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1、1,1、整体稳定性 填挖引起路基失稳；软土上高路基；岩质土质山坡上开挖。严重性：交通阻断，易引起交通事故。措 施：正确设计，采取排水、防护和加固、支撑工程。2、变形小 自重、车辆荷载作用下变形。地基软弱、填土疏松、过分潮湿时产生沉陷和变形。危害：导致路面出现过量的变形和应力增大。促使路面过早损坏并影响舒适性。措施：争取合适填料充分压实，改善水温状况，加固软弱地基。,一、路基基本要求,路基在地表按照道路路线位置和一定技术要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面在路基顶面行车部分用各种坚硬材料铺设的层状结构物。,2,针对路基上层（路床或上路堤范围）作为重要路面支承结构，需要具有足够的强度和良好的水、温
2、稳定性的技术要求。,路 床路面结构层以下80cm的路基部分；030cm为上路床，3080cm为下路床；上路堤距路面底部80150cm的填方部分；下路堤150mm以下的填方部分。,3,1、平整度 不平整路面会增大行车阻力、行车颠簸，影响速度和安全性。措施：优质的施工机具，精细的施工工艺，严格施工质量控制，经常及时的维修养护；2、承载能力（强度和刚度）强度：抵抗行车作用下产生的各种应力，避免破坏；刚度：防止产生过量的变形而形成车辙、沉陷、波浪等破坏。措施：使结构层具备同行车荷载相适应的强度和刚度；3、水温稳定性 温度水分变化情况下相对稳定。措施：沥青路面提高高温稳定性和低温抗裂性。水泥混凝土避免高
3、温拱胀、低温缩裂。4、抗滑能力 安全性能指标：制动雨天危险 措施：沥青路面坚硬、耐磨、粗糙的表面材料；水泥混凝土路面表面拉毛或刻槽。5、不透水性 防止水分渗入道路结构层和土基，影响路面使用功能。措施：采用不透水材料，压实。6、噪声量 交通噪音降低居民生活质量。措施：使用低噪声路面。,四、路面基本要求,4,第二节 车辆的重力作用,路面设计的标准轴载,三.轴载的等效换算原则,等效疲劳：作用在同一结构上的A荷载使其破坏的次数为a；B荷载使其破坏的次数为b，则（A-a）等效（B-b）,5,第一节 公路自然区划,（一）地区的温度和湿度差异引起的土基和路面材料的变化对路基路面构筑有明显影响（二）我国路面设
4、计方法决定,一、区划的目的,二、区划的原则和分级,1.道路工程特征相似性原则；2.地表气候区划差异性原则；3.自然气候因素的综合性与主导性相结合（水与温度），综合考虑地表气候的地带性（纬度）和非地带性（海拔高程）。,（一）区划的原则,第三章,6,1.分类,2.指标,三、路基水湿状况评估,2）路基的相对含水量：,土的算术平均含水量%；wy土的液限含水量,3）地下水位高度 路槽底面离开地下水位或附近地表长期积水位的高度。,路基的干湿类型是以不利季节路床表面以下80厘米深度内土的平均稠度Wc来划分，分为干燥、中湿、潮湿、过湿四类。,（一）路基干湿类型,-P32 表 3-6,7,按照经验，给出wc1w
5、c2wc3,分别对应做为干燥、中湿、潮湿、过湿的分界标准，叫做分界稠度。并通过针对各种土类的试验，确定类似下图的关系确定相应的分界相对含水量w1、w2、w3,和临界高度h1、h2、h3,3.标准,8,4.路基湿度预估,1）既有路基或挖方路基可以采用稠度和相对含水量与相应土质的分界稠度和分界含水量进行干湿状况评价,2）新建路基采用地下水位高度与拟采用的填土的临界高低进行干湿状况评价,3）通常应该使路基处于干燥或中湿状况，并因评价结果采取相应的施工养护（换填、排水蔬干等）措施或设计方案（抬高路线设计标高）,9,第一节 极限强度,定义,强度破坏常见形式：,1.剪应力过大引起某一滑动面的滑移或相对变位
6、。如路基的坍塌和沥青面 层的拥包等。2.拉、弯拉应力过大引起的断裂。如气温突然下降或轮载过重。,一、抗剪强度：材料受剪切时的极限或最大应力。,1、组成（按摩尔-库伦强度理论）（1）摩阻力部分，同作用在剪切面上的法向应力成正比；（2）粘聚力部分，同法向应力无关.,材料静载一次作用下达到极限状态或出现破坏时所能承受的最大应力。,为内摩擦角，c、是表征材料抗剪强度的两个参数。,10,（1）通过直剪试验绘出曲线后按上式确定；（2）通过三轴压缩试验绘出摩尔圆和相应的包络线后按上式的直接关系近似确定；与实际受力状况接近，目前大多数采用这种方法。三轴试件的直径应大于最大颗粒粒径的4倍，试件高度与直径之比为2
