天津城建大學路基路面工程知識點 自己總結

2021-12-26 20:00:05 字數 5235 閱讀 8301

前言路線: 空間線(平面、縱面),決定行車的安全、舒適、經濟、快捷;

路基:按照路線位置和技術要求修築的作為路面基礎的帶狀構造物;(承受荷載)

路面:用硬質材料鋪築於路基頂面的層狀結構; (承受荷載)

三者的關係:路線的確定應考慮路基的穩定性;路面位於路基之上,強度和穩定性相互影響和維護。

第一章總論

1路基路面工程特點

土石方工程量大,耗費大量材料,造價較高

施工工藝較簡單,但季節性強,講究工序

涉及面廣:受自然因素和人為因素影響,變異性和不確定性大 (水文地質情況複雜,氣候多變)

2工程上對路基路面的要求

(1)對路基的要求:

整體穩定;足夠的強度,允許小變形;水溫穩定性

(2)對路面的要求:

強度與剛度——承載能力;穩定性;耐久性;表面平整度;表面抗滑行效能;沙塵,噪音低

綜上:路基路面工程的基本效能:承載能力、穩定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性

3影響路基路面穩定的因素

自然因素:地理條件:平原(保證排水設計和最小填土高度)山嶺

地質條件:岩石種類、層理、傾向、夾層、斷層

氣候條件 :溫度、濕度日照、風力(材料老化和地下水位

水文和水文地質條件:地表、地下

材料類別:砂類土、粘性土、粉性土

人為因素:設計(合理與否);施工方法和養護與管理措施

4路基土的分類及工程性質

巨粒土、粗粒土、細粒土、特殊土

巨粒土:高的強度和穩定性填築路基和砌築邊坡

礫石混合料(級配良好):強度、穩定性、密實度高; 填築路基、鋪築中級路面、高階或次高階的基層或底基層

砂土:無塑性,透水、粘性小,易鬆散,但壓實後穩定性好強度大、水穩定性好;壓實困難(振動法、 摻入少量粘土)

砂性土:粗細搭配,級配好,強度和穩定性高,理想的路基填築材料

粉性土:水穩定性差,毛細現象、易凍脹翻漿,不可用,需處理

粘性土:粘性大,顆粒細,毛細現象,透水性差,可塑性強,乾燥強度大,遇水承載力降低充分壓實和良好的排水設計,可保證路基穩定

重粘土:不透水,粘聚力強,施工乾燥時,難以破碎; 不可用

5凍脹:積聚於面層下的水結冰後體積增大,使路基隆起而造成的路面開裂等破壞現象。

翻漿:凍漲土在溫度公升高後融解,無法迅速排除,在行車荷載作用下,路基路面結構產生較大變形,濕度很大的路基土會以泥漿的形式從凍漲後開裂的路面層裂隙中冒出或擠出。

6公路自然區劃區劃定製原因和原則:

原因:(1)自然條件影響道路建設;(2)自然條件大致相同的劃分為一區,在同一區內從事公路規劃、設計、施工、管理時,可相互參照

原則:道路工程特徵相似;地表氣候區劃差異性;自然氣候因素既有綜合又有主導作用

8對新建公路:

路基臨界高度:指保證路槽底80cm上部土層處於某種乾濕狀態,在最不利季節路槽地面距地下水位或地面積水位的最小高度。

9路面分層及層面功能

面層:特性:直接承載→ 滿足強度、穩定性

要求:結構強度、變形能力、穩定性、耐磨、抗滑、平整

材料:水泥混凝土;瀝青混凝土;瀝青混合料;碎石(摻土或不摻土)混合料

基層:特性:承載 、傳遞、擴散。

材料:粒料類:碎礫石材料,片石,圓石、工業廢渣和土、砂;無機結合料類:

水泥穩定類,石灰穩定類,工業廢渣穩定類瀝青穩定類:熱拌瀝青碎石,瀝青灌入碎石,乳化瀝青碎石混合料

分層:當基層較厚時,分兩層施工: 上基層,下基層

材料不同時稱底基層,設在基層之下,分擔基層承重作用

墊層:土基與基層之間

作用:改善土基的溫濕狀況;擴散和傳遞由基層傳遞的荷載應力 ;防路基土擠入基層

要求:水穩定性、隔溫效能。材料:透水性(鬆散類):砂,礫石,爐渣;穩定性(穩定類):水泥或石灰穩定土

注意(1) 路面並不一定具有圖示結構層次,可增可減 。緩衝層:防止基層開裂反射面層;鏈結層:防止瀝青面層沿基層滑移

(2).路面結構層次的劃分並非一成不變( 舊路改造補強)

