路基路面复习重点

路面结构分层及层位功能。

a.面层。

1沥青混凝土路面：分两层或三层铺筑，主要承受垂直应力和剪切应力，因此沥青面层材料主要考虑抗车辙和抗剪切，路面上面层主要考虑抗车辙、抗剪切、抗滑性能，中面层主要考虑抗车辙和抗剪切性能。

2水泥混凝土路面：分上下两层铺筑，采用不同强度等级的水泥混凝土。

路面上还可加铺4cm的沥青混凝土形成复合式结构。

b.基层：主要承受由面层传来的车辆荷载的作用力（垂直力和拉应力），将垂直力扩散到下面的垫层和土基中，承受拉应力并维持良好的耐久性。

具有一定的强度和刚度，良好的抵抗疲劳破坏的性能，足够的水稳定性，较好的平整度。

路面面层类型1.沥青混凝土和水泥混凝土路面2.沥青贯入,沥青碎石,沥青表面处治路面3.砂石路面
公路自然区划。

目的：不同地区自然条件的差异同公路建设有密切关系，为了区分各地自然区域的筑路特性。

三个原则：a.道路工程特征相似原则b.地表气候区划差异性原则c.自然气候因素既有综合又有主导作用原则。

一级区划划分依据（地理、地貌、气候以均温等值线和三阶梯的两条等高线）c.三级阶梯的两条等高线○11000m等高线，走向北偏东○23000m等高线，走向自西向东，后折向南，七个一级区划道路工程特点Ⅰ区—北部多年冻土区：北部为连续分布多年冻土，南部为岛状分布多年冻土。

应以保护多年冻土层为原则Ⅱ区—东部温润季冻区：该区路面结构突出的问题是防止翻浆和冻胀Ⅲ区—黄土高原干湿过渡区：黄土对水分的敏感性，干燥土基强度高稳定性好Ⅳ区—东南湿热区：雨量充沛集中，雨型季节性强，台风暴雨多，水毁、冲刷、滑坡是道路的主要病害，路面结构应结合排水系统进行设计Ⅴ区—西南潮暖区：山多，筑路材料丰富，应充分利用，对水文不良路段需稳定路基Ⅵ区—西北干旱区：大部分地下水位很低，个别地区地下水位高，翻浆严重，丘陵区1.5m以上的深路堑冬季积雪厚。

由于气候干燥，砂石路面常出现松散、搓板、波浪现象Ⅶ区—青藏高原区：有多年冻土，气候寒冷昼夜温差
大，日照时间长，沥青老化快。

路面易遭受冬季血水渗入破坏。

路基土的分类依据：根据土颗粒的粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质的含量、土的塑性指标，有机质含量区划。

路基土的分类P26表2-2。

巨粒土（漂石土、卵石土）粗粒土（砾类土、砂类土）细粒土（粉质土、黏质土、有机质土）特殊土（黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土、冻土）
路基土的工程性质1.巨粒土，砌筑边坡2.粗粒土分为砾类土和砂类土Ⅰ砾类土级配良好时，铺筑路面的基层，底基层。

Ⅱ砂类土，无塑性，透水性强，毛细水上升高度小。

但是粘结性小，易于松散，压实困难。

3.Ⅰ粉质土还有较多的粉土颗粒，在季节性冰冻地区，容易造成冻胀，翻浆等病害。

是不良的公路用土。

Ⅱ黏质土中细颗粒含量多。

干燥时较坚硬，施工时不易破碎，浸湿后承载力小。

4.很高液限黏土工程性质与黏土相似。

总结：很高液限黏土，特别是蒙脱土也是不良的路基土
路基的受力状况：路基所受的力在弹性限度范围内，当车辆驶过后，路基能恢复原状，以保证路基相对稳定，不致引起路面破坏。