7、.02.5。集料最大粒径小于2.5cm时，目前大多采用试件直径10cm，高为20cm。（3）对能做抗拉和无侧限抗压的试验材料，还可以根据所测的抗压强度c和抗拉强度t来推算,2、c、的确定方法：,土和颗粒材料的抗剪强度是由矿质颗粒之间的摩擦、嵌挤以及毛细和吸附等作用形成的，其抗剪强度参数同颗粒的大小和形状、矿物成分和级配、密实度和含水量、受力条件等因素有关。,沥青混合料经受剪切时，既存在矿质颗粒间的相互滑移和错位阻力，又有涂敷在颗粒表面上的沥青之间的粘滞阻力。,11,1、试验测定方法（1）直接拉伸试验：将混合料做成h/d=2.53倍的圆柱形试件，两端用环氧树脂粘于金属帽上，通过安装在试件上的变形
8、传感器(图4-3)测得各级荷载应力下的应变（变形）值，做成-曲线，曲线上max为抗拉强度。（2）间接拉伸试验（劈裂试验）：通常采用圆柱体试件(直径d，高度h)、测试时沿着试件直径方向加压，按一定速率加在试件两侧的垫条上(图4-4)，直到试件开裂破坏，记录破坏时荷载Pmax，按下式计算劈裂(抗位)强度：,二、抗拉强度：,12,根据材料情况可做成三种小梁，采用三分点加荷，梁式试件高h和宽b不小于集料最大粒径的4倍。1）5cm5cm24cm,测试支点跨度为15cm，可用于石灰（或水泥）稳定土和沥青砂（细粒式）。）10cm10cm40cm,测试支点跨度为30cm，用于最大粒径为2.5cm的稳定类材料和
9、中粒式沥青混合料。）15cm15cm55cm,测试支点跨度为45cm，用于最大粒径为3.5cm的稳定类材料、粗粒式沥青混合料和水泥混凝土。,三、抗弯拉强度（抗折强度）b：,1、实验方法：室内简支小梁试验。,13,第二节 疲劳特性,定义：,产生原因：,材质不均匀或存在缺陷，引起应力集中，出现裂纹，在应力反复作用下逐渐扩展，从而使受力面积减少，应力下降，导致破坏。,出现疲劳破坏的反复应力大小（疲劳强度）随应力重复次数的增加而降低。有些材料在应力反复作用一定次数后，出现破坏时的反复应力值不再下降而趋于稳定，此稳定值叫做疲劳极限。,材料承受多次重复应力作用会在低于材料极限强度的应力值出现破坏的现象。,
10、疲劳极限：,14,1、试验方法和疲劳方程：室内研究是在三轴剪切、间接拉伸、简支小梁、梯形悬臂或旋转弯曲试件上施加脉冲或正弦形反复荷载进行的。）控制应力的疲劳试验：在试验过程中每次施加的荷载或应力值保持不变。但随着荷载作用次数的增加，试件内的微裂纹逐步扩展，材料的劲度不断下降，应变不断增加，最终导致试件破裂。）控制应变的疲劳试验：不断调节（减少）所施加的荷载或应力，使试件产生的变形或应变值保持不变。（无明显破裂）。或,一、沥青混合料的疲劳特性,式中：a与b、c和d为同沥青混合料组成与试验条件有关的回归系数。,15,2、影响因素见P42表4-1。：两种试验方法得到不同和疲劳性状：控制应变实验得到的
11、材料疲劳寿命控制应力实验。原因在于：1）破坏机理的差异：集中产生微裂隙后，在控制应力试验中：模量E，裂隙迅速扩展；而在应变控制试验中，应力不断减小，裂隙的扩展便延续很长时间，E越小，延续时间越长，于是劲度低的材料，其Nf 越大。2）混合料的组成、荷载、环境影响,一、沥青混合料的疲劳特性,16,在室内疲劳试验中，用单一不变的荷载反复作用，而实际上车辆荷载是轻重不一的，故还须考虑不同级位荷载产生的综合疲劳破坏问题。迈因纳定律：各级荷载级位下材料的疲劳损耗可以采用线性叠加的方法予以累积。式中 nik个荷载中，荷载级位i的作用次数；Ni第i级荷载的疲劳寿命；该级荷载作用一次就相当于消耗材料的疲劳寿命1
12、/Ni。也可以通过标准轴载等效换算来计算作用次数，两者效果一样。,三、迈因纳定律：,17,路基回弹模量E0或地基回弹模量Er规定取回弹变形不超过1mm（较干密土路基取0.5）的点，用线性归纳法计算。D=30cm,土基=0.35，层状地基=0.3；pi为各级荷载的单位压力；li为对应pi的回弹变形。.,第四节 荷载弯沉关系,二、路基回弹模量E0：反映路基土体的弹性性质,18,第一节 路基病害和设计要求,一、路基常见病害,1.路基的沉陷：垂直方向产生较大沉落。,路堤沉陷：路堤填筑均匀，但是压密程度不足，产生均匀下沉；,路堤沉缩：路堤密实程度不足，产生堤身不均匀下陷并且伴有剪切破坏；,路堤沉落：天然
13、地基承载力不足，产生地基下陷，一般发生在软弱地基上。,19,2.路基边坡的坍方,1）溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。原因：流水冲刷边坡、施工不当引起。,2）剥落：路基边坡表面薄层岩土因物理风化产生松碎而同母体分离，在重力等作用下呈片状碎屑逐渐脱落下来。原因：填土不均和易溶盐含量大引起。,3）滑坍：路基边坡土体或岩石沿着一定的滑动面整体向下滑动。原因：边坡较高（大于10m），坡度较陡（陡于500），填方不密实，缺少应有的支撑和加固。,20,3.路基沿山坡滑动滑移,4.特殊地质条件下的病害,冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、特大暴雨水毁等,滑移：较陡的山坡填筑路
