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路基:是在天然地表面按照道路的设计线形和设计横断面的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。
路基与路面工程是道路工程的主要组成部分。结构的承载力包括刚度与强度两方面。
路面:是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。
路基土的分类:我国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,分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类,并进一步细分为12种土。
粒组划分表:
公路自然区划分三级进行区划,划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带;根据水热平衡和地理位置,划分北部多年冻土区、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、青藏高寒区
路基干湿类型:干燥、中湿、潮湿和过湿(公式)
在设计新建道路时如何确定路基临界高度值:再设计路基时,要求路基保持干燥或中湿状态,路槽底距地下水或地表水的距离,要大于或小于干燥、中湿状态所对应的临界高度。
设计阶段如何保证路基处于干燥状态:对于新建道路,路基尚未建成,可以用路基临界高度作为判别标准。当路基的地下水位或地表积水水位一定的情况下,路基的湿度由下而上逐渐减小。
路面结构分层及层位功能:①面层——要求:面层应具备较高的结构强度,抗变形能力,较好的水稳定性和温度稳定性,而且应当耐磨,不透水;其表面还应有良好的抗滑性和平整度。功能:承载。材料:水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料。②基层——要求:基层是路面结构中的承重层,它应具有足够的强度和刚度,并具有良好的扩散应力的能力。基层结构应具有足够的水稳定性,基层表面虽不直接供车辆行驶,但仍然要求有较好的平整度,这是保证面层平整性的基本条件。功能:承重,扩散荷载;材料:各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石,各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砾、石所组成的混合料等。垫层——要求:水稳定性和隔温性能要好。功能:改善水温状况,防止重细水上升,增加防冻厚度。材料:一类是由松散粒料如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一类是水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
车轮荷载计算图式:a)单圆图式b)双圆图式(公式)
路基工作区:在路基某一深度Z处,当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重力引起的垂直应力相比所占比例很小,仅为1/10-1/5时,该深度范围内德路基称为路基工作区。
按照应力——应变曲线上应力取值方法不同,模量有以下几种:①初始切线模量:应力值为零时的应力——应变曲线的斜率,(如图)②切线模量:某一应力级位应力——应变曲线的斜率,(如图)反映该级应力处应
路基在下列情况宜修建挡土墙:1)陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段2)需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段3)增加不良地质路段边坡稳定,以防止产生坍塌4)防止沿河路段水流冲刷5)桥梁或隧道与路基的连接地段6)节约道路用地、减少拆迁或少占农田7)保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段。
按挡土墙的位置不同分为:路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙等
按挡土墙的墙体材料不同,分为:石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙、木质挡墙和钢板墙等
按挡土墙的结构形式不同,分为:重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、拱式、锚定板式、桩板式和垛式等
重力式挡土墙设计内容:1、挡土墙稳定性验算2、基底应力及合力偏心距验算3、墙身截面强度验算4、增加挡土墙稳定性的措施5、衡重式挡土墙设计。假如验算不通过采用方法:1、增加抗滑稳定性的方法:a、设置倾斜基底;b、采用凸基础,2、增加抗倾覆稳定性的方法。
(路基路面排水设计)
为什么要进行排水设计?路基路面生物强度与稳定性同水的关系密切。路基的病害有多种,形成病害的原因有很多,但水的作用是主要因素。道路路基路面应该设置完善的排水设施,以排除可能危害道路的地面水和地下水,保证路基路面结构稳固,防止路面积水影响行车安全。
地表排水又可分为路面(含路肩)表面排水、中央分隔带排水和坡面排水。内部排水为下封层路肩的排水盲沟、排水基层、排水面层。
排水的目的与任务:。。
路基路面排水设计的一般原则:、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济;,应注意与农田水利配合;;,选择有利地质条件布设人工沟渠;,讲究经济效益;,提供良好的排水施。
