长大路基路面之总论.pptx

目的要求1了解公路运输的特点和公路的发展历史。2掌握路基路面基本概念。3掌握路基用土的分类方法。4掌握路基干湿类型的划分及确定方法5掌握自然环境对路基路面的影响。6掌握公路自然区划的原则与区划方法。7掌握路面结构层的划分及各层的功能。8掌握路面及路面材料等级的划分。*课时：4学时第1页/共33页*授课内容一、道路工程发展概况二、路基路面工程的特点三、影响路基路面稳定性的因素四、路基土的分类*重点1.对路基路面的基本要求2.水分、温度等对路基路面的影响3.路基土的分类方法及土的命名方法*难点路基土分类及不同土的特点*教学方法利用多媒体以课堂讲授为主，结合课堂讨论。第2页/共33页一、道路工程发展概况1.交通运输的意义 交通运输设施国家的重要基础设施；具有政治、经济、军事意义。现代交通运输的基本形式及其特点：5种运输形式铁路，公路，水运，航空，管道 道路运输“门门”的面上运输 第3页/共33页2道路的发展我国情况古代4000年前，我国已经有了车和路。西周建立了以都市为中心的道路体系。秦朝秦始皇统一六国修驰道，筑长城，开灵渠驰道直道军事、政治、经济目的驰道质量标准：宽五十步（70米），路基高于地面，铁锤夯实路基，三丈一松，十里一亭。汉代驰道，唐朝贡道，元朝驿道，清朝官道第4页/共33页解放前19121949年，公路有了初步发展，13万公里，建国后 1989年08月广佛高速公路16公里通车。1990年又相继建成全长375公里的沈大高速公路和143公里的京津塘高速公路。进入90年代，在国道主干线总体规划指导下，我国高速公路建设步伐加快，每年建成的高速公路由几十公里上升到一千公里以上。1999年10月，我国高速公路总里程突破万公里（11605公里），位居世界第四位。2000年高速公路的总里程已经超过15000公里。2010年底，我国高速公路总里程7.41万公里，居世界第二位。公路网总里程达到400.82万公里。第5页/共33页国外情况古代古罗马具有完整的道路体系和良好的施工工艺。近代汽车工业道路德国1919年建成世界最早的高速公路，二战摩托化部队3860公里可作飞机临时跑道，80年代11536公里 美国1937年开始，1991年全部的州际公路系统完成，纽约洛杉矶4556公里最长，19561980年每年3000公里，83年代84000公里 日本1957年开始，19581965年名（古屋）神（户）高速，1994年5500公里，2003年10800公里。韩国1968年开始，汉城仁川高速公路，1989年1550公里发达国家公路主骨架已形成，大规模土木工程基本结束，进入高级的管理，养护阶段第6页/共33页突破性的进展其中包括：公路自然区划土的工程分类路基强度与稳定性高路堤修筑技术与支挡结构软土地基处理岩石路基爆破技术沥青路面结构水泥混凝土结构柔性路面设计理论方法刚性路面设计理论与方法半刚性路面结构路面使用性能与表面特性路面管理系统3路基路面方面科技第7页/共33页材料科学岩土工程学结构分析理论机电工程自动控制与量测技术现代管理科学 路基路面学科的发展趋势与其他学科的交叉与发展，体现在以下几个方面：第8页/共33页二、路基路面工程的特点1路基路面的定义（1）路基：在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。（2）路面：在路基顶面的行车部分（其它指路肩）用各种混合料铺筑而成的层状结构物。第9页/共33页2路基路面的性能要求（1）承载能力（2）稳定性（3）耐久性（4）表面平整度（5）表面抗滑性能第10页/共33页三、影响路基稳定性的因素1.地理条件：主要指地形、地貌等。如平原区要求有一定的最小填土高度，山区整体稳定性容易失稳等；2.地质条件：岩石的种类、节理、风化、裂隙、倾向等。（主要针对路堑）。另外不良地质等；3.气候条件：气温、降水、风向、风力（主要指沙漠公路）等；4.水文和水文地质条件：指地表水和地下水；5.土的类别。第11页/共33页四、路基填土的分类1 1分类依据 （1）土颗粒组成特征 用不同粒径粒组在土中的百分含量表示。（2）土的塑性指标：液限 （3）土中有机质存在的情况。2 2粒组划分粒组：土的粒径有大有小，将某些粒径范围的土归为一组，称为粒组。200602002060520250.520.250.50.250.0020.0740.002巨粒组粗粒组细粒组漂石（块石）卵石（小块石）砾（角砾）砂粉粒粘粒粗中细粗中细第12页/共33页3土分类巨粒土漂石土、卵石土粗粒土砾类土、砂类土细粒土粉质土、粘质土、有机质土特殊土黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土土类名称可用一个基本代号表示。当由两个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分（级配或液限）。当由三个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示级配（或液限），第三个代号表示土中所含次要成分。第13页/共33页 新老土名对照表老土组老土名新土名砂土砂土砂；含细粒土砂砂性土粉质砂土粗亚砂土细亚砂土细粒土质砂粉土质砂粉性土粉质亚砂土；粉土粉质土含砂低液限粉土；低液限粉土粉质轻亚粘土；粉质重亚粘土；含砂低液限粉土；低液限粘土粘性土轻亚粘土；重亚粘土；粘质土粘土质砂；含砂低液限粘土轻粘土；重粘土；高液限粘土质砂；含砂高液限粘土；高液限粘土第14页/共33页五、公路自然区划进行自然区划的原因：我国地域广阔，自然因素变化大，而自然因素与筑路关系密切。