路基任意一点处的垂直应力，包括有车轮荷载引起的和路基自重引起的
路基工作区：b.意义：在路基工作区内，路基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，对工作区深度范围内的土质选择、路基的压实度应剔除较高的要求
路基土的受力特性。

a.初始切线模量--应力值为零时的应力-应变曲线的斜率。

b.切线模量--某一应力级位处应力-应变曲线的斜率。

c.割线模量--以某一应力值对应的曲线上的点同起始点相连的割线的斜率。

d.回弹模量--应力卸除阶段，应力-应变曲线的割线模量
大气温度对路基水温状况的影响。

湿度与温度的变化对路基产生的共同影响称为路基的水温状况。

季节性冰冻地区的路基在冬季冻结的过程之中会在负温度坡差的影响下，出现湿度积聚现象。

负温度区的水分移动一般在0℃到-3℃等温线之间。

上层路基湿度的积聚的水冻结
后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。

路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出形成翻浆。

粉质土和极细砂则由于毛细水活动力强，极易发生冻胀和翻浆
路基的干湿类型a.潮湿类路基平衡湿度根据路基土组类别及地下水位高度确定。

b.干燥类路基平衡湿度根据自然区划的湿度指标TMI和路基土组类别确定。

c.中湿类先分路基工作区上部和下部分别确定其平衡湿度，再以厚度加权平均计算路基的平衡湿度。

表征路基抗变形能力的参数：a.回弹模量E常用圆形乘载板加载卸载法测定（测定刚性乘
l
路面材料抗变形能力的指标。

抗变形能力以材料抵抗局部荷载压入的能力表征，并以高质量标准碎石为标准，以他们的相对比值便是CBR值。

路基材料参数：黏聚力c和内摩擦角
路基：是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础。

它承受由路面传来的行车荷载和路基与路面结构的自重并将其扩散至地基，是公路的承重主体
3.路基附属设施：1.取土坑与弃土堆2.护坡道与碎落台3.堆料坪与错车道
路基的主要病害类型及原因1.路基沉陷2.路基边坡塌方3.路基沿坡面滑动4.其他病害
路基设计内容1.选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度 2.确定边坡形状与坡率3.选择路堤填料与压实标准4.确定路基排水系统布置和排水结构设计特殊路况还有5.坡面防护与支挡结构设计6.附属设施设计
路基高度：指的是路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程（标高）和原地面高度（标高）之差
路基边坡坡率的大小：取决于边坡的土质，地质构造及水文条件等自然因素和边坡高度
土质边坡稳定性分析方法：1按失稳土体的滑动面特征分为直线折线曲线三大类2边坡稳定性分析应首先进行定性分析确定失稳岩体的范围和软弱面，然后进行定量力学计算。

（分
析方法还可分为工程地质法、力学分析法、图解法）
特殊路基边坡稳定性分析：1
缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量的腐殖质所组成的土，主要有淤泥淤泥质土及泥炭；软土抗剪强度低，填土后受压，可能产生侧向滑动和较大沉降，薄层软土应清理换土，土量较大应采取加固措施）方法（瑞典法：临界高度计算、路基稳定性计算方法（总应力法，有效固结应力法））2浸水路堤的稳定性分析：地基特点（除承受自重和行车荷载作用外，还受到水浮力，渗透动水压力的作用，水位变化也会对路堤造成影响）方法（假想摩擦角法、悬浮法和条分法；渗透动水压力计算）3．路边坡抗震稳定性分析：地震与地震力（导致软弱地基沉陷、液化，会使挡土墙等结构破坏，还会造成路基边坡失稳；遭受程度与地震烈度、岩土稳定状况（岩土的结构与组成）、路基的形式与强度（路基高度、边坡坡度、土基压实程度））方法：（静力法，考虑到地震产生的水平和竖向加速度的影响，路基边坡的抗震稳定系数Kc，地震力施加在条分后各土条的重心位置）
排水设施及其适用条件：1. 地面排水设施：1边沟排水量不大，；2截水沟适用于水土流失严重地区3排水沟用于引水，适用于路线受到多段沟渠或水道4跌水与急流槽适用于纵坡陡5倒虹吸与渡水槽适用于水流需要横跨路基6蒸发池干旱，排水困难地段2.地下排水设施：1暗沟排水能力较小，不宜过长2渗沟水距离较长3渗井其他设备不行时使用
路基防护与加固设施：边坡坡面防护沿河路堤防护与加固
冲刷防护类型
坝护岸的堤岸边坡和坡脚，必须采取一定的防冲刷措施。

堤岸防护直接措施：包括植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护，以及必要时设置的支挡结构物2.间接防护措施：设置导治结构物可改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸的直接破坏，同时可解除水流对局部堤岸的损
害，起到安全保护作用
作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分主要力系附加力特殊力
交通荷载及其对路面的作用：汽车是路基路面的服务对象，也是造成路基路面结构损伤的主要成因
轴型：车身的全部重量都通过车轴上的轮胎传给路面，轴载的大小直接关系到路面结构的响应。

