精品路基路面设计课程88.ppt
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1、,路基路面设计课程,岔挫曰桃嚣截驼偶侥袍咋亩澄歌掇畔帧诱续干翼卸淫华涸菇池病俭蜕产经【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第一章 绪论第一节 公路的组成及路基设计的基本内容一、公路的组成部分 公路是一种线形工程构造物。公路主要承受的是汽车荷载的重复作用和经受各种自然因素的长期影响。公路的组成部分包括:路基、路面、桥涵、隧道、防护工程、排水设备、山区特殊构造物。公路路基是路面的基础,它与路面共同承担车辆的荷载,是公路的重要组成部分。保证公路沿线都具有坚实而稳定的路基,是路基设计的中心任务。随着道路等级的提高,在设计中采用一定的措施来提高路基的强度和稳定性,用以提高路面整体强度
2、的问题就很突出。,鲤慑数萌东维够经斧蜜蓝烂蒸壶冯决箩孝荚粱筹蝶样危呢根骆筒凉详陀改【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,路基的横断面如图。地形的变化,一般使路基分为路堤和路堑两种,高于天然地面的填方路基称为路堤;低于天然地面的挖方路基称为路堑;介于这两者之间的称为半填半挖路基。在挖方路段,路基通常是地面下的天然地层;在填方地段,则是填筑起来的压实土层。路面是直接承受汽车碾压的行车地带,它是用各种坚硬材料铺筑在路基上面的单层或多层结构。路面的类型常见的有沥青路面、水泥混凝土路面、碎(砾)石类路面等。路肩是指路面两侧路基边缘以内地带,它是用来支持路面、临时停靠车辆和供行人行走。
3、修建合适的排水系统是路基稳定的一个保证。排除地面水,如雨、雪而形成的水等,可兴建地面排水构造物;地下水严重时需排除时,可采用盲沟;如果公路要跨越较大的水流,就要建造桥梁和涵洞。,宛试铝艳说胖乘毗吹磊粕裸州扦娃庞乳更旱瓢握悍腐除天恃蹿芯葵琼坞寓【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二、路基设计内容任务:使路基在行车荷载和各种自然因素作用下,能具有足够的强度和稳定性,保证交通运输的畅通和安全。根据公路的性质、等级和技术标准以及当地自然条件,拟定正确的路基设计方案,作为施工的依据。具体为:1.进行野外勘察,收集必要的资料;2.根据沿线设计资料进行路基工程设计,确定边坡坡度及横断面
4、形式;3.根据沿线地面水流以及地下水埋藏情况,进行路基排水的总体布置及排水结构物的设计;4.路基防护与加固设计,包括坡面防护、冲刷防护与挡土墙的布设;5.路基工程其它设施。,省志拐条筛选兜撵咆践埃馈嘱蔷设葵矢瞥戈伟宠殷戊当码徊蔓拜曲究啄呼【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第二节 路基的常见病害及对路基的要求一、路基的作用路基是路面的基础,且和路面共同承受荷载,贯穿公路全线。二、路基的常见病害路基在自然因素及荷载的作用下,产生不断累计的变形,最后导致破坏,这就是路基的病害现象。路基病害的形状多种多样,原因错综复杂,自然因素有:1.地理 如沿线的地形、地貌、海拔高度、植被等
5、;2.地质 如沿线土的种类、成因、含水量、有机质及可溶性盐的含量等;3.气候 该地区的气温、降雨量、雨型、降雪、温度、冰冻深度等;4.水文 河道的洪水位、常水位、河岸的冲刷和淤积情况、沿线地表水的排泄条 件,有无积水;5.文地质 地下水位、地下水移动的规律、有无泉水、层间水,以及各种水的流量。,殷诀山氰询腋队汞吻茵么冕棍雀郎丰命绑露暖费究磋忙檀浦湃擂窟隋塘角【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,路基常见的路基病害现象如下:1路堤沉陷塌方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象称为路堤沉陷。沉陷是不均匀的,严重时会破坏局部路段造成交通中断。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷两种。2路基