为方便使用，引入自然区划。1.自然区划制定的原则（1）道路工程特征相似即在同一个区划内筑路相似。（2）地表气候区划差异性即不同的区划间地表气候不同。地表气候包括纬度的不同（即地带性差异）和高程的不同（即非地带性差异）。（3）自然气候因素既有综合又有主导作用的原则可能是讲自然区划的依据气候，包括水和温度，即两者综合起作用，但有时候的划分以某一个因素为主。第15页/共33页第16页/共33页2公路自然区划划分三级划分（1）一级区划首先分为多年冻土、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（即考虑水、热和地理位置）名称：分为冻土、温润、干湿过渡、湿热、干旱和高寒7个大区，具体地区北部多年冻土区；区东部湿润季冻区；区黄土高原干湿过渡区；区东南湿热区；区西南潮暖区；区西北干旱区；区青藏高寒区。第17页/共33页（2）二级区划依据：主要潮湿系数，另外还有地理、气候、地貌类型、自然病害等。潮湿系数式中：R为年降雨量；Z为年蒸发量。注：并不是每个大区都分为六个二级区划（3）三级区划根据分类依据的不同有两种划分方法。第18页/共33页第19页/共33页干湿地区干湿状况主要分布地区气候和植被农业特色湿润区800mm降水量蒸发量东南大部、东北的东北部气候湿润，森林水田耕作业为主半湿润区400-800mm降水量蒸发量东北平原、华北平原、黄土高原南部和青藏高原东南部气候较湿润，草原和森林以旱作为主半干旱区200-400mm降水量蒸发量内蒙古高原、黄土高原和青藏高原大部份气候较干燥，主要为草原牧区与半农半牧区干旱区200mm降水量蒸发量新疆、内蒙古高原西部、青藏高原西北气候干旱，主要为荒漠（绿洲）畜牧业为主，少数地区有灌溉农业和绿洲农业第20页/共33页1.路基湿度的来源大气降水：通过路面、路肩、边坡和边沟渗入；地面水：如灌溉、地表径流水；地下水：毛细作用、渗流（周围的高处），水蒸汽凝结等；薄膜移动水：在土中以薄膜的形式从含水量高处向较低处流动，从温度较高处向较低处流动。本质上的来源无外乎地表水和地下水。六、路基水温状况及干湿类型第21页/共33页湿度的变化或者说水分的迁移与温度梯度有关，从从温度较高处向较低处流动。冻胀：在冬季，水分由下向上移动，水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。翻浆：在春季，水溶化以后，路基上层含水量增加，承载能力下降，在车辆作用下路基土以泥浆的形式从胀裂的路面裂隙中冒出，形成翻浆。2.大气温度及其对路基水温状况的影响第22页/共33页3.路基干湿类型1干湿状态：干燥、中湿、潮湿和过湿。路基一般要求：路槽底面80cm范围内的土处于干燥或中湿状态。2.干湿类型判断方法（1）旧路：稠度法（2）新建路：临界高度法第23页/共33页七、路面结构及层位功能1.路面横断面组成：行车道、硬路肩和土路肩。包括：槽式横断面和全铺式横断面第24页/共33页2.路拱横坡度1）原因：横向排水的需要2）形状：直线和抛物线3）大小影响因素：路面等级（或类型）等级越高，横坡度越小降雨、积雪、结冰状况纵坡公路等级等级越高，横坡度越小4）方向：无中央分隔带：向两侧排水有中央分隔带：该处没有排水设施，中间高，两侧低；反之，两侧路面分别做成中间高两边低的路拱。第25页/共33页3路面结构分层及层位功能1）分层原因：行车荷载和自然因素的影响随深度的增加减小。第26页/共33页2）分层情况及各层的功能、要求和材料（1）面层功能：车辆行驶的表面，承重要求：承载能力高；水稳定性好；温度稳定性好；不透水；平整；抗滑性能好材料：沥青混凝土、水泥混凝土等第27页/共33页（2）基层功能：承重，扩散荷载要求：承载能力高；扩散应力的能力大；水稳定性好；平整材料：稳定碎石，天然碎石，稳定土，工业废渣等第28页/共33页（3）垫层功能：改善水温状况，具体防止毛细水上升，增加防冻厚度；扩散荷载；阻止路基土渗入基层。注：前两个主要要求：水稳定性和隔温性能好。材料：透水性垫层砂，炉渣等；稳定类垫层稳定土。第29页/共33页八、路面分级与分类1.路面等级划分分类等级：高级水泥混凝土、沥青混凝土厂拌沥青碎石等适用于高速、一级、二级公路次高级沥青贯入碎石、沥青表面处治适用于二级、三级公路中级泥结或级配碎砾石、水结碎石、不整齐石块适用于三级、四级公路低级各种粒料或当地材料改善土等适用于四级公路第30页/共33页2.路面分类1）柔性路面 沥青路面，由粒料基层和沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层组成的面层结构。特点：刚度小，变形大（弯沉变形），通过各结构层将应力进行扩散从而承受荷载，主要根据弯沉进行设计。2）刚性路面 水泥混凝土作面层或基层的路面 特点：刚性很大，弯沉小，呈板体工作状态，靠板的抗弯拉强度承受荷载。设计主要控制板的弯拉应力。第31页/共33页3）半刚性路面半刚性基层：由稳定土或碎石，以及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层，强度和刚度介于柔性路面和刚性路面之间。半刚性路面：由半刚性基层和沥青面层组成的路面。第32页/共33页感谢您的观看！第33页/共33页