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1、本课程的内容：, 课程的具体内容,概论 路基工程部分 路基的力学特点及影响因素 一般路基设计 路基边坡稳定性分析 路基防护与加固 挡土墙设计 路基排水设计, 课程的具体内容,路面工程部分 路面结构组成 路面材料的力学性质 块料路面、碎砾石路面 无机结合料稳定路面 沥青路面及其设计方法 水泥混凝土路面及其设计方法,本课程的重点和难点: （1）边坡稳定性分析； （2）挡土墙设计； （3）沥青路面结构设计理论与方法； （4）水泥路面设计理论与方法。, 课程的具体内容,1-1、路基路面的性能要求,1.承载能力 包括强度和刚度两个方面。 2.稳定性 在地表上开挖或填筑路基，会改变原地面地 层结构的受力状
2、态，从而造成路基失稳；大气降水、大气周期性变化对稳定性的影响。 3.耐久性 道路工程有较长的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能。 4.表面平整度 是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。 5.表面抗滑性能 保证车轮与路面之间有足够的附着力和摩擦力，以增加行车安全。, 概论,公路用土一般根据土的颗粒粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质的含量、土的塑性指标等进行划分；我国的公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况进行土类划分。 土的种类：我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为11种。,1-2、路基土的分类,各类
3、土的工程性质,1、巨粒土：强度和稳定性很高，是筑路的良好材料，也,可用于砌筑边坡。,2、级配良好的砾石混合料：除可填路基外，可用于中级,路面或高级路面的基层、底基层。,3、砂土：无塑性，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。,5、粉性土：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：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，粘聚力特大，塑性很大，干燥时 很坚硬，施工难开挖与破碎。,作为路堤填料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土 属
4、不良材料，重粘土也为不良材料。此外，还有一些特殊土类，如有特殊结构的土、含有机质的土以及易溶盐的土等，用以填筑路基时必须采取相应的技术措施。,分三级区划：,1.一级区划：按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带考虑冰冻、水热平衡和地理位置分为北部多年冻土区、东部温润季冻区、黄土高原干湿过渡区、东南湿热区、西南潮暖区、西北干旱区和青藏高寒区等七个大区；,2.二级区划：在一级区划的基础上，以潮湿系数K（年降雨量R/年蒸发量Z）为主要指标（分6个等级），还考虑气候特征、地貌类型、自然病害等因素，将全国划分为33个二级区划和19个副区，共52个二级区划。,3.三级区划：在二级区划基础上，由各地区根据当
5、地,具体情况再自行划定。,1-3、公路自然区划,各自然区划的筑路特点 区北部多年冻土区：道路设计原则保温。 区东部湿润季冻区：路面结构要突出防冻胀 与翻浆。 区黄土高原干湿过渡区：筑路的主要问题是黄土 的冲蚀与遇水湿陷。 区东南湿热区：筑路的主要问题是水毁、冲刷 和 滑坡。 区西南潮暖：该区土基软湿，注意路基整体稳定 性。,区西北干旱区：气候干燥，可采用沥青混凝土层 解决砂石路面搓泥、松散。注意沙漠地区风蚀和沙埋。,区青藏高寒区：有多年冻土，注意保温设计，且 沥青路面在日照下易老化。,路基干湿类型划分方法,（1）已建公路：不利季节测定路床80cm内土层的含水 量，确定其平均稠度；按自然区划、土
