《路基路面工程》课程教学大纲

《路基路面工程》课程教学大纲
课程名称：路基路面（Road Subgrade and Pavement Engineering）
课程编码：60445022 学分：3 总学时：54
说 明
【课程简介】
《路基路面工程》课程是面向土木专业交通土建方向学生的一门专业方向课。

课程主要讲授路基路面的基本概念、路基的防护与加固方法、路基设计、沥青路面设计、水泥混凝土路面设计等内容。

要求学生通过课程内容的学习，熟悉路基路面工程的基本设计原则和规定，掌握各种结构及构件的受力特点及其基本要求，培养良好的结构意识及对常用路基路面工程体系进行正确布置和设计的能力，为今后学习和工作实践奠定扎实的基础。

【课程性质】
专业方向课。

【适用专业】
土木专业。

【教学目标】
课程的主要特点是理论与实践并重，工程性较强,既要认真学习基本理论知识，又要注重工程实践。

通过学习，学生应该了解路基路面材料以及结构的基本概念、路基路面工程相关的交通环境情况、相关材料的特性以及结构相关设计参数；掌握支挡结构的类型和使用条件、布置和构造以及挡土墙设计方法；能够运用理论知识进行路基路面结构的设计。

学生能够运用相关的基本概念、原理和方法等重点内容进行挡土墙设计、沥青路面和水泥混凝土路面结构组合设计与厚度设计，同时具有路基路面工程相关的设施工、养护和质量检测与评定的基本能力。

【先修课程要求】
《材料力学》、《结构力学》、《土力学》等。

【能力培养要求】
要求学生通过理论学习，掌握路基边坡稳定性分析方法，能够进行路基支挡结构设计、沥青路面设计以及水泥混凝土路面的设计和制图，并且对路基路面的施工和养护有进一步的了解。

【学习总量】
理论学时为54学时，自主学时为350学时，总学时为404学时。

【教学方法与环境要求】
以理论教学为主，辅助ppt课件教学。

【学时分配】
学 时 安 排
序号 内 容
理论
课时实验
课时
实践
课时
习题
课时
小计
1 第一章 概论 4 4
2 第二章 路基土的特性及设计参数 4 4
3 第三章 路基设计 8 8
4 第四章 路基防护与支挡结构设计 6 6
5 第五章 路基施工 2 2
6 第六章 交通荷载级路面设计参数 2 2
7 第七章 路面基层 4 4
8 第八章 沥青路面设计 10 10
9 第九章 水泥混凝土路面设计 10 10
10 第十章 路面施工 2 2
11 第十一章 路基路面养护与管理 2 2
总 计 54 54 【教材与主要参考书】
教 材：路基路面工程，黄晓明，人民交通出版社，2016年4月，第4版。

参考书：【1】《路基路面工程》，邓学钧，人民交通出版社，2008年, 第1版。

【2】《公路工程技术标准》（JTG B01-2003），北京：人民交通出版社，2004年, 第1版。

【3】《公路路基设计规范》（JTGD30-2015），北京：人民交通出版社股份有限公司，2015年,第1版。

【4】《公路路面基层施工技术细则》（JTG/TF20-2015），北京：人民交通出版社，2015年,第1版。

【5】《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）北京：人民交通出版社，2017年,
第1版。

大纲内容
第一章 概论
【教学目的和要求】
了解：了解该课程的基本框架，路基路面工程取得的成就以及路基路面工程与各学科的关联性。

理解：路基路面结构特点、结构分层、层位功能。

掌握：掌握路面结构分层要求；路基路面结构的环境特点与公路自然区划的划分方法。

【内容提要】
第一节：路基路面工程发展概况
1.我国公路的发展概况
2.我国公路发展取得的成绩
第二节：路基路面工程的特点与性能要求
1.路基路面的概念
2.路基路面工程的性能要求
第三节：路基路面结构及层位功能
1.路基横断面
2.路面横断面
3.路拱横坡度
4.路面结构分层及层位功能
第四节：路基路面结构的影响因素
1.路基路面稳定性影响因素
2.路基路面工程的环境影响因素
第五节：公路自然区划
1.公路自然区划的方法和指标
【教学重点与难点问题】
路基路面工程的发展概况、工程特点和使用要求、结构分层以及层位功能、影响因素和公路自然区划。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.路基路面的工程特点主要包括哪几个方面？
2.为什么特别重视路基的稳定性？
3.路面结构为什么要分层设计，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何分层设计？
检查方式：课上讨论研究和作业。