14、基产生整体或是局部沿地面向下移动，使路基失稳的现象。原因：山坡较陡；原地面未清除杂草或人工挖台阶；坡脚未进行必要的支撑。,21,适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m的场合,适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分,（一）换填材料法,二、地基加固措施,1.开挖换填,2.抛石挤淤,22,3.爆破挤淤,适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。,23,截水沟为拦截山坡上流向路基的水，在路堑坡顶以外设置的水沟。,1.截水沟的功能,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的
15、水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。,2.截水沟的布置,（1）横向位置截水沟一般布置在路堑边坡或陡坡路堤上侧，垂直于山坡水流方向或基本与等高线平行。视降雨量，可以不设或设计多道。,填方截水沟,24,三、压实质量控制,（一）土质路基,1.压实度：土或其他筑路材料压实后的干容重与标准最大干容重之比，以百分率表示。,2.压实标准,25,6.1 基本分析方法,一、工程地质类比法：,参照当地已有的类似工程地质条件而处于极限状态稳定的自然山坡和稳定的人工边坡来判定路基的设计断面是否稳定。如路基挖方边坡的坡度常用这种方法定。因为影响挖方边坡稳定的因素很多，难以进行理论分析。,1.将岩土看成本身无变
16、形的塑性材料；,2.破坏面上的剪应力等于下滑力与岩土体所能提供的抗滑力之比：,安全系数：,根据条块侧面的边界条件简化，将条分法分为：,1.简单条分法：,2.毕肖普法（Bishop)：,3.传递系数法：,二、力学验算法：极限平衡法,26,4.5H法最危险滑动面圆心的确定,R,O,D,4.5H法：过A作一线AO与AB夹1角，过B作OB与水平线夹角2，两线交于O点，过A向下作垂直AC=H，过C作水平线CD=4.5H，连OD作延长线，在其上取O1、O2、O3点，求K1、K2、K3，取小值。,36法:较4.5H法简单，但精度不如4.5H法。,C,二、按照挡土墙的结构形式,依靠墙的自重支撑土压力，污工结构
17、。形式简单，施工方便,A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙,（一）重力式挡土墙,（二）薄壁式挡土墙,2.扶壁式,1.悬臂式,3、柱板式挡土墙,1.锚杆式,（三）锚定式挡土墙,2.锚定板式,3、桩板式挡土墙,（四）加筋土挡土墙,（五）土钉（钉土）挡土墙,31,（六）垛式（框架式）挡土墙,32,2、作用在挡土墙上的力系：1、一般地区挡土墙受到的主要力系 1）挡土墙自重G及位于墙上的恒载 2）作用于墙背上的主动土压力Ea 3）基底的法向反力N及摩擦力T 4）墙前土体的被动土压力Ep浸水地区 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力，渗水性土作填料时，动水压力不予考虑。,33,3、附加力：季节性作
18、用于挡土墙上的各种力 如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波浪冲击力，冻胀压力，冰压力等。4、特殊力：偶然出现的力。如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区 仅考虑主要力系 浸水地区 考虑附加力 地 震 区 考虑地震力 主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。被动土压力：当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态时，此时土体对墙的抗力。*设计中考虑主动土压力,34,8.1 柔性路面的破坏状态与设计指标,当路基土的承载能力较低，不能承受从路
19、面传至路基表面的车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。,一、路面局部沉陷,（一）表现,在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象。,（二）起因,（三）设计指标,路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得,路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次数有关,35,二、车 辙,（一）表现,（二）起因,（三）设计指标,路面的纵向带状凹陷，是高级沥青路面的主要破坏型式,是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形，同荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。,或,36,三、疲劳开裂,（
