。路基路面直接承受行駛車輛的作用，是道路工程的重要組成部分。它主要研究公路，城市道路和機(jī)場(chǎng)跑道路基路面的合理結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、材料性能要求以及施工養(yǎng)護(hù)、維修和管理技術(shù)等。半個(gè)世紀(jì)以來，我國廣大道路工程科技工作者

4、，從我國實(shí)際和建設(shè)需要出發(fā)，引進(jìn)外國先進(jìn)技術(shù)、刻苦鉆研、反復(fù)實(shí)踐在路基路面工程建設(shè)和科學(xué)研究中，取得了許多突破性的系列成果，如公路自然區(qū)劃、土的工程分類、瀝青路面結(jié)構(gòu)、水泥砼路面結(jié)構(gòu)、柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法等。§1.2 路基路面工程的特點(diǎn)路基路面是道路的重要工程結(jié)構(gòu)物1、路基：路基是在天然地表面按照道路的設(shè)計(jì)線形(位置)和設(shè)計(jì)橫斷面(幾何尺寸)的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路基質(zhì)量的好壞，必將反映到路面結(jié)構(gòu)上來，路面的損壞往往與路基排水不暢、壓實(shí)度不夠，強(qiáng)度低等有直接關(guān)系。路基設(shè)計(jì)不好，將影響道路的使用質(zhì)量，修復(fù)難度大、費(fèi)用高。2、路面：路面是在路基頂面的行

5、車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代化公路運(yùn)輸不僅要求道路能全天候通行車輛，而且要求車輛能以一定的速度、安全、舒適而經(jīng)濟(jì)地在道路上運(yùn)行。這就要求路面具有良好的使用性能，提供良好的行駛條件和服務(wù)水平。3、路基和路面相輔相成，實(shí)際上是不可分離的整體，應(yīng)綜合考慮它們的工程特點(diǎn)，綜合解決兩者的強(qiáng)度、穩(wěn)定性等工程技術(shù)問題。對(duì)路基路面的基本性能要求：一、承載能力行駛在路面上的車輛、通過車輪把荷載傳給路面，由路面?zhèn)鹘o路基、在路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生不同量的應(yīng)力，應(yīng)變和位移。如果路基路面結(jié)構(gòu)整體或某一組成部分的強(qiáng)度或抗變形能力不足以抵抗這些應(yīng)力，應(yīng)變及位移，則路面會(huì)發(fā)生斷裂、路基路面結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)沉陷，路面表面

6、會(huì)出現(xiàn)波浪或車轍，使路況惡化、服務(wù)水平下降，因此要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及其各組成部分都具有與行車荷載相適應(yīng)的承載能力。結(jié)構(gòu)承載能力包括強(qiáng)度和剛度二方面：強(qiáng)度：反映結(jié)構(gòu)物抵抗外力的能力。剛度：反映結(jié)構(gòu)物抵抗外力作用下變形的能力。解決途徑：通過設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)層的厚度、材料的選擇及施工質(zhì)量來保證。二、穩(wěn)定性(水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性)在天然地表面建造的道路結(jié)構(gòu)物改變了自然的平衡，在達(dá)到新的平衡狀態(tài)之前，道路結(jié)構(gòu)物處于一種暫時(shí)的不穩(wěn)定狀態(tài)。新建的路基路面結(jié)構(gòu)坦露在大氣之中，經(jīng)常受到大氣溫度、降水與濕度變化的影響，結(jié)構(gòu)物的物理、力學(xué)性質(zhì)隨之發(fā)生變化，處于另外一種不穩(wěn)定狀態(tài)。解決途徑：選線、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工中應(yīng)密切

7、注意，并采取必要的工程措施，以確保路基有足夠的穩(wěn)定性。路面類型選擇和路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)來保證，如半剛性基層易產(chǎn)生干縮裂縫，因而在高等級(jí)公路中，不能在半剛性基層上直接鋪筑薄面層，而采用過渡層+薄面層。三、耐久性耐久性：路基路面材料在長期的荷載作用下能保持其材料性質(zhì)等的性質(zhì)。耐久性不好，路面在行車荷載和冷熱、干濕等氣候因素的長期重復(fù)作用下，產(chǎn)生疲勞破壞及塑性變形積累、老化，最后導(dǎo)致材料破壞。提高路基路面的耐久性，保持其強(qiáng)度、剛度，幾何形態(tài)經(jīng)久不衰，除了精心設(shè)計(jì)、精心施工、精心選材之外，還應(yīng)把長期的養(yǎng)護(hù)、維修、恢復(fù)路用性能的工作放在重要的位置。四、表面平整度路面表面平整度：反映路面偏離表面的縱向起伏，

8、它是影響行車安全、行車舒適性以及運(yùn)輸效益的重要使用性能指標(biāo)：不平整的路表面會(huì)增大行車阻力，并使車輛產(chǎn)生附加的振動(dòng)作用，而且，不平整的路面會(huì)積滯雨水，加速路面的破壞。解決途徑：優(yōu)良的路面平整度，要依靠優(yōu)良的施工裝備，精細(xì)的施工工藝，嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制以及經(jīng)常和及時(shí)的養(yǎng)護(hù)來保證。砼路面的平整度以3m直尺量測(cè)為準(zhǔn)，3m直尺與路面表面之間的最大間隙，高速公路和一級(jí)公路不應(yīng)大于3mm；其他各級(jí)公路不應(yīng)大于5mm。五、表面抗滑性能通常用摩擦系數(shù)表征抗滑性能。摩擦系數(shù)小，則抗滑能力低，容易引起滑溜交通事故。解決途徑：通過采用堅(jiān)硬、耐磨、表面粗糙的粒料組成路面表層材料來實(shí)現(xiàn)，或采用一些工藝措施來實(shí)現(xiàn)如砼路面的

9、刷毛或刻槽等。§1.3 影響路基路面穩(wěn)定的因素路基路面裸露在大氣中，其穩(wěn)定性在很大程度上由當(dāng)?shù)刈匀粭l件所決定。因此，應(yīng)深入調(diào)查公路沿線的自然條件，因地制宜地采取有效的工程措施，以確保路基路面具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。影響路基路面穩(wěn)定性的因素有：1、地理?xiàng)l件平原、丘陵、山嶺各區(qū)地勢(shì)不同，路基的水溫狀況也不同。平原地區(qū)地勢(shì)平坦，排水困難，地表易積水，地下水位相應(yīng)較高，因而路基需要保持一定的最小填土高度，路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)選擇水溫穩(wěn)定性良好的材料，并采用一定的結(jié)構(gòu)排水設(shè)施；丘陵區(qū)和山嶺區(qū)、地勢(shì)起伏較大，路基路面排水設(shè)計(jì)至關(guān)重要，否則會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，影響路基路面的穩(wěn)定性。2、地質(zhì)條件

