[交通运输]【高速公路】第七章 高速公路路基路面设计.ppt

第七章 高速公路路基路面设计 第一节 概述 第二节 路基设计 第三节 路面设计 第一节 概述 一、路基工程 1、要求： 具有足够的整体稳定性； 排水、防护、加固 具有足够的抗变形能力。 加固软弱地基，改善水温状况等 2、路基构造的类型： 路堤 －高于原地面，由填方构成的路基为路堤。 填高为1米的，属于矮路堤； 1—20米之间为一般路堤； 超过20米的为高路堤。 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。 半填半挖 －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。 3、路基设计的主要内容 设计路基横断面形状和边坡坡度； 道路排水系统及构造物的设计； 路基稳定性分析，以及防护和加固措施的设计。 二、路面工程 1、要求 良好的平整度； 优质的施工机具，精细的施工工艺，严格的施工质量管理和良好的养护来实现和保证 足够的抗滑能力； 采用坚硬、耐磨和表面粗糙的集料修筑路表面层，也可通过一些工艺措施，如刻槽来实现 足够的承载能力； 路面结构必须具有足够强度、抗变形能力和耐久性 。 2、路面的构造 路面结构层 路肩 －给面层、基层和垫层一个侧向支承保护和拱车辆临时停靠。 路拱 内部排水设施 3、路面结构层 面层 －直接承受行车荷载和大气作用。 应具备良好平整度、抗滑性能和足够的承载能力，以及密水性。 基层 －功能：扩散面层传下的竖向力。 应具有足够的强度、刚度和良好稳定性。 垫层 －作用：改善土基的湿温状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力。 4、路面设计的主要内容 路面结构层的选择和组合方案的提出； 各结构层混合料的组成设计； 各结构层的厚度设计； 方案的工程经济分析和比选，确定实施方案。 第二节 路基设计 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； 路基土因自重引起的垂直应力与深度成正比例。 另一种是车轮引起的动力荷载。 路基在车轮荷重作用下所引起的垂直应力随深度而减弱。 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 σ=γZ 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： σ=P /（1+2.5(Z/D)） 二、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大于路基填土高度； Za 小于路基填土高度。 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。 见公式9-5 土体的抗剪强度取决于土的粘结力C和内摩擦角φ。 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。 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。 见公式9-1 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、路基防护与加固 路基防护与加固工程，按其作用的不同，可以分成： 1、冲刷防护 它的作用是防护水流对路基的冲刷和淘刷。 按方法的不同，又可以分为直接防护和间接防护 。 2、坡面防护 用来防护容易受到自然因素影响而破坏的土质与岩质边坡。 3、支档建筑物 是防止路基变形或支档路基本身以保证其稳定性。 为了使概念明确，一般把防止冲刷和风化，主要起隔离作用的措施称为防护工程，而把防止路基或山体因重力作用而滑塌，主要起支撑作用的支档结构物称加固工程。 冲刷防护 沿河路基防止水流冲刷的措施， 一种是加固岸坡的直接防护； 另一种是改变水流性质的间接防护。 直接防护，除坡面防护和石砌护坡外，还有抛石、石茏、柔性混凝土块及浸水挡土墙等防护方法。 间接防护，包括各种导流与调治构筑物