第1章路基路面工程总论

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1、路基路面工程 Subgrade and Pavement Engineering,山东理工大学 交通与车辆工程学院,韩昌瑞 hanchangrui,道路风景欣赏,道路风景欣赏,主要内容(Main Contents),本课程的设置及其重要性 第一章 概论(Introduction) 第一节 道路工程发展概况(History) 第二节 路基路面工程的特点(Characteristics) 第三节 路基路面稳定的影响因素(Factors) 第四节 路基土的分类(Category) 第五节 公路自然区划(Nature Category) 第六节 路基的水温状况与干湿类型(Moisture) 第七节 面

2、层结构及层位功能(Function) 第八节 路面的等级与分类(Grade),1、本课程在教学体系中的位置 公共课程数学、英语、人文等 基础课程工程力学、结构力学、弹性力学等 专业基础课程土木工程材料、测量学、土力学与土质学、水力学、交通工程基础等； 专业课程道路勘测设计、路基路面工程、桥梁工程等 专业提高课程众多选修课程 2、本课程在工作实践中的重要性 实践环节室内试验 确定路面结构设计的主要参数等； 野外试验 确定交通参数、路面结构参数等； 结构综合设计 进行路面结构设计、施工组织设计,本课程的设置及其重要性,3、本课程的内容,本课程的设置及其重要性,路基工程部分 一般路基设计( Desi

3、gn) 路基稳定性分析计算(Stability Analysis) 路基防护与加固 (Protection and Consolidation) 挡土墙设计(Retaining Wall) 路基路面排水设计( Drainage),本课程的具体内容,路面工程部分 路面结构组成、行车荷载、环境因素及材料的力学性质(Structure, Vehicle load, Environment, Materials, Factors) 块料路面、碎砾石路面、无机结合料稳定材料路面(Interlocking, Macadam, Stabilized) 沥青路面 (Asphalt Pavement) 沥青路面

4、设计(Asphalt Pavement Design) 水泥混凝土路面(Rigid Pavement) (Cement Concrete Pavement) 水泥混凝土路面设计(Cement Concrete Pavement Design),本课程的具体内容,第一章 概 论,第一节 道路工程发展概况,1、道路的衍变,道路的发展可粗分为四个阶段： 第一阶段：供行人和牛马及其它兽类 行走、驮运货物的阶段。此时期的道 路通常称为小路或小径(Trail)。,第二阶段：供蓄力车辆和行人通行的大道(Cart Way)阶段。在中国，有“康衢”、“路”、“驰道”、“驿道”等名称；在欧洲，罗马道路非常发达，有

5、“条条大道通罗马”之说。,1、道路的衍变,古罗马道路和结构,1、道路的衍变,第三阶段：行驶汽车的公路（Highway）阶段。内燃机汽车是德国在1886 年由高特列希戴姆勒发明，我国在1902年从国外引进汽车，1906年苏元春 驻守广西时首建了龙州到镇南关的公路。,通向柏林的A9公路(东德)，使用时间超过5年，图中为第一阶段的水泥路面,1、道路的衍变,第四阶段：以高速度分层行驶为特征的高速公路阶段。也称为Freeway或Expressway。,2、道路分类,道路是供各种车辆、行人等通行的工程设施，按其使用范围分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。,2、道路分类, 公路是指按现行部颁

6、的公路工程技术标准修建、经交通主管部门验收认定的城市间、城乡间、乡间主要供汽车行驶的公共道路。城市道路，农牧场、厂矿、林区、港区、油田等内部的生产作业道路，军事基地内道路以及游览点内部道路等均不属于公路。 城市道路是指城市范围内，供车辆及行人通行的具备一定技术条件和设施的道路，其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。 厂矿道路是指主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路； 林区道路则是建在林区、主要供各种林业运输工具通行的道路。,3、城市道路的分类和等级, 城市道路按其在城市道路系统中的地位及交通功能的不同分为四类： 快速路：分向高速行驶、立体交叉、需控制出入，一般具有四车道以上、设中央分隔带。

7、 主干道：在城市道路网中起骨架作用、以解决区间交通联系及对外交通为主的道路。 次干道：连接主干道之间的辅助性干道。 支路：是次干道与街道的连接线，以服务功能为主，解决地区交通。,各级城市道路的主要技术指标,4、公路的技术等级,按照我国交通部公路工程技术标准的规定，我国的公路根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个技术等级，各等级公路的具体功能及适应的交通量大小如下表所示。公路等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，按公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的公路等级。,公路的技术等级,各

8、级公路的主要技术指标,各级公路的主要技术指标汇总,5、公路的行政等级,我国的公路，按照其在国家政治、经济、国防和区域行政管理中的重要性和使用性质的不同，可划分为国道、省道、县道、乡道和专用公路等五个行政等级，其各自的含义列示于下表,5、公路的行政等级,6、国家干线公路网,从全国范围考虑的公路网被称为国家干线公路网，简称国道网；国道网中，经济意义特别重大、交通运输特别繁忙、技术标准较高并在国家公路运输网中起主骨架、主通道作用的公路，称为国家主干线公路，简称国道主干线。 九十年代，交通部在参考国外公路交通发展经验及研究分析我国的经济发展布局后提出了国道主干线系统规划。该国道主干线系统的总规模为3.