我国公路与城市道路路面设计规范均以100KN作为设计标准轴重
汽车对道路的静态压力：当汽车处于停驻状态时，对路面的作用力为静态压力，主要是由轮胎传给路面的垂直压力P，
影响因素1.汽车轮胎的内压力2.轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状3.轮载的大小
轮胎与路面的接触面形状近似于椭圆形，因其长轴与短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接触面表示。

对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单圆荷载，如用两个圆表示，称为双圆荷载
运动车辆对道路的动态影响：处于行驶状态的车辆除了给路面垂直静压力之外，还给路面水平力，振动力。

动力影响有瞬时性的特征
汽车匀速行驶，车轮受到路面给它的滚动摩阻力，路面也相应受到车轮施加的向后水平力汽车上坡行驶，加速时为克服重力与惯性力，需要给路面施加向后的水平力
汽车下坡行驶或减速行驶，为了克服重力与惯性力，需要给路面施加向前的水平力
汽车在弯道行驶，为了克服离心力，保持稳定不侧滑，需要给路面施加侧向水平力
附着系数φ:水平力q与车轮垂直压力p与φ有关
φ与路面类型和湿度和行车速度有关，相同路面结构，干燥状态φ比潮湿状态高，相同状态下，车速越高，φ越小
附着系数的大小直接关系结构层承受的水平荷载。

若面层抗剪强度不足，将会导致推挤，拥
包，波浪，车辙等破坏现象
变异系数（标准差与轴静荷载之比），影响因素:1.行车速度，车速越高，变异系数越大
2.路面的平整度。

平整度越差，变异系数越大
3.车辆的振动特性。

轮胎的刚度越低，减振装置的效果越好，变异系数越小
振动轮载的最大峰值与静载之比称为冲击系数，车速增加或路面平整性不良，冲击系数增大.动载作用下路面变形量的减小，可以理解为路面结构刚度的相对提高，或者是路面结构强度的相对增大
交通荷载对路面的重复作用:汽车荷载对路面的多次重复作用也是一项重要的动态影响
路面承受一次轮载作用和承受多次重复轮载作用的效果不一样。

对于弹性材料，在重复荷载作用下，呈现出材料的疲劳性质
对于弹塑性或黏弹性材料，如土基和柔性路面，在重复荷载作用下，将呈现出变形的逐渐增大，称为变形的累积。

所以对于路面设计，不仅要重视静轴载与动轴载的量值，道路通行的各类轴载的数量也是重要的因素
交通数据调查:主要包括交通量及其增长率，方向系数，车道系数，车辆类型组成轴型组成和轴重等
交通量:指一定时间间隔（如设计年限）内，车辆通过某一道路横断面的数量。

为了获得设计年限内的总交通量，通常需要首先确定设计道路的初始年平均日交通量。

方向系数根据不同方向上实测交通量数据决定
沥青路面的车道系数可按下列三个水平决定:水平一:根据现场交通量观测资料统计设计方向不同车道上车辆的数量，确定车道系数水平二:采用当地的经验值水平三:采用表推荐值通过整理得出交通量年增长率的变化规律，利用它的外延得到所需年份的平均日交通量
车型与车载组成对于路面结构设计，除了设计期限的累计交通量外，另一个重要的交通因素
便是各级轴载所占的比例，即轴载组成或轴载谱
可通过实地设立站点进行各类车辆的轴型调查和轴重测定或者利用该地区或相似类型公路已有称重站的车型，轴型和轴重组成数据
轮迹横向分布车辆在道路上行驶时，车轮的轨迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摆动。