10、沿線的地質(zhì)條件如巖石的種類、成因、節(jié)理，風(fēng)化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理等有無夾層或遇水軟化的夾層，以及有無斷層或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象都對(duì)路基路面的穩(wěn)定性有一定的影響。3、氣候條件氣溫、降水、溫度、冰凍深度，日照等都會(huì)影響公路沿線地面水和地下水的狀況，并且影響到路基路面的水溫情況，氣候還受地形的影響。4、水文和水文地質(zhì)條件水文條件如公路沿線地表水的排泄，河流洪水位、常水位、有無地表水和積水時(shí)期的長短、河岸的淤積情況等。水文地質(zhì)條件如地下水位、地下水移動(dòng)規(guī)律、有無層間水、裂隙水、泉水等，這些地面水，地下水都會(huì)影響路基路面的穩(wěn)定性，如果處理不當(dāng)，常會(huì)引起各種病害。5、土的類別土是建筑路基

11、和路面的基本材料，不同的土類具有不同的工程性質(zhì)。如較強(qiáng)的砂，在滲流情況下，容易形成流砂粘粒成份多的土，強(qiáng)度形成以粘聚力為主，其強(qiáng)度隨密實(shí)程度的不同，變化較大并隨溫度的增大而降低。§1.4 路基土的分類我國公路用土依據(jù)土的顆粒組成特征，土的塑性指標(biāo)和土中有機(jī)質(zhì)存在的情況，分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土四類，并進(jìn)一步細(xì)分為11種土 fg11 (P8)1、巨粒組：(大于60mm的顆粒)質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土包括漂(卵)石，漂(卵)石夾土，漂(卵)石質(zhì)土2、粗粒土：包括礫類土和砂類土兩種(粒徑在0.07460mm)質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土礫類土：(260mm的顆粒)質(zhì)量多于總質(zhì)量50%

12、的土砂類土：(20.074mm的顆粒)質(zhì)量大于或等于總質(zhì)量50%的土3、細(xì)粒土：(小于0.074mm顆粒)質(zhì)量多于總質(zhì)量50%的土含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土稱為有機(jī)土4、特殊土：黃土、膨脹土、紅粘土和鹽漬土一、各類公路用土的工程性質(zhì)不同1、巨粒土：有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，用以填筑路基是良好的材料，亦可用于砌筑邊坡。2、級(jí)配良好的礫石混合材料：密實(shí)程度好，強(qiáng)度和穩(wěn)定性均能滿足要求。除填筑路基外，可以鋪筑中級(jí)路面，經(jīng)適當(dāng)處理后，可以鋪筑高級(jí)路面的基層、底基層。3、砂土：無塑性、透水性強(qiáng)、毛細(xì)上升高度小，具有較大的摩擦系數(shù)。采用砂土修筑路基，強(qiáng)度高，水穩(wěn)性好，但其粘結(jié)力小，易于松散，車輛通過時(shí)易產(chǎn)生較深的車轍。

13、為克服此缺點(diǎn)，可以采用振動(dòng)法壓實(shí)，并可摻入少量粘土，以改善級(jí)配組成。4、砂性土：為修筑路基的良好材料，含一定數(shù)量的粗顆粒，使路基有足夠的內(nèi)摩擦力，又含有一定數(shù)量的細(xì)顆粒，使之具有一定的粘聚力，不致過分松散，一般遇水干得快，不膨脹，干時(shí)有足夠的粘結(jié)性，揚(yáng)f塵少，因此雨天不泥濘、晴天不揚(yáng)塵，在行車作用下易被壓實(shí)，便于施工。5、粉性土：不良的公路用土，含有較多的粉土粒，干時(shí)稍具粘結(jié)性，但易被壓碎，揚(yáng)塵大，浸水時(shí)易成流體狀態(tài)。粉性土的毛細(xì)上升高度大，在季節(jié)性冰凍地區(qū)容易造成冰脹，翻漿等病害，如遇粉性土，必需改良土質(zhì)且(采取)加強(qiáng)排水，隔水措施。6、粘性土：透水性小，粘聚力大，干時(shí)堅(jiān)硬，不易挖掘，毛細(xì)現(xiàn)

14、象顯著，有較大的可塑性，用來筑路比粉性土好，但不如砂性土，如在適當(dāng)含水量時(shí)加以充分壓實(shí)和良好的排水設(shè)施，筑成的路基也能獲得穩(wěn)定。7、重粘土：塑性指數(shù)與液限都很高，其工程性質(zhì)與粘土相似，但受粘土礦物成份影響較大(含高嶺土為最好，伊里土次之，蒙脫土最差)，重粘土不透水，粘聚力特強(qiáng)，干時(shí)很堅(jiān)硬，很難挖掘，膨脹性和塑性都很大?？傊磷鳛槁坊ㄖ牧?，砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料，垂粘土，特別是蒙脫土也是不良的路基土，而一些特殊土類、用以填筑路基時(shí)必須采取相應(yīng)技術(shù)措施。二、路基土的工程分級(jí)在施工中路基土石按其開挖難易程度，又可分為六級(jí)：松土、普通土、硬土、軟土、次豎石、豎石。§1

15、.5 公路自然區(qū)劃一、公路自然區(qū)劃劃分目的：1、道路工程特征相似的原則：在同一區(qū)劃內(nèi)，在同樣的自然因素下筑路具有相似性(如北方：春融翻漿；南方：雨季沖刷、水毀等)。2、地表氣候區(qū)劃差異性的原則：包括地帶性差異和非地帶性差異，地帶性差異即緯度不同，地表氣候不同(如北半球北方寒冷，南方溫暖)。非地帶性差異：如青藏高原，由于海拔高，與緯度相同的其它地區(qū)相比，氣候更加寒冷。3、自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則：自然氣候的變化是各種綜合作用的結(jié)果，但其中又有某種因素起著主導(dǎo)作用。三、劃分情況：“公路自然區(qū)劃”分三級(jí)進(jìn)行區(qū)劃，首先將全國劃分為多年凍土，季節(jié)凍土和全年水凍土三大地帶，然后根據(jù)水熱平衡和

16、地理位置，劃分為凍土、濕潤、干濕過渡、濕熱、潮暖和高寒7個(gè)大區(qū)(一級(jí)區(qū)劃)在一級(jí)區(qū)劃內(nèi)再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為6個(gè)等級(jí)，另外還結(jié)合各個(gè)大區(qū)的地理，氣候特征，地貌類型，自然病害等因素，將全國分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和18個(gè)二級(jí)副區(qū)。區(qū)：北部多年凍土區(qū)凍脹、雪害、延流水等病害嚴(yán)重，對(duì)冰、水含量較大的凍土路基設(shè)計(jì)，應(yīng)采用保護(hù)多年凍土的原則，寧填鐵挖，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)采取保溫措施，以防路基熱隔沉陷，對(duì)非多年凍土還要注意翻漿問題。區(qū)：黃土高原干濕過渡區(qū)該區(qū)路面結(jié)構(gòu)突出的問題是防止翻漿和凍脹，夏季水毀及地震也有一定影響。為防止凍脹和翻漿，路基路面結(jié)構(gòu)應(yīng)注意采取隔溫、排水和截?cái)嗝?xì)水上升等措施。區(qū)：黃土高原干濕過渡區(qū)該區(qū)