9、5万公里左右，以专供汽车行驶的高速公路和一级公路为主组成，总体布局上可分为五纵七横共十二条路线，连接全国43%的城市，连接全国所有人口在一百万以上的特大城市和93%的人口在五十万以上的大城市，使全国七大经济区域基本上有高等级公路连通。 2005年将其调整为国家高速公路网，采用放射线与纵横网格相结合的布局，由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成，简称为“7918”网，总规模约8.5万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等约1.7万公里。,九五公路建设规划,2008公路网状况,公路建设规划高速公路“7918”网,7 条北京放射线,9 条纵向路线,18 条横向路线,到2020年，

10、高速公路总规模约8.5 万公里，其中主线6.8万公里，地区环线、联络线等其它路线约1.7万公里。,7、国家高速公路网命名,数字及数字与字母编号 首都放射线编号为1位数，由正北开始按顺时针方向升序编排，编号区间为19。 纵向路线编号为2位奇数，由东向西升序编排，编号区间为1189。 横向路线编号为2位偶数，由北向南升序编排，编号区间为1090。 并行路线的编号采用主线编号后加英文字母“E”、“W”、“S”、“N”组合表示；“E”、“W”、“S”、“N”分别表示并行路线在主线的东、西、南、北方位。 地区环线的编号按照由北向南的顺序排列，编号区间为9199。 联络线的编号为4位数，由主线编号“1”联

11、络线顺序号组成。联络线的顺序号按照主线前进方向由起点向终点顺序排列。 城市绕城环线的编号为4位数，由主线编号“0”城市绕城线顺序号组成。主线编号为该环线所连接的纵线和横线中编号最小者，如该主线所带城市绕城环线编号空间已全部使用，则先用主线编号次小者，依此类推。如该环线仅有放射线连接，则在1位数主线编号前以“0”补位。同一条国家高速公路穿越多个省（区、市），所连接的城市环线的编号在各个省（区、市）单独排列。在不同省（区、市）允许出现相同的城市绕城环线,国家高速公路网（7918）,国家高速公路网（7918）,国家高速公路网（7918）,国家高速公路网（7918）,国家高速公路网（7918）,国家高

12、速公路网（7918）,8、路基路面工程,（1）路基工程,公路路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分，它是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物，与路面共同承受交通荷载的作用。作为路面的支承结构物，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性(Strength, Stability, Durability),（1）路基工程-冻土,（1）路基工程,（1）路基工程,8、路基路面工程,（2）路面工程,公路路面是直接承受交通荷载、大气温度及雨水作用的结构，应具有良好的稳定性和足够的强度、刚度，其表面还应满足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、功能、当地

13、材料及自然条件，结合路基进行综合设计。 各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面；高速公路和一级公路应采用高级路面，二级公路应采用高级或次高级路面，三级公路宜采用次高级或中级路面，四级公路宜采用中级或低级路面。 路面结构一般由面层、基层、底基层组成。,8、路基路面工程,（3）路面分层,面层 基层(Base) 底基层(Subbase) 路基（含垫层）,8、路基路面工程,（4）路面各层的特点,面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较

14、高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。 基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。,8、路基路面工程,（4）路面各层的特点,路基垫层：垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形

15、，并可阻止路基土挤入基层。 按其作用可分为排水层、隔离层、防冻胀层等。 路基处于下列状况的路段应设置垫层：地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿状态的路段；排水不良的土质路堑；有裂隙水，泉眼水等水文不良情况的岩石挖方路段；季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿路段；基层可能受污染的路段。,8、路基路面工程,（5）路面工程分类,8、路基路面工程,（6）路面工程,8、路基路面工程,（6）路面工程-道路常用层位及厚度,8、路基路面工程,（6）路面工程-水泥路面各层位常用材料,8、路基路面工程,（6）路面工程-水泥路面各层位常用材料,8、路基路面工程,（7）路基路面工程,本课程将路基、路面结合，综合介

16、绍公路、城市道路及机场跑道等路基路面进行设计原理、设计方法和材料、施工、养护、维护及管理技术等相关知识（其中桥梁与隧道工程涉及桥面铺装和隧道路面中的路面部分可参照一般公路并结合桥梁和隧道结构的特点进行特殊设计） 。,8、路基路面工程,沪宁高速拓宽跣刨断面,9、相关的研究成果,）公路自然区划 ）土的工程分类 ）软土地基处理 ）路基支挡结构 ）路基、路面施工技术 ）沥青和水泥路面结构理论与设计方法 ）路面使用性能、养护、管理与维修技术 ）七五、八五、九五、十五、十一五、西部项目,第二节 路基路面工程的特点,第二节 路基路面工程的特点,1、路基路面的工程特点, 路线长、工程量大； 沿线地形起伏变化大，地质、地貌、气象特征多变； 沿线经济程度和交