20、一）表现,（二）起因,（三）设计指标,路面无显著的永久变形，最初在荷载作用部位形成细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状,较厚的沥青结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变（或拉应力）值超过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表面发展。稳定类整体性基层也会产生出疲劳开裂，甚至导致面层破坏。与重复应变（或应力）大小和路面的环境因素有关。,或,37,四、推 移,（一）表现,（二）起因,（三）设计指标,车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。同时也与行驶车轮的冲击、振动有关。,受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面出现推移和拥起。,车轮的垂直力
21、和水平力的共同作用下，面层中可能产 生的最大剪应力,材料的容许剪应力,38,五、低温缩裂,（一）表现,（二）起因,横向间隔性的裂缝，严重时发展为纵向裂缝,路面结构中某些整体性结构层在低温（通常为负温度）时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂,（三）设计指标,低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力,某种温度下材料的容许拉应力,39,四、应力和位移状况分析：,2、路表弯沉（图8-19、8-20）：竖向应变的总和，7090%系由路基提供。当各层E定时，H、h2时，厚度增加对弯沉无显著影响。一般，基层厚度对弯沉的影响比面层大，E0影响比E2大得多，E
22、0增大20%相当于E2增大100%的效果。,1、路基应力（8-18）：路基顶面的竖向应力z受路面面层和基层厚度、模量的影响。增加基层的厚度或模量（特别是模量），收效比增加面层的大。,所以要弯沉减少，以提高E0为宜，其次才是E2和H。,3、面层底面拉应力1（图8-21、22）：E2对其影响极大，E2，1，H/，1，当H/2时，1变化较大。,4、基层底面拉应力2（图8-23、24）：随E2 而，随E0增大而减小，在h/大约0.5时，2达最大。所以面层不宜 h=0.5(约4-6cm）。,5、路面表面最大剪应力max（图8-25）：与面层、基层、路基模量比和厚度比有关，但影响不大，应主要提高面层抗剪能
23、力，或采用 E2较大的基层。,40,一、柔性路面结构组合,结构层的组合设计按行车和自然因素对不同层位的要求，结合各类结构层本身的性质进行合理的安排。,不同结构组合会产生不同的结果，例如：1、某重冰冻地区，地下水位深80cm，采用的路面结构组合是：5cm沥青混凝土面层，6cm沥青碎石整平层，30cm炉渣石灰石基层，路面总厚度41cm。经使用多年路面保持良好状态。2、某中冰冻地区，地下水位深大约2m，采用的路面结构组合是：5cm沥青混凝土面层，7cm沥青碎石整平层，30cm天然砂砾基层，30cm石灰土底基层，路面总厚度72cm。通车数月后，面层出现大量较宽的网裂，继而出现坎坷不平，最后全部松散，需
24、重新翻修。,？,8.3 路面结构层次的组合,41,四、多层路面换算：,对于多层体系可用电子计算机求解，当条件不具备时，可换算为三层（或双层）体系计算。进行等效换算。,1、等效路表回弹弯沉的结构层换算：,42,2、等效上层底面拉应力的结构层换算：,43,3、等效中层底面弯拉应力的结构层换算：,44,例题：一五层体系，请换算成三层体系,以便计算路面弯沉值和第一、第二、第四层层底拉应力，求h。,45,断裂；唧泥；拱起；错台；接缝挤碎等。,9.1 混凝土路面的损坏模式和设计要求,一、损坏模式,46,水泥混凝土路面的损坏模式,(1)断裂现象：路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、斜向或板角的拉断