总得轴载通行次数既不会集中在横断面上某一固定位置，也不可能平均分配到某一点，而是按一定规律分布在车道横断面上，称为轮迹的横向分布，车道内轮迹横向分布频率曲线在路面结构设计中，用横向分布系数η来反映横向分布频率的影响
标准轴载及轴载换算
为了量化考虑交通量以及不同车辆类型对路面结构的综合累积损伤作用，路面结构设计中一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定得原则换算成标准轴载，从而将交通量转化为结构设计用的当量设计轴载累计作用次数
规定公路与城市道路路面设计采用轴重为100KN的单轴一双轮组轴载为设计轴载
超载运输是指车辆所装载的货物超过车辆额定的载货质量
公路超限运输是指在公路上行驶的车辆，工程机械，其总质量，轴载质量，外形尺寸三者之一超过法定的限值标准
超载道不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏，或使桥梁结构出现整体破坏，产生严重的安全事故，对超载条件下路面结构的设计问题，公路设计人员要十分重视
轴载换算基本原则1.等破坏原则，同一种路面结构在不同轴载作用下在作用期未达到相同的损伤程度时，相同的作用被认为是等效的2.等厚度原则，不同标准轴载设计与路面结构厚度相同
轴载换算时考虑了沥青混合料层层底拉应变，无机结合料稳定层层底拉应力，沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变为指标的轴载换算方法
沥青路面轴载换算方法:各类车辆当量设计轴载换算系数可以按照三个水平确定，高速公路和一级公路的改建设计应采用水平一，其他情况采用水平二或水平三
水泥路面的轴载换算方法:水泥混凝土路面设计也以100KN的单轴一双轮组荷载作为标准设计轴载，并以水泥混凝土面板底面的弯拉应力为指标进行轴载换算
1.以轴型为基础的换算方法：随机统计3000量2轴以上6轮及以上车辆中单轴，双联轴和三联轴等不同轴型出现的单轴次数，并分别称取其单轴轴重。

按单轴轴重级位统计整理后得到轴载谱，计算当量换算系数
2.以车辆类型为基础的换算方法：以车辆类型为基础进行各种轴型的轴载称重和统计时，可采用车辆当量轴载系数法计算分析设计车道使用初期的设计轴载日作用次数
交通荷载等级由于不同等级的道路承受不同的交通荷载作用，为了判别道路承受荷载的轻重，《公路沥青路面设计规范》和《公路水泥混凝土路面设计规范》分别紧张了交通荷载等级的划分
路面设计参数：用于结构设计的参数主要包括模量的泊松比，泊松比一般比较稳定，在路面设计时一般对特定的材料选用泊松比
路面材料的模量是表征材料刚度特性的指标，常用的测试方法有压缩试验，劈裂试验，弯拉试验等。

由于路面结构材料具有非线性特征，路面结构模量根据计入变形的不同，分为形变模量和回弹模量，形变模量中的变形包括回弹变形和塑性变形
路面材料应根据公路等级，交通荷载等级，气候条件，各结构层功能要求和当地材料特性等，在技术经济论证基础上进行设计并确定材料设计参数。

路面结构层材料设计参数的确定可分为三个水平
1.通过室内试验实测确定
2.利用已有经验关系式确定，目前只有沥青混合料动态模量有对应的经验关系式
3.参照典型数值确定。

高速公路和一级公路施工设计阶段采用水平一，其他阶段水平二水平三，二级二级以下公路，水平二水平三
无机结合料稳定材料参考典型参数1. 无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度2. 无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量3. 无机结合料稳定材料的简介抗拉强度（劈裂强度）4. 无机结合料稳定材料的劈裂回弹模量5. 无机结合料稳定材料的动态抗压回弹模量6. 无机结合料稳定材料疲劳寿命
沥青混合料参考典型参数：主要参数为抗压模量，贯入强度等
1. 沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量
用于测定沥青混合料的抗压回弹模量和抗压强度
2. 沥青混凝土的劈裂试验
既可以评价沥青混合料的抗拉强度特性，也可以评价沥青混合料的低温特性
3. 沥青混凝土的弯曲试验
评价热拌沥青混合料在规定温度和加载速率条件时的弯曲力学性质
4. 沥青混凝土的单轴压缩动态回弹模量
5. 沥青混凝土四点弯曲疲劳寿命试验
6.沥青混凝土单轴贯入强度试验
水泥混凝土材料：1. 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量2. 水泥混凝土式样的钻取和劈裂试验3. 水泥混凝土路面设计参数的取值
四、粒料类材料
粒料类材料回弹模量是沥青路面结构力学响应分析的重要参数之一，它是粒料类材料性质，状态（含水率和密实度）
和应力状况等的函数
1.粒料类材料应力依赖性
粒料类材料的弹性模量受应力水平影响很大，有明显的应力依赖性，而不同粒料类型其依赖性和特点也不同
2.回弹模量试验方法
我国采用动态三轴压缩试验测试粒料类材料回弹模量
3.结构设计回弹模量要求
最佳含水率和压实度要求相应的干密度条件下粒料的回弹模量应依据相应的水平确定水平一，采用动态三轴压缩试验测定，取回弹模量实验结果的均值，水平三，按粒料类型和层位参照表确定取值
4.材料设计基本要求
路面基层：是路基路面体系中的重要组成部分，位于路基和路面的面层之间，在路基和路面面层之间，在路面结构中起”承上启下’的作用。

