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1、 路基路面工程 土木建筑与力学学院道路工程教研室 总要求 学习方法 课前预习 课堂记笔记 课后复习 作业要求 诚信自信 严禁抄袭 作业按时交 过期不受理 成绩分布 考试70 作业20 考勤10 上页下页 参考文献 公路工程技术标准公路路基设计规范公路路基施工技术规范公路沥青路面设计规范公路沥青路面施工技术规范公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面施工技术规范 上页下页 第一章总论 1 1道路工程发展概况 1 2路基路面的特点及要求 1 3影响路基路面稳定的自然因素 1 4路基土的分类 1 5公路自然区划 1 6路基的水温状况及干湿类型 1 7路面结构及其层位功能 1 8路面的等级与分类
2、上页下页 1 1道路工程发展概况P1 4 一 道路修建历史回顾4000多年前 上古时代 周朝 周道如砥 其直如矢 匠人营国 方九里 旁三门 国中九经九纬 环涂七轨 野涂五轨 周礼 战国时期 金牛道 上级上页下页 秦朝 车同轨 书同文 以咸阳为中心 向各方辐射 总里程约1 2万多公里 西汉时期 驿亭3万处 丝绸之路 唐代 以长安城 今西安 为中心约2 2万多公里的驿道网 元朝 驿制盛行 驿站1496个 清代 车辆分客运车 货运车和客货运车 主要马 驴和骆驼运输 1 1道路工程发展概况P1 4 上级上页下页 近现代 1876年 欧洲发明首辆汽车 1902年 我国上海出现第一辆汽车 1913年 中国
3、修筑了第一条汽车公路 第一条军用公路长45Km 长沙至湘潭 中国最早修建的沥青路面 抗战时期 滇缅公路1200km 沥青表处100km 1949年 全国通车里程7 8万Km 机动车7万余辆 1 1道路工程发展概况P1 4 上级上页下页 1 1道路工程发展概况P1 4 新中国 1949 1957年 完成主干线青藏 康藏 青新 川黔 昆洛等线 里程30万km 1958 1965年 公路里程增长更快 总里程达52万km 1975年 公路里程达78万公里 1975 1978年 公路里程达85万公里 其中一二级路达21 194公里 改革开放后 至2004年底 总里程达187万公里 上级上页下页 1 1道
4、路工程发展概况P1 4 至2004年 共建高等级公路总里程达24 4万公里 居世界第二 美国总里程为106000公里 高速公路的修建和使用 为汽车快速 高效 安全 舒适的运行提供了良好的条件 上级上页下页 我国高速公路发展大致经历了两个阶段 起步建设阶段 1988 1997 1988年上海至嘉定高速公路建成通车 结束了我国大陆没有高速公路的历史 1990年 被誉为 神州第一路 的沈大高速公路全线建成通车 1993年京津塘高速公路的建成 使我国拥有了第一条利用世界银行贷款建设的 跨省市的高速公路 1992年 交通部制定了 五纵七横 国道主干线规划并付诸实施 1997年年底 我国高速公路通车里程达
5、到4771公里 10年间年均增长477公里 快速发展阶段 1998 1998年至今 高速公路建设进入了快速发展时期 年均通车里程超过4000公里 年均完成投资1400亿元 2002年底 我国高速公路通车里程一举突破2 5万公里 位居世界第二位 2004年底 我国高速公路通车里程已超过3 4万公里 继续保持世界第二 从起步到高速公路通车1万公里 我们用了12年时间 从1万公里到突破2万公里 只用了4年时间 从2万公里到突破3万公里只用了两年时间 可以说 仅仅17年 中国高速公路的发展创造了世界瞩目的速度 我国高速公路与发达国家的差距 1 高速公路总量不足覆盖范围需继续扩大我国以国土面积计算的高速
6、公路密度为0 26公里 百平方公里 仅为美国的27 日本的16 德国的8 以国土面积和人口计算的高速公路综合密度只有0 23 仅为美国的13 日本的33 德国的10 我国高速公路与发达国家的差距 2 尚未形成高速公路网络难以发挥规模效益目前建成通车的近3万公里高速公路分布在全国30个省 市 区 在相邻省 市 区之间普遍存在高速公路的 断头路 一些人口和经济总量已达到相当规模的地级城市与省会城市之间 地级城市之间还不通高速公路 因此 就全国而言 尚未形成规模适当 布局合理 横贯东西 纵贯南北的高速公路网络 高速公路的规模效益还无法得到充分发挥 3 不注重环保 1 1道路工程发展概况P1 4 二
