路基路面整理

第一讲总论

城市道路按在城市道路系统中的地位及交通功能的不同分为四类：

快速路，主干道，次干道，支路

我国的公路根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个技术等级

我国的公路，按照其在国家政治、经济、国防和区域行政管理中的重要性和使用性质的不同，可划分为国道、省道、县道、乡道和专用公路等五个行政等级

路基工程

公路路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分，它是按照路线位置和一定的技术要求修筑的带状构造物，与路面共同承受交通荷载的作用。作为路面的支承结构物，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性(Strength, Stability, Durability)。

路面工程

公路路面是直接承受交通荷载、大气温度及雨水作用的结构。

路面结构一般由面层、基层、垫层组成

路基路面的使用要求：即结构与功能两个方面要求

路基路面的性能要求

1. 承载能力) 2 . 稳定性 3. 耐久性(4. 表面平整度(5. 表面抗滑性能路基路面稳定的影响因素

地理条件、地质条件、气候条件、水文和水文地质条件、土的类别

土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物

其中以0.075mm作为细粒组与粗粒组的分界，以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界，而2mm 是粗粒组中的砾与砂粒的区分界限，0.002mm是粘粒与粉粒的区分界限。

土的分类标准

我国的公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况进行土类划分。

一般以主成分粒组进行定义，控制主成分粒组的比例在50%以上

土作为路基建筑材料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料

我国的公路自然区划分为三级

由于湿度与温度变化对路基产生的共同影响，称为路基的水温状况；

集聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即为冻胀现象;

荷载频繁时，路基路面产生较大的变形，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成翻浆。

路基的强度与稳定性同路基的干湿状态有密切的关系，并在很大程度上影响路面的结构设计。

路基干湿状态的要求：一般要求处于干燥或中湿状态

路基干湿类型的划分指标以分界稠度

新建道路：以路基临界高度为判别标准

与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度H。

路槽底距离地下水或地表积水的距离，要大于或等于干燥、中湿状态所对应的临界高度

路面的分类

路面类型可从不同角度来进行划分，一般常按照面层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等等。但在工程设计中，则主要从路面结构的力学特性和设计

方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。

第二讲行车荷载、环境因素和材料的力学性质

1.1 行车荷载

（1）行车荷载及其对路面的影响

汽车荷载是道路的服务对象，道路的主要功能是保证车辆的通行

是造成路基路面结构损伤、功能损伤的主要原因之一

它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载

路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制

100KN被我国作为设计标准轴重。

1.2 汽车对道路的作用力

（1）静态压力

轮压与压圆：轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形，

道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还有水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。

行车安全要求qmax≤p⋅ϕϕ为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。ϕ与路面的干湿类型和材料类型相关。

行使的汽车对路面施加的荷载有瞬时性。即车轮通过路面上任一点，路面承受荷载的时间很短，约0.01～0.1s左右，与行车速度和轴间距相关。越往下，应力作用的持续时间越长。车速越快，路面的变形量越小。可以理解成路面结构的刚度或者强度相对增大。

行使的汽车对路面施加的荷载有重复性。路面承受一次轮栽和承受多次重复轮栽作用的效果并不一样。对弹性材料，重复荷载下，材料出现疲劳性质，即材料的强度随着重复次数的增加而降低；对弹塑性材料，重复荷载下，累计变形逐渐增大。

1.3 交通分析

（1）交通量

概念：指一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。

轴载谱：各级轴载所占的比例。

等效换算：

原则：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损失程度。

方法：通过室内或道路现场的重复作用实验，建立荷载量级同达到相同程度损伤的作用次数之间的关系，依据这一关系，推算出不同轴载的作用次数等效换算成标准轴载当量作用次数的轴载换算系数

我国选用双轮组单轴轴载100KN作为标准轴载。

（3) 轮迹横向分布：

各轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象。即轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摆动。

1.4 超载与超限的概念

超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。

超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。

在沥青面层中，必须至少有一层能密实防水。

第三节土基的力学强度特性

3.1 路基的受力状况

正确的设计，应使得路基所承受的力在路基弹性范围内

3.2 路基工作区

概念：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。

3.3 重复荷载对路基土的影响

车辆荷载的重复作用。每一次荷载作用之后，回弹变形即消失，而塑性变形则残留在土基之中；

随着车辆的重复作用，塑性变形不断积累。这就导致两种可能的情况发生：

（1）土体逐渐压密，但逐渐区域稳定，土基整体不至于剪切破坏；

（2）荷载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成土体整体破坏的剪切面，最后达到破坏。

第四节土基的承载能力

用于表征土基承载力的参数指标有回弹模量、地基反应模量和加州承载比（CBR)

4.1 回弹模量

回弹模量能较好地反映土基所具有的部分弹性性质，可以用回弹模量表示土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。

土基回弹模量测试：

在多数情况下，试验曲线呈非线性。路面设计中，按1mm线性归纳法来确定土基的回弹模量。

我国土基设计参数（回弹模量）的确定

我国在测定土基回弹模量时，常采用直径30.4cm的刚性承载板用加载－卸载的试验方法。试验通常在不利时期进行，并取有84.1％概率的回弹模量值作为土基回弹模量的计算值。

4.2 地基反应模量

基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作用于该点的压力p成正比，而与相邻点处的压力无关。

4.3 加州承载比

加州承载比CBR是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。

第五节路基的变形、破坏及防治

5.1路基的主要病害（路基沉陷，边坡坍塌和溜坡，碎落和崩塌，路基沿山坡滑动，不良地质和水文条件造成的路基破坏，冰胀与翻浆，挡土墙或护坡的裂缝、断裂、鼓肚或沉陷等）

裂缝：基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与养护不当而使砌体产生过度收缩或膨胀等都会引起砌体的裂缝。

断裂、倾斜或鼓肚：一般是由于砌体后土的侧向压力增大或基础的不均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用而引起。

沉陷：由于基础土质松软或压实不足所致。

5.2 路基病害的起因：

路堤的变形破坏，路堑的变形破坏，特殊地质水文条件下的破坏起因分析：

不良工程地质和水文地质条件（地质构造、岩层走向、土质、地下水位等）

不利的水文和气候因素（降雨、洪水、干旱等）

设计不合理（边坡坡度、填高、排水、加固防护等）