25、和折断裂缝，严重时，裂缝交叉而使路面板破裂成碎块(称破碎板)。原因：板太薄或轮载过重和作用次数过多，板的平面尺寸大大(使温度应力过大)，地基过量或不均匀下沉使板底脱空失去支承，施工养生期间收缩应力过大或混凝土强度不足，等等。,47,挤碎现象：在接缝(主要是胀缝)附近数十厘米范围内的板因受挤压而碎裂。原因：胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能正常滑动，缝隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的伸张受到阻碍，在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂成碎决。,水泥混凝土路面的损坏模式,48,水泥混凝土路面的损坏模式,拱起现象：混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然向上供起。原因：板收缩时接缝
26、缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌满缝隙，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种纵向屈曲失稳现象。采用膨胀性较大的石料(如硅质岩石等)作粗集料，容易引起板块拱起。,49,水泥混凝土路面的损坏模式,唧泥现象：车辆行经接缝或裂缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。原因：在轮载的频繁作用下，基层(地基)产生塑性变形累积面同混凝土板脱离接触，水分沿缝隙下渗而积聚在脱空的间隙内，又在轮载作用下积水变成有压水，并同基层内浸湿的细料混搅成泥浆，再沿缝隙喷溅出来，唧泥会使路面板边缘和角隅部分逐步失去支撑，而导致断裂。,50,水泥混凝土路面的损坏模式,原因：横缝处传荷能力不足，车轮经过时相邻板端部会出现挠度差，使
27、沿缝隙下渗的水带着基层被冲蚀的碎屑向后方板下运动，把该板抬起。胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀持压过程中，会上下错位而形成错台。当交通量或地基承载力在横向各块板之间不一致时，纵缝止也会产生错台现象。错台的出现，降低了行车的平稳性和舒适性。,(5)错台现象：接缝或裂缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移。,51,公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002:以弹性半空间地基有限大矩形板模型为基础，以100KN单轴双轮标准轴载作用于矩形板纵向边缘中部产生的最大荷载应力控制设计。,设计理论与方法,设计理论和方法：我国采用弹性半无限地基板理论和有限元方法
28、计。,52,从接缝的功能分：缩缝、胀缝、施工缝 缩缝：保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从而避免产生不规则的裂缝。胀缝：保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同时也能起到缩缝的作用。施工缝：每天完工或因雨天及其它原因不能继续施工的时候，应做到胀缝处或缩缝处，并做成施工缝的构造形式。,9.5 接缝及配筋设计,53,9.5 接缝及配筋设计,1）纵缝：有缩缝和施工缝；当一次铺筑小于路面宽度时，应设施工缝。,当一次铺筑宽度大于路面容许的板宽（4.04.5m)时，应设纵向缩缝。,54,缩缝做成假缝形式，即铺筑时仅在板的上部设缝槽，而板的收缩和翘曲会使缝槽
29、下的混凝土自行断裂。由于断裂表面凹凸不平、互相嵌锁，使这类接缝具有一定的传荷能力。缝槽深度要适中，过浅，混凝土截面的强度削弱得不够，从而不能保证以后的断裂发生在接缝的位置上；过深，不规则断裂面积过少，接缝的传荷能力就降低。一般缝槽深为1/41/5h。槽宽尽可能窄些，一般为38mm。纵向缩缝也应设拉杆，以避免板块横向位移并保证接缝的传荷能力。,55,2）横缝：有缩缝、施工缝和胀缝。,为减小混凝土的收缩应力和温度翘曲应力而设置缩缝，横向缩缝一般采用假缝形式，重交通时设传力杆。传力杆采用光圆钢筋，一半以上长度涂以沥青或套上塑料膜套等，使之在混凝土收缩时能够滑动。,每天施工结束或混凝土浇筑中断半小时以
30、上时，需设置横向施工缝。其位置宜设在胀、缩缝处。设在缩缝处的横向施工缝采用平口加传力杆型，若施工缝设在两条缩缝中间，则做成企口加拉杆型。,设置胀缝的目的：使混凝土板有膨胀的余地，从而避免产生过大的热压应力。胀缝采用平缝形式，下部设接缝板，上部为填缝料，并设置传力杆。常用的胀缝缝隙宽度为2.02.5cm。详见P218图9-22。,水泥混凝土板厚确定,收集并分析交通参数收集日交通量和轴载组成数据，计算设计基准期内设计车道标准轴载累积作用次数，由此确定道路的交通等级，并确定安全等级；初拟路面结构初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造；确定材料参数确定混凝土的设计弯