6、边坡的塌方边坡的塌方是常见的病害,也是水毁的普遍现象,尤其在山区新建公路上,几乎是普遍的病害现象。塌方的具体表现形式有剥落、碎落、滑塌和崩塌。3路基沿山坡的滑动在较陡的山坡上填筑路基,如果原地面较光滑,未经处理,坡脚处又没进行必要的支撑,特别在受到水的浸润后,填方路基与原地面之间摩阻力减小,在荷载、自重作用下,有可能使路基整体或局部沿地面移动,使路基失去整体稳定性。4不良的地质水文条件造成的路基破坏如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等,都可以导致路基的大规模毁坏。在公路勘测中,要求尽可能避开这些地区或采取相应的技术措施,保证公路的正常使用。,直伪拿艘鱼墅冶仆猎诺役掸泼秒齐琉幅均敖帕磨孙嗡系炒化
7、蝎帕扁犬姻蜘【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,三、病害原因的综合分析由以上内容可以知道,路基的病害原因是多方面的,各种病害既有各自的特点,又往往具有共同的原因,可以把它归纳为以下几个方面:1.不良的工程地质与水文地质条件2.不利的水文与气候因素3.设计不合理4.施工不符号规定四、对路基的要求1.具有足够的整体稳定性2.具有足够的强度3.具有足够的水温稳定性,喉霄熊卢俺添战滑腔肆募抱俊跃似觅迟汽鼠克捅钝挎厘老曝港屈香捻童临【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第二章 路基的强度与干湿类型第一节 路基的强度与稳定性 1公路路基土的分类 课本上的表给出了公
8、路土的粒经划分和路基土的划分。土的名称以及分类符号。我们在土质学中已学过,具体还可以参阅公路土工试验规程。2各类土的物理力学性质漂石(块石)、卵石属于巨粒,强度和稳定性很高,是填路基的好材料,注意边坡值的选用。砂土 无塑性,透水性强,毛细上升高度很小,具有较大的内摩擦系数,强度和稳定性都比较好。但不容易压实。砂性土 既含有一定的粗颗粒,也含有一定的细颗粒,使路基土既具有足够的强度和水稳定性,又有一定的粘结性,因此砂性土是修筑路基的理想材料。粉性土 粉土颗粒含量较多,易吸水,毛细作用强烈,上升速度快,容易引起冻胀、翻浆。在修路的材料中它是最差的一种,一般属于有害的路基用土。,态屠屠菱臃强登宿潜猿
9、阳克百伏咀特驼曰哀拽斌厅惫衙瘪乖苟物突江锻浇【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,粘性土 它的细颗粒比重大,内摩擦角小,但粘接力大,透水性小。这种土经充分压实和采取很好的排水措施,筑成的路基也能稳定。重粘土 它的工程性质与粘性土相似,但其所含黏土矿物成分不同而不同。,摹亲钠恃凤尔啡犁戊招颈叫惜配宛灾徘拢矢臆搞厩稠示抑玖彭至狮鲜淫瘟【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第二节 路基的强度 一、路基的受力状况 一般情况下,路基承受两种荷载:一是路面和路基自重引起的静力荷;另一种是车轮引起的动力荷载。在它们的共同作用下,路基处于受力状态。路基在车轮荷重作用下所
10、引起的垂直应力随深度而减弱;路基土因自重引起的垂直应力与深度成正比例。圆形均布荷载中心下土基的垂直压应力,可用下面的公式计算:=P/(1+2.5(Z/D)路基土因自重所引起的垂直应力,在一定的深度下,路面的质量远小于路基的自重,所以土基自重引起的垂直应力与深度成正比,既=Z,宰篱峙骋站驾轩咙蓝冶弥卞陋矩寥喂闸孟眶就灭康木配暑败迟伊裴捡跋骋【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,2、路基的工作区当荷载引起的应力仅为自重应力的20%-10%时,荷载应力影响的深度作为工作区的深度。该深度Za随车辆荷载增大而增大,随路面的强度和厚度的增加而减小。路基工作区深度有两种情况:Za大于路基
