路桥工程概论8

1、道路与桥梁工程概论南通大学建筑工程学院第二篇 路基路面工程第八章 柔性路面设计1、当量圆面积AP车轮垂直荷载，kN F轮胎气压，MPa。2、当量圆的直径d3、标准轴载高速公路和一、二级公路路面：100KN 三、四级公路路面：60KN第一节 行车荷载的分析一、标准轴载和水平荷载4、水平力P垂直均布压力，MP；f路面摩擦系数。1)当一设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆）p1的作用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次数式中：N标准轴载的当量轴次，次/日； ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P标准轴载，KN； Pi

2、被换算车辆的各级轴载，KN； k被换算车辆的类型数； C1轴载系数， C1=1+1.2（m-1),m是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考虑轴载系数。 C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。二、轴载换算路面上行驶有各种类型的车辆，设计时需要换算为标准轴载。2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载换算。 C1轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。C2轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.093、轮迹横向分布： 1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摇摆，

3、并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。 2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。三、累计当量轴次Ne 在设计年限内考虑车道系数后，一个车道上的累计当量轴次之和。1）沥青路面： r设计年限内交通量年均增长率 N1路面竣工后第一年双向日交通量的当量轴次，次/日； Nt设计年限内末年的双向日交通量的轴载作用次数，次/日； t设计年限。 车道系数rtNNtse3651)1 (第二节 柔性路面结构组合柔性路面是由几个结构层组合而成的，设计时必须合理布置结构1结构层强度要符合车轮荷载的作用2结构层间要有良好组合3要合理考虑结构层的持点4要考虑自然因素的作用

4、第三节 柔性路面设计 一、柔性路面设计标准设计指标：1路表回弹弯沉2疲劳外裂3面层剪切二、柔性路面厚度计算路面弯沉和拉应力计算时，只使用垂直荷载面不考虑水平荷载的作用。剪应力计算时，则要使用垂直荷载和水平荷载复合作用的图式路表弯沉值的计算公式下：路表设计弯沉值计算公式：三、层底拉应力验算计算点：两层层底面处的单圆中心点B，单圆半径二分之一点D，单圆边缘点E及双圆间隙中心点C。计算方法：取出各点拉应力中的最大值并与该层材料的容许拉应力作出比较计算公式：对于无机结合料稳定集料：对沥青混凝土面层对于无机结合料稳定细粒土类：四、面层剪应力验算位置：面层最大剪应力的位置出现在路面表面距荷载圆心0.9处容

5、许剪应力的计算公式：沥青混合料面层材料的剪切强度Kv沥青混合料面层剪切结构强度系数第四节 改建路面设计一、改建设计原则1、原有路面需要提高等级加以补强加固时2、原路水稳性不良3、原路路拱不符合要求4、原有沥青路面需加铺补强时改建前，需做好路况调查工作二、旧路强度的确定1原路面分段2、弯沉值换算3路段的计算弯沉值三、原路面当量回弹模量计算四、补强厚度的计算若单层补强时按双层弹性体系计算补强n-1层时按n层弹性体系计算。第九章 水泥混凝土路面种类：素混凝土，钢筋混凝土，自应力混凝土，钢纤维混凝土，振碾混凝土和多孔吸音混凝土等优点：强度高，稳定性好，使用寿命长，路面表面较粗糙，抗滑性较好，耐磨耗，还

6、能适应履带式车辆的行驶。经常性的维修和养护工作量小。缺点：水泥用量大，施工周期长。路面有接缝，行车时有跳车振动。维修时路面不易开挖。第一节 水泥混凝土路面的构造一、土基和基层土基：强度和稳定性基层：采用整体性半刚性基层，特重和重交通量宜用贫混凝土、水泥稳定砂砾或石屑以及二灰工业废渣基层。中等和轻量交通的公路可用水泥土、石灰土或级配碎(砾)石基层。二、面 板 采用等厚式断面，横坡11.5以利排水。路肩横坡比路面横坡大12。 混凝土面板边部或角隅处必要时可用钢筋加固三、接 缝1、作用：防止温度变化引起过大的胀缩，此外它可以防止不均匀的土基沉陷引起板的开裂2、分类：按平面位置：横缝和纵缝按功能：胀缝

7、、缩缝和施工缝胀缝：胀缝又称伸缝其缝垂直贯通全板断面。它能使板体在升温时自由伸张面不致挤压破坏。胀缝设置在接近桥梁或其它固定构筑物处、与柔性路面接触处、板厚改变处、小半径平曲线和凹型竖曲线纵坡变换处。横向缩缝：采用假缝。在特重交通公路上，缩缝宜设置传力杆。纵向缩缝：采用假缝。当一次铺筑宽度小于路面宽度，应设置纵向施工缝。 传力杆：作用是将板边轮载传递一部分至另块板上，采用光面钢筋。拉杆：防止由于混凝土的收缩产生接缝变宽和板的横向位移四、填 缝 料1、胀缝板：选用能适应混凝土板的膨胀收缩和耐久性良好的材料，如杉木板、纤维板、泡沫橡胶板或泡沫树脂板等。2、填缝料：选用与混凝土板粘结力强、回弹性好，