路基面层是直接位于沥青混凝土面层或水泥混凝土面板之下，用高质量材料铺筑的主要承重层或下承层。

无机结合料稳定材料的重点特点：是强度和模量随龄期的增长而不断增长，逐渐具有一定的刚性性质。

一般规定水泥稳定类材料设计龄期为90d，石灰或石灰粉煤灰（简称二灰）稳定材料设计龄期为180d。

无机结合料稳定材料的应力-应变特性与原材料的性质、结合料的性质和剂量及密实度、含水率、龄期、温度等有关。

无机结合料稳定材料的疲劳寿命主要取决于重复应力与极限应力之比（应力f/应力s），原
则上当（应力f/应力s）小于50%时，无机结合料稳定材料可经受无限次重复加荷载次数而无疲劳破裂，但是，由于材料的变异性，实际试验时其疲劳寿命要小得多。

在一定的应力或应变条件下，材料的疲劳寿命取决于材料的强度和刚度。

强度越大，刚度越小，其疲劳寿命就越长。

对稳定粒料类，三类无机结合料稳定材料的干缩特性的大小次序为:石灰稳定类>水泥稳定类>石灰粉煤灰稳定类。

对于稳定细粒土，三类无机结合料稳定材料的收缩性的大小排列为：石灰土>水泥土和水泥灰土>石灰粉煤灰土。

无机结合料稳定材料的温度收缩与结合料类型和剂量、被稳定材料的类别、粒料含量、龄期和日温差以及季节性温差等有关。

水泥强度形成机理：（1）化学作用：如水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用以及水泥化产物与粘土矿物之间的化学作用等。

（2）物理——化学作用：如黏土颗粒与水泥及水泥化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等。

(3)物理作用:如土块的机械粉碎作用，混合料的拌合、压实作用等。

基层类型：按结合料类型分为四类：
无机结合料稳定类；在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的水泥、或石灰、或工业废渣等无机结合料及水，拌和得到混合料经压实和养生后，其抗压强度符合规定要求的材料。

无机结合料稳定材料的特点：板体性好，具有一定的抗拉强度；稳定性好，抗冻性强；强度和刚度随着龄期而增长；经济性好；干缩温缩大，耐磨性差，抗疲劳性也稍差。

1.石灰稳定材料的强度形成机影响因素：1）土质2）石灰质量3）石灰剂量4）含水量5）密实度6）龄期7）养生条件（温度与湿度）
2.水泥稳定类基层
特点：具有良好的整体性、足够的力学强度、抗水性和耐冻性。

其初期强度较高，且随龄期增长而增长，应用范围很广。

影响因素：1）土质2）水泥的成分和剂量3）含水量4）施工工艺及养生
3.二灰稳定类基层
石灰粉煤灰(简称二灰)类基层是用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而形成的基层。

在二灰中掺入一定量的土（细-粗粒），经加水拌和、摊铺、碾压及养生成型的基层，称二灰稳定类基层。

其抗压强度也应符合规定要求。

粒料类；
使用要求及特点
1.水结碎石路面、泥（灰）结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等通常由碎石或
砾石为主要路面材料铺筑的能适应中低等交通量的路面。

2.碎(砾)石路面结构强度形成特点表现为矿料颗粒之间的联结强度一般都要比矿料
颗粒本身的强度小，在外力作用下，材料首先将在颗粒之间产生滑动和位移，使其
失去承载能力而遭致破坏。

3.晴天时扬尘很大。

碎、砾石基层的强度构成
按嵌挤原则或密实原则形成强度，由C和表征的内摩擦力所决定的颗粒之间的联结强度即构成材料的结构强度；
矿料颗粒之间的联结强度一般要比矿料颗粒本身强度小很多，内摩擦角一般因剪切体积膨胀受阻而比单纯颗粒的表面滑动的摩阻角要大，内摩擦力受碎石料的强度、表面特征以及混合料的压实度影响。