7、路基路面建设和科研成果现代化公路路基路面工程主要研究公路 城市道路和机场跑道路基路面的合理结构 设计原理 设计方法 材料性能要求以及施工 养护 维修和管理技术等 系列成果 公路自然区划路基用土工程分类土基强度与稳定性指标和配套的检测试验方法高路堤修筑技术与支挡结构 上级上页下页 1 1道路工程发展概况P1 4 软基稳定技术岩石路基爆破技术沥青路面结构水泥混凝土路面结构柔性路面设计理论与方法刚性路面设计理论与方法半刚性路面结构路面使用性能与表面特性路面养护管理 上级上页下页 三 今后应注重的方面材料科学 微观研究 复合材料岩土工程学 土力学 岩石力学 地质 土质学等结构分析理论 动力学 非线性
8、粘弹性等数学 力学机电工程 施工装备性能与工艺自动控制与量测技术 严格控制各项指标现代管理科学 保证路基路面始终具有良好的使用性能 1 1道路工程发展概况P1 4 上级上页下页 1 2路基路面的特点及要求道路的组成与分类 道路 公路和城市道路 主要供汽车行驶的线型工程结构物 由路线 结构物 构造物 和沿线附属设施三个基本部分组成 道路路线是指道路在地面上的位置及其三维外貌特征 形状和尺寸 包括 1 横断面 2 平面 3 纵断面 4 交叉道路结构物 或构造物 包括 1 路基 2 路面 3 涵洞 1 2路基路面的特点及要求道路的组成与分类 4 桥梁 5 隧道 6 排水结构物 附属设施 包括 1 交
9、通安全设施 2 交通管理设施 3 停车 停车站 停车场 4 照明 5 防噪声墙 6 服务区 车辆加油 维修 餐饮 休息等 7 收费站 8 养护管理用的房屋和场地 9 绿化 1 2路基路面的特点及要求道路的组成与分类 我国道路分级的依据主要考虑道路在设计控制和设计标准方面的差异 如 1 出入口控制 2 设计速度 计算行车速度 3 交通量和服务水平 4 设计年限 我国的公路则按使用任务 功能和所适应的交通量水平分为五个等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路和四级公路 我国的城市道路相应地分为四类 快速路 主干路 次干路和支路 快速路为仅供汽车行驶的道路 对于主干路 采用机动车与非机动车分隔行
10、驶的形式 而对后三类道路 又按照城市的规模 交通量和地形等因素分为 和 三级 大城市采用 级 中城市采用 级和小城市采用 级设计标准 1 2路基路面的特点及要求道路的组成与分类 1 高速道路 满足车辆长距离 快速行驶要求的主干线道路 进出高速道路的出入口完全受到控制 同其它道路无平面交叉 对向行车道之间设置分隔带 在各类道路中具有最高的服务水平和安全性 2 干线道路 承担重要集散中心 各个重要城市或城市内各主要区 之间大量长途车流的道路 它们组成道路网的主要骨架 应为之提供尽可能高的服务水平 1 2路基路面的特点及要求道路的组成与分类 3 集散道路 连接地方道路 或支路 和干线道路的道路 起着
11、将各个地区的车流汇集和输送到干线道路 或者将干线道路的车流分散到各个地区的作用 4 地方道路 或支路 直接为小区内部居民交通运输需求服务 延伸到家门口的道路 行程距离较短 交通量较小 道路的设计标准和服务水平主要按照上述各类道路的功能要求和交通量确定 1 2路基路面的特点及要求P5 7 路基 按照道路设计线型 位置 和设计横断面 几何尺寸 的要求 在天然地表面上开挖或填筑而成的岩土结构物 路面 在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物 路基路面为线型工程且相辅相成 构成不可分割的整体 共同承受行车荷载与自然因素的作用 上级上页下页 1 2路基路面的特点及要求P5 7 特点 路基工程