第二章 路基土的特性及设计参数
【教学目的和要求】
了解：土的分类方法；
理解：路基土的颗粒分布和主要工程特点；路基湿度的来源和路基干湿类型划分方法；
掌握：路基土稠度指标和由土的基质吸力确定的饱和度指标的划分方法；路基承载力参数指标和测定方法、路基设计主要参数；
运用：路基工作区计算方法。

【内容提要】
第一节：路基土的分类及工程特性
1.路基土的分类
2.路基土的工程性质
3.路基填料的选择
第二节：路基水温状况及干湿类型
1.路基湿度的来源
2.大气温度及其对路基水温状况的影响
3.路基的干湿类型
第三节：路基的力学强度特性
1.路基受力状况
2.路基工作区
3.路基土的受力特性
4.重复荷载对路基土的影响
第四节：路基的承载能力及材料参数
1.路基的承载力参数
2.路基材料参数
【教学重点与难点问题】
路基土的分类方法以及路基土的工程特性、路基干湿类型划分方法、路基力学强度特性及工作区、路基承载力参数和路基稳定性验算主要参数。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.我国公路用土如何进行类型划分？
2.不同的路基土有何工程特点？
3.什么是路基工作区？
4.什么是CBR?
5.确定路基工作区范围
6.说明路基顶面综合模量E和路基反应模量K的测试要求。

检查方式：小测验。

第三章 路基概念及构造
【教学目的和要求】
了解：路基的基本构造要求和路基产生病害的原因；软土路基、浸水路基稳定性分析方法；
理解：路基稳定性分析的几种方法；
掌握：路基宽度、高度及边坡坡度的确定（直线滑动面、曲线滑动面、折现滑动面的不平衡推力法和传递系数法、圆弧滑动面的瑞典发和简化的毕肖普法）；
运用：路基边坡稳定性的三类计算方法。

【内容提要】
第一节：路基概念及构造
1.路基的概念
2.路基的类型和构造
3.路基附属设施
第二节：路基的病害类型及原因
1.路基沉陷
2.路基边坡塌方
3.路基沿坡面滑动
4.路基病害的防治原则
第三节：路基横断面设计
1.路基宽度、高度
2.路基边坡坡度
第四节：路基边坡稳定性分析
1.直线滑动面的边坡稳定性分析
2.折线滑动面的边坡稳定性分析
3. 曲线滑动面的边坡稳定性分析
4.软土地基的路基稳定性分析
第五节：路基排水设计
1.路基排水设施的构造与布置
【教学重点与难点问题】
路基边坡直线滑动面、折线滑动面、曲线滑动面的稳定性分析。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.滑动面的形状与边坡土质有什么关系？
2.什么是一般路基？什么是特殊路基？什么是高填深挖路基？什么是矮路堤？
3.路基病害防治的主要原则是什么？
4、路基排水的构造物有哪些？
5.确定路基边坡坡率需要注意哪些条件？
检查方式：作业和分组讨论研究。

第四章 路基坡面防护
【教学目的和要求】
了解：坡面防护的主要形式；轻型挡土墙和其他形式支挡结构的构造；
理解：路基支挡结构的类型；
掌握：典型挡土墙的类型、适用条件、布置和构造；
运用：各种边界条件下的土压力计算、挡土墙稳定性验算和断面设计。