17、特點(diǎn)是黃土對(duì)水分的敏感性，路基應(yīng)注意排水，路面結(jié)構(gòu)必須選擇不透水的面層或封閉層，以防雨水下滲。區(qū)：東南濕熱區(qū)該區(qū)因春、夏東南季風(fēng)造成的霉雨和夏雨，形成明顯的不利季節(jié)。東南沿海臺(tái)風(fēng)暴雨多，水毀、沖毀、滑坡是道路的主要病害，應(yīng)加強(qiáng)排水。該區(qū)水稻田多，對(duì)軟土和潮濕路段的路基應(yīng)認(rèn)真處理。又因氣溫高、熱季長，瀝青路面應(yīng)注意熱穩(wěn)定性，抗滑性和水透水性。區(qū)：西南潮暖區(qū)該區(qū)山多，筑路材料豐富，應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)刂凡牧?，?duì)于水文不良地段，必須采取措施，穩(wěn)定路基。區(qū)：西北干旱區(qū)該區(qū)氣候干旱，除灌區(qū)和綠洲外，一般道路凍害較輕；砂石路面經(jīng)常出現(xiàn)搓板，松散和揚(yáng)塵。改鋪瀝青路面為有效的解決辦法，高山區(qū)有風(fēng)雪流危害，沙漠地區(qū)

18、應(yīng)注意風(fēng)蝕和沙埋等的防治。區(qū)：青藏高寒區(qū)該區(qū)地處高原，氣候寒冷，分布有高原多年時(shí)土和現(xiàn)代冰川，東南部由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地形破碎和地震強(qiáng)烈、雪害、滑坡、崩塌、泥石流等自然病害均較嚴(yán)重，應(yīng)采取措施保證路基的整體穩(wěn)定。另外，晝夜溫差大，日照時(shí)間長，瀝青老化很快。柴達(dá)木盆地氣候較干旱，氯化鹽可作筑路材料。§1.6 路基水溫狀況及干濕類型一、路基濕度的來源：圖路基在使用過程中，受到各種外界因素的影響，使?jié)穸劝l(fā)生變化1、大氣降水：大氣降水通過路面(透水的路面、不透水路面的邊緣、接縫或裂隙)，路肩邊坡和水溝滲入路基；2、地面水：邊溝的流水、地表徑流水因排水不良形成積水，滲入路基；3、地下水：路塹

19、邊坡較高處土層內(nèi)滯水的下滲，地下水的毛細(xì)上升作用，上升到路基；4、毛細(xì)水：5、水蒸汽凝結(jié)水：在土的空隙中流動(dòng)的水蒸汽，遇冷凝結(jié)成水。6、薄膜移動(dòng)水：在土的結(jié)構(gòu)中水以薄膜的形式從含水量較高處向較低處流動(dòng)，或由溫度較高處向凍結(jié)中心周圍流動(dòng)。二、大氣溫度及其對(duì)路基水溫狀況的影響路基濕度除了水的來源之外，另一個(gè)重要因素是受當(dāng)?shù)卮髿鉁囟鹊挠绊憽Ｓ捎跍囟扰c溫度變化對(duì)路基產(chǎn)生的共同影響稱為路基的水溫狀況。我國北方季節(jié)性冰凍地區(qū)，路基在冬季凍結(jié)過程中，由于負(fù)溫度坡差的影響，土中未凍結(jié)的水分會(huì)向凍結(jié)線(冰凍線)附近積聚，形成冰晶體積和冰夾層，積聚后的冰凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。春暖化

20、凍時(shí)，路面和路基結(jié)構(gòu)由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結(jié)構(gòu)的承載力使大大降低，在重車的反復(fù)作用下，路基路面結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的變形，嚴(yán)重時(shí)，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成翻漿，等路基漿土全部融化后，水分便滲入路基深層，翻漿狀況可逐步消失。引起路基凍脹的因素有：1、土質(zhì)：不同土類的毛細(xì)特性和滲透性均不同，如粉性土毛細(xì)上升能力強(qiáng)，且有較高的滲透性，易發(fā)生凍脹現(xiàn)象(凍脹土)；砂性土有較高的滲透性，缺乏吸收水分的能力；粘性土有一定的毛細(xì)吸收能力，但滲透性差，水分移動(dòng)慢，此兩類土均不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水分積聚現(xiàn)象。2、水文條件：在地面排水

21、困難或地下水位較高地段，潮濕路基易出現(xiàn)凍脹和翻漿現(xiàn)象。3、氣候條件：凍前的雨季可使路基濕度增大；正、負(fù)濕度的反復(fù)交替的冬季，路基凍結(jié)緩慢，凍結(jié)線長時(shí)間徘徊在路基某深度處，使水分有充足的時(shí)間向該處積聚，并形成冰晶體。三、路基干濕類型1、劃分情況：路基按其干濕狀態(tài)不同，分為四類：干燥、中濕、潮濕和過濕。為了保證路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)，過濕的路基必須經(jīng)處理后方可鋪筑路面。2、劃分標(biāo)準(zhǔn)(1)按路基平均稠度與分界相對(duì)稠度的(關(guān)系)大小來確定。土的稠度； 土的液限土的含水量； 土的塑限土的稠度較準(zhǔn)確地表示了土的各種形態(tài)與濕度的關(guān)系，稠度指標(biāo)綜合了土的塑性特性，包含了液限塑限

22、，全面直觀地反映了土的硬軟程度，物理概念明確。 即為半固體與硬塑狀的分界值； 即為流塑與流動(dòng)狀的分界值； 即，土處于可塑狀態(tài)。以稠度作為路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)是合理的，但是不同的自然區(qū)劃，不同的土組的分界稠度是不同的， (p17)對(duì)于原有公路，按不利季節(jié)路床表面以下80cm內(nèi)的土的平均稠度確定。(2)對(duì)于新建道路、路基尚未完成，則根據(jù)路床距地下水位或地表(面)水的高H與路基的臨界高度的大小關(guān)系來判斷。路床：是路面的基礎(chǔ)，是指路面底面以下80cm范圍內(nèi)的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d(030cm為上路床；3080cm為下路床)臨界高度；在最不利季節(jié)，路基處于不同干濕類型所需的路床底面距地下水或地

