道路工程结构优秀课件.ppt

道路工程结构1第1页，本讲稿共16页柔性路面主要包括使用各种基层（水泥混凝土除外）和各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层所组成的路面结构。柔性路面刚度小，在荷载作用下产生的弯沉变形较大，路面本身抗弯拉 强度较低。车轮荷载通过各结构层传递到土基，使土基受到较大的单位压力，因 而土基的强度和稳定性对路面结构的整体强度有较大的影响。刚性路面主要是指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。水泥混凝土的强度很高，特别是它的抗弯抗拉强度较之其他各种路面材料高很多，它的弹性模量也较其他材料大得多，故呈现较大的刚性。水泥混凝土路面板在车轮荷载作用下弯沉变形极小，荷载通过混凝土板体的扩散分布作用，传递到基层上的单位压力要较柔性路面小得多。从路面力学特征角度看，一般把路面划分为柔性路面和刚性路面从路面力学特征角度看，一般把路面划分为柔性路面和刚性路面两种类型两种类型一、路 面 的 分 类2第2页，本讲稿共16页（一）、柔性路面1、路面结构的强度组合和最小厚度路面应力的分布规律是上大下小，故路面结构的强度组合应是面层弹性模量值要高，基层和土基的弹性模量值可依次递减，各层的强度一般应自上而下递减。道路厚度应根据路面结构的强度和稳定性计算决定。各类结构的最小厚度可参见下表结构层类型结构层类型最小厚度最小厚度沥青混凝土热拌沥青碎石粗粒式5.0中粒式4.0细粒式2.5沥青石屑1.5沥青砾1.0沥青贯入式4.0沥青上拌下贯式5.0沥青表面处治1.5石灰、水泥稳定类、石灰工业废渣类15*级配碎（砾）石、泥结碎石、填隙碎石8.0各类结构层的最小厚度各类结构层的最小厚度 单位：单位：cm注：表中带注：表中带*者，在旧路补强时，最小厚度为者，在旧路补强时，最小厚度为8cm3第3页，本讲稿共16页2、路面结构组合要有良好的稳定性稳定性包括气候稳定性和结构稳定性。路面结构气候稳定性是指水稳定性、干稳性、高温稳定性和冰冻稳定性。为了保证路面结构气候稳定性，防止路面冰冻，要求路面总厚度不小于下表的要求。结构稳定性要求各层次配合得当，连接牢靠。冰冻深度冰冻深度土基干湿类型土基干湿类型粉性土粉性土砂性土、黏性土砂性土、黏性土50100中湿潮湿3050406030403550100150中湿潮湿5060607040505060150200中湿潮湿6070708050606070200以上中湿潮湿70808011060707090路面防冻层最小厚度路面防冻层最小厚度 单位：单位：cm注：注：表中数值以砂石材料为准，若采用其他防冻性能好的材料，如煤渣、矿渣及二灰类等，其值可酌情减少。表中数值以砂石材料为准，若采用其他防冻性能好的材料，如煤渣、矿渣及二灰类等，其值可酌情减少。中级路面和低级路面可不考虑防冻最小厚度中级路面和低级路面可不考虑防冻最小厚度4第4页，本讲稿共16页3、柔性路面厚度设计柔性路面设计是以双圆垂直均布荷载作用下的弹性层状体系理论为基础，以路面容许弯拉值作为路面整体强度的控制指标，进行厚度计算，并对整体性材料结构层的弯拉应力进行验算。城市道路还要对面层进行容许剪应力计算。5第5页，本讲稿共16页（二）、刚性路面1、路面结构的强度组合和最小厚度 （1）基层 水泥混凝土板刚性大、整体性强，在荷载作用下变形很小，基础上处于弹性工作状态。另外，板体在垂直荷载作用下产生的挠度很小，因而支承它的基层和土基的变形很小。因此，路基应具有足够的强度和稳定性，整体性好，透水性小，断面正确，表面平整。