【内容提要】
第一节：路基坡面防护
1.坡面防护
2.冲刷防护
第二节：支挡结构的类型和构造
1.支挡结构的用途
2.支挡结构的类型和适用范围
第三节：挡土墙结构布置
1.挡土墙的横向、纵向、平面布置
第四节：挡土墙结构土压力计算
1.作用在挡土墙上的力系
2.一般条件下库伦主动土压力计算
3.黏性土压力的计算
4.不同土层土压力的计算
5.被动土压力计算
6.车辆荷载换算及计算参数
7.浸水挡土墙土压力的计算
第五节：挡土墙设计
1.挡土墙的设计原则
2.挡土墙设计
3.增加挡土墙稳定性的措施
4.重力式挡土墙设计实例
【教学重点与难点问题】
支挡结构的类型和适用条件；各种边界条件下的土压力计算；重力式挡土墙设计。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.路基防护与加固的设置主要有哪些？
2.边坡坡面植物防护有哪些主要方法？边坡坡面工程防护有哪些主要形式？
3.公路挡土墙计算中，主要考虑何种压力？为什么？
4.挡土墙纵向布置有哪些主要内容？
5.挡土墙土压力计算中，如何考虑车辆荷载的作用？
6.对土质地基，挡土墙埋置深度一般应满足哪些要求？
7.挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或基底承载力不足时，应分别采取哪些措施？
8.当作用于挡土墙基底合力偏心矩大于规定值时怎么处理？
9.重力式挡土墙设计。

检查方式：1~8题课上分组讨论研究，第9题为课程设计题目，学生完成课程设计书的编写。

第五章 路基施工
【教学目的和要求】
了解：路基施工的基本要求；
理解：路基压实的意义与机理、路基压实的标准、路堑开挖的方法。

【内容提要】
第一节：概述
1.路基施工的重要性
2.路基施工的基本方法
3.施工前的准备工作
第二节：路堤填筑与压实
1.基本要求
2.填挖方案
3.路基压实
第三节：路堑开挖
1.土质路堑
2.石方路堑
【教学重点与难点问题】
路基施工的基本方法、一般程序，路基压实原理及应用。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.路基、路堤、路堑、压实度、最佳含水率的概念
2.公路路基施工的过程
3.路基压实的意义是什么？
4.路基施工前的准备工作有哪些？
5.路基加固的方法有哪些？
6.路基土含水率与路基土干密度的关系？
检查方式：课上分组讨论研究。

第六章 交通荷载级路面设计参数
【教学目的和要求】
了解：动态模量和疲劳寿命的内涵和应用途径，级配碎石模量参数确定方法以及测定要求；
理解：汽车的轴型以及汽车对道路的静态动态影响；
掌握：标准周轴载及轴载换算原则和方法，不同路面类型对应的轴载换算方法；
运用：水泥混凝土路面结构设计的模量参数与指标参数确定方法和测定要求。

【内容提要】
第一节：交通荷载及其对路面的作用
1.车辆种类
2.汽车的轴型
3.汽车对道路的静态压力
4.运动车辆对道路的动态影响
5.交通分析
第二节：标准轴载及轴载换算
1.交通量
2.标准轴载
3.轴载换算
4.累计标准轴载作用次数
5.标准轴载作用次数的调查与分析
6.交通荷载分级
第三节：路面材料设计参数
1.无机结合料稳定材料
2.沥青混合料
3.水泥混凝土材料
4.级配碎石
【教学重点与难点问题】
交通荷载的类型、荷载对路面的作用特点和轴载换算原则与方法；路面结构层不同材料的模量、强度和疲劳参数的测定方法；标准轴载及轴载换算。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.为什么要进行车辆类型和轴载类型的分类？
2.荷载对路面的作用有哪些？
3.什么是标准轴载？为什么要进行轴载换算？
4.水泥混凝土路面与沥青混凝土路面如何进行轴载换算？
5.无机结合料稳定材料、沥青混合料、水泥混凝土材料、级配碎石的设计参数有哪些？
检查方式：小测验。

