路基路面工程道路工程概论讲义.pptx
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1、第1章 总论1.1道路运输特点和国内外道路发展状况1道路运输特点1.适应性强;2.机动性好;3.速度快;4.投资少;5.费用高。2我国道路概况现状:数量少、等级低、质量差任务:兴建高等级公路、改造旧路、增设新线目标:实现“五纵七横”、村村乡乡通公路第1页/共93页项目项目项目项目布局布局布局布局路线名称路线名称路线名称路线名称里程里程里程里程(kmkm)五纵五纵五纵五纵1.1.同江同江同江同江三亚(含长春三亚(含长春三亚(含长春三亚(含长春珲春支线)珲春支线)珲春支线)珲春支线)2.2.北京北京北京北京福州(含天津福州(含天津福州(含天津福州(含天津塘沽支线及泰安塘沽支线及泰安塘沽支线及泰安塘
2、沽支线及泰安淮淮淮淮阴连接线阴连接线阴连接线阴连接线)3.3.北京北京北京北京珠海珠海珠海珠海4.4.二连浩特二连浩特二连浩特二连浩特河口河口河口河口5.5.重庆重庆重庆重庆湛江湛江湛江湛江5200520025002500240024003600360014001400七横七横七横七横1.1.绥芬河绥芬河绥芬河绥芬河满洲里满洲里满洲里满洲里2.2.丹东丹东丹东丹东拉萨(含天津拉萨(含天津拉萨(含天津拉萨(含天津唐山支线)唐山支线)唐山支线)唐山支线)3.3.青岛青岛青岛青岛银川银川银川银川4.4.连云港连云港连云港连云港霍尔果斯霍尔果斯霍尔果斯霍尔果斯5.5.上海上海上海上海成都(含万县成都(
3、含万县成都(含万县成都(含万县南充南充南充南充成都支线)成都支线)成都支线)成都支线)6.6.上海上海上海上海瑞丽(含宁波瑞丽(含宁波瑞丽(含宁波瑞丽(含宁波杭州杭州杭州杭州南京支线南京支线南京支线南京支线)7.7.衡阳衡阳衡阳衡阳昆明(含南宁昆明(含南宁昆明(含南宁昆明(含南宁友谊关支线)友谊关支线)友谊关支线)友谊关支线)13001300460046001600160044004400250025004000400020002000 “五纵七横”国道主干线系统第2页/共93页第3页/共93页第4页/共93页第5页/共93页3国外概况交通运输比例大、路线长、等级高、道路网密度大4道路测设新技
4、术1.计算机应用于道路工程设计;2.地质勘察;3.航测;4.GPS作控制测量。第6页/共93页1.2道路的基本组成及作用道路的分类:公路、城市道路、厂矿道路、林区道路、乡村道路1公路的组成及作用线形组成:平、纵、横公路结构组成:路基、路面、桥涵、排水系统、隧道、防护工程、特殊构造物、交通服务设施2城市道路的组成及作用机动车道和非机动车道、人行道、交叉口、步行广场、停车场、公共汽车站、交通安全、城市道路排水系统、沿街设施、地下各种管线、绿化带、地下铁道、高架桥第7页/共93页1.3道路的等级划分1公路公路工程技术标准(JTG B01-2003)等级 标准车型设计年限交通量(辆)高速小客车20年2
5、5,000一级小客车20年(15)15,00055,000二级小客车15年5,00015,000三级小客车15年2,0006,000四级小客车实际情况2,000(双)400(单)高速一级全部控制出入、专供汽车分向、分车道行驶的干线公路部分控制出入干线公路集散公路、地方公路第8页/共93页2城市道路城市道路规范(CJJ3790)年限快速路主干路次干路支路2020151015第9页/共93页第2章 道路平面设计2.1选线与定线1原则:1.近远期结合;2.工程量小、造价低、效益好;3.支援农业;4.通过地质、水文好的地带;5.环境保护;6.利用地形,平、纵、横面结合;2各种地形条件下的选线1.平原微
6、丘区选线:优缺点注意方面第10页/共93页2.山岭重丘区特点分类:沿河线、越岭线、山脊线各种布线的关键3定线1.纸上定线2.实地定线3.航测定线第11页/共93页2.2道路平面线形1直线、平曲线1.直线特点最长、最短限制2.平曲线特点半径计算半径限制:极限最小半径、一般最小半径、不设超高最小半径第12页/共93页缓和曲线限制曲线总长限制两类平曲线的计算公式:圆曲线:带缓和曲线的平曲线:第13页/共93页里程桩号计算例题某平原区有一弯道圆曲线半径取250m,交点的里程桩号K13+502。56,偏角为3230,试计算该曲线设置缓和曲线后的五个主点里程桩号。(L=75m)2超高与加宽1.定义2.作用