6、类查表确定 分界稠度；比较平均稠度与分界稠度，确定干湿类 型。,平均稠度计算方法：于路槽底面以下80cm内，每10cm取土样测定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率，按下式计算：,1-4 、路基干湿类型,与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度H。 即： H1相对应于wc1，为干燥和中湿状态的分界标准； H2相对应于wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准； H3相对应于wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。 临界高度参考值（见教材P19）,（2）新建公路：用路基的临界高度作为判别标准。 新建道路时，按自然区划、土类查表确定分界路基临界高值，以此作为判别标准，与路基设计高度
7、作比较，确定路基干湿类型。,原有公路,新建公路,标准轴载的确定,标准轴载作为路面交通分析和结构设计的轴重， 其它轴重要按一定的原则换算为设计的轴重。, 确定方法： 1、我国采用BZZ-100KN为标准轴载。,1-5、行车荷载,当量圆半径 可以按下式确定。 因为,式中：P作用在车轮上的荷载，kN； p轮胎接触压力，kPa； 接触面当量圆半径，m。,P p, ,车轮荷载当量圆半径,对于双圆式 对于单圆式 对于BZZ-100kN, P = 700 kPa 所以, d =0.213m, D =0.320m,路基工程部分 路基的力学特点及影响因素 一般路基设计 路基边坡稳定性分析 路基防护与加固 挡土墙
8、设计 路基排水设计, 路基部分,1-1 路基工作区 概念：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力z与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为11015时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。 该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。 确定：路基工作区深度Za可以用下式计算。,1 路基的力学特点,1-2 土基的承载能力, ,路基作为路面结构的基础，它的抵抗车轮荷载能力 的大小，主要决定于路基顶面在一定应力级位下抵 抗变形的能力。 用于表征土基承载力的主要参数指标： 回弹模量 地基反应模量 加州承载比(CBR),基本内容： 1、路基的类型与构造； 2、路基设
9、计； 3、路基附属设施。 重点： 路基设计。,2 一般路基设计,2-1 路基的类型与构造,2-2 路基设计,2-3 路基附属设施,1、取土坑与弃土堆,2-3 路基附属设施,3、堆料坪与错车道,1.堆料坪：路面养护用矿质材料就近选择路旁合适,地点堆放备用。高等级路面一般采用集中堆放料场。,2.错车道：单车道公路由于双向会车和相互避让的 需要，常每隔200500m设置错车道一处。,2-3 路基附属设施,3 路基边坡稳定性分析,基本内容： 1、三类滑动面的基本验算方法； （直线滑动面的换算方法与示例、曲线滑动面的验算方法与示例、折线滑动面的验算） 2、几种特定条件下的路基边坡稳定性验算。 （浸水路堤
10、的边坡稳定验算方法与示例、软土路堤的边坡稳定验算与示例） 重点： 直线滑动面的验算方法。,3-1 直线滑动面的边坡稳定性分析,3-2 曲线滑动面的边坡稳定性分析,4 路基防护与加固,基本内容： 1、坡面防护； 2、堤岸防护与加固。 3、软土地基加固,5 挡土墙设计,基本内容： 1、概述； （挡土墙的用途、类型与特点，重力式挡土墙的构造与布置，挡土墙的基础要求与类型） 2、土压力计算； （作用于挡土墙的力系、特定条件下的土压力计算、土压力的简易计算） 3、重力式挡土墙的设计与稳定性验算。 （行车荷载的换算、滑动与倾覆稳定性、地基应力与墙身应力、示例） 重点： 重力式挡土墙的设计与稳定性验算。,5
