邓学均-路基路面工程-长安大学复试(共5页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第三章：一般路基设计1路基设计的一般要求：1.1一般路基：在正常的水文地质条件下，路基填挖不超过技术规范所允许的范围而修筑而成的结构物1.2特殊路基：在水文地质特殊条件下，路基的填挖已超过技术规范所允许的范围而修筑而成的特殊结构物，必须满足力学稳定性1.3表现在：1.3.1强度与稳定性1.3.2路基排水，路基防护与加固，弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪、错车道等1.3.3路基横断面形式2路基的类型2.1路堤：指用岩土填筑而成的结构物.2.1.1矮路堤：h1.01.5m，一般路堤：h1.518m，高路堤： 土质h18m 岩质 h20m2.1.2设计要求：2.1.2.1矮路堤: 适应于：平坦地区或者取土困难地区,需对土基作特殊处理：工作区深度、压实度、需要设边沟2.1.2.2一般路堤适用于：可在路基两侧设取土坑 护坡道宽度：当路基边缘与路侧取土坑高差h大于2m，b1m；h大于6m，b2m。 取土坑放置应尽量少占耕地，当路基填土高度不大时，可只设边沟，不设取土坑。 路堤边坡应根据填料种类、路堤高度综合确定。 护坡道作用：保护填方坡脚不受流水侵害，使填方边坡稳定 2.1.2.3高路堤当地面边坡陡于1：5时土质地面：须将原地面挖成台阶，台阶宽度大于1m，台阶向内倾斜12坡度。石质地面：凿毛当地面边坡陡于1：2时,宜设置石砌护脚还起到减少填方数量和压缩路基占地宽度地作用,倾斜地面上方坡脚，须采取措施阻止地面水渗入路堤内.高路堤和浸水路堤宜采用折线型或梯形边坡，以减少土方量。 2.2路堑：指全部在原地面开挖而成的结构物2.3挖填结合（半填半挖横断面）：指原地面横坡度较大，且路基较宽，往往需要一侧开挖，一侧填筑而成的结构物。较多适用于山区、丘陵区。第四章：路基稳定性分析计算1.路基稳定性分析的方法：1.1力学分析法：分：1.1.1表解法1.1.2数解法，再分1.1.2.1直线法（适用砂性土）1.1.2.2圆弧法（适用粘性土）1.2图解法1.3工程地质法2土坡稳定性分析方法2.1直线滑动面情况：2.1.1试算法2.1.2解析法2.2曲面滑动面情况：2.2.1圆弧滑动面的条分法2.2.2条分法的表解和图解2.2.3圆弧滑动面的解析法，分坡脚圆法和中点圆法3汽车荷载当量换算按车辆最不利组合，将车辆的设计荷载换算成当量土柱高。即以相等压力的土层厚度代替荷载，以 h0表示，h0称荷载当量高度。4软土地基的路基稳定性分析：软土的抗剪强度低，填土后受压，可能产生侧向滑动或较大的沉降，从而导致路基的破坏，一般要求采取适当的稳定措施（换填或加固）。 步骤：4.1临界高度的计算：4.2路基稳定性的计算，方法分：总应力法、有效固结应力法、有效应力法等5浸水路堤的稳定性分析：5.1假想摩擦角法5.2悬浮法5.3条分法第五章：路基防护与加固1在路基的防护与加固方面，主要内容有 边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固，以及湿软地基的加固处治2坡面防护，主要是保护路基边坡坡面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程。2.1坡面防护设施，不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体稳定牢固。2.2简易防护的边坡高度与坡度不宜过大，土质边坡坡度一般不陡于1：11：1.5.地面水的径流速度不超过2.0m/s为宜，水亦不宜集中汇流。雨水集中或汇水面积较大时，应有排水设施相配合。 2.3常用的坡面防护设施有植物防护和工程防护2.3.1植物防护优点：美化路容，协调环境，调节边坡土温湿，起到固结和稳定边坡作用。 适用条件：边坡较缓，坡度小，土质坡面 种草：i1：1,地表径流v0.6m/S；草皮平铺、水平叠铺、垂直坡面方格2.3.2工程防护，分2.3.2.1抹面防护：石质挖方边坡，易风化且整块；厚度：2.010.0cm；材料：石灰炉渣浆，三合土，四合土。2.3.2.2喷浆：易风化，不平整；厚度：一般为5.010.0cm ，效果比较好，水泥用量大。2.3.2.3勾缝：岩石表面坚硬，且存在裂缝。2.3.2.4干砌片石：先垫以砂层，从上到下，厚度不小于20cm，勾缝、封顶。2.3.2.5护面墙：浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡；除自重外，不承受其它荷载和墙背土压力；超过10m时，分级砌筑；墙身要留泄水孔。3冲刷防护3.1直接防护：是指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施。3.1.1目的：抵抗水流冲刷和掏刷作用 3.1.2特点：尽可能不干扰或很少干扰原水流的性质，因而对防护地段的上下游及河对岸影响轻微。