23、面水的最小高度；或與分界稠度相對(duì)應(yīng)的路基離地下水或地表積水水位的高度。干燥類：或毛細(xì)上升的潤濕區(qū)高度；路床底到地下水位應(yīng)保證的距離。這類路基的濕度主要受氣候因素的影響。中濕類：或這類路基的濕度既受氣候因素也受地下水的影響。潮濕類：或這類路基的濕度主要受地下水的控制。過濕類： 或路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非比凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面。為了保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水的影響，在設(shè)計(jì)路基時(shí)，要求路基保持干燥或中濕狀態(tài)，路床頂距地下水或地表水的距離要求大于或等于干燥，中濕狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的臨界高度。上海郊區(qū)，粉質(zhì)亞粘土路基，最高地下水位離地面90cm，低矮填土，路床底頂面距地面3

24、0cm，請(qǐng)預(yù)估路基平均稠度。解：由圖15(p13)，上海屬于1區(qū)，查表19(p19)得1區(qū)粉性土的臨界高度，而路床頂面距最高地下水位的距離為，則由表18(P17)得路基屬潮濕類，得，又由表17(P17)得區(qū)粉質(zhì)±，得此路基的平均稠度為。§1.7 路面結(jié)構(gòu)及層位功能一、路面橫斷面1、槽式橫斷面2、全鋪式橫斷面二、路拱橫坡為了保證路面上雨水及時(shí)排出，減少雨水對(duì)路面的浸潤和減弱路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路表面應(yīng)做成直線形或拋物線形路拱，路拱橫坡度應(yīng)滿足行車和橫向排水兩方面的要求。1、干旱和有積雪，浮冰地區(qū)，應(yīng)采用底值，多雨地區(qū)采用高值；2、道路縱坡較大或路面較寬，或行車速度較高時(shí)，或交通量和

25、輛載較大時(shí)，或常有拖、掛汽車行駛時(shí)，采用平均坡度的低值；3、對(duì)高速、一級(jí)公路、中央分隔帶未設(shè)排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成單向橫坡，向路肩方向排水；若中央分隔帶設(shè)置排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成雙向橫坡，向中間排水設(shè)施和路肩二個(gè)方向排水。4、路肩橫坡一般較路面橫坡大1%，但高速、一級(jí)公路的硬路肩采用與路面行車道相同的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用與路面行車道相同的橫坡。三、路面結(jié)構(gòu)妥層及層位功能行車荷載和自然因素對(duì)路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，因此，對(duì)路面材料的強(qiáng)度、抗變形能力和穩(wěn)定性的要求也逐漸降低。為適應(yīng)這一特點(diǎn)，路面結(jié)構(gòu)通常是分層鋪筑的。1、面層：直接同行車和大氣相接觸，承受行車荷載的作用以及受雨水和氣溫變化

26、的影響最大。要求：堅(jiān)實(shí)、耐磨、平整、粗糙，對(duì)于瀝青類路面還應(yīng)抗滑、防滲、耐疲勞以及抗高溫變形，低溫開裂的濕度穩(wěn)定性，且滿足最小厚度的要求：如瀝青貫入式，砼面板砂石路面上所鋪的230cm厚的磨耗層厚度不超過1cm的簡易瀝青表面處治，不能作為一個(gè)獨(dú)立的層次，應(yīng)看作是面層的一部分。高級(jí)路面組成面層的材料有：水泥硅 瀝青混合料：瀝青硅、瀝青碎石瀝青貫入碎石、瀝青表面處治(次高級(jí)路面)碎(礫)石混合料：泥結(jié)碎石和級(jí)配礫石等(中級(jí)、低級(jí)路面)水泥硅嵌鎖式塊料：整齊中半整齊塊石：承載力強(qiáng)、平整度差2、基層(1)瀝青類路面(基層又稱為承重層)應(yīng)有足夠強(qiáng)度、穩(wěn)定性和較好的平整度，還應(yīng)有一定的抗凍性和抗低溫開裂性

27、。(2)水泥硅路面(其板塊之間有拉桿、傳力桿)，其基層的受力比瀝青類路面小。作用：保證整體強(qiáng)度，防止板塊斷裂，即泥和錯(cuò)臺(tái)等病害的產(chǎn)生。(3)對(duì)基層的要求應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，較好的平整度，在寒冷地區(qū)還應(yīng)具有一定的抗凍性和抗低溫開裂性。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足規(guī)定的強(qiáng)度(根據(jù)公路等級(jí)查規(guī)范)。一般公路的基層寬度比面層每側(cè)至少寬出25cm(給面層的施工提供工作面，保護(hù)面層)。(4)基層材料各種結(jié)合料(石灰、水泥、瀝青等)穩(wěn)定土或碎(礫)石混合料。各種工業(yè)廢渣混合料：煤渣(粉煤灰)+石灰(二渣)，外摻碎石(三渣)粉煤灰+石灰+土(二灰土)貧水泥砼：界于普通水泥硅和水泥穩(wěn)定粒料之間，

28、水泥用量較少的一種水泥硅，通常還摻配一定數(shù)量的粉煤灰，與水泥一起構(gòu)成結(jié)合料。各種碎(礫)石混合料或天然砂礫。片石、塊石或圓石。在交通繁重的道路上，應(yīng)選用貧硅或水泥(瀝青)穩(wěn)定粒料作為基層，我國目前采用較多的是穩(wěn)定類基層，基層厚度太厚時(shí)，為保證工程質(zhì)量可分為兩層或三層鋪筑。3、墊層：介于基層與土基之間的層次(1)作用：調(diào)節(jié)土基的濕度和濕度狀況，改善基層和面層的工作條件，以保證面層和基層的穩(wěn)定性，抗凍脹能力。擴(kuò)散由基層傳遞下來的荷載應(yīng)力，以減小土基所產(chǎn)生的變形。(2)設(shè)置條件：地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段；季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段；排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水

29、、泉眼等水文不良的巖質(zhì)挖方路段；基層可能受污染的路段。(3)墊層材料：強(qiáng)度要求不高，但水穩(wěn)性、隔熱性能要良好，盡量選用地方材料，可選松散的顆粒材料如砂、礫石、爐渣等，也可選無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土如水泥或石灰穩(wěn)定土等。§1.8 路面的等級(jí)與分類一、路面等級(jí)劃分按路面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，將路面分為高級(jí)、次高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)四個(gè)等級(jí)。(P25)二、路面分類1、按面層所用材料區(qū)分：水泥硅路面、瀝青路面、砂石路面等。2、按路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計(jì)方法的相似性出發(fā)：柔性路面：各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層，碎(礫)石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)?？傮w結(jié)構(gòu)剛度小，在荷載作