12、土石方数量大 路面工程耗资多 作为绵延千里的结构物 其工程复杂多变 材料差异性大 可靠性差 要求 承载能力 强度 抵抗车轮荷载引起的各部位的各种应力 不发生压碎 拉断剪切等破坏 刚度 抵抗在车轮荷载作用下的过量变形 面层不发生车辙 沉陷 波浪等 上级上页下页 1 2路基路面的特点及要求P5 7 稳定性 保持工程设计所要求的任何形态及物理力学性质称为稳定性 包括水稳定性与温度稳定性等 受力状态的影响 自然条件的影响耐久性 一般道路工程使用年限至少数十年 在车辆荷载和自然因素作用下 保持耐久的性能 指抗疲劳 抗老化 抗累计变形能力表面平整度保证行车舒适 安全及运输效益表面抗滑性能 保证车轮与路面之
13、间的摩擦力 保证行车安全 上级上页下页 1 3影响路基路面稳定的自然因素P7 8 地理条件 地形 地貌 海拔高度地质条件 岩石种类 成因 节理 风化程度 裂隙情况 岩石走向 气候条件 气温 降水 湿度 日照 风力 水文和水文地质条件 地表水 如洪水位 常水位 地下水 如地下水位 层间水 土的类别 粒径不同 砂粒 粘粒含量不同总之 地质条件是引起路基路面破坏的基本前提 水则是造成病害的主要原因 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 12 一 分类体系根据土的颗粒组成 塑性指数和土中有机质含量 分为巨粒土 粗粒土 细粒土和特殊土四类11种土 表1 1粒组划分 上级上页下页 1 4路基土的分类P8
14、12 图1 1四类11种土分类体系 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 12 巨粒土 巨粒组 大于60mm颗粒 质量多于总质量50 的土 粗粒土 砾类土和砂类土 砾类土 砾粒组 2 60mm的颗粒 质量多于总质量50 的土 砂类土 砾粒组 2 60mm的颗粒 质量小于或等于总质量50 的土 细粒土 细粒组 小于0 074mm颗粒 质量多于总质量50 的土 有机质土 含有机质的细粒土 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 12 特殊土 黄土 膨胀土 红粘土按图1 4上特殊塑性图上的位置定名 盐渍土按土层中所含盐的种类和质量百分率进行分类 如表1 6所示 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 1
15、2 表1 2土的基本符号 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 12 二 分类法按有机质含量 有机质土 无机质土 无机质土按粗粒含量 巨 粗 细粒土三类 巨 粗粒土 按其细粒含量和级配进一步细分 细粒土 按塑指Ip和液限WL在塑性图上进一步细分 上级上页下页 1 4路基土的分类P8 12 三 各类土的路用性质1 巨粒土 强度和稳定性很高 是筑路的良好材料 也可用于边坡护砌 2 级配良好的砾石混合料 除可填路基外 可用于中级路面或路面基层或底基层 3 砂土 强度与水稳性好 但粘结性小 易松散 可掺少量粘土 利于压实 4 砂性土 既有一定数量粗颗粒 又有一定数量的细粒 级配适宜 为理想的填料 上级
16、上页下页 1 4路基土的分类P8 12 三 各类土的路用性质5 粉性土 干时易破碎 浸水时易成为流动状态 毛细作用强烈 易造成冻胀翻浆 属于不良公路用土 6 粘性土 细颗粒含量多 摩擦系数小而粘聚力大 透水性小而吸水能力强 毛细现象显著 干燥时较坚硬 浸湿后承载力低 在适合含水量下应充分压实和在良好的排水条件下 筑成路基也能稳定 7 重粘土 不透水 粘聚力大 干燥时很坚硬 施工难以开挖与破碎 作为路堤填料 砂性土最优 粘性土次之 粉性土属不良材料 重粘土也为不良材料 此外 腐殖土 盐渍土等也是不良筑路材料 上级上页下页 1 5公路自然区划P12 15 一 区划目的区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性 便于道路工作者在路基路面结构类型选择以及设计 施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施 保证路基路面的强度和稳定性 上级上页下页 1 5公路自然区划P12 15 二 区划原则以自然气候因素的综合性和主要性相结合为原则 道路工程特性相似性原则 即同一区划内 在同样自然因素下筑路具有相似性 地表气候区划差异性原则 即地表气候是地带性差异与非地带性差异的综合结果 自然气候因素既有综合又