应有足够的强度和稳定性，并能够经得住最不利情况的考验。如情况估计不足，或单纯为了减少投资而采用不适当的简易防护措施，往往产生防护失效和破坏，因此，可以认为此类防护是被动式的措施。3.1.3适用场合：在水流速度较缓，流向与堤岸接近平行，或在宽阔的河滩、凸岸、台地边缘等水流破坏作用较弱的地段优先选用。山区河流有时河槽呈“V”形，其纵坡较陡、流速较大，水流的破坏作用强烈，如果由于受地质的限制而难以人为改变水流性质时，则不得不采用直接防护措施，此时必须着重考虑防护体的坚固稳定。3.1.4直接防护措施：植物防护、砌石防护流速较小。抛石、石笼、土工织物软体沉排流速较大、浸水部分3.2采用导流或阻流的方法，改变水流性质，或者迫使主流流向偏离被防护的路段，也可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用，改变河槽中冲刷和淤积部位，以及必要时改变河道等，均属于间接防护。3.2.1特点：间接防护构造物侵占一部分河床断面，因而不同程度上压缩和紊乱原来的水流，使得当冲部位受到特别强烈的冲刷和掏刷作用，因此这些部位应有比较坚固的加固措施。3.2.2目的：实际上是转移目标。3.2.3适用场合：当河床较宽，冲刷和淤积大致平衡，水流性质较易改变，且有条件可以顺河势布置横向导流构造物时，宜采用间接防护措施。如果需要防护的路段较长，则更宜采用。因为在此条件下，采用间接防护不仅效果好，比较主动，而且经济效益往往高于直接防护。 3.2.4常用的间接防护措施有：丁坝、顺坝、格坝第六章：挡土墙设计1挡土墙分类1.1按材料：石砌挡墙、混凝土 、钢筋混凝土 、砖砌 、木质 、钢板墙等1.2按结构形式：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、拱式等2挡土墙构造：2.1墙身：墙背、墙面、墙顶、护栏2.2基础：2.2.1基础形式选择：浅基础、桩基础、台阶基础2.2.2埋置深度：取决于地质土建、水文条件、冻结深度、邻近建筑物的基础影响 。2.2.3一般要求：满足地基容许承载力、避免水流冲刷、避免受冻胀的影响2.3排水设施 作用：疏干水分、防止静水压力、防止冻胀压力、填料浸水膨胀压力（填砂性土）2.3.1地面排水：措施：夯实回填土顶面和地表松土、夯实墙前回填土及加固边沟2.3.2墙身排水：措施：设置泄水孔 2.4沉降缝和伸缩缝3挡土墙布置：3.1横向布置：确定断面形式，选择挡土墙的位置 3.2纵向布置 ：确定挡土墙的起点和墙长，选择挡土墙和路基或其他结构物的衔接方式。按地基及地形情况分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。布置各处挡土墙的基础。布置泄水口的位置，数量，间隔，尺寸等 33平面布置: 4挡土墙压力分：主动土压力、静止土压力、被动土压力第七章：路基路面排水设计1.水的作用是路基路面产生病害的主要因素之一。水来源：表面渗入、地下水、毛细水作用、渗流作用、水的汽化3.排水要求1）把降落在路界范围内的表面水有效的汇集并迅速排除出路界2）把路界外可能流向路基的地表水拦截在路界范围以外以减小对路基路面的危害3）隔断、疏干和降低影响路基稳定性的地下水，并将其引导到路基范围以外4路基路面排水的一般原则4.1排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系；4.2路基排水沟渠的设置，应与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径；4.3设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划，做到路基路面综合设计和分期修建；4.4路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；4.5路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主；4.6为减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。第八章：土质路基施工1土基压实机理：土是三相体，在压实机具的短时间载或振动荷载作用下，土体颗粒安生重新排列组合，单位体积内固体颗粒增加，孔隙率减小，土的单位重量提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。2土基施工方法：2.1人工及简易机械化2.2综合机械化施工：土方：挖掘机、装载机自卸车铲运机推土机平地机压路机2.3水力机械化施工适用于电源和水源充足，挖掘比较松散的土质及地下钻孔等2.4爆破法用于岩石路段挖方、冻土、泥沼等特殊路基 第十二章：无机结合料稳定路面1.