7、3.计算4.限制第14页/共93页3线型组合形式1.基本型回旋线圆曲线回旋线2.S型圆1回旋1(反向)回旋2圆23.卵型圆1回旋圆24.凸型回旋1(以R衔接)回旋25.复合型回旋1回旋2圆6.C型回旋1(以R=0接)回旋2第15页/共93页4路线平面图(如图)地形、地物公路路线中心线及里程桩号、断链、水准点大中桥、隧道、沿线设施沿线省、市、自治区、县分界线路中心线近、远期规划红线、车行道线、停车场绿化带、交通岛、人行横道线城市道路沿街建筑物出入口、地上地下管线雨水井、窨井交叉口及沿线里程桩弯道及曲线要素交叉口侧面的转弯半径第16页/共93页2.3行车视距1.定义2.分类停车视距=反应时间距离+
8、制动距离+安全距离会车视距2会车视距超车视距=加速行驶距离+在对向车道行驶距离+安全距离+整个过程中对向车行驶距离3.视距保证弯道上的视距横向净距的计算(清除障碍)城市道路交叉口的视距视距三角形法第17页/共93页第3章 道路纵断面设计3.1纵坡设计l最大纵坡l最小纵坡l合成总坡l坡长限制l纵坡设计原则3.1竖曲线设计1.定义2.分类3.作用第18页/共93页1竖曲线要素计算竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T某桩号在凸(凹)曲线上的设计标高 =该桩号在切线上的设计高-(+)y第19页/共93页2竖曲线限制:半径、曲线长3平纵面线型组合1.线型组合原则诱导视线、平纵指标
9、均衡、合成坡度适当2.平纵组合线形平面要素纵断面要素优缺点A直线直线B直线凹形曲线C直线凸形曲线D曲线直线E曲线凹形曲线F曲线凸形曲线第20页/共93页3.平纵线形搭配图示 组 合 不 当ZYYZ 组 合 得 当HYYHZHHZ请看纵断面图第21页/共93页第4章 道路横断面设计4.1道路横断面的组成1公路横断面的组成路 基路肩行 车 道中 间 带车道车道硬路肩土路肩中央分隔带路缘带路缘带高速公路、一级公路路基标准横断面第22页/共93页路 基路肩行 车 道路肩车 道车 道加固部分土路肩二、三级公路路基标准横断面路 基路肩路肩行车道土路肩加固部分四级公路路基标准横断面第23页/共93页2城市道
10、路横断面的组成1.组成:机动车道、非机动车道、人行道、绿带、排水设施、各种管线工程等。2.基本形式(注意比较优缺点)单幅路三幅路双幅路四幅路第24页/共93页3行车道宽度=机动车道宽度+非机动车道宽度4路肩、分车带与人行道路肩:硬路肩、土路肩分车带:分隔带、两侧路缘带缘石人行道第25页/共93页4.2横断面设计1设计要求2设计方法(见流程图)点绘各横断面的横向地面线确定路基宽度、边坡坡度、边沟尺寸拟定超高和加宽值完成路基设计表绘出横断面设计线清除视距障碍及设置视距台第26页/共93页4.3路基土石方数量1横断面面积计算1.积距法(图1)A=h1*l+h2*l+hn*l2.几何图形法(图2)A=
11、Ai(Ai为几何图形面积)3.混合法2路基土石方数量计算 h1h2hihn图1l图2Ai填写路基土石方调配表第27页/共93页3土石方调配1.调配计算的几个问题免费运距L免、平均运距、经济运距L经=B/T+L免、运量W=Qn其中n=(L+L免)/N、计价土石方数量V计=V挖+V借。2.土石方调配的一般要求3.土石方调配的方法注:复核横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借方=填方+弃方计价土石方数量=挖方数量+借方数量第28页/共93页第5章 道路交叉设计 5.1平面交叉设计平面交叉设计内容:选择交叉口形式、拟定尺寸、布设交通设施、交叉口竖向设计1交叉口的交通组织和
12、交通分析分流点合流点冲突点减少或消灭冲突点的办法:交通管制渠化交通设置立交第29页/共93页2交叉口形式与选择第30页/共93页3交叉口平面设计1.加宽转角式交叉口交叉口视距交叉口转角的缘石半径2.拓宽路口式交叉口设计拓宽车道数拓宽位置的选择拓宽车道长度的计算3.环形交叉口设计中心岛的形状和尺寸环道的宽度交织角环岛进出口的转弯半径环道的横截面环道的外缘石第31页/共93页4交叉口竖向设计1.原则2.基本形式3.设计方法及步骤计算图示AO2O3E2E3EFF3D3M3第32页/共93页5.2立体交叉设计1.定义2.设置条件3.注意问题1立体交叉的组成和类型1.组成2.立体交叉的类型上跨式互通式下
13、穿式分离式跨路桥、匝道、外环、内环、入口、出口、加速车道、减速车道、引道第33页/共93页2立体交叉线形设计1.速度限制2.立体交叉间距限制3.横断面设计1.纵断面设计3匝道设计1.匝道类型2.匝道的“平、纵、横”设计3.匝道的端部设计第34页/共93页第6章 路基工程6.1概述1路基的作用2基本要求3路基的用途1.路基用途的分类土巨粒土粗粒土细粒土特殊土漂石土卵石土砾类土砂类土粉质土粘质土有机质土黄土膨胀土红粘土盐渍土第35页/共93页2.路基用途的选择不易风化的岩石土碎(砾)石土沙土砂性土粉性土粘性土重粘土有机质土膨胀土湿陷性黄土泥岩盐质土第36页/共93页4路基的干湿类型1.路基湿度的来