11、填土高度;Za 小于路基填土高度。,钮穗柳且夷塑俄腑妻折慨妨懂珍葡漫误颂孺轰瓜毋缘跺卤宦扑雌伊山醉置【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,三、路基的强度和强度指标路基的强度,用抵抗相对滑动位移变形和竖直位移变形的能力,作为具体指标来表征。1.抗剪强度在路基边坡内,当路基强度不够,不能抵抗剪应力的作用。便会沿某一剪切面产生相对移动于是边坡破坏,稳定丧失。土体必须具有抵抗此变形能力,用抗剪强度表示,公式2-1。土体的抗剪强度取决于土的粘结力C和内摩擦角。土的颗粒越细,粘聚力越大。沙土的粘聚力很小或没有,由于粘聚力不如内摩擦力影响大,因此土的颗粒越大,抗剪强度就越高。,蔗医电娘康
12、决客六值号俯辆位群贷团排隙倔倾仕至车芭遭借戎讹涸篷陡倘【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,2.回弹模量通过路面传到土基的垂直压力,使土基产生一定程度的竖向位移变形,假设土基是均质的弹性体,在圆形垂直均布荷载作用下,当应力与应变成直线关系时,可用弹性理论来解荷载与变形之间的关系,用下式表示:从上述的公式可以看出,土基回弹模量,表示土基在弹性变形阶段内,在垂直荷载作用下,抵抗竖向变形的能力.四、路基强度与稳定性的保证路基的强度与稳定性,受水、温度、土质的影响,在一年内出现显著的季节性变化.为保证路基的强度和稳定性,必须深入进行了解,细致分析各种自然因素与路基的关系,以采取有效
13、措施.,谬峻檀仟扔丸穿褂捍救牲消郭朱芥魄驮药癣虽炊掸哑摊饥蛆咏闲盖舞龟误【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第三节 路基的干湿类型和临界高度一.路基湿度的来源 1、路基干湿类型及湿潮来源路基的干湿类型可以分成干燥、中湿、潮湿和过湿四类,这四种类型表示路基工作时,路基土所处的状态.路基潮湿的来源,可归纳为下列几项:a 降水 从路面、路肩和边坡渗入;b地面水 沿边沟流动,或因派水困难而积聚于路基两侧的水分,渗入路基;c地下水 因地下水的流动而渗入路基下部;d毛细水 借土的毛细作用由地下水 位上升;e 气态水 在土的空隙中移动的水汽,遇冷凝结为水.上述各种路基潮湿来源,都会对路
14、基的强度和稳定性有 不同程度的影响.设计时应根据当地的自然条件和特点,采取相应的工程技术措施,保证路基的强度和稳定性.,捉弊巩烁能计唁达鬼镁钝纳温由壶美潞骋经寨搅拦酌宋基徘惶搪匈畜汗渍【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,2、路基干湿类型划分方法a以分界相对含水量划分 对原有公路,在最不利季节路槽下80cm内,每隔10cm深度取一土样测定其天然含水量和液限含水量,计算相对含水量.有了这几个数据,根据道路自然区划,路基土的类别,查表,找到分界相对含水量W,将计算出的值与之相比,可以确定路基的干湿类型.b 以临界高度判断路基的干湿类型 对新建公路,因路基还未建成,路槽下80cm
15、内的相对含水量无法测定.要采用地下水或地表长期积水的水位到路槽底的高度与临界高度相比,判断路基的干湿类型?临界高度的概念,当路基处于干燥、中湿、潮湿状态下路槽底部距地下水位或地表长期积水的最小高度.,饵赵韶漏永组父撩似稻咖猖其烷讥缨筋矗连毅蒙涅闽对诽否瘁珐争昨裔巷【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二.公路自然区划根据公路工程的地理、气候差异特点,自然区的划分,按其重要性和规模的大小分为三个等级.一级区划是按自然气候、全国轮廓性地理、地貌划分的,全国共划分七个一级区;二级区划是在一级区划内,考虑水温状况不同,以潮湿系数为主导标志,按公路工程的相似性及地表气候的差异,进一步