8、耐疲劳、不渗水和不溶于水，高温不溢出，低温不脆裂的材料。常用的有沥青橡胶，聚氯乙烯胶泥和沥青玛蹄脂等加热施工型填缝料。若不加热而常温施工，可使用氯丁橡胶或乳化沥青橡胶类填缝料。第二节 水泥混凝土路面的施工一、使用材料1、水泥特重和重交通路面：道路硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号不低于425号。中、轻量交通路面：条件限制时亦可采用不低于425号矿渣水泥但应严格控制水量，适当延长搅拌时间。施工时不能采用硫酸盐水泥。粉煤灰：可代替部分水泥 路面电收尘、级，路基：电收尘、 、级抗压强度和抗折强度：表2-9-7化学成分和物理指标：表2-9-8粉煤灰分级和质量标准：表2-9-92、粗集料碎石或卵石高速公路

9、、一级、二级公路：不低于级三级、四级公路：不低于级技术指标：表2-9-10颗粒级配：表2-9-113、细集料天然砂、机制砂或混合砂高速公路、一级、二级公路：不低于级三级、四级公路：不低于级特重和重交通路面：河砂技术指标：表2-9-12颗粒级配：表2-9-134、水拌制和养护混凝土使用的水，以饮用水为宜。工业废水，沼泽水，海水(含盐量超过5mg/mm3)、酸性水(PH值小于4)和硫酸盐含量大于2.7吨/m3的水均不能使用。5、外加剂分类：减水剂、缓凝剂、加气剂和早强剂等适用范围：高温：引气缓凝减水剂低温：引气早强减水剂二、水泥混凝土配合比设计1、技术指标1）弯拉强度（t见表2-9-15，Cv见表

10、2-9-16）2）工作性：表2-9-17，表2-9-18 坍落度、振动粘度系数3）耐久性：表2-9-19，表2-9-20 含气量、最大水灰比、最小水泥用量tsCffvrc04. 112、配合比设计（1）水灰比碎石或碎卵石混凝土：卵石混凝土：掺粉煤灰F：用 代替（2）砂率：砂率是砂占混凝土重量的百分数由砂的细度摸数和粗骨料类型确定（表2-9-21）ccffcW3595. 00097. 15684. 1ccffcW4709. 05492. 12618. 1FcWcW（3）单位用水量碎石：卵石：掺外加剂的单位用水量（4）单位水泥用量pLScWSW61. 027.11309. 097.1040pLSc

11、WSW00. 124.11370. 089.860)1001 (00WWW)(00WcWC 三、施工技术1、水泥混凝土路面的施工机械 （1）搅拌设备：搅拌机 （2）摊铺设备：滑模式摊铺机、轨道式摊铺机、三辊轴机组和 小型机具 滑模式摊铺机：A、定义：滑模式摊铺设备是安装在履带底盘上，行走装置在模板外侧移动，支撑侧边的滑动模板沿机械长度方向安装。B、用途：高速、一、二级公路轨道式摊铺机： A、定义：轨道式摊铺机是支撑在平底型轨道上的，它既可以在宽基钢边架上，也可以安放在预制的混凝土板上或补强处理后的路面基层上。 B、用途：一、二、三级公路三辊轴机组用于二、三、四级公路，小型机具用于三、四级公路（

12、3）机具及配套（表2-9-23、表2-9-23）2、主要工序1）放样清底2）安装模板3）安设传力杆4）拌制和运送混凝土5）摊铺振捣6）表面整修7）养生8）锯缝和填缝 四、水泥混凝土的质量控制和检查验收 1 水泥混疑土混合料的组成材料(粗细集料、水泥和水) 的技术性能度。 2基层的强度、密实度、平整度和施工厚度。 3面层的强度、密实度、平整度和施工厚度(标高)。 4及时测定7d龄期的试件强度，检查是否达到28d强度的70。 5 施工气温、机械、劳力和工作进度。 水泥混凝土路面竣工后其外观应路线顺直，曲线圆滑，平整坚实，表面粗糙，无蜂窝麻面和缺边、掉角等现象。第三节 水泥混凝土路面的设计一、路面类

13、型选择和结构组合类型：普通混凝土、钢纤维混凝土、预应力混凝土，碾压混凝土和贫混凝土。表面构造深度（表2-9-26）面层类型选择：一般路面：普通混凝土有不均匀沉降：钢筋混凝土其它：表2-9-27基层类型：表2-9-28基层厚度：表2-9-29混凝土路面最小防冻厚度：表2-9-30混凝土路面参考厚度：表2-9-31二、设计参数1可靠度设计标准可靠度：规定时间内规定条件下路面使用功能满足预定的水平要求。（表2-9-33，表2-9-34）变异水平：高、中、低（表2-9-32）2、标准轴载换算和累计作用次数水泥混凝土路面设计以单轴荷载100kN为标准轴载，以BZZ100表示。各级轴载Pi的作用次数Ni按

14、下式换算为标准轴载P0的作用次数N s：设计年限内标淮轴载累计作用次数Ne3交通分级和设计使用年限高速公路 30年一级公路 30年二、三、四级：20年3基层顶面的当量回弹模量新路设计时，基层顶面当量回弹模量Et可根据土基模量E0和基(垫)层模量El用双层弹体系理论求得，亦可查图确定在旧柔性路面上铺筑水泥混凝土路面时，原柔性路面当量回弹弯沉值Et4混凝土设计强度和弯拉弹性模量混凝土的设计强度以龄期28d的弯拉强度为标准。5 混凝土面板内最大温度梯度三、板的平面尺寸和厚度计算1、板的平面尺寸纵向：4.5m横向： 6m临界荷位：纵缝边缘中部2水泥混凝土板厚计算计算水泥混凝板厚时，应根据拟定的板的平面尺寸，首先初估板的厚度，然后进行荷载应力和温度应力计