11、-1 挡土墙土压力计算,一、作用在挡土墙上的力系 主要力系有： 1、挡土墙自重G及墙上恒载 2、墙后土体的主动土压力Ea （包括作用在墙后填料破裂棱 体上的荷载，简称超载） 3、基地的法向反力N及摩擦力T 4、墙前土体的被动土压力Ep,计算挡土墙压力Ea，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。但是这在事先并不知道，必须进行试算。 试算时，通常先假定破裂面位置通过荷载中心，按此图式及相应的计算公式算出角，与原假定的破裂面位置作比较，看是否相符。如与假定不符，应根据计算的角重新假定破裂面，重复以上计算，直至相符为止，最后根据此破裂角计算最大主动土压力。,5-2 车辆荷载的换算及计算参数,车
12、辆荷载换算,（1）按墙高确定的附加荷载强度进行换算,将汽车荷载按均布荷载考虑，换算成容重与墙后填料相同的均布土层。,q：附加荷载强度：,墙高小于等于2m,取20kN/m; 墙高大于等于10m,取10 kN/m 墙高H在210m，进行线性内插,（2）根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算。,其中：, 挡土墙的一般破坏形式及原因：,1)挡土墙沿基底滑动而造成的破坏（基底抗滑力不足）；,2)挡土墙绕墙趾转动所引起的倾覆（抗倾覆力矩不足）；,3)因基础产生过大或不均匀的沉陷而引起的墙身倾斜； 4)因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏。,挡土墙验算,5-3 重力式挡土墙设计,墙身截面强度验算时验算截面位
13、置,（一）增加抗滑稳定性,1.设置倾斜基底 3.采用人工基础,2.采用凸榫基础 4.加大挡墙尺寸,（二）增加抗倾覆稳定性的方法 1.展开墙趾 2.改变墙面及墙背坡度 3.改变墙身断面类型 4.加大挡墙尺寸 （三）提高基底承载力或减小基底应力,1.采用人工基础,2.采用扩大基础,5-4 、增加挡土墙稳定性的措施,路基排水工程,地面排水,地下排水,1.边沟,2.截水沟,3.排水沟,4.跌水与急流槽,5.倒虹吸与渡水槽,6.蒸发池,1.暗沟,2.渗沟,3.渗井,盲沟,管式渗沟,洞式渗沟,6 路基路面排水设计,1) 路界地表排水： (1)路面表面排水 横坡漫流、拦水带+急流槽、u形沟+急流槽 (2)中
14、央分隔带排水 中央分隔带渗水、超高路段排水 2)路面内部排水： (1)路面边缘排水 (2)透水基 (垫)层排水 (3)多孔隙面层排水,路面排水工程：,路面工程部分 路面结构组成 路面材料的力学性质 块料路面、碎砾石路面 无机结合料稳定路面 沥青路面及其设计方法 水泥混凝土路面及其设计方法, 路面部分,1-1、路面横断面,路面横断面由行车道、硬路肩和土路肩组成。随,道路等级不同而不同。,1 路面结构组成,1-2、路面结构分层及层位功能,行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加 而逐渐减弱，所以路面结构常分层铺筑，划分为面 层、基层、垫层。,路面结构层次划分示意图,i路拱横坡度；1面层；2基层
15、（有时 包括底基层）； 3 垫层； 4 路缘石； 5加固路肩；6土路肩,一、路面类型,【按照材料组成分类】 土路面,砂石路面 块体路面 沥青路面 水泥路面,复合式路面,1-3、路面的等级与分类,二、等级划分 按使用品质、材料组成及结构强度与稳定性，路面 分为四级,三、路面分类,按结构的力学性能和设计方法的相似性分类：,1、柔性路面,2、刚性路面,3、半刚性路面,松散碎（砾）石料类别,2 块料路面、碎砾石路面,(一)纯碎石材料 按嵌挤原则产生强度,1.强度构成：主要取决于剪切面上的法向应力和材料的,内摩阻角。由三项因素构成：,a.粒料表面的相互滑动摩擦； b.体积膨胀而需克服的阻力； c.粒料重
16、新排列需克服的阻力。,2.破坏形式：颗粒间产生相对运动。,3.与强度相关的材料因素：形式、尺寸、均匀性、粗糙 度、压实程度(下层的刚度和边缘约束情况)等。 4. 特点：透水性好，不易冰冻、不易压实。,(二)土-碎(砾)石混合料 按嵌挤原则或密实原则产生强度,1.强度构成：主要靠颗粒之间通过压实而得到嵌挤 (锁结)作用，同时还部分依靠细料所提供的粘结作,用。,2.与强度和刚度相关的因素：颗粒尺寸分布、颗粒形,状和密实度以及细料的物理性质。,3.强度组成原则：根据粗集料和细集料的比例不同，,组成强度的原则不同。,a.含少量或不含细料：按嵌挤原则；,b.含适量的细料：按骨架密实原则； c.含大量细料：按密实原则。,块料路面的强度构成： 主要借基础的承载力和石块与石块之间的摩擦力