基层的作用不仅能给水泥混凝土板提供均匀而稳定的基础，而且要能防止唧泥和错台，抵御冰冻作用，防止水渗入路基。刚性路面是指水泥混凝土路面，其中路面由水泥混凝土板、基层、垫层所组成，三者形成统一整体，共同承受行车荷载和自然因素的作用。6第6页，本讲稿共16页 （2）垫层 在水温状况不良路段的路基与基层之间宜设置垫层。垫层应具有一定的强度和较好的水稳定性，在冰冻地区还需具有较好的抗冻性。垫层的最小厚度为15cm。在季节性冰冻地区，当路面结构总厚度小于下表规定的最小厚度时，应通过设置垫层补足。冰冻深度冰冻深度中湿路段中湿路段潮湿路段潮湿路段黏性土、细亚砂土粉性土黏性土、细亚砂土粉性土5010030404054050506510015040605070507065801502006070708070908010020070959011090120100130水泥混凝土最小抗冻层厚度水泥混凝土最小抗冻层厚度 单位：单位：cm注：注：表中垫层部分所用材料以砂石为准。如采用隔温性能良好的材料炉渣等，其垫层厚度可约减小表中垫层部分所用材料以砂石为准。如采用隔温性能良好的材料炉渣等，其垫层厚度可约减小30%。对于冻深小于对于冻深小于50cm的地区，一般不设防冻和垫层，但对水文、地质条件恶劣的路段，路面抗冻层厚度可采用当地最大冻深。的地区，一般不设防冻和垫层，但对水文、地质条件恶劣的路段，路面抗冻层厚度可采用当地最大冻深。在冻深大或挖方及地下水位高的路段，应采用高限；冻深小或填方路段，可采用低限。在冻深大或挖方及地下水位高的路段，应采用高限；冻深小或填方路段，可采用低限。7第7页，本讲稿共16页2、水泥混凝土面板的尺寸和厚度要求 （1）板的平面尺寸 水泥混凝土面板一般采用矩形。其纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得互相错位。纵向缩缝间距（即板宽）可按路面宽度和每个车道宽而定，其最大间距不得大于4.5m。横向缩缝间距（即板长）应根据当地条件、板厚和已有经验确定，一般为45m，最大不得超过6m。（2）板的厚度 公路水泥混泥土路面设计规范规定，混泥土板的厚度，按行车产生荷载疲劳应力叠加，温度疲劳（因板底和板顶温差产生的翘曲应力）之和不大于混泥土设计弯拉强度的条件确定的板厚。板的最小厚度为18cm。8第8页，本讲稿共16页（三）、道路工程特殊结构物1、隧道2、悬出路台3、防石廊 在山区地形、地质复杂路段，为了保证道路行车安全，有时也修筑防石廊。它是为道路从底层内部或水层通过而修建的结构物。当道路翻越高山或穿过深水层时，为了改善平、纵面线性和缩短路线长度，可以开凿隧道。在山岭地带的悬崖峭壁上修筑道路时，为了保证道路连续、路基稳定和确保行车，有时还需要修筑悬出路台9第9页，本讲稿共16页4、挡土墙5、排水结构物6、防护工程 它是指陡峻的上坡或沿河一侧路基边坡受水流冲刷或不良地质现象威胁的路段，为了保证路基稳定，加固路基边坡所建的人工构造物。常见的防护工程有：护坡、碎落台、填石路堤、导流堤、坡面防护等。在横坡陡峻的上坡或沿河岸上修筑道路时，为了保证路基稳定和减少填、挖工程量，常需修筑挡土墙。为了确保路基稳定，免受地面水和地下水的侵害，还应修建专门的排水结构物。地面水的排除系统按其排水方向不同，分为纵向排水河横向排水。10第10页，本讲稿共16页二、泥结石路面二、泥结石路面 泥结石路面是以碎石作为骨料，泥土作为填充料和粘结料，经压实修筑成的一种结构。