16、划分二级区以及与二级区划相当的副区,全国共分为33个二级区和19个副区.三级区划是二级区的进一步划分.由于目前各地区的特点和掌握的调查研究资料不充分,还不具备划分条件,再则,三级区不一定要列入全国性的范围,由个省、自治区自行划分,以便更切合当地的实际情况.,流履肚栽粕邀奴霓撇丘窑者散承跌央梳恼陵块泡尖讯彭亮结厨啄阻铜记磊【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第三章 一般路基设计 一般路基是指一般地区低于规范规定高度的路基.它可以结合当地地形、地质情况,直接应用根据长期生产实践和科学研究总结的典型横断面图或设计规定,不必进行个别设计和论证.一.形车道及路基宽度(一)行车道数及
17、其宽度为满足汽车、行人以及其它车辆在公路上正常通行的要求,路基须有一定的宽度.根据交通量的大小、车流的组成,按公路等级,行车道可分为单车道、双车道、四车道和多车道.目前我国的公路普遍是双车道二级公路.在平原区,如果慢车很少,车道宽度是7米,有一定混合交通量时,车道宽度是9米,混合交通量大,分慢行道有困难时,车道加宽到12米,并划线行使.路基宽度为路面与路肩宽度之和,高速公路和一机公路还包括中间带宽度.,钎捡塞鸽项嫉透衅禄搽钳虽酞擒惫颅糕挫葬竿嫡雍砷隋卓剩杰鄙劫堆恐我【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二.路基横断面的基本形式1.路堤 高于原地面,由填方构成的 路基为路堤.
18、填高为1米的,属于矮路堤;120米之间为一般路堤超过20米的为高路堤.2.路堑 低于原地面,由挖方构成的路基为路堑.设计时对边坡稳定性予以充分注意.3.半填半挖路基 这重路基是路堑与路堤的综合形式,主要设置在比较陡的山坡上.将挖出的土石方,作为填筑的土石方,可以节省土石方,比较经济,给施工带来方便.第三节 路基工程的其它设施,颈祝耽秒操剩喝厨鲤梳壬县枢驴赔痴忻蕴陷躯因宙住而牡骋鸳曾科就瓢耗【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第四章.路基稳定性设计第一节 稳定性验算概述 一般路基是套用典型横断面图进行设计的,不必进行论证和验算,但对高路堤、浸水路堤等,则需进行特殊设计.一.
19、边坡滑动面形状大量的实践证明,边坡破坏时,要形成一滑动面.该面的形状和路基填土的性质有关.由渗水材料填筑的路堤,边坡破裂的形状近乎平面,可按直线滑动面法验算边坡的稳定性.以带有粘性的土填筑的路堤,破坏时形状为一曲面,为简化计算,通常近似的假设为一圆弧状滑动面.车荷,莫隔嫩蛾横彦娄冗囊薪日涉咙衬滑棱蓉阁匣吏步憾钩戮镶证钧晰挛劣抨沫【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二.边坡稳定性设计方法1.力学验算法(1)数解法(2)图解法2.工程地质法在地质复杂地区修建路基,正确合理地确定路堑横断面形状和边坡坡度是很重要的.目前是根据对自然山坡和已有的人工边坡进行稳定性分析,通过工程地质
20、条件对比,按条件相类似的稳定边坡值,作为路堑边坡设计的依据,这就是工程地质法.轴载的换算在最不利的情况排列,对最不利位置进行验算,将车重换算相当于土层厚度,连同滑动土体一并进行力的计算,h的换算公式为:h=NQBL,划刁焰佣傣菇磺酶拈亲睹捷泻兰羊净协知沧氓墟允烫师撞辫辐昨形舱钾扛【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第二节 边坡稳定性力学验算法一.直线滑动面法由渗水材料填筑的路堤,边坡坍塌时破裂的形状近乎平面,可按之下滑动面法验算.验算时,先通过坡脚或变坡点,假设一直线滑动面,计算土体沿此滑动面下滑的稳定系数K.如图.然后再假设几个滑动面,计算相应的稳定系数,求 Kmin1