30、用下產(chǎn)生較大的彎沉變形，結(jié)構(gòu)本身的抗彎拉強(qiáng)度較低。剛性路面：水泥硅作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。半剛性路面：用水泥、石灰等無機(jī)結(jié)合料處治的土或碎(礫)石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，在前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強(qiáng)度和剛度均有較大幅度的增長，但是最終的強(qiáng)度和剛度仍遠(yuǎn)小于水泥硅，則把這種基層和鋪筑在它上面的瀝青面層統(tǒng)稱為半剛性路面，這種基層稱為半剛性基層。第二章 行車荷載環(huán)境因素材料的力學(xué)性質(zhì)§2.1行車荷載車是道路的服務(wù)對(duì)象，也是使道路曹受損壞的主要原因，因此必須分析汽車的特性及其人對(duì)路面的作用，路面沒計(jì)要考慮的車輛因素：1、車輛作用于路面的法向力，切向力的大小和特性；2、

31、不同類型和軸載大小的車輛在路面使用年限內(nèi)的變化情況和數(shù)量。采用一定標(biāo)準(zhǔn)軸載13100(后軸又重100kn.單軸雙輪組)一、車輛的種類1、按其使用功能分：客車（小容車、中客車、大客車）貨車(倉車。牽扯引式掛車和牽引式半掛車)2、按軸型分：牽引車類：貨與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)為一整體；牽引式半拖車類：通過鉸接裝置，在牽扯引車后附加拖車拖車類：在倉車或牽扯引式半拖車類后附加拖車。二、汽車的軸型前單軸雙輪組（多數(shù)）后單軸軸雙軸單輪組（極少數(shù)）軸雙軸（雙輪）三軸多數(shù)三、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力1、接觸面積：車輛在路面上行駛，輪載由輪胎傳給路面。通常把輪胎在路上的投影面作為接觸面，其形狀近為橢圓形。橢圓形的長軸和短軸和大

32、致相等，在路面設(shè)計(jì)中，可用圓形接觸面來代替橢圓形，比圓稱為當(dāng)量圓。2、接觸壓力輪胎與路面須上的平均豎向壓力，稱為接觸壓力，假設(shè)為均布的，它受以下幾個(gè)因素的影響：1、充氣輪胎的內(nèi)壓力Pi一般情況下，接觸壓力P（0.80.9）Pi（PPi） P停（0.80.9）Pi；P動(dòng)（0.91.1）Pi2、輪胎的類型（花紋為斜線或子午線）和性質(zhì)（新、舊）3、軸載的大?。ㄍ喬サ臉?biāo)準(zhǔn)軸載而言）若輪胎軟而舊或輪胎內(nèi)的實(shí)際內(nèi)壓力比標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓力低得多。或輪胎超過標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載情況時(shí)，PPi（P(1.11.3）Pi)在路面設(shè)計(jì)時(shí)，直接采用內(nèi)壓力作為接觸壓力，而輪胎的壓力一般為0.40.7MPa（輪胎的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載內(nèi)壓力0.64MP

33、a）3、作用圖式1)標(biāo)準(zhǔn)軸載計(jì)算參數(shù)BZZ100后軸重100KV輪胎看地壓強(qiáng)P0.7MPa單輪傳壓面當(dāng)量圓d=21.30cm兩輪中心距1.5d2、軸型：單軸雙綸組圖單圓圖式(則土基或基層材料參數(shù)時(shí)) 雙圓圖式(厚度設(shè)計(jì)) P為輪載=四、運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響。1、水平力汽車道路上等速行駛，車輪受到地面給它的滾動(dòng)摩力，路面也相應(yīng)地受到一向后的水平力。 u：滾動(dòng)摩阻系數(shù)同輪胎類型，路面狀況及車速有關(guān)，車輛在制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)過程中。 f:車輪與路面間的附著率，最大值不起過路肌與輪胎之間的附著第數(shù)中，則有： 與路面類型，濕度以及行車速度有關(guān)。路面必須保持足夠的附著系數(shù)，這是保證已常行車的重要條件。2、輪載

34、的動(dòng)態(tài)變動(dòng)以一定車速行駛在路面的車輛，由于自身的振動(dòng)和路面的不態(tài)，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳動(dòng)著，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜輪載，時(shí)而小于靜載，輪載的這種動(dòng)態(tài)變動(dòng)，可以似看作為是已態(tài)分布。1)變異系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)偏差/靜輪載Cv隨以下三個(gè)因素而變化a、行車速率v Cvb、路面的平態(tài)度越差c、車輛的振動(dòng)特性：輪胎越軟，減震裝置的效果越好2)沖擊系數(shù)動(dòng)輪載/靜輪載1.30路面設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設(shè)計(jì)輪載。3)設(shè)計(jì)中如何考慮動(dòng)力作用的影響？a、柔性路面設(shè)計(jì)中不考慮動(dòng)力作用的影響；b、剛性路面設(shè)計(jì)中考慮超載和動(dòng)載等因素澤路面疲勞損壞的綜合影響系數(shù)Kc4)汽車荷載對(duì)路面的多次

35、重復(fù)作用也是一項(xiàng)重要的動(dòng)態(tài)影響。5)輪載作用的瞬時(shí)性作用時(shí)間（0.10.015）：動(dòng)載作用時(shí)間越短，路面變形越小。動(dòng)載作用時(shí)間短，路面變形來不及像靜載作用時(shí)那樣充分，故變形較靜載作用時(shí)小，此時(shí)相當(dāng)于加大了路面的強(qiáng)度五、交通分析1、交通量：指一定時(shí)間間隔內(nèi)各類車輛通過某一道路橫斷的數(shù)量。對(duì)于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要搜集交通總量，還必須區(qū)分不同的車型，其初始年平日交通量（Ni為每日實(shí)際交通量）設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)交通量或設(shè)計(jì)的末年平均日交通量；設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年平均增長率t設(shè)計(jì)年限2、軸載組成與等效換算1)軸載組成（軸載譜）：各級(jí)軸占比例2)等效換算原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在水同軸載作用達(dá)到相同的疲勞損壞時(shí)，相

36、應(yīng)的作用次數(shù)被認(rèn)為是等效的。（28）P35yi軸載換算系數(shù)；反映軸型和輪組影響的系數(shù)n同路面結(jié)構(gòu)特性相關(guān)的系數(shù)瀝青路面，水泥磚路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也不同，因而系數(shù)和n的取值各不相同。3、輪跡橫向分布由于車輪的輪跡寬度遠(yuǎn)小于道的寬度，因而總的軸載通行次數(shù)即不會(huì)集中在橫斷面某一固定位置，中能平均分配到每一點(diǎn)上，而是按一定協(xié)作者規(guī)律分布在車道橫斷面上，稱向分布跡的橫向分布。在路面設(shè)計(jì)中，用輪跡橫向分布系數(shù)y來反映輪跡橫向分布頻率的影響，通常取輪跡覆蓋寬度（約50cm）即二個(gè)條帶頻率之和稱為輪跡橫向分布系數(shù)。§2.2環(huán)境因素影響路基土和路面材料的強(qiáng)度現(xiàn)剛度隨路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部

