道路工程基础知识讲座.ppt
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路基工程目录第一节第一节概述概述第二节第二节一般路基设计一般路基设计第三节第三节路基稳定性分析路基稳定性分析第四节第四节路基防护与加固路基防护与加固第五节第五节公路排水公路排水第六节第六节挡土墙挡土墙第七节第七节路基施工路基施工第一节第一节概述概述4.1.14.1.14.1.14.1.1路基工程特点与内容路基工程特点与内容路基工程特点与内容路基工程特点与内容
(1)
(1)
(1)
(1)路基理论路基理论路基理论路基理论路基是道路工程的基础,是按照路线位置和一路基是道路工程的基础,是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物,主要是承受由路定技术要求修筑的带状构造物,主要是承受由路面传来的荷载。
面传来的荷载。
(2)
(2)
(2)
(2)路基工程的特点路基工程的特点路基工程的特点路基工程的特点11结构简单;结构简单;22受自然因素影响很大;受自然因素影响很大;33有大量土石方工程;有大量土石方工程;44对自然环境也会造成一定的影响;对自然环境也会造成一定的影响;(3)(3)路基设计的内容路基设计的内容路基设计的内容路基设计的内容11、选择合理的路基断面形式;选择合理的路基断面形式;22、选择路基填料与压实标准;、选择路基填料与压实标准;33、确定边坡形状和坡率;、确定边坡形状和坡率;44、路基排水系统设计和排水构造物设计;路基排水系统设计和排水构造物设计;55、防护加固工程设计。
、防护加固工程设计。
4.1.24.1.2对路基的基本要求对路基的基本要求对路基的基本要求对路基的基本要求(11)为保证公路的使用品质,对路基的基本要求)为保证公路的使用品质,对路基的基本要求)为保证公路的使用品质,对路基的基本要求)为保证公路的使用品质,对路基的基本要求有如下四个方面有如下四个方面有如下四个方面有如下四个方面11、要有足够的稳定性;、要有足够的稳定性;22、要有足够的强度;、要有足够的强度;33、要有足够的刚度;、要有足够的刚度;44、要有足够的耐久性。
、要有足够的耐久性。
(22)路基常见病害)路基常见病害)路基常见病害)路基常见病害11、路堤沉陷、路堤沉陷22、路基边坡坍方、路基边坡坍方剥落剥落碎落碎落滑坡滑坡崩塌崩塌33、路基翻浆、路基翻浆44、路基沿山坡滑动、路基沿山坡滑动(3)路基产生病害的原因)路基产生病害的原因1、不良工程地质和水文地质条件;2、不良水文、气候因素;3、设计不合理;4、施工不按操作规程和设计要求进行。
4.1.3路基的断面形式路基的断面形式1、路基的基本断面形式:
路堤路堑半填半挖2、路基横断面、路基横断面公路路基设计规范公路路基设计规范(JTJ013-95JTJ013-95)一般路堤一般路堤护坡道:
一般公路护坡道:
一般公路112m,2m,高速公路高速公路3m.3m.河路堤河路堤路基必须保持一定的高度。
有防护工程路基必须保持一定的高度。
有防护工程。
半填半挖路基当自然横坡陡于当自然横坡陡于1:
51:
5时,路堤基地应挖成台阶,时,路堤基地应挖成台阶,宽宽1m1m,且有,且有2-40%2-40%向内倾斜的坡度。
挖方边向内倾斜的坡度。
挖方边坡上方坡上方5m5m以外设截水沟。
以外设截水沟。
矮墙路基用于土质松散处。
矮墙用浆砌或干砌片石,用于土质松散处。
矮墙用浆砌或干砌片石,高度不宜超过高度不宜超过2m2m,顶宽,顶宽0.5m-0.8m0.5m-0.8m,墙内坡竖,墙内坡竖直,外坡为直,外坡为1:
0.2-1:
0.51:
0.2-1:
0.5填方矮填方矮墙用浆砌片石,高不宜超过墙用浆砌片石,高不宜超过1.5m1.5m软土地或冰冻软土地或冰冻严重地段不宜采用。
严重地段不宜采用。
护肩路基护肩路基用于坚硬岩石陡坡地段。
用于坚硬岩石陡坡地段。
填方不大,不宜填筑时。
填方不大,不宜填筑时。
砌石路基砌石路基用于坚硬岩石地段,用于坚硬岩石地段,填方较大不宜填方较大不宜建筑时采用。
建筑时采用。
土墙路基脚路基当山坡上的填路基当山坡上的填路基有斜坡下滑的倾向有斜坡下滑的倾向时采用。
时采用。
