中南大学道路工程课件(I)

路面工程路面是直接为汽车行驶服务的，路面状况对公路运输关系极大，因此路面工程是公路工程的主要内容。从经济上说，路面的造价在整个高造价中占很大比重，在有些高等级公路预算中，路面造价可占整个公路造价的80%以上。路面是一个层状结构物，按照层位功能不同，常常将路面分成面层、基层和垫层。 面层路面结构最上面的一层，直接承受行车荷载与自然因素的作用。因此面层应具备较高的力学强度和稳定性，同时还应具备耐磨性和不透水性、抗滑性和平整度。1.具有足够的强度2.具有足够的稳定性3.具有足够的平整度4.具有足够的抗滑性5.具有足够的耐久性 路面类型1.按面层使用材料分：沥青类水泥砼 块料 粒料 沥青路面的优缺点1足够的强度2一定的弹性和塑性变形能力3与汽车轮胎附着力好4有高度的减振性5不扬尘、容易清洗6维修较简单，可再生利用 沥青路面损害现象 沥青路面损害现象 沥青路面损害现象 水泥混凝土路面分类普通混凝土路面钢筋混凝土路面连续配筋混凝土路面预应力混凝土路面装配式混凝土路面钢纤维混凝土路面碾压混凝土路面裸石露石混凝土路面 一、水泥混凝土路面结构特征力学分析上，水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。特点：混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度；混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1/7～1/6，取水泥混凝土板的抗弯拉强度指标作为设计指标；混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不大，从力学模型考虑，可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算。要求：为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。 破坏类型与影响因素断裂；唧泥；错台；拱起；接缝挤碎等。影响因素：轮载、温度、水分、基层、接缝构造、材料以及施工和养护情况等。从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设计应以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。断裂、错台等的成因是多方面的，因此，混凝土路面设计必须从多方向采取措施来保证它的使用寿命。混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有关。路面板为防止两种因素综合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载疲劳应力与温度疲劳翘曲应力之和不超过混凝土的抗弯拉强度。 路面类型2.按构成原理分：①嵌锁法②级配法③稳定法④铺砌法3按荷载作用下的力学性质分：①柔性路面:各种基层（除水泥砼外)各类沥青面层，碎石面层，块料面层.②刚性路面：水泥砼作面层或基层。③半刚性路面：以石灰水泥稳定土，石灰水泥处治碎石，含工业废渣基层。 路面类型①柔性路面:总体刚度小，在车辆荷载作用下产生较大的竖向弯沉，路面结构本省的抗弯拉强度低，荷载通过各个结构层传给土基，使土基承受较大压力。②刚性路面：抗压、抗拉强度高，呈现较大刚度，水泥混凝土结构层处于板体工作状态，竖向弯沉小③半刚性路面：前期具有柔性路面的特征，后期强度和刚度有较大幅度增长。 基层位于面层下面，它主要承受由面层传来的车轮的垂直压力，并扩散到下面的层次中去。对基层材料的要求是，具有足够的抗压强度和扩散能力、足够的水稳定性。 基层材料a.有足够强度，水稳定性，抗冻性；b.收缩变形小，抗冲刷能力强；c.就地取材；d.确定合理级配；粒类料：天然砂砾、嵌锁型碎石、级配碎石结合料稳定类：在松散的颗粒中加入无机结合料：如水泥、石灰、石灰-粉煤灰等 级配碎石拌合站 级配碎石生产级配碎石生产 垫层在排水不良路段或可能发生冻胀的土基，基层之下有时加设垫层，作用是调节和改善水温状况，保证路面的强度和稳定和抗冻胀能力。材料宜选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等 ①路面等级与路面类型的选择公路等级路面等级面层类型设计年限(年)设计年限内累计标准轴次(万次/一车道)高速公路一级公路高级路而沥青混凝土l5＞4∞二级公路高级路面沥青混凝土12＞200次高级路面热拌沥青碎石混合料沥青贯入式10100～200三级公路次高级路面乳化沥青碎石混合料沥青表面处治10～100四级公路中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎(砾)石、半整齐石块路面≤10低级路面粒料改善土 半刚性基层上沥青层推荐厚度公路等级沥青层推荐厚度(㎝)公路等级沥青层推荐厚度(㎝)高速12～18三2～4一10～15四1～2,5二5～10②沥青层厚度确定 ④路面厚度计算a.容许弯沉值（设计弯沉值）式中：——容许弯沉值（0.01mm）——公路等级系数；——面层类型系数；——基层类型系数。b.容许弯拉应力式中：——容许弯拉应力值；——劈裂强度；——抗弯拉强度结构系数；