中南大学道路工程五课件

1、中南大学道路工程五1 路面工程 v路面是直接为汽车行驶服务的，路面状况对公路运路面是直接为汽车行驶服务的，路面状况对公路运 输关系极大，因此路面工程是公路工程的主要内容。输关系极大，因此路面工程是公路工程的主要内容。 从经济上说，路面的造价在整个高造价中占很大比从经济上说，路面的造价在整个高造价中占很大比 重，在有些高等级公路预算中，路面造价可占整个重，在有些高等级公路预算中，路面造价可占整个 公路造价的公路造价的80%以上。以上。 v路面是一个层状结构物，按照层位功能不同，常常路面是一个层状结构物，按照层位功能不同，常常 将路面分成面层、基层和垫层。将路面分成面层、基层和垫层。 中南大学道路

2、工程五2 面面 层层 路面结构最上面的一层，直接承受行车荷载与自然因路面结构最上面的一层，直接承受行车荷载与自然因 素的作用。因此面层应具备较高的力学强度和稳定素的作用。因此面层应具备较高的力学强度和稳定 性，同时还应具备耐磨性和不透水性、抗滑性和平性，同时还应具备耐磨性和不透水性、抗滑性和平 整度。整度。 v1.具有足够的强度具有足够的强度 v2.具有足够的稳定性具有足够的稳定性 v3.具有足够的平整度具有足够的平整度 v4.具有足够的抗滑性具有足够的抗滑性 v5.具有足够的耐久性具有足够的耐久性 中南大学道路工程五3 路面类型路面类型 1.按面层使用材料分：按面层使用材料分： 沥青类沥青类

3、 水泥砼水泥砼 中南大学道路工程五4 中南大学道路工程五5 块料块料 中南大学道路工程五6 粒粒 料料 中南大学道路工程五7 沥青路面的优缺点沥青路面的优缺点 1 足够的强度足够的强度 2 一定的弹性和塑性变形能力一定的弹性和塑性变形能力 3 与汽车轮胎附着力好与汽车轮胎附着力好 4 有高度的减振性有高度的减振性 5 不扬尘、容易清洗不扬尘、容易清洗 6 维修较简单，可再生利用维修较简单，可再生利用 中南大学道路工程五8 沥青路面损害现象沥青路面损害现象 中南大学道路工程五9 沥青路面损害现象沥青路面损害现象 中南大学道路工程五10 沥青路面损害现象沥青路面损害现象 中南大学道路工程五11 水

4、泥混凝土路面分类水泥混凝土路面分类 v普通混凝土路面普通混凝土路面 v钢筋混凝土路面钢筋混凝土路面 v连续配筋混凝土路面连续配筋混凝土路面 v预应力混凝土路面预应力混凝土路面 v装配式混凝土路面装配式混凝土路面 v钢纤维混凝土路面钢纤维混凝土路面 v碾压混凝土路面碾压混凝土路面 v裸石露石混凝土路面裸石露石混凝土路面 中南大学道路工程五12 中南大学道路工程五13 中南大学道路工程五14 一、水泥混凝土路面结构特征一、水泥混凝土路面结构特征 v力学分析上，水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。力学分析上，水泥混凝土路面结构属于弹性层状体系。 v特点：特点： 混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高

5、于基层和土基混凝土路面板的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基 的相应模量和强度；的相应模量和强度； 混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其混凝土的抗弯拉强度远小于抗压强度，约为其1/71/6， 取水泥混凝土板的抗弯拉强度指标作为设计指标；取水泥混凝土板的抗弯拉强度指标作为设计指标； 混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不大，从力学模混凝土板与基层或土基之间的摩阻力一般不大，从力学模 型考虑，可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用型考虑，可把水泥混凝土路面结构看作是弹性地基板，用 弹性地基板理论进行分析计算。弹性地基板理论进行分析计算。 v要求：为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵

6、抗温要求：为使路面能够经受车轮荷载的多次重复作用、抵抗温 度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必度翘曲应力、并对地基变形有较强的适应能力，混凝土板必 须具有足够的抗弯拉强度和厚度。须具有足够的抗弯拉强度和厚度。 中南大学道路工程五15 v破坏类型与影响因素破坏类型与影响因素 断裂；唧泥；错台；拱起；接缝挤碎等。断裂；唧泥；错台；拱起；接缝挤碎等。 影响因素：轮载、温度、水分、基层、接缝构造、材料以影响因素：轮载、温度、水分、基层、接缝构造、材料以 及施工和养护情况等。及施工和养护情况等。 从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结构设计应从保证路面结构承载能力的角度，混凝土路面结

7、构设计应 以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能以防止面层板断裂为主要设计标准；从保证汽车行驶性能 的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。断裂、错台等的的角度，应严格控制接缝两侧的错台量。断裂、错台等的 成因是多方面的，因此，混凝土路面设计必须从多方向采成因是多方面的，因此，混凝土路面设计必须从多方向采 取措施来保证它的使用寿命。取措施来保证它的使用寿命。 v混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与混凝土路面板的疲劳破坏不仅与荷载重复次数有关，而且与 温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有关。路面板温度周期性变化产生的温度翘曲应力重复作用有关。路面板 为防止两种因素综

