道路工程第六章 道路结构设计课件

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1、第六章 道路结构设计,第一节 一般路基设计,一路基理论 是道路工程的基础，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载。 二路基工程的特点 1、结构简单； 2、受自然因素影响很大； 3、有大量土石方工程。,三、路基设计的内容 1、选择合理的路基断面形式； 2、选择路基填料与压实标准； 3、确定边坡形状和坡率； 4、路基排水系统设计和排水构造物设计； 5、防护加固工程设计。 四、路基的基本要求 1、要有足够的稳定性； 2、要有足够的强度； 3、要有足够的刚度； 4、要有足够的耐久生。,五、路基常见病害 1、路堤沉陷,成因: 1.工程地质与地形 2.水文与气候 3.路堤填料不

2、符合要求 4.设计中存在缺陷 5.施工不到位,2、路基边坡坍方 剥落 碎落 滑坡 崩塌,在陡峻的斜坡上，岩体或土体在自重作用下崩落而损坏路基的现象。（崩塌） 主要原因： 1.地形陡峻； 2.节理发育的岩性； 3.暴雨或持久降水； 4.地震或人为开挖。,3、路基翻浆,1).产生原因 2）.造成土基冻胀与翻浆的条件 1)土质；2）水文；3）气候；4）行车；5）养护,4、路基沿山坡滑动,5、泥石流,六、路基产生病害的原因 1、不良工程地质和水文地质条件； 2、不良水文、气候因素； 3、设计不合理； 4、施工不按操作规程和设计要求进行。 七、路基的断面形式 1、路基的基本断面形式： 路堤 路堑 半填半

3、挖,2、路基横断面 公路路基设计规范（JTG D30-2004 ） 一般路堤 护坡道：一般公路12m, 高速公路3m. 河路堤 路基必须保持一定的高度。有防护工程。, 半填半挖路基 当自然横坡陡于1:5时，路堤基地应挖成台阶，宽1m，且有2-40%向内倾斜的坡度。挖方边坡上方5m以外设截水沟。,矮墙路基 用于土质松散处。矮墙用浆砌或干砌片石，高度不宜超过2m，顶宽0.5m-0.8m，墙内坡竖直，外坡为1:0.2-1:0.5填方矮 墙用浆砌片石，高不宜超过1.5m软土地或冰冻严重地段不宜采用。,护肩路基 用于坚硬岩石陡坡地段。 填方不大，不宜填筑时。 砌石路基 用于坚硬岩石地段， 填方较大不宜

4、建筑时采用。,土墙路基 脚路基 当山坡上的填路基 有斜坡下滑的倾向 时采用。,挖方路基,八、路基的干湿类型 1、湿度来源 大气降水 地面水 地下水 2、干湿类型 干燥 中湿 潮湿 过湿,3、划分依据 根据实测不利季节路床表面以下80cm深度内土的平均稠度 Wc ：,根据自然区划、土质类型。排水条件及路床表面距地下水位或地表积水位的高度按规范确定。,式中：Wc 土的平均稠度 WL100g平衡锥所测土样液限含水量（） WP100g平衡锥所测土样塑限含水量（） W路床80cm深度内的平均含水量（） 根据分界稠度WC1 ,WC2, WC3查表4.1 P125确定： 干燥WCWC1, 中温WC1WCWC

5、2 潮湿， C2WCWC3 过湿， WCWC3,九、公路自然区划 指为了区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性，并在路基路面的设计，施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施，以保证路基路面的强度和稳定性，对全国进行了公路自然区划，即将自然条件相近的地区划分为同一自然区。,公路自然区划标准（JTJ00386）对我国进行了自 然区划，分为三个等级， 1.区 北部多年冻土区 2.区 东部温暖季冻区 3.区 黄土高原干湿过渡区 4.区东南湿热区 5.西南潮湿区 6. 西北干旱区 7. 青藏高寒区,29,十、路基土的强度指标 布西奈斯克公式： 式中：P集中力（kN） U0土的泊松比（0.35）

