路基路面工程-中南大学网络教育学院网上作业模拟练习题

某砂类土挖方边坡，，KPa，KN/m3，m，采用边坡1︰0.5。

假定。

①验算边坡的稳定性；②当时，求允许边坡坡度；③当时，求边坡允许最大高度。

解：据题意，砂类土挖方边坡适用于直线滑动面解析法稳定性系数计算公式求算。

；；；=63°26′。

①求边坡最小稳定性系数＞因此，该边坡稳定。

②当=1.25时，求最大允许边坡坡度经整理得：解得：，取因此：当=1.25时，求最大允许边坡坡度为1：0.41。

③当=1.25时，求边坡允许最大高度经整理得：解得：，由：得：因此:当=1.25时，边坡允许最大高度为。

某路堤填料，边坡1：1.5，砂类土，判断是否失稳。

解：据直线滑动面稳定性系数计算式对于砂类土，取C=0，则取K=1.25，则因<,该路堤边坡角的正切值小于填料摩擦系数的0.8倍，故该边坡不会滑动，因而是稳定的。

某路堤填料KPa，KN/m3，，m。

试分析边坡稳定性。

解：设滑动圆弧通过坡脚，据已知条件适合用圆弧法的表解法解题。

由题意知边坡斜度，查表4-2得：，若，则边坡稳定；若，则边坡不稳定。

可以先假定，利用表解法反求值或边坡高度值。

如本例中取，不变，取所以：同样，假定，改变坡率以减缓边坡，计算值，直到什么是最佳含水量？为什么最佳含水量可以获得好的压实效果？怎样控制含水量？使土体产生最大干密度时的含水量，称之为最佳含水量。

最佳含水量能得到最好的压实效果，这是因为：当土中含水量较小时，主要为粘结水，形成包裹在土颗粒外围很薄的水膜，土颗粒间的摩阻力较大，因而土颗粒难以挤密，不容易压实。

随着含水量逐渐增大，水在土颗粒间起着润滑作用，土体变得易于压实。

若土中含水量进一步增大，土中空隙被自由水充盈，压实效果反而降低。

因此，只有在最佳含水量条件下，才能获得最好的压实效果。

实际工作中，当填料含水量小于最佳含水量时，可以在整型工序前12~24h 均匀洒水，闷料一夜后再行碾压；如果填料含水量小于最佳含水量，应翻拌晾晒或掺石灰，使含水量略大于（0.5%~1.0%）时进行碾压。

在重复荷载作用下，路基将产生什么样的变形结果？为什么？路基在重复荷载作用下，将产生弹性变形和塑性变形。

每一次荷载作用之后，回弹变形即行消失，而塑性变形不再消失，并随荷载作用次数的增加而累积逐渐加大，但随着荷载作用次数的增加，每一次产生的塑性变形逐渐减小。

产生的变形结果有两种：①土粒进一步靠拢，土体进一步逐渐密实而稳定；②累积变形逐步发展成剪切破坏。

出现哪一种变形结果取决于三种因素：①土的类别和所处的状态（含水量、密实度、结构状态）。

②应力水平（亦称相对荷载）。

相当于一次静载作用对的应力极限δ极重复作用的应力程度。

某新建公路某路段，初拟普通水泥混凝土路面板厚24cm，取弯拉弹性模量3×104MPa；基层选用水泥稳定砂砾，厚20cm，回弹模量500MPa；垫层为天然砂砾，厚度20cm，回弹模量150 MPa；路基土回弹模量20 MPa。

试求该路段基层顶面当量回弹模量。

解：据题意，==0.2m；=500MPa ；=150 MPa；=20 MPa①求基层和垫层的当量回弹模量MPa②基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度MN-m③求基层和垫层的当量厚度m④求回归系数、⑤求基层顶面的当量回弹模量MPa公路自然区划II区某二级公路采用普通水泥混凝土路面结构，基层为水泥稳定砂砾，垫层为石灰土，水泥混凝土板平面尺寸为4.5m、长为5.0m，纵缝为设拉杆的平缝，横缝为不设传力杆的假缝。

初拟板厚=24cm，取弯拉强度标准值为=5.0 MPa，相应弯拉弹性模量为=3.1×104MPa。

设计基准期内设计车道标准轴载累积作用次数为=1412×104轴次，基层顶面当量回弹模量=165 MPa。

①计算荷载疲劳应力？②计算温度疲劳应力？③验证该路面结构能否承受设计基准期内荷载应力和温度应力综合疲劳作用。

解：⑴计算荷载疲劳应力？①混凝土板的相对刚度半径m②标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力MPa③因纵缝为设拉杆的平缝，考虑接缝传荷能力的应力折减系数=0.87。

考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数= ，因路面板为普通混凝土=0.057。

因公路等级为二级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数=1.20。

④标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力MPa⑵计算温度疲劳应力？①公路自然区划II区最大温度梯度取（/m）。

板长5 m，，=0.24m，查温度应力系数诺谟图，综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数=0.65。

②最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力MPa③考虑温度应力累积疲劳作用的疲劳应力系数—回归系数，按公路自然区划II区查表确定。

④水泥混凝土板在临界荷位处的温度疲劳应力MPa⑶验证该路面结构能否承受设计基准期内荷载应力和温度应力综合疲劳作用①二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。