8、合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载疲劳为防止两种因素综合作用产生的疲劳开裂，必须使荷载疲劳 应力与温度疲劳翘曲应力之和不超过混凝土的抗弯拉强度。应力与温度疲劳翘曲应力之和不超过混凝土的抗弯拉强度。 中南大学道路工程五16 中南大学道路工程五17 中南大学道路工程五18 路面类型路面类型 2.按构成原理分：按构成原理分： 嵌锁法嵌锁法 级配法级配法 稳定法稳定法 铺砌法铺砌法 3 按荷载作用下的力学性质分：按荷载作用下的力学性质分： 柔性路面柔性路面 : 各种基层（除水泥砼外各种基层（除水泥砼外) 各类沥青面层，碎石各类沥青面层，碎石 面层，块料面层面层，块料面层. 刚性路面刚性路面 ：水泥砼作面

9、层或基层。：水泥砼作面层或基层。 半刚性路面：以石灰水泥稳定土，石灰水泥处治碎石，含半刚性路面：以石灰水泥稳定土，石灰水泥处治碎石，含 工业废渣基层。工业废渣基层。 中南大学道路工程五19 路面类型路面类型 柔性路面柔性路面 : 总体刚度小，在车辆荷载作用下产生较大的竖向总体刚度小，在车辆荷载作用下产生较大的竖向 弯沉，路面结构本省的抗弯拉强度低，荷载通过各个结构弯沉，路面结构本省的抗弯拉强度低，荷载通过各个结构 层传给土基，使土基承受较大压力。层传给土基，使土基承受较大压力。 刚性路面刚性路面 ：抗压、抗拉强度高，呈现较大刚度，水泥混凝土：抗压、抗拉强度高，呈现较大刚度，水泥混凝土 结构层处

10、于板体工作状态，竖向弯沉小结构层处于板体工作状态，竖向弯沉小 半刚性路面：前期具有柔性路面的特征，后期强度和刚度有半刚性路面：前期具有柔性路面的特征，后期强度和刚度有 较大幅度增长。较大幅度增长。 中南大学道路工程五20 基基 层层 位于面层下面，它主要承受由面层传来的车轮的垂直位于面层下面，它主要承受由面层传来的车轮的垂直 压力，并扩散到下面的层次中去。对基层材料的要求压力，并扩散到下面的层次中去。对基层材料的要求 是，具有足够的抗压强度和扩散能力、足够的水稳定是，具有足够的抗压强度和扩散能力、足够的水稳定 性。性。 中南大学道路工程五21 基基 层层 材材 料料 a.有足够强度，水稳定性，

11、抗冻性；有足够强度，水稳定性，抗冻性； b.收缩变形小，抗冲刷能力强；收缩变形小，抗冲刷能力强； c.就地取材；就地取材； d.确定合理级配；确定合理级配； 粒类料：天然砂砾、嵌锁型碎石、级配碎石粒类料：天然砂砾、嵌锁型碎石、级配碎石 结合料稳定类：在松散的颗粒中加入无机结合料：如结合料稳定类：在松散的颗粒中加入无机结合料：如 水泥、石灰、石灰水泥、石灰、石灰-粉煤灰等粉煤灰等 中南大学道路工程五22 级配碎石拌合站级配碎石拌合站 中南大学道路工程五23 级配碎石生产 中南大学道路工程五24 垫垫 层层 在排水不良路段或可能发生冻胀的土基，基层之下有在排水不良路段或可能发生冻胀的土基，基层之下

12、有 时加设垫层，作用是调节和改善水温状况，保证路面时加设垫层，作用是调节和改善水温状况，保证路面 的强度和稳定和抗冻胀能力。的强度和稳定和抗冻胀能力。 材料宜选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等材料宜选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等 中南大学道路工程五25 路面等级与路面类型的选择路面等级与路面类型的选择 公路等级路面等级面层类型 设计年限 (年) 设计年限内累计 标准轴次(万次/一 车道) 高速公路 一级公路 高级路而沥青混凝土l 54 二级公路 高级路面沥青混凝土12200 次高级路面 热拌沥青碎石混合料 沥青贯入式 10100200 三级公路次高级路面 乳化沥青碎石混合料 沥青表面处治 10100 四级公路 中级路面 水结碎石、泥结碎石、级配 碎(砾)石、半整齐石块路面 1 0 低级路面粒料改善土 中南大学道路工程五26 半刚性基层上沥青层推荐厚度半刚性基层上沥青层推荐厚度 公路等级沥青层推荐厚度()公路等级沥青层推荐厚度() 高速1218三24 一1015四12,5 二510 沥青层厚度确定沥青层厚度确定 中南大学道路工程五27 路面厚度计算路面厚度计算 a.容许弯沉值（设计弯沉值）容许弯沉值（设计弯沉值）