31、拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量；,水泥混凝土板厚确定,计算荷载疲劳应力和温度应力；检验初拟路面结构水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，根据可靠度系数，按下述条件检验 可靠度系数 上述检验条件如不符合，则重新拟定路面结构或板的尺寸，重新计算，直到满足为止。设计厚度依计算厚度按10mm向上取整。,58,第一节 概 述,一、路面的使用性能：包括功能、安全和结构三方面。,功能方面的使用性能：指路面为用户提供方便和舒适的程度，其中最 主要的是行使舒适性或行使质量。,安全方面的使用性能：指路面表面的抗滑能力。,结构方面的
32、使用性能：指路面损坏状况和结构承载能力。,功能和安全方面的使用性能为道路用户所最关心，而道路管理部门则更关心结构方面的使用性能。,59,二、路面的服务能力：指路面所提供的舒适程度或行使质量。,可组织一个由各方面人员组成的评分小组，如设计、养护、施工、材料供应、科研和管理人员、司机、乘客和汽车制造厂等，乘车以一定速度在选定的调查路段上行驶，每人根据自己的意见对该路面目前的服务能力以计分形式进行打分。得到一个平均分数，称作服务能力评级。简称PSR。,60,二、路面管理系统的分级,路面管理工作或管理系统一般划分为两级或两个层次：网级和项目级。,1、网级：,网级管理系统通常包括一个地区，如省、市等的公
33、路网或一大批工程项目,2.项目级：,项目级管理系统仅针对一个项目。,61,2.铺层厚度和压实遍数,适宜的铺层厚度和所需的压实遍数应通过现场压实试验确定。,压实土层的最大厚度系由机械所能压实达到要求的有效深度来控制，它取决于压实机械的类型和功能、土的性状和压实要求。,压实规则：,1）压实机械宜先轻后重；2）碾压速度应先慢后快；3)压实路线应由两侧向中间；4)相邻行程：碾压时，横向轮迹一般重叠0.40.5m，对三轮压路机则重叠后轮宽的一半；前后相邻区段应重叠1.01.5m，以达到无漏压、无死角，确保压实均匀。,62,3.土层湿度：一般控制在最佳含水量2%左右。,4.压实质量的检查：在路基压实过程中
34、，为确保压实质量，必须逐层检查土的含水量和密实度，以便控制压实工作。,含水量测定：常用烘干法为标准方法，现场可采用比重法、酒精燃烧法、炒干法等。,密实度测定：有环刀法、灌砂法或灌水法和蜡封法等。,核子仪：可以测定土的密度和含水量。,63,一、石灰稳定土强度形成原理 在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水量下拌匀压实，使石灰与土发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的变化。一般分四个方面，第一是离子交换作用，第二是结晶硬化作用，第三是火山灰作用，第四是碳酸化作用。,1、离子交换作用 土的微小颗粒具有一定的胶体性质，它们一般都带有负电荷，表面吸附着一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子(Na+、
35、H+、K+)。石灰是一种强电解质，在土加入石灰和水后，石灰在溶液中电离出来的钙离子(Ca2+)就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用。原来的钠(钾)土变成钙土，土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价，减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之间更为接近，分子引力随着增加，许多单个土粒聚成小团粒，组成一个稳定结构。,64,2、结晶作用 在石灰土中只有一部分熟石灰Ca(OH)2进行离子交换作用，绝大部分饱和的Ca(OH)2自行结晶。熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格。其化学反应式为：Ca(OH)2nH2Ca(OH)2nH2,3、火山灰作用 熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅SiO2和氧化铝A