6、E0土的弹性模量（pa） r距集中力作用的距离（） 距集中力为r的表面变化（）,1、当路基建成后，用刚性承载板测定 、 式中：E0土基回弹模量（pa）； D刚性承载板直径，D=30； 土基泊松地， =0.35； 回弹变形小于1mm的各级荷载单位压力总和; 各级荷载单位压力作用下，回弹变形小于 1mm的回弹变形总和。 2、当新路设计时，估算E0,十一 一般路基设计 一）、一般路基：是指在正常工程地质条件下修筑填挖高度不超过设计规范或技术手册所允许的范围，其设计可直接参照现行设计规范或标准图，不必个别论证和详细验算。 1、高路堤：填土高度超过18m，填石 高度超过20m。 2、深路堑：大于20 m

7、的挖方。 二）、路基的基本构造： 1、路基宽度B，根据“路基横断面设计” 确定,2、路基高度H，是指路堤的填筑高度加上路面结构厚度或路堑的开挖深度，是道路中桩原地面标高与路基设计标高的相差值。 3、边坡坡度： 1： = 1：m 式中：b边坡宽度； H边坡高度。 4、其它设施： 取土坑； 弃土堆； 护坡道； 碎落台。,三）、路堤设计 1、路堤（路床）是指路面的基础，是路面 以下80范围内的路基部分，承受由路面 传来的荷载。 路床 a. 上路床： 0 30 b. 下路床： 30 80 路堤 a. 上路堤： 80 150 b. 下路堤： 再往下 2、地基的处理 原地面坡度陡于1：5时，应开挖台阶；

8、原地面坡度陡于1：2.5时，应采用石砌护脚。,3、路基填料 最理想的材料应当是稳定性好、压缩性小，便于施工压实及运距短的土、石材料。,填料分类 a.砾石（gravel），不易风化石块：渗水性强，水稳性好，强度高，塑性变形小。 b.碎石土（crushed stone）、卵石土、砾石土、粗砂、中砂。渗水性强、水稳性好。 c. 砂性土（sandy soil）良好强度及水稳生。 d. 粘性土 （cohesive soil） 渗水性差 e. 粉性土 （silty soil）干燥时易碎，潮湿时会形成水分积聚。 f.重粘土， 渗水性极差。 填料原则，应选用级配较好的粗粒土。 a.砾（角砾）类土、砂类土优先选

9、用。 b.泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、易溶盐超过限量的土，不得直接用。 c. 冰冻地区路床及浸水部分路堤不能直接采用粉质土。 d. 强风化岩石、浸水后易崩解的岩石不宜作为浸水部分填料。 e. 细粒土含量超过最佳含水量两个百分点时应凉晒或掺入石灰、固化材料。 f.桥涵台背、挡土墙背填料应优先选用砾（角砾）类土、砂类土。,4、路堤边坡 side slope of subgrade 形式 a.直线形 b.折线形 C.台阶形,坡度，按规范选用,四）、路堑设计 1、路堑，是从天然地面开挖出来的路 基构造物。 2、边坡，按规范选用 3、排水 4、防护,十二 路基施工,一）、路基施工方法 1、人工施工 2、

10、简易机械化施工 3、水力机械化施工 4、爆破法施工 5、机械化施工 选择施工方法，应根据工程性质、工程数量、施工期限，可获得人力及机械设备的条件来考虑。,二）、施工前的准备 1、施工测量和放样 2、路基横断面核查 3、施工前复查和试验（W，WP，WL） 4、试验路段 不同施工方案做试验路段，选择最佳方案； 位置选择具有代表性地段，路段长度不小于100m； 所用材料、机具与将来全线施工所用材料、机具相同； 施工完成后，检测有关指标，发现缺陷及时变更设计。,三）、路基的压实 1、压实度 式中： 工地试样干密度； 击实所得最大干密度； （标准查表P166） 2、压实土基的意义 提高土体密实度； 降低