14、源大气降水、地面水、地下水、水蒸气及其凝结水、给排水设施泄露2.路基干湿类型的划分标准:平均稠度Bm=(WL-Wm)/(WL-Wp)类型:干燥、中湿、潮湿、过湿3.路基临界高度第37页/共93页6.2路基设计1路基横断面基本形式路堤路堑半挖半填路基第38页/共93页2路基的基本结构路基的基本结构路基的基本结构中央分隔带路面路基路床边沟挖方边坡截水沟第39页/共93页3路基工程的附属设施取土坑、弃土堆、护坡道、4路基的防护与加固 坡面防护冲刷防护加固支挡植物防护直接防护换填法、挡土墙间接防护排水固结、封面防护碾压与夯实砌石防护化学加固法挤密法第40页/共93页注意:挡土墙的类型及构造石砌重力式悬
15、臂式扶壁式垛式锚固式笼式第41页/共93页6.3路基的稳定性1滑动类型1.滑坡;2.滑移。2力学验算法1.原理与假设2.方法:直线验算法ABTTW验算图示第42页/共93页2.圆弧法3工程地质法OZRAQiWRBXiSINi简单条分法第43页/共93页6.4路基的施工1路基施工前的准备组织准备、物质准备、技术准备2路基土方施工开挖运输填堆压实修整第44页/共93页3路基压实1.压实土基的意义2.影响路基压实效果的因素:内因:含水量土质 外因:压实功能压实机具压实方法W0含水量W(%)干容重第45页/共93页3.路基压实标准压实度击实标准4.路基压实质量的控制与检查5软土地基路基施工第46页/共
16、93页6.5路基的排水地面排水边沟截水沟排水沟跌水和急流槽拦水带地下排水盲沟渗井第47页/共93页第7章 路面工程7.1概述1路面的作用及对路面的基本要求1.定义2.作用3.基本要求刚度、强度、稳定性、平整度、抗滑性、良好的不透水性、低躁声和低扬尘性第48页/共93页2路面结构层次的划分垫层(或隔离层)加固路肩土路肩土路肩基层路缘石路基面层ii路拱横坡第49页/共93页3路面的分级与分类路面等级路面等级路面等级路面等级面层类型面层类型面层类型面层类型适用的道路等级适用的道路等级适用的道路等级适用的道路等级高级路面高级路面水泥混凝土路面水泥混凝土路面沥青混凝土路面沥青混凝土路面高速公路、一级高速
17、公路、一级和二级、城市快和二级、城市快速路、主干道速路、主干道次高级次高级路面路面沥青上拌下贯式沥青上拌下贯式乳化沥青碎石混合料乳化沥青碎石混合料热拌沥青碎(砾)石混合料热拌沥青碎(砾)石混合料沥青表面处治沥青表面处治二级二级三级三级中级路面中级路面碎(砾)石(泥结或级配)碎(砾)石(泥结或级配)半整齐石块半整齐石块水结碎石水结碎石四级四级低级路面低级路面粒料改善土粒料改善土四级四级第50页/共93页7.2沥青路面1沥青路面设计理论1.弹性层状体系理论2.假定:五点2沥青路面结构组合设计原则:根据路面荷载应力随深度递减的规律安排结层次;(限制各相邻结构层的回弹模量和结构层最小厚度)在各种自然因
18、素作用下稳定性要好;(注意最小防冻厚度)层间联结要紧密。注意:各级道路推荐的路面结构组合形式可参考公路沥青路面设计规范第51页/共93页3沥青路面设计指标1.标准轴载及当量轴次标准轴载:双轮组单轴轴载100KN,BZZ100当量轴次计算:第52页/共93页2.路面设计弯沉值Ld3.容许弯拉应力Rm R(=SP/KS)4.4.路基土和路面材料抗压回弹模量值路基和路面泊松比均为=0.25路基土回弹模量的确定:承载板法、换算法、查表法路面材料抗压回弹模量E1的确定:实测法、查表法、整体性路面材料抗弯回弹模量ES确定4沥青路面结构厚度计算第53页/共93页1.设计程序 调查交通量计算累计标准轴次计算设
19、计弯沉值调查气象、材料资料及混合料实验确定土基回弹模量拟定路面结构方案确定材料模量按设计弯沉计算路面厚度是否验算拉应力是否验算防冻厚度是否有下一个结构方案进行技术经济比较,确定采用的路面结构方案验算防冻厚度进行劈裂实验,确定抗拉强度确定容许拉应力R计算层底拉应力mR m是否增加厚度是否调整材料配比变更路面结构验算是没有验算不满足是是否否第54页/共93页2.路面结构组合形式(见规范)3.路面厚度计算原则:路表实测弯沉LS=设计弯沉值LD第55页/共93页7.3水泥混凝土路面1.定义:2.优点:3.缺点:1水泥混凝土路面构造1.土基和基层2.板的平面尺寸矩形(L1.3B)板宽B=纵向缩缝间距(每
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