据此，目标可靠度系数择可靠度系数=1.13。

②验证该路面结构能否承受设计基准期内荷载应力和温度应力综合疲劳作用MPa因此，该路面结构能够承受设计基准期内荷载应力和温度应力综合疲劳作用。

旧水泥混凝土路面加铺层有哪些结构类型？如何选用？旧水泥混凝土路面加铺层有哪些结构类型有：①分离式加铺层；②结合式加铺层；③沥青混凝土加铺层结构；④将旧混凝土板破碎成小于4cm的小块，用作新建路面的底基层或垫层，并按新建路面设计。

①当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为中或次，或者新旧混凝土板的平面尺寸不同、接缝形式或位置不对应或路拱横坡不一致时，应采用分离式混凝土加铺层。

②当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良，面层板的平面尺寸及接缝布置合理，路拱横坡符合要求时，可采用结合式混凝土加铺层。

③当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良或中时，可采用沥青加铺层。

应根据气温、荷载、旧混凝土路面承载能力、接缝处弯沉差等情况选用合适的减缓反射裂纹的措施。

沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。

④如旧混凝土路面损坏状况等级为差时，宜将旧混凝土板破碎成小于4cm的小块，用作新建路面的底基层或垫层，并按新建路面设计。

双层混凝土板的温度疲劳应力分析计算中，分离式混凝土板和结合式混凝土板有何区别？为什么？主要区别：分离层双层混凝土板只需计算上层板的温度疲劳应力，结合式双层混凝土板只需计算下层板的温度疲劳应力。

这是因为：①据分析，在分离式层双层板的上层厚度和隔离层厚度之和大于0.14m时，传到下层板内的温度梯度较小，相应的温度翘曲应力就很小，而规范规定旧水泥混凝土路面分离式加铺层最小厚度为0.14m（钢纤维混凝土）或0.18m（普通混凝土），沥青混合料隔离层最小厚度为0.025m，贫水泥混凝土或辗压式水泥混凝土基层上的混凝土面层厚度也不会小于0.2m。

因而可不必计算下层的最大温度翘曲应力，也就可不必考虑下层的温度疲劳应力。

②结合式双层板的上层，在轴载作用于临界荷位处于受压状态，在正温度梯度（顶板温度大于低板）作用下也处于受压状态，而负温度梯度产生的应力较小。

因而可不考虑上层的温度翘曲应力，也就可不必考虑上层的温度疲劳应力。

什么是设计弯沉？什么是实际弯沉？各怎样计算？沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度指标，进行路面厚度设计。

路表弯沉的计算点位于双圆均布荷载的轮隙中心。

路面设计弯沉是根据设计年限内设计车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年的不利季节，路面在标准轴载100KN作用下测得的最大回弹弯沉值。

经过大量测试与分析，得到路面设计弯沉值的计算公式如下：L式中：—路面设计弯沉值(0.01mm)；—设计年限内一个车道上累计当量轴次；—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2；—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1，沥青表面处治为1.2，中低级路面为1.3；—基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，=1.0，若面层与半刚性基层之间设置等于开小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，仍为1.0；柔性基层、底基或柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时为1.6。

由于层状弹性体系理论将路基路面假定为理想弹性体，与实际路基路面的力学特性有一定的差别，根据层状弹性体系理论计算得到的理论弯沉值与实测弯沉值也有一定的差异，需要进行修正实测弯沉。

计算公式如下：三层及三层以上体系双层体系式中：标准轴载轮胎接地压强和当量圆半径，；—土基回弹模量（MPa）；—三层及三层以上体系第一层弹性模量（MPa）；—理论弯沉系数，由弹性层状体系理论计算得出；—综合修正系数，，设计时，取为什么不选用回弹模量值而选用最大干容重及其所对应的最佳含水量作为控制土基压实的指标？土基压实的目的是使路基具有足够的强度和稳定性，而现行路面设计方法是以回弹模量为土基的强度指标。

为什么不直接用回弹模量值来控制土基压实程度而用干容重呢？我们用试验结果来分析说明。

饱水前后压实试验结果对照曲线表明：饱水后，干容重和回弹模量均有所降低，而在最佳含水量两者的降低值均最小。

即控制最佳含水量压实的土基，可以获得最好的强度和稳定性。

如果以最大回弹模量值及所对应的含水量为准，饱水后回弹模量大大降低，水稳定性极差。

这就是为什么不选用回弹模量值而选用最大干容重及其所对应的最佳含水量作为控制土基压实指标的原因所在。

怎样使路基土获得良好的压实度？首先，应选择好路基填料。

颗粒较粗的砂类土，易于压实，能获得较高的压实度。

一般而言，土体种种粗颗粒含量越多，压实性能就越好。

其次，填料中的含水量是影响压实效果的另一个重要因素。

使土体产生最大干密度时的含水量，能得到最好的压实效果，称之为最佳含水量。

这是因为：当土中含水量较小时，主要为粘结水，形成包裹在土颗粒外围很薄的水膜，土颗粒间的摩阻力较大，因而土颗粒难以挤密，不容易压实。

随着含水量逐渐增大，水在土颗粒间起着润滑作用，土体变得易于压实。

若土中含水量进一步增大，土中空隙被自由水充盈，压实效果反而降低。

因此，只有在最佳含水量条件下，才能获得最好的压实效果。

实际工作中，当填料含水量小于最佳含水量时，可以在整型工序前12~24h均匀洒水，闷料一夜后再行碾压；如果填料含水量小于最佳含水量，应翻拌晾晒或掺石灰，使含水量略大于（0.5%~1.0%）时进行碾压。

此外，应合理选择压实机具和碾压方法。

综上所述，为了获得良好的压实效果，必须对填料性质、土的含水量大小、分层摊铺和碾压厚度、碾压机具、碾压遍数等进行仔细研究和试验，从而得出合理的设计和施工方案。