第七章 交通荷载级路面设计参数
【教学目的和要求】
了解：各类基层材料的特点及其应用过程，石灰土、水泥稳定土与二灰碎石三种材料的强度形成原理、影响强度的规律及一般配合比设计过程；
理解：沥青稳定碎石基层和刚性基层的物理力学特性；
掌握：级配碎石和无机结合料稳定材料的材料物理力学特性，柔性、半刚性及刚性基层材料的区别；
运用：路面基层混合材料的组成设计。

【内容提要】
第一节：概述
1.路面基层的作用
2.刚度的概念
3.基层材料的区分
第二节：碎石与级配碎石基层
1.碎石（砾石）的类型
2.碎石（砾石）的力学特性
3.普通碎石基层
4.级配碎石（砾石）基层
第三节：无机结合料稳定材料基层
1.无机结合料稳定材料的物理力学特性
2.石灰稳定类基层
3.水泥稳定类基层
【教学重点与难点问题】
石灰稳定类基层、水泥稳定类基层和工业废渣稳定基层的强度构成机理、强度影响因素和材料组成设计要点。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.什么是柔性基层、半刚性基层、刚性基层？
2.石灰稳定土、水泥稳定土、二灰稳定土在强度形成原理上有什么区别？
3.半刚性基层材料的主要物理力学特性是什么？
4.沥青路面的基层和水泥路面的基层在层位功能和性能要求上有什么差异？
5.当采用水泥混凝土基层时，如何防止切缝处不向上部沥青土层反射裂缝？
路面基层混合材料的组成设计？
检查方式：书面形成分析结果并分组讨论研究。

第八章 沥青路面设计
【教学目的和要求】
了解：沥青路面的基本特性、破损类型及成因、沥青路面的性能要求；
理解：沥青路面分类、力学特性、路用性能、气候分区；
掌握：沥青路面气候分区的原则和方法；提高沥青路面高低温稳定性、水稳定性、疲劳和耐老化性能的方法；
运用：沥青路面结构组合设计、厚度设计方法。

【内容提要】
第一节：概述
1.沥青路面的基本特性
2.沥青路面的损坏类型及成因
3.沥青路面的性能要求
4.沥青路面设计的内容与方法
第二节：沥青路面的分类与特性
1.沥青路面分类
2.沥青混合料空间结构与压实性能
3.沥青混合料的力学特性
4.沥青混合料的黏弹性性质与力学模型
5.沥青混合料的变形特性
6.沥青混合料的强度特性
第三节：沥青路面使用性能和分区
1.沥青路面的高温稳定性
2.沥青路面的低温抗裂性
3.沥青路面的水稳定性
4.沥青路面的抗疲劳性能
5.沥青路面的抗老化性能
6.沥青路面使用性能的气候分区
第四节：沥青路面的破坏状态、设计指标和标准
1.沉陷
2.车辙
3.疲劳开裂
4.推移
5.低温缩裂
6.路面弯沉设计标准
第五节：沥青路面结构组合设计
1.沥青面层结构
2.沥青路面基层结构
3.沥青路面垫层结构
4.沥青路面层间结合
第六节：我国沥青路面的厚度设计
1.我国沥青路面设计指标与标准
2.路面结构厚度设计要求
3.新建路面厚度设计
4.新建沥青路面厚度计算
【教学重点与难点问题】
沥青路面的厚度设计的标准、要求，以及设计过程。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.劲度模量、结构性破坏、蠕变、应力松弛的概念
2.为什么道路交叉口易出现波浪或搓板？
3.如何确定沥青混合料的最佳用量？
4.为什么沥青路面的摩擦系数应在潮湿状态下测定？
5.为什么要把车轮荷载印迹面简化为圆形均布荷载？
6.设计弯沉与容许弯沉关系如何？
7.公路沥青路面设计中轴载换算的换算原则是什么？
8.简述整体性路面材料结构层产生疲劳开裂的原因是什么？
检查方式：小测验。