石灰稳定土强度形成机理：在土中掺入适量的石灰，并在最佳含水率下拌匀压实，使石灰与土发生了一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本的改变。第十二章 无机结合料稳定路面1.无机结合料稳定材料定义：在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰或工业废渣等无机结合料及水，拌和得到混合料经压实和养生后，其抗压强度符合规定要求的材料2无机结合料稳定材料的物理力学特性2.1应力应变关系1）强度和模量随龄期增长而变化，不同种类材料的强度变化规律也不同；2）有较好的板体性，具有一定的抗拉性能；3）用抗压强度与抗压回弹模量、劈裂强度与劈裂回弹模量、抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量、干缩与温缩等来衡量材料的性能；4）应力应变特性与原材料和结合料的性质与用量、混合料的含水量及密实度以及龄期、温度等有关2.2疲劳特性2.2.1疲劳是指在荷载反复作用下，材料的极限强度会随着作用次数的增加而降低的现象；一般有劈裂疲劳和小梁疲劳试验。2.2.2我国无机结合料稳定材料的疲劳一般采用劈裂疲劳2.3收缩（温缩和干缩）特性2.3.1无机结合料稳定材料拌和压实后，由于水分挥发及其内部的水化作用引起干燥收缩，以及混合料受降温影响引起的温度收缩等。由此引起其体积收缩变化，表现出结构的收缩应力及开裂破坏2.3.2干缩试验、温缩试验2.3.2.11干缩机理：毛细管作用、吸附作用、分子间力作用、矿物晶体或凝胶体层间水作用、碳化收缩作用2.3.2.1.2干缩特性大小次序: 稳定粒料类:石灰稳定类>水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类 稳定细粒土:石灰土>水泥土和水泥石灰土>石灰粉煤灰土2.3.2.1.3干缩的发生与预防 选择稳定剂种类与用量； 控制材料成型时的含水量及成型时机； 保湿养生2.3.3.2.1温度收缩原理：由固相、液相和气相组成。半刚性材料的外观胀缩性是三相的不同温度收缩性的综合效应表现。2.3.3.2.2不同材料的温缩比较石灰土砂砾>悬浮二灰粒料>密实式二灰粒料和水泥砂砾2.3.3.2.3温缩的发生时节及控制时节：冬季低温 控制：选择材料种类与配比3. 石灰稳定材料的强度形成机理3.1离子交换作用:土具有胶体性质，表面带负电荷，并吸附钠离子、钾离子和氢离子，石灰中的钙离子会与其发生离子交换作用，形成钙土，减小了土颗粒表面水膜厚度，分子引力增加。（主要）3.2碳酸化作用:生成的碳酸钙是坚硬的晶体，具有较高的强度和水稳性，它对土的胶结作用使土得到了加固。 石灰土表面钙化后，形成硬壳层，进一步阻碍了二氧化碳的进入，碳化过程十分缓慢，是形成石灰土后期强度的主要原因。3.3结晶作用:经过结晶作用，消石灰逐渐由胶体转化为晶体，晶体间能够相互结合，与土形成共晶体，从而使得土粒胶结成整体。3.4火山灰作用:土中充分的硅、钙离子是火山灰作用的前提，同时必须增加土的碱性；火山灰作用生成物具有水硬性性质，是构成石灰土早期强度的主要原因。(主要)4混合料的设计步骤根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。a、制备同一种土样,不同石灰剂量的石灰土混合料 b、确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度 (用标准重型击实试验)c、按最佳含水量与要求压实度制备试件,进行强度试验 d、试件在规定温度下保湿养生6天,浸水1天,进行无侧限抗压强度试验,按强度标准确定石灰剂量 e、工地实际石灰剂量应比实验室内试验确定的剂量多0.5%1.0%5石灰土（底）基层的施工 5.1路拌法施工准备下承层施工放样摊铺拌和与洒水整型和碾压养生 5.2厂拌法施工：拌和摊铺碾压养生6石灰粉煤灰(简称二灰)基层：是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而形成的基层。在二灰中掺入一定量的土，经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰稳定土基层。其抗压强度也应符合规定要求7二灰稳定路面基层的施工对于高速公路和一级公路基层，宜用厂拌法拌制混合料，并用摊铺机摊铺。对于二级和二级以下的公路，用石灰工业废渣做基层和底基层时，可用路拌法施工。 施工过程中对各工序的要求基本与石灰稳定土相同。养生期结束后，应立即浇洒透层油。第十三章 沥青路面1沥青路面的工程特点优良的力学性能变形性能与强度良好的抗滑性雨天的行驶安全性施工方便强度形成速度和维修经济耐久使用寿命有利于分期修建2沥青路面的分类2.1按强度构成原理：2.1.1密实类沥青路面：密实悬浮结构、骨架空隙结构、骨架密实结构2.1.2嵌挤类沥青路面：强度和稳定性主要依靠骨料颗粒间相互嵌挤产生的内摩阻力，凝聚力仅起次要作用2.2按施工工艺：2.2.1层铺法沥青表处和沥青贯入式分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑面层。