37、溫度和濕度的變化有時(shí)會(huì)有大幅度的增減。大氣的溫度在年內(nèi)和同內(nèi)發(fā)生著周期性變化，同大氣直接接觸的路面溫度也相應(yīng)地在年內(nèi)和日內(nèi)發(fā)生著周期性變化。路表溫度的起伏，同氣溫的變化幾乎完全同步，由于太陽輻射熱被路面吸收，路表面的溫度較氣溫高。瀝青面層最高溫度高出氣溫23；水泥磚面層的最高溫度高出氣溫14。1、瀝青路面：熱穩(wěn)定性：氣溫升高，瀝青路面的剛度，強(qiáng)度降低，并易產(chǎn)生車轍、推擠、擁包、波浪等破壞現(xiàn)象。低溫抗裂性：溫度降低時(shí)，瀝青路面易發(fā)生斷裂、網(wǎng)裂等破壞。2、水泥硅路面硅路面受溫差的影響，體積會(huì)發(fā)生變化。圖當(dāng)硅面極受約束時(shí)，產(chǎn)生翹曲變形。§2.3土基的力學(xué)強(qiáng)度特性一、路基受力狀況：路基承受著

38、路基自重和汽車輪垂這兩種荷載，因此在一定深度范圍內(nèi)，路基土處于受力狀態(tài)。設(shè)車輪荷載為一圓形均布垂直荷載，路基為一彈性均度半空間體，則：圖：由路基自重引起的應(yīng)力：由輪重P引起的應(yīng)力：應(yīng)力之和（210）（211）路基工作區(qū)任一點(diǎn)處的垂直應(yīng)力包括由車輪荷載引起的和由土基自重引起的兩者的共同作用。二、路基工作區(qū)（應(yīng)力工作區(qū)）從路基頂面到時(shí)的深度（很小，僅為），該范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。（212）隨P的增加而加大。當(dāng)路基填土高度時(shí)，天然地基的土層和路基應(yīng)同時(shí)滿足路基工作區(qū)的設(shè)計(jì)要求，并充分壓實(shí)。三、路基土的應(yīng)力應(yīng)變特性路基土在荷載作用下，產(chǎn)生的變形包括了彈性變形和塑性變形兩部分，即卸荷后其變形不能完

39、全恢復(fù)到加荷前的狀況。1、以壓入承載板試驗(yàn)來研究土基的應(yīng)力應(yīng)變特性以一定尺寸的剛性承載板置于土基頂面，逐級(jí)加荷卸荷，記錄施加于承載板上的荷載及由該荷載所引起的沉降變形。由試驗(yàn)得知，土基的垂直變形隨壓力P的增加而增長，其關(guān)系如下：圖階段：彈性階段，土基受彈性壓縮，變形發(fā)展緩慢，近似呈直線變化。階段：彈塑性變形階段。外力作用下的變形增長較快，土基已產(chǎn)生塑性變形。階段：出現(xiàn)彈塑性變形后，如果壓力繼續(xù)增加，最后使土基失去抵抗變形的能力，此時(shí)即使荷載不再增加，變形亦不能穩(wěn)定下來，隨作用時(shí)間的增加而達(dá)到破壞。曲線中可知路基土受荷產(chǎn)生的變形中包含著彈塑性變形的非線性性質(zhì)，但在確定土基的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，采用局部線

40、性化的方法，即土基受外荷作用下的變形值控制在某一范圍內(nèi)（規(guī)范?。?，并在這微小變形范圍內(nèi)的曲線視為線性關(guān)系。2、用以下幾個(gè)模量值來表示土的特性。圖1)初始切線模量：應(yīng)力為零時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線的正切，代表加荷時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；2)切線模量：某一應(yīng)力級(jí)處應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率。反映該級(jí)應(yīng)力應(yīng)變變化的精確關(guān)系；3)割線模量：以某一應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起始點(diǎn)相連的割線斜率。反映土基在某一應(yīng)力工作范圍內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變的平均狀況。4)回彈模量E。應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線的割線模量，反映土的彈性性質(zhì)的特殊的割線模量，可作為路面設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)。前三種應(yīng)變均包括了彈性應(yīng)變和塑性應(yīng)變，第四種應(yīng)變只包括了彈性應(yīng)變。3、土

41、的流變性(蠕變性)路基土在荷載作用下的變形，不僅與荷載大小有關(guān)，而且與荷載作用的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。4、承受重復(fù)荷載作用下的特性：(1)重復(fù)荷載的作用規(guī)律：塑性變形隨荷載作用次數(shù)增加不斷產(chǎn)生塑性變形積累；使總變形增為大，但每一次產(chǎn)生的塑性變形卻逐漸減小。(2)土基在荷載的重復(fù)作用下，產(chǎn)生的變形積累，可能導(dǎo)致兩種不同的結(jié)果：土顆粒之間進(jìn)一步靠攏，土體逐漸密實(shí)，這對(duì)提高土的強(qiáng)度和剛度有利。當(dāng)荷載重復(fù)次數(shù)過多或荷載過大時(shí)，會(huì)形成引起土體整體破壞的剪切面，造成土體破壞。出現(xiàn)何種結(jié)果，取決于以下三種因素：a、土的類別和所處的狀態(tài)；b、應(yīng)力水平(相對(duì)荷載)：重復(fù)荷載應(yīng)力同一次靜載時(shí)的應(yīng)力極限強(qiáng)度之比值：應(yīng)力水平

42、=重復(fù)荷載應(yīng)力=一次靜載時(shí)的應(yīng)力極限強(qiáng)度當(dāng)時(shí)，土體不發(fā)生破壞。C、作用荷載的性質(zhì)和加荷速度。即每次荷載作用的持續(xù)時(shí)間和間歇時(shí)間。§2.4 土基的承載能力表征土基承載能力的參數(shù)指標(biāo)有回彈模量，地基反映模量和加州承載比(CBR)等。一、土基回彈模量反映土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。1、柔性承載板測(cè)定；土基與壓板之間的接觸壓力為常量 承載板的撓度為：實(shí)際測(cè)定中，剛性承載板用得較多，因?yàn)槠鋼隙纫诇y(cè)量，壓力容易控制。試驗(yàn)時(shí)宜采用逐級(jí)加載卸載法，每級(jí)增加0.04，待卸載穩(wěn)定1min時(shí)，則停止加載。(為土基泊松比)二、地基反應(yīng)模量K1、Winkler地基假設(shè)土基頂面任一點(diǎn)的彎沉，僅同作用于

43、該點(diǎn)的壓力成正比，而同其相鄰點(diǎn)處的壓力尤關(guān)。即：2、通常規(guī)定按彎沉量(或壓力)，由上式確定k值，(剛性承載板法)承載板直徑若彎沉只考慮回彈彎沉，則三、加州承載比(CBR)一種評(píng)定材料承載能力的指標(biāo)。材料的CBR值是指試料貫入量達(dá)2.54mm時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)碎石壓入相同貫入量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓力的比值。注：試件頂面壓入變形速率1.27mm/min施加；當(dāng)貫入度為0.254cm時(shí)的CBR值小于貫入度為0.508cm時(shí)的CBR值時(shí)，應(yīng)采用后者為準(zhǔn)；CBR值在一定程度上反映了某一變形級(jí)位時(shí)荷載同變形的關(guān)系，也是一項(xiàng)剛度指標(biāo)，但CBR試驗(yàn)為室內(nèi)小比例的模型試驗(yàn)， 剛度以相對(duì)值表示。§2.5 路基的變形、破壞及