11、土本透水性； 减小毛细水上升高度； 防止水分积聚和侵蚀。,3、土基压实原理 土质学与土力学中已讲。 4、影响压实度的因素 含水量 土质 压实功能 压实机具 夯击式作用最深； 振动式次之； 碾压式最线。 压实方法 a.压实机具重量较小，作用时间较长，密实度高； b.碾压速度越高，压实效果越差。,四）、路基填方施工 1、基底处理及零填挖路床 基底处理 a.清除杂草，深度不小于15，清理后压实，在大于30，深 耕地段，应翻松、打碎、整平压实，特殊地基应做相应处理； b.地面横坡1：51：2.5时，挖成台阶，当陡于1：2.5时应做特 殊处理。 零填挖路床 a.030若原天然土密实度达不到要求时，应将地

12、面翻挖压实， 达到要求密实度； b.易翻浆土层应挖除换土。 2、填料选择 3、最佳含水量确定 太干，用土前一天浇水； 太湿，晾晒。,4、填筑方法选择 水平分层法 竖向分层法 混合法 5、填方压实 压实机具先轻后重；碾压速度先慢后快； 碾压路线一般直线段先以路缘向路中心，再从中心向两侧顺次碾压；弯道没超高横坡度时，由低向高一侧碾压；碾压时相邻轮迹重叠左右（约1520）；振动压路机应重叠0.40.5。 经常检查土的W及K，并采取相应措施。压实机具的选择 a.砂性土优选振动式、夯击式次之，静压式较差； b.粘性土优选静压式和夯击式，振动式较差。 6、桥涵及构造物处填筑 填料的选择 砂性土及透水性材料

13、。 填筑方法 排水 压实,五）、路基挖方 1、开挖注意事项： 不得乱挖、超挖；处理排水； 做好支挡工程； 提高生产效率； 移挖作填。 2、路堑开挖方案选择： 纵挖法 a.分段纵挖；用于路堑较长，运距较远。 b.分层纵挖，用于深度不大。 c.通道纵挖，用于土石方工程量集中段。 横挖法，适用于较短路堑。 石方开挖 爆破法；松土法。,第二节 沥青混凝土路面结构设计2.1 概述,一路面 是位于路基上方，直接承受荷载和自然因素的作用，由各种材料接受不同比例拌和，铺筑而成的一种带状构造物。 二路面结构 1.面层 2.基层 3.垫层,三路面类型 1.按面层使用材料分： 沥青类 水泥砼 粒料 块料 2.按强度

14、构成原理分： 嵌锁法 级配法 稳定法 铺砌法,3按荷载作用下的力学性质分： 柔性路面 : 各种基层（除水泥砼外) 各类沥青面层，碎石面层，块料面层. 刚性路面 ：水泥砼作面层或基层。 半刚性路面：以石灰水泥稳定土，石灰水泥处治碎石，含工业废渣基层。 4.常见路面结构层类型： 碎砾石类: a.泥结碎石：以碎石为骨料，黏土作填充料粘结料 经压实而成的路面结构层。适用于基层和中级路面 基层。,b.泥灰结碎石：以碎石为骨料，用一定数量的石灰和 作粘结料,经压实而成的路面结构,适用于基层。 c.级配碎（砾）石：由各种集料和土，按最佳级配原理 配制并铺压而成的路面结构. 适用于基层和中层路面面 层。 d.

15、水结碎石：用大小不同的扎制碎石从大到小分层铺， 洒水碾压，依靠碎石嵌锁和石粉胶结作用形成的路面结 构层，适用于基层。 结合料稳定类： a.石灰（稳定）土：将一定量的石灰同粉碎土拌和，摊 铺，在最佳含水量时压实，经养生成型的路面结构，适 用于基，垫层。,b.水泥稳定土：在粉碎的和原来松散的土中掺 入适量的水泥和水经拌和，压实，养生成型 的路面结构层。适用于基，垫层。 c.沥青稳定土用沥青做结合料，与粉碎的土或 土集料 混合经拌和，铺压而成的路面结构. 用于基，垫层。 d.工业废渣:用石灰或石灰下脚料做结合料,与活 性材料及土或其他集料按一定配合比,加适量 水拌和，铺压，养生成型的路面结构层.适用 于基层，垫层。,沥青类 a.沥青表面处治：用沥青和矿料按层或拌和方法，铺筑厚度不大于3cm的一种薄层路面