第九章 水泥混凝土路面设计
【教学目的和要求】
了解：水泥混凝土路面的概念、分类以及构造；
理解：路面可靠度理论的基本原理；国外水泥混凝土路面设计方法；
掌握：混凝土路面病害及其主要原因，路面破坏的极限状态与设计准则，路面厚度设计指标与标准，路面厚度设计流程；
运用：水泥混凝土路面结构组合设计。

【内容提要】
第一节：概述
1.水泥混凝土路面类型
2.混凝土路面的优缺点
第二节：水泥混凝土路面的分类与构造
1.水泥混凝土路面的分类
2.水泥混凝土路面构造
第三节：水泥混凝土路面温度应力分析
1.胀缩应力
2.翘曲应力
第四节：混凝土路面的破坏及设计指标与标准
1.混凝土路面病害及其主要原因
2.路面破坏的极限状态与设计准则
3.路面厚度设计指标与标准
4.路面厚度设计流程
第五节：路面结构设计的可靠度理论
1.路面结构极限状态函数
2.可靠度系数与可靠度指标
3.路面结构的目标可靠度
第六节：水泥混凝土路面厚度设计
1.水泥混凝土路面板
2.水泥混凝土路面基层
3.水泥混凝土路面的路基与垫层
第七节：水泥混凝土路面厚度设计
1.设计计算模型及选择
2.弹性地基的综合回弹模量
3.单层板模型的设计方案与实例
4.分离式双层板模型设计方法与实例
【教学重点与难点问题】
普通水泥混凝土路面的基本构造、分析理论、结构设计。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.普通水泥混凝土路面的排水有哪几种形式？
2.我国规范中为何要增加“最重荷载”的极限状态？
3.可靠度指标的意义是什么？
4.普通水泥混凝土路面的路肩如何设置？
5.进行水泥混凝土路面结构组合设计
检查方式：1~4题课上分组讨论研究，第5题为课程设计题目，学生完成课程设计书的编写。

第十章 路面施工
【教学目的和要求】
了解：路面施工机械；
理解：无机结合料稳定材料层的施工与质量控制；
掌握：沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工与质量控制；
运用：沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工过程。

【内容提要】
第一节：概述
1.路面施工机械
第二节：级配碎石层的施工
1.设计要求
2.施工要求
第三节：无机结合料稳定材料层的施工与质量控制
1.准备工作
2.试铺段
3.施工
第四节：沥青混凝土路面的施工与质量控制
1.材料和设备的准备
2.沥青混合料的拌和
3.沥青混合料的运输
4.沥青混合料的摊铺
5.沥青混合料的碾压
6.施工接缝的处理
7.沥青路面的质量检测
第五节：水泥混凝土路面的施工与质量控制
1.施工准备
2.水泥混凝土路面的施工
【教学重点与难点问题】
沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工与质量控制。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的施工过程
2.沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的质量控制有哪几方面？
检查方式：作业和分组讨论研究。

第十一章 路基路面养护与管理
【教学目的和要求】
了解：公路养护管理的基本任务；
理解：路基和路面功能与技术状况评价指标；
掌握：路面状况调查方法、频率及综合评定方法；
运用：路基路面养护与管理的基本措施。

【内容提要】
第一节：概述
1.公路养护管理
2.公路养护措施
第二节：路基技术状况评价与养护
1.路基技术状况评价
第三节：路面功能与技术状况评价
1.路面功能及其评价
2.路面破损状况评价
3.路面结构承载能力评价
4.路面使用性能综合评价
第四节：路面状况调查评定与一般养护对策
1.路面状况调查方法、频率及综合评定
2.各分项评价指标的计算与单项评价标准
3.路面一般养护对策
【教学重点与难点问题】
路基路面养护与管理的基本措施。

【自主学习的任务与检查方式】
自主学习内容：
1.路基病害调查的内容有哪些？
2.沥青路面与水泥混凝土路面的主要病害有哪些？原因是什么？
3.哪种类型的破坏可以采取预防性养护措施？
检查方式：作业和分组讨论研究。