优点：工艺设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低。缺点：路面成型期较长，需要经过炎热季节行车碾压才能成型；2.2.2路拌法采用移动式拌和机械(或人工)在现场施工，将矿料和沥青材料就地拌和，摊铺并碾压密实成型。可采用热油冷料或冷油冷料拌和摊铺。优点：沥青材料分布相对均匀，成型期短。缺点：冷料拌和强度低2.2.3厂拌法沥青碎石和沥青混凝土3沥青路面的损坏类型及成因3.1裂缝：是高级公路最主要的破损形式。 表观形态分有：横裂、纵裂、网裂、块裂、不规则裂锋等，产生原因：3.1.1横向裂缝：分荷载型和非荷载型，非荷载型又分为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。荷载型因拉应力超过材料疲劳极限引起，从下向上发展；非荷载型沥青面层缩裂因冬季沥青材料收缩产生的应力大于材料强度引起；反射裂缝因基层收缩开裂向面层延伸引起。3.1.2纵向裂缝：路面分幅摊铺时，接缝未处理好；路基原因等引起失稳。3.1.3网裂：上述裂缝未及时处理，水渗入所致；结构强度不足；沥青老化等3.2车辙：是渠化交通引起的沥青路面损坏类型之一。产生原因：1）沥青混合料高温稳定性不足，塑性变形累积；2）路面结构及路基材料的变形累积；3）车辆渠化交通的荷载磨耗磨耗型车辙3.3松散剥落：是指沥青从矿料表面剥落。产生原因：1）沥青与矿料黏附性差（沥青粘性差、集料粘附等级低、集料潮湿、沥青老化后性能下降、冻融等）；2）水的作用；3）沥青在施工中的过度加热老化3.4表面抗滑力不足产生原因：1）集料软弱，宏观纹理和微观构造小；2）粗集料抵抗磨光的能力差（由磨光值、棱角性、压碎值等表征）；3）级配不当，粗料少、细料多；4）用油量偏大，或出现水损害；5）沥青稠度太低；6）车轮磨耗太严重3.5其它病害：坑槽、波浪、拥包、啃边4.沥青路面的稳定性与耐久性高温稳定性：沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。低温抗裂性：沥青混合料急骤降温时，抵抗开裂的能力。水稳定性：沥青混合料抵抗水损坏的能力。耐疲劳性能：沥青混合料抵抗荷载重复作用的能力。抗老化性能：沥青混合料性能抵抗外界环境长期作用的能力5.沥青混合料结构：由集料、沥青和空气组成的三相空间体系。6力学性能6.1强度取决于集料颗粒间的摩擦力和嵌挤力、沥青胶结料的黏结力以及沥青与集料之间的黏附性6.2强度理论：摩尔库伦理论测得方式：三轴试验、简单拉压试验、直剪试验6.3沥青混合料的强度沥青混合料抵制破坏的强度主要有剪切强度、断裂强度和临界应变三个方面6.3.1抗剪强度6.3.2抗拉强度：主要由混合料中结合料的粘结力提供，其大小可采用直接拉伸或间接拉伸试验（劈裂）确定6.3.3抗弯拉强度7沥青混合料配合比设计的目的是确定沥青混合料各种原材料的品种及配比、矿料级配和最佳沥青用量。包括三个设计阶段：目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证我国公路沥青路面施工技术规范明确规定，采用马歇尔试验配合比设计方法。第十四章 沥青路面设计1. 沥青路面设计的内容结构组合设计、材料组成设计厚度设计验算、结构方案比选路肩构造设计、排水系统设计2沥青路面结构组合设计的基本原则2.1.保证路面表面使用品质长期稳定 2.2.路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次力学性能相匹配。 2.3.在各种自然因素作用下稳定性好 2.4.充分利用当地材料，节约外运材料，优化选择，降低建设与养护费用。 3沥青路面结构组合面层：单层、双层或三层沥青面层基层：柔性、半刚性、刚性垫层：路基状况不良时采用，排水、防冻、防水、防污等粒料或稳定土土基：密实、坚固、不透水层间结合：牢固4我国以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标5沥青路面改建设计改建的种类：加宽、提升等级，提升线形标准（局部改线）等，如果有老路面作为加铺基础，称为补强。否则应按新建路面设计。5.1路况调查5.1.1、交通调查（确定现有交通量，预测交通量增长率）；5.1.2、路基状况调查（调查路基土质、干湿状况及排水情况，明确是否需要采用进一步工程措施改善含水量）；5.1.3、路面状况调查（调查路面结构、表面状况、病害及其原因，在进行补强设计时，考虑是否需要采取特殊措施，如：采用抗冲刷能力更强的路面材料等）；5.1.4、路面修建与养护历史调查（调查路面建成过程中，及建成后的一些重要事项，如：该路面可能已加铺了抗滑表层等）5.2强度评价：路表回弹弯沉（最不利季节）的评价方法专心-专注-专业