44、防治(自學(xué))一、路基的主要病害二、路基病害防治§2.6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性強(qiáng)度是指材料達(dá)到極限狀態(tài)或出現(xiàn)破壞時(shí)所能承受的最大荷載(或應(yīng)力)。路面材料可能出現(xiàn)的強(qiáng)度破壞通常為：(1)因剪切應(yīng)力過大而在材料層內(nèi)部出現(xiàn)沿某一滑動(dòng)面的滑移或相對(duì)變位；(2)因拉應(yīng)力或彎拉應(yīng)力過大而引起的斷裂。一、抗剪強(qiáng)度：路面結(jié)構(gòu)層因抗剪強(qiáng)度不足產(chǎn)生破壞的情況有：(1)面層路面結(jié)構(gòu)層較薄，總體剛度不足、土基剪應(yīng)力過大，導(dǎo)致路基路面整體結(jié)構(gòu)發(fā)生剪切破壞；(2)內(nèi)部剪應(yīng)力過大而引起部分結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生剪切破壞；(3)面層材料抗剪強(qiáng)度較低，在受較大的水平推力時(shí)，面層產(chǎn)生縱向或橫向推移的各種剪切破壞。1、 法向正應(yīng)力

45、c材料的粘結(jié)力對(duì)瀝青混合料而言：(1)粘度越高，c值越大；(2)有一最佳瀝青用量，使c達(dá)到最大；(3)隨溫度的升高和剪切速率的下降，混合料的c下降；(4)細(xì)料的含量增多，有棱角的集料增多，礦粉同瀝青的吸附性好等因素，有助于提高c值。2、直剪試驗(yàn)確定松散粒料：三軸壓縮試驗(yàn)確定，試件直徑>4dax(集料)且，一般取二、抗拉強(qiáng)度直接拉伸試驗(yàn)或間接拉伸試驗(yàn)(劈裂試驗(yàn)測(cè)得)1壓條 2試件通過壓條沿直徑方向按一定的速率施加荷載，直至試件開裂破壞。圖p試驗(yàn)最大荷載水泥硅采用邊長為150mm的立方體試塊常溫下，在一定范圍內(nèi)隨瀝青含量和施加載速率的增加而增加，隨針入度和溫度的增加而下降。在低溫下，隨針入度

46、和溫度的增加而下降。增加混合料拌和及壓實(shí)溫度，增加礦粉含量，有助于提高。三、抗彎拉強(qiáng)度通常簡支小梁三分點(diǎn)加載試驗(yàn)評(píng)定。試件尺寸：5cm×5cm×24cm 10cm×10cm×40cm 15cm×15cm×55cmL為h的3倍。水泥硅以15cm×15cm×55cm，為準(zhǔn)10cm×10cm×40cm，尺寸換算系數(shù)為0.85四、應(yīng)力應(yīng)變特性1、顆粒材料的應(yīng)力應(yīng)變特性對(duì)于用作基層和墊層材料的無機(jī)結(jié)合料碎(礫)石材料，由三軸試驗(yàn)所得的應(yīng)力應(yīng)變曲線具有與粘性土相似的非線性特性。隨偏應(yīng)力()的增加而減小，隨側(cè)

47、限應(yīng)力的增大而增大，但側(cè)限應(yīng)力的影響要比粘性土的情況大得多。此外，碎(礫)石材料的模量值同材料的級(jí)配、顆粒形狀、密實(shí)度等因素有關(guān)、通常，密實(shí)度越高、模量值越大；顆粒梭角多者有效高的模量；當(dāng)細(xì)料含量不多時(shí)，含水量的影響很小。2、水泥穩(wěn)定類材料的應(yīng)力應(yīng)變特性水泥穩(wěn)定類材料包括水泥土和水泥穩(wěn)定碎石或礫石粒料，常用作路面的基層和墊層。其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也呈現(xiàn)出非線性性質(zhì)，表征其關(guān)系的模量值，也是應(yīng)力的函數(shù)。但在應(yīng)力級(jí)位較低時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線可近似看作是線性的。材料的強(qiáng)度與模量隨齡期而不斷提高，板體性增強(qiáng)，剛度增大。而石灰穩(wěn)定土和各種工業(yè)廢渣混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性，同水泥穩(wěn)定類材料相似。3、瀝青混合料受到外力作

48、用時(shí)，可表現(xiàn)為三種狀態(tài)：一是純彈性體其變形的產(chǎn)生和恢復(fù)是瞬時(shí)的，不隨時(shí)間而變化；二是粘彈體，其變形隨時(shí)間發(fā)展而衰減，卸載之后變形隨時(shí)間增長可全部恢復(fù)；三是彈粘塑性體，其變形隨時(shí)間發(fā)展，具有衰減特征，但卸載后存在不可恢復(fù)的塑性變形。當(dāng)施加的應(yīng)力相當(dāng)小，且受荷時(shí)間短促時(shí)，混合料牌或基本處于彈狀態(tài)或兼有粘彈性性質(zhì)，當(dāng)應(yīng)力足夠大，且受荷時(shí)間較長時(shí)，混合料處于彈性，彈粘性，彈粘塑性等不同性狀；在低溫時(shí)，混合料基本上屬彈性體，而在常溫和高溫時(shí)則可能相應(yīng)變?yōu)閺椪承曰驈椪乘苄泽w。2)勁度模量(勁度)：表示粘性和彈性兩種聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。瀝青混合料的勁度模量是在給定溫度和加荷時(shí)間條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系參數(shù)。

49、67;2-7 路面材料的累積變形與疲勞特性路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)的破壞狀態(tài)有：1.路面材料處于彈塑性工作狀態(tài)。重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生塑性變形積累，當(dāng)累積變形起出一定限度時(shí)，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)；2.路面材料處天彈性工作狀態(tài)，在重復(fù)荷載作用下雖然不產(chǎn)生塑性變形，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微量損傷，當(dāng)微量損傷累積達(dá)到一定限度時(shí)，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。一、累積變形路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形積累而產(chǎn)生況陷或車轍，是路面結(jié)構(gòu)的主要病害。二、疲勞特性1、疲勞：彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時(shí)，可能在低于靜作用下的報(bào)限應(yīng)力值時(shí)出現(xiàn)破壞時(shí)材料度的降低現(xiàn)象稱為疲勞。2、出現(xiàn)疲勞