(3).為保護瀝青路面邊緣,一般基層應較面層每邊寬約0.25m ,墊層較基層每邊寬0.25m。

10路面分類:按力學特性及設計方法

柔性路面:總體剛度小,彎沉變形大,抗彎拉強度低

如:粒料基層+ 瀝青面層、碎(礫)石面層、塊石面層

剛性路面:抗彎拉強度高,整體剛度大,處於板體工作狀態,豎向彎沉小

如:水泥混凝土路面

半剛性路面:前期具有柔性路面力學性質,後期強度與剛度均大幅增長,但仍遠小於水泥混凝土半剛性基層。如:用無機結合料和水硬性結合料修築的基層

第二章行車荷載、環境因素、材料的力學性質

1行車荷載:我國規範規定:標準軸載bzz-100的p=100/4kn,p =700kpa d=0.213m,d=0.302m

2路基工作區:在路基某一深度za處,當車輪荷載引起的垂直應力與路基土自重引起的垂直應力相比所佔比例很小,僅為1/10~1/5時,該深度za範圍內的路基稱為路基工作區

3土基的承載能力

引數指標:回彈模量、地基反應模量、加州承載比

土基回彈模量:反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復變形能力,可應用彈性理論

地基反應模量k定義:根據溫克勒地基假定,土基頂面任一點的彎沉l僅與作用於該點的垂直壓力p成正比,而同相鄰點處壓力無關,則壓力p與彎沉l之比稱為地基反應模量k,即:k = p / l

加州承載比定義:承載力以材料抵抗區域性荷載壓入變形的能力表徵,並採用高標準碎石為標準,以它們的相對比值表示

4路基的變形、破壞

1. 路基沉陷

路基沉陷:路基表面在垂直方向產生較大的沉落。

路基沉縮:路基填料不當,填築方法不合理,在路基內部形成過濕的夾層等因素,在荷載和水溫綜合作用下,引起路基沉縮。

地基沉陷:原天然地面承載力極低,路基修築前未處理,在路基自重作用下,地基下沉或向兩側擠出

2. 邊坡滑塌

溜方:由於少量土體延土質邊坡向下移動所形成。

滑坡:一部分土體在自重作用下沿某一滑動面滑動。

滑坡原因:邊坡坡度過陡;邊坡坡腳被沖刷淘空;填土層次安排不當

路塹滑坡原因:邊坡高度和坡度與天然岩土層次性質不適應;粘性土層和蓄水的砂石層交替蘊藏;有傾向於路塹方向的斜坡層理存在

3. 碎落和崩塌:

路塹邊坡風化岩層表面,在大氣溫度、濕度以及沖刷、動力作用下,表面岩石從坡面剝落下來,向下滾落。

4. 路基沿山坡滑動:

在較陡的山坡填築路基,路基底部被水浸濕,坡角又未進行必要的支撐,在荷載作用下,整個路基沿傾斜的原地面向下滑動,路基整體失穩。

5. 不良地質和水文條件造成的路基破壞:

公路通過不良地質條件(如泥石流、溶洞等)和較大的自然災害(如大暴雨)地區,均可能導致路基大規模破壞。

5路基病害的防治

①正確設計路基橫斷面 ②選擇良好的路基用土 ③採取正確的填築方式,充分壓實路基 ④適當填高路基 ⑤正確進行排水設計⑥必要時設計隔離層、隔溫層及砂墊層 ⑦採取邊坡加固、修築擋土結構物等防護技術措施

6路面材料的力學強度特性

抗剪強度、抗拉強度、抗彎拉強度、應力應變特性

7累積變形:路面材料處於彈塑性工作狀態,重複荷載作用引起塑性變形積累,累積變形超出一定限度時,出現破壞極限狀態

8關於疲勞的幾個概念:

疲勞特性:路面材料處於彈性工作狀態,重複荷載作用下雖不產生塑性變形,但結構內部產生微量損傷,微量損傷達到一定限度時,路面結構發生疲勞斷裂

疲勞:對彈性狀態的路面材料承受重複應力作用時,可能在低於靜載一次作用的極限應力時出現破壞,這種材料強度的降低現象稱為疲勞。

疲勞破壞:由於材料微結構區域性不均勻,誘發應力集中而出現微損傷,在應力重複作用下微損傷逐步累積擴大,導致結構破壞。

疲勞強度:出現疲勞破壞的重複應力值。

疲勞極限:材料在應力重複一定次數後,疲勞強度不再下降,趨於穩定值,此溫度值為疲勞極限。

第三章一般路基設計

1一般路基:指在良好的地質與水文等條件下,填方高度和挖方深度不大的路基。可以結合當地的地形、地質情況,直接選用典型斷面圖或設計規定,不必進行個別論證和驗算。

2路基型別與構造

型別:路堤、路塹和半填半挖路基

(1)路堤構造要求:①矮路堤常在平坦地區取土困難時用,設計時應注意滿足最小填土高度要求及壓實度(compactness)要求。路基兩側設邊溝。

②填高不大時,h=2~3m,可在路基兩側設定取土坑,使之與排水溝渠結合。為保證邊坡穩定,可在坡角與溝渠間預留1~2m的護坡道③天然地面橫坡度較大時。可將其挖成台階或設定石砌護腳④高路堤填方數量大,占地多,需個別設計。

⑤高路堤或浸水路堤邊坡可採用上陡下緩或台階形式,護坡道及邊坡防護及加固。

(2)路塹(全挖路基、台口式路基、半山洞路基)

①邊坡根據高度可設定為直線或折線②坡腳處設邊溝;上方設截水溝③邊坡易風化時,坡腳處設碎落台;坡面進行防護④路塹以下天然地基保證壓實度

(3)半填半挖路基

3路基設計方法:

路基寬度(行車道路面及其兩側路肩寬度之和)根據通行能力、交通量大小、道路等級、設計速度而定

路基高度設計要求:

①路基上部土層應處於乾燥或中溼狀態。②盡量避免使用高路堤與深路塹。③盡量滿足路基臨界高度)的要求。④沿河浸水路堤高度應高出設計水位+壅水高度+波浪侵襲高度+0.5m

⑶路基邊坡坡度影響因素:邊坡土質、岩石性質、水文地質條件等自然因素和邊坡高度

⑷路基壓實

第四章路基邊坡穩定性設計

1假設:空間問題——平面問題

⑴通常按平面問題來處理⑵鬆散的砂性土和礫(石)土在邊坡穩定分析時可採用直線破裂法。⑶粘性土在邊坡穩定分析時可採用圓弧破裂面法。

2邊坡穩定分析時假設:⑴不考慮滑動土體本身內應力的分布。⑵認為平衡狀態只在滑動面上達到,滑動土體整體下滑。⑶極限滑動面位置需要通過試算來確定。

3邊坡穩定性分析的計算引數

(1)土的計算引數

(2)邊坡穩定性分析邊坡的取值

(3)汽車荷載當量換算

邊坡穩定分析時,需要將車輛按最不利情況排列,並將車輛的設計荷載換算成當量土柱高,以h。表示:

4邊坡穩定性力學分析法:

一、 直線法

適用性:適用於砂土和砂性土,土抗力以內摩擦力為主,粘聚力很小。

路堤、路塹、成層砂類土邊坡

二、圓弧法

⑴適用性:邊坡有不同的土層、均質土邊坡,部分被淹沒、均質土壩,區域性發生滲漏、邊坡為折線或台階形的粘性土的路堤與路塹。

⑵基本原理:將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條,依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力,然後疊加計算整個滑動土體的穩定性。

⑶基本假定:①一般假定土為均質和各項同性;

②不考慮土體的內應力分布及各土條之間相互作用力的影響。

③滑動面通過坡角;

(4)基本步驟

①確定圓心輔助線(具體方法見課本p77)

路基路面工程複習知識點

第一章總論 1 路基路面工程的特點 2 影響路基路面穩定的因素 3.路基土的分類 4.公路自然區劃 5.影響路基濕度的水的 第二章行車荷載 環境因素 材料的力學性質 1.車輛的種類 2.標準軸載 3.在車輪荷載計算圖示中,單圓圖式和雙圓圖式的含義4.運動車輛對道路的動態影響 5.軸載作用次數等效換算...

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