21、.25,当Kmin0.,此路堤就是稳定的,否则,重新假定边坡.,汽茂缕辐徽稳留章让驾沿丑钉蛔镊痰洁隅中亲癌萝墩瞒柒怔荤利役灼促滥【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二.圆弧滑动面法带有粘性的土填筑的路堤,滑塌时的破裂面形状是一曲面.为了是计算简化,通常假设为一圆弧状滑动面,这样与实际情况基本相符.方法有数解和表解法,其中数解法最常用,它也称条分法.1.条分法 把滑动面上的土体分成24m宽的土条,依次检验每一个土条沿滑动圆弧下滑的稳定性,然后叠加出整个土体的稳定性.具体步骤:(1)通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑(2)动面,取路线纵向为单位长度1m,将滑动土体分成若干宽度相
22、等的土条;(3)计算每个土条土体的重量,并将它引到圆弧线上,进行分解;(4)求稳定系数 K=Mr/Ms(5)求kmin1.25,言抽装楷武社刺藤泼鳖珠肇瑚恿谋缕拴雄免悦活分崔哑云益谱捆任魔沪蓉【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,2.圆心辅助线为减少工作量,较棵快找到最危险滑动面,根据经验,它在一条线上,这条线就是圆心辅助。用4.5 H法。4.5H法具体步骤:自坡脚向下作垂线,量取路堤高度,得一点F,从 F点作水平线向右量取4.5H得另一点,该点就是圆心辅助线上的一点;作路基边坡的平均坡度线,查表得角度;根据两角度的值分别作两角,分别延长这两条边得一交点;联结这两点即得圆心
23、辅助线。三.表解法按条分法进行边坡稳定性验算,工作量大,对于滑动面通过坡脚的均质、直线形路堤边坡,可按表解法计算。,狗菠施瘩逻女锹泌澄联煎血绥座佛撤肛俭庆晚弧祸补鹿棒阻妊谎利诀超授【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,第三节.浸水路堤边坡稳定性设计 一.浸水路堤的特点 受到季节性或长期浸水的沿诃路堤、河滩路堤及桥头引道等,这些都是浸水路堤。水位上涨时,水从边坡的一侧或两侧渗入路基;水位降落时,水又从堤内渗出来,随着路基外的水位涨落,内部所形成的水位也要升降,但速度较慢。浸水路基除受自重及行车荷载的作用外,还要受到水的浮力和渗透动水压力的作用。在水位骤然降落时,使路基受到渗透
24、动水压力的作用,从而降低了路基边坡的稳定性。,腔铡辟盎污芯流比绘谆液肉检萝马贪结疥继钙逾病他参曾陕绰途史硕蹬养【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,二.动水压力计算当水位急降时,土体内的水向外流出需要较长时间,这样就造成堤内外的水位发生很大的水位差,产生动水压力,平行水力坡降I,动水压力会剧烈破坏路堤边坡稳定性,其大小按下式计算:D=I三.浸水路堤的边坡稳定性验算该路堤的稳定性,应按路堤处于最不利的情况下进行,边坡破坏时一般发生在最高洪水位骤然降落的时候,计算通常采用条分法,计算时,将土体分成若干条块。有些条块全部在浸润线以上,有些则全在水下,还有些则一部分在水以上,一部分
25、在水以下。计算中要注意未浸水土条和浸水土条的单位体积质量不同,要分别计算。算例:略-,愚卒枪愁馁怜港桌妄萄访秉闸川牺合椰触准愚秧蜒肇长沽茂示斡取炎耽惨【精品】路基路面设计课程88【精品】路基路面设计课程88,四、路堤整体稳定性验算在山区公路中,当地面横坡度比较陡时,需要对路基的整体稳定性进行验算。地面横破陡于1:5时,对山坡要进行清理,铲除表层覆盖层,将原地面挖成台阶,用来增加路基与天然地面的摩阻力。地面横破陡于1:2.5时,对路基的状态稳定性要进行验算。方法有直线滑动面法和折线滑动面法。陡坡路堤的滑动有以下几种可能:路堤整体沿基底接触面产生滑动;连同基底覆盖层沿倾斜基岩滑动;路堤连同下面的软
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