50、的原因：由于材料內(nèi)部存在不均質(zhì)或局部缺陷，荷載作用下在該處發(fā)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)微裂隙，應(yīng)力的反復(fù)作用使微裂隙逐步擴(kuò)展肉而不斷減少有效的承受應(yīng)力的面積，終于在反復(fù)作用一定次數(shù)后導(dǎo)致破壞。3、疲勞強(qiáng)度：出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值。它隨作用次數(shù)的增加低。4、疲勞極限：材料應(yīng)力反復(fù)作用一定次數(shù)后，疲勞強(qiáng)度不再下降，于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。反復(fù)應(yīng)力低于疲勞極限值時(shí)，材料可經(jīng)受應(yīng)力無限多次的作用尷不出現(xiàn)破壞。5、水泥硅及無機(jī)結(jié)合料處治的混合料：疲勞曲線 圖2-35 P57疲勞方程 6、瀝青混合料： 控制應(yīng)力：較厚的瀝青面層 控制應(yīng)變：較薄的瀝青面層，隨基層共同產(chǎn)生位移。7、曼諾定律：各級(jí)荷載作用下的材

51、料所出現(xiàn)的疲勞損壞可以線性疊加。 第三章 一般路基設(shè)計(jì)一般路基：是指在正常的地質(zhì)與水文條件下，路基填控不超過設(shè)計(jì)規(guī)范或技術(shù)手冊(cè)所充許的范圍?；蛑冈诠こ痰刭|(zhì)和水文條良好的地段修筑的填控不大的路基。一般路基可以結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?，地質(zhì)情況，直接選用典型斷面圖或設(shè)計(jì)規(guī)定，不必進(jìn)行個(gè)別論證和驗(yàn)算。規(guī)范：對(duì)填方邊坡高度超過20m，挖方邊坡超過30m的路基 (礫石土、砂不超過12m) (碎、礫石土)均作為路基重點(diǎn)工程來設(shè)計(jì)。 §3.1 路基的類型與構(gòu)造一、基本的構(gòu)成：1、路基寬度=路面寬+分隔帶+路肩+綠化帶公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取決于公路等級(jí)。2、路基高度：是指路壩的填筑厚度或塹的開控深度，是原地面標(biāo)高

52、與路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高標(biāo)的相差數(shù)值。取決于縱坡設(shè)計(jì)與地形。路基設(shè)計(jì)標(biāo)高：新建公路為路基邊緣標(biāo)高；在高超高、加寬地段則為設(shè)置超高，加寬前的路基邊緣標(biāo)高；沒有中央分隔帶的高速，一級(jí)公路，為中央分隔的外側(cè)邊緣標(biāo)高。要求：保記最小填土高度(水文條件不良時(shí))，使路基處于中濕以上狀態(tài)；浸水路壩高度=設(shè)計(jì)洪水位+壅水高+波浪侵襲高+0.5m(安全高度)3、邊坡坡度：邊坡高度H與邊坡寬度b之比值。取決于地質(zhì)，水文條件，并由邊坡穩(wěn)定性和橫斷面經(jīng)濟(jì)性等因素比較選定。二、路基的橫斷面由于填挖情況不同，路基橫斷面典型式可歸納為：路堤，路塹和填挖結(jié)合(半填半挖)三種。 §3.2 路堤設(shè)計(jì)路堤：全部用巖土填筑而成的路

53、基。一、地基路基應(yīng)坐落在具有足夠承載力和低壓縮性的地基上，以免基底出現(xiàn)剪切破壞而危及路堤的穩(wěn)定，或者路堤出現(xiàn)過量沉降而影響路面的行駛質(zhì)量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，基巖、礫石土或一般砂土和粘性土地基，基本上符合支承路堤的要求，而對(duì)于承載能力不足的地基，好比較潮濕的粘性土地基，則必須對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性和沉降分析，經(jīng)過地基處理后方可使用。地基為斜坡，其坡度陡于1：5時(shí)，原地面應(yīng)開挖臺(tái)階，以防止路堤沿斜坡下滑。臺(tái)階高度宜為路堤分層填土原度的2倍(4060cm)，在橫坡陡于1：2.5的斜坡上修筑的路，應(yīng)進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。二、填料：1、修筑路堤的理想填料為水穩(wěn)性好，壓縮性小，便于施。2、壓實(shí)以及運(yùn)距短的土、石材料。在選擇

54、填料時(shí)，一方面要考慮料源和經(jīng)濟(jì)性；另一方面要顧及填料的性質(zhì)是否適宜。3、用不同(性質(zhì))的填料筑路基時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)則：(1)不同性質(zhì)的填料應(yīng)分層鋪筑，不得混雜亂填(但可摻配后使用)，以免形成水囊或滑動(dòng)面。每種填料層累計(jì)總厚不宜小于0.5m。(2)不同填料的成位安排，應(yīng)考慮路基工作條件，如路堤的浸水或受水位漲落影響的部分，宜盡可能選用透水性較好而不易被水沖蝕的材料，如礫(卵)石，砂礫等；(3)透水性較小的土填筑路壩下層時(shí)，其頂面應(yīng)做成4%的雙向橫坡，以保正上層透水性土有排水出路；(4)為防雨水侵蝕沖刷，可采用透水性較小的土包邊，但包邊部分的土應(yīng)與中間部分的一起壓實(shí)，并沒盲溝，以利排水；(5)當(dāng)路

55、堤兩部分填料的顆粒尺寸相差較大時(shí)，應(yīng)在其間加設(shè)反濾層，防止兩部分填料相互混入，而引起路堤下沉。反濾層可采用砂、礫及碎(礫)石等材料，并按兩部分填料的粒徑差別情況，分別做成一層或多層，每層厚度為0.100.15m。三、矮路堤：(h<1.5m)1、注意水文，地質(zhì)條件的影響，設(shè)計(jì)時(shí)需滿足最小填土高度。干燥路基最小填土高度為：砂性土：0.30.5m; 粘性土：0.40.7m; 粉性土：0.50.8m2.保正路基下面應(yīng)力工作區(qū)深度內(nèi)地基的穩(wěn)定性。四、一般路堤：(h=1.512.0m)套用標(biāo)準(zhǔn)圖，注意取土坑的設(shè)置。當(dāng)填方高度不大，填方數(shù)量較少，全部填方或部分填方，可以在路基兩側(cè)設(shè)置取土坑，使之與排水溝渠相結(jié)合。1、規(guī)范路線外集中取土范圍和深度，使能兼顧農(nóng)田、水利、漁池建設(shè)和環(huán)境保護(hù)等。平原地區(qū)的高速，一級(jí)公路不宜沒路側(cè)取土坑；橋頭引道兩側(cè)不宜設(shè)置敢土坑，特殊情況可在下游一側(cè)高置取土坑，但應(yīng)留有不小于4m的護(hù)坡道。2、護(hù)坡道：保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性的措施之一，