36、l2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙的化学反应就是火山灰作用，其反应式为：xCa(OH)2SiO2nH2OxCaOSiO2（n+1)H2O xCa(OH)2Al2O3nH2OxCaOAl2O3（n+1)H2O 上述所形成的熟石灰结晶网格和含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，它具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化。这些胶凝物质在土微粒团 外围形成一层稳定保护膜，填充颗粒空隙，使颗粒间产生结合料，减少了颗粒间的空隙与透水性，同时提高密实度，这是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因，但这种作用比较缓慢。,65,4、碳酸化作用 在土中的Ca(OH)2与空气中的二氧化碳作用，其化学反应式为：Ca(
37、OH)2CO2CaCO3H2O CaCO3是坚硬的结晶体，它和其他生成的复杂盐类把土粒胶结起来，从而大大提高了土的强度和整体性。由于石灰与土发生了一系列的相互作用，从而使土的性质发生根本的改变。在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等。后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。,66,12.2 沥青类结构层,一、沥青路面的基本特性,（一）与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点。（二）沥青路面属柔性路面，强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。,二、
38、沥青路面的分类,（一）按强度构成原理,密实类:强度和稳定性主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。,嵌挤类：强度和稳定性主要依靠骨料颗粒之间相互嵌挤所产生的内摩阻力,67,层铺法:分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑;路拌法:在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而成的沥青面层;厂拌法:一定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。,（二）按施工工艺的不同,68,（三）按沥青路面的技术特性,沥青表面处治路面：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。沥青表面处治的厚度一般为1.53.0cm。沥青表面处治适用于三级、四
39、级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。,沥青贯入式路面：用沥青贯入碎（砾）石作面层的路面。沥青贯入式路面的厚度一般为48 cm。当沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料时，也称为上拌下贯，此时拌和层的厚度宜为34cm，其总厚度为710cm。沥青贯入式碎石适用于做二级及二级以下公路的沥青面层。,沥青碎石路面：用沥青碎石作面层的路面，沥青碎石的配合比设计应根据实践经验和马歇尔实验的结果，并通过施工前的试拌和试铺确定。沥青碎石有时也用作连结层。,沥青混凝土路面：用沥青混凝土作面层的路面，其面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚和层位、气温和降雨量等气候
40、条件、交通量和交通组成等因素确定，以满足对沥青面层使用功能的要求。沥青混凝土常用作高等级公路的面层。,69,沥青玛蹄脂碎石路面 用沥青玛蹄脂碎石混合料作面层或抗滑层的路面。沥青玛蹄脂碎石混合料（简称SMA）是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。它具有抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点，是一种全面提高密级配沥青混凝土使用质量的新材料。适用于高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。,70,层铺法沥青表面处治施工，一般采用所谓“先油后料”法，即先洒布一层沥青，后铺撒一层矿料。以双层式沥青表面处治为例，其施工程序如下：备料；清理基层及放样；浇洒透层沥青；洒布第一次沥青；铺撒第一层矿料；碾压；洒布第二次沥青；铺撒第二层矿料；碾压；初期养护。,