路基排水设备的构造与布置:1、地面排水设备:a边沟b截水沟截水沟与坡脚之间,,并做成2%的向沟倾斜横坡,确保路堤不受水害③排水沟④跌水与急流槽⑤倒虹吸与渡水槽⑥蒸发池2、地下水排水设备:①暗沟②渗沟:采用渗透方式将地下水汇集与沟内,并通过沟底通道将水排至指定地点,此种地下排水设备统称为渗沟,它的作用时降低地下水位或拦截地下水,其水力特性是紊流,但在构造上与简易盲沟有所不同。③渗井
路面表面排水任务:迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走,以免造成路面积积水而影响行车安全。
原则:①降落在路面表面的雨水,应通过路面横向坡度向两侧排走:②在路线纵坡平缓汇水量不大路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下,应采用横向漫坡的方式排水;③在路肩外侧边缘设置拦水带;④拦水带过水断面的水面,在高速及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘,二级及二级以下不得漫过右侧车道中心线。
《碎、砾石路面》
1、路面材料的结构强度构成:材料的粘结力和内摩阻角所表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度。
2、纯碎石材料按嵌挤原则产生强度,它的抗剪强度主要决定于剪切面上的法向应力和材料内摩阻角,①粒料表面的相互滑动摩擦②因剪切时体积膨胀而克服的阻力③因粒料重新排列而受到的阻力。
3、土—碎石混合料的强度和稳定性取决于内摩擦阻力和黏结力的大小。
无机结合料稳定材料
无机结合料稳定材料是在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料和水,经拌合得到的混合料在压实与养生后,其抗压强度符合规定要求的材料称。
无机结合料稳定材料特性是板体性好具有一定抗拉强度,稳定性好,抗冻性强,强度和刚度随龄期而増长,经济性好,干缩温缩大,耐磨性差,抗疲劳性较差。
无机结合料稳定材料的应力—应变特性①强度和模量随龄期的增长而不断增长,逐渐具有一定的刚性性质②板体性好,具有一定的抗拉强度③由于材料的变异性和试验过程的不稳定性,同一种材料不同的试验方法、同一种试验方法不同的材料及同一种试验方法不同龄期试验结果存在差异性④与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水率、龄期、温度有关
石灰稳定土强度形成原理;①离子交换作用②结晶作用③火山灰作用④碳酸化作用
石灰土混合料设计:①石灰土的强度标准②混合料的设计步骤1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料2)确定混合料的最佳含水率和最大干压实密度3)按最佳含水率与工地预期达到的压实密度制备试件4)试件在规定温度下保湿养生6d,浸水1d,进行无侧限抗压强度试验
沥青路面
沥青的病害类型:①裂缝②车辙③松散剥落④表面磨光
车辙是渠化交通引起的沥青路面损坏类型之一。车辙一般是在温度较高的季节,车辆反复碾压下产生塑性流动而逐渐形成的。分为失稳型车辙、结构型车辙、磨耗性车辙。
沥青路面的基本要求:①高温稳定性②低温抗裂性③耐久性④抗滑能力⑤防渗能力
沥青混合料组成结构为:①密实悬浮结构②骨架空隙结构③密实骨架结构
蠕变与松弛是在恒载下应变与应力随时间变化的现象,是研究材料粘弹性行为的基本方法。蠕变是当应力为一定恒定值时,应变随时间逐渐增加的现象。应力松弛是当应变变为一恒定值时,应力随时间而衰减的过程。
沥青的劲度模量
13沥青路面的稳定性与耐久性的分类:①高温稳定性②低温抗裂性③水稳定性④耐疲劳性能⑤抗老化性能
14沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证
15沥青路面设计包括原材料的调查与选择、沥青混合料配合比及基层材料配合比设计、各项设计参数的测试与选定、路面结构组合设计、路面结
构层厚度验算以及路面结构方案的比选等。
17沥青路面主要设计指标①轮隙中间路表面A点计算弯沉值Ls≤Ld②轮隙中心下或单圆中心荷载处层底拉应力≤
水泥混凝土路面
水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面,简称混凝土路面。亦称刚性路面,俗称白色路面,它是一种高级路面。水泥混凝土路面有素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和装配式混凝土等各种路面
混凝土路面优点:1、强度高;2、稳定性好;3、耐久性好;4、有利于夜间行车。
混凝土路面缺点:1、对水泥和水的需求量大;2、有接缝;3、开放交通较迟;4、修复困难
接缝的构造类型有缩缝、胀缝、施工缝。
为什么要设置接缝构造?由于一年四季气温的变化,混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩,而每天的气温变化会使混凝土板产生变形,这些变形会受到板与基础之间的摩阻力和黏结力,以及板的自重、车轮荷载等约束,致使板内产生过大的应力,造成板的断裂或拱胀等破坏,为避免这些破坏,混凝土路面需要在纵横两个方向设置许多接缝,把整个路面分割成许多板块。
接缝构造设置原因:混凝土面层是由一定厚度的混凝土面板组成,具有热涨冷缩的性质。
接缝设置方法:①缝隙宽约20mm,缝隙上部3-4cm深度内浇灌填缝料,下部则设置富有弹性的嵌缝板,它可由油浸或沥青浸制的软木板制成②缩缝一般采用假缝形式,即只在板的上部设缝隙,当板收缩时将沿此最薄弱断面有规则的自行断裂。③施工缝采用平头缝或企口缝的构造形式。缝上部应设置深为3-4cm,宽5-10mm的沟槽,内浇灌填缝料。