泥结石碎石路面厚度一般为820cm；当总厚度等于或超过15cm时，一般分两层铺筑，上层厚度610cm，下层厚度914cm，泥结石路面的力学强度和稳定性不仅有赖于碎石的相互嵌挤作用，同时也有赖于土的粘结作用，泥结石路面虽用同一尺寸石料修筑，但在使用过程中由于行车荷载的反复作用，石料会被压碎而向密实级配转化。11第11页，本讲稿共16页测量放线推土机推土或厚路基修整人工场地平整摊铺碎石预压浇灌泥浆撒嵌缝料碾压1 1、泥结石路面施工工艺泥结石路面施工工艺12第12页，本讲稿共16页2、推土机推土 场地清理：主要清除 工程区内树木、树桩、树根、杂草、垃圾及监理工程师3、人工场地平整认为的其他有碍物。含细根须、植物覆盖草的表层有机质土壤压要及时开挖运至指定地点。场地清理及表土清除都采用70KW推土机推土，推距4080m。推平采用推土机将高处土方就近推至低处，使场地平整。推土机推平后，铺以人工整平，以达到合计要求的平整度。4、泥结石路面施工材料石料:采用轧制的碎石或天然碎石。石料等级不低于规范要求，扁平细长颗粒不超过20%，近似正方形有棱角为好，不能含有其它杂物。粘土 粘土的塑性指数一般大于12，粘土中不得含腐殖质或其它杂物。粘土用量一般不 超过碎石干重的15%。13第13页，本讲稿共16页泥结碎石路面a、路基要求 按路堤施工线进行施工，若在施工开挖中偏离指定开挖线，应重新休整。将开挖路槽的土方弃至两侧并进行碾压处理。应防止雨水侵蚀地基土壤。机械开挖路槽土方时，实际施工的沟槽适当留有休整余量，再用人工休整。需先哇好路槽，做好路基。路基土质为黏性土，路基中不能含有草皮、树根、杂草以及地面上的淤泥等物。路基土湿度不得超过20%，路基土要求碾压或夯实，新填路基每层回填碾压厚度为200mm，路中间要比两边略高一些，以便要突遇大雨后，可及时排干雨水。回填时回填土干容量15KN/m3 路基横坡同路面，施工 中注意不能让路基积水。原有路堤在修弯取直施工时，对需要修弯的地段采用挖机开挖后，由人工修坡取直。对原有弯道则应开挖成台阶状，填土分层回填碾压夯实。回填时对原有基层应做好清基，接口修成牙口。14第14页，本讲稿共16页 b、泥结碎石面层 泥结碎石面层为8cm，碎石粒径为24cm，等级不低于3级，粘土塑性指数为1220，用土量不超过碎石的15%（按重量计）。在压实的中基上按松散铺厚度（压实厚度1.2倍）摊铺碎石，要求碎石大小颗粒均匀分布，厚度一致。碎石铺好后，用1012t压路机碾压34遍，直至石料无松动为止，碾压速度宜慢，2530m/分钟。泥结石面层施工方法用拌和法，碎石摊铺后，将规定的用量土均匀地摊铺在碎石层顶上，然后拌和，拌和一道后，随拌随洒水，一般翻拌34遍，直至石料无松动为止，碾压速度宜慢，2530m/分钟。泥结石面层的用量土，均匀地摊铺在碎石层顶上，然后拌和，拌和一遍后，随拌随洒水，一般翻拌34遍，以粘土成浆与碎石结在一起为止，然后用平地机械或铁锹等工具将路面整平，再用12t压路机洒水碾压，使泥浆上冒，表层石缝用有一层泥浆即停止碾压，过几小时后，用15t压路机进行收浆碾压1遍后撒嵌缝石屑，再碾压2遍。15第15页，本讲稿共16页 压实后的土体取样实验频次200m3、厚30cm取样一次货由监理根据工程实验确定实验频率。c、石屑层和路基 田间路磨耗层厚度2cm，松铺厚度为实压厚度的1.31.4倍，粒径为厚度的0.550.75倍，将磨耗层石料与20%30%的粘土先干拌2遍，将拌好的混合料摊铺在路面上（采用路拌法），用1012t压路机碾压23遍，同时做好路肩的赔垫和整理。路面横向坡比为中间向两边3%。磨耗层洒水湿润后，将粒径25mm的粗砂均匀铺上一层即可。16第16页，本讲稿共16页