挖方路基4.1.44.1.4路基的干湿类型路基的干湿类型路基的干湿类型路基的干湿类型11、湿度来源、湿度来源、湿度来源、湿度来源大气降水大气降水地面水地面水地下水地下水22、干湿类型、干湿类型、干湿类型、干湿类型干燥干燥中湿中湿潮湿潮湿过湿过湿3、划分依据根据实测不利季节路床表面以下根据实测不利季节路床表面以下80cm80cm深度内深度内土的平均稠度土的平均稠度WWcc:
根据自然区划、土质类型。
排水条件及路床表面距地下水位或地表积水位的高度按规范确定。
式中:
Wc土的平均稠度WL100g平衡锥所测土样液限含水量()WP100g平衡锥所测土样塑限含水量()W路床80cm深度内的平均含水量()根据分界稠度WC1,WC2,WC3查表4.1P125确定:
干燥WCWC1,中温WC1WCWC2潮湿,C2WCWC3过湿,WCWC34.1.5公路自然区划公路自然区划指为了区分不同地理区域自然条件对公路工指为了区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性,并在路基路面的设计,施工和程影响的差异性,并在路基路面的设计,施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施,以保证养护中采取合适的设计参数和技术措施,以保证路基路面的强度和稳定性,对全国进行了公路自路基路面的强度和稳定性,对全国进行了公路自然区划,即将自然条件相近的地区划分为同一自然区划,即将自然条件相近的地区划分为同一自然区。
然区。
公路自然区划标准(JTJ00386)对我国进行了自然区划,分为三个等级,1.区北部多年冻土区2.区东部温暖季冻区3.区黄土高原干湿过渡区4.区东南湿热区5.西南潮湿区6.西北干旱区7.青藏高寒区二级区划二级区划nn在一级自然区划的基础上,以潮湿系数在一级自然区划的基础上,以潮湿系数KK为主要指标,为主要指标,综合考虑气候特征、地貌类型、自然病害等因素,共分为综合考虑气候特征、地貌类型、自然病害等因素,共分为5252个二级自然区划。
个二级自然区划。
其中,潮湿系数其中,潮湿系数KK按下式计算按下式计算K=R/ZK=R/ZRR年降雨量年降雨量(mm)(mm)ZZ年蒸发量年蒸发量(mm)(mm)潮湿系数潮湿系数KK,按全年大小分可为六个等级。
,按全年大小分可为六个等级。
过湿区、中湿区、润湿区、润干区、中干区、过干区过湿区、中湿区、润湿区、润干区、中干区、过干区4.1.64.1.6路基土的应力路基土的应力路基土的应力路基土的应力-应变特性及土基强度指标应变特性及土基强度指标应变特性及土基强度指标应变特性及土基强度指标布西奈斯克公式:
式中:
式中:
PP集中力(集中力(kNkN)UU00土的泊松比(土的泊松比(0.350.35)EE00土的弹性模量(土的弹性模量(papa)rr距集中力作用的距离()距集中力作用的距离()距集中力为距集中力为rr的表面变化()的表面变化()1717路基强度评定指标路基强度评定指标1、当路基建成后,用刚性承载板测定当路基建成后,用刚性承载板测定、式中:
式中:
EE00土基回弹模量(土基回弹模量(papa););DD刚性承载板直径,刚性承载板直径,D=30D=30;土基泊松地,土基泊松地,=0.35=0.35;回弹变形小于回弹变形小于1mm1mm的各级荷载单位压力总的各级荷载单位压力总和和;各级荷载单位压力作用下,回弹变形小于各级荷载单位压力作用下,回弹变形小于1mm1mm的回弹变形总和。
的回弹变形总和。
22、当新路设计时,需要事先估算、当新路设计时,需要事先估算EE004.24.2一般路基设计一般路基设计4.2.14.2.1一般路基:
是指在正常工程地质条件下一般路基:
是指在正常工程地质条件下修筑填挖高度不超过设计规范或技术手册所允修筑填挖高度不超过设计规范或技术手册所允许的范围,其设计可直接参照现行设计规范或许的范围,其设计可直接参照现行设计规范或标准图,不必个别论证和详细验算。
标准图,不必个别论证和详细验算。
11、高路堤:
填土高度超过、高路堤:
填土高度超过18m18m,填石,填石高度超过高度超过20m20m。
22、深路堑:
大于、深路堑:
大于20m20m的挖方。
的挖方。
4.2.24.2.2路基的基本构造:
路基的基本构造:
11、路基宽度、路基宽度BB,根据,根据“路基横断面设计路基横断面设计”确定确定2、路基高度H,是指路堤的填筑高度加上路面结构厚度或路堑的开挖深度,是道路中桩原地面标高与路基设计标高的相差值。
3、边坡坡度:
11:
=1=1:
mm式中:
式中:
bb边坡宽度;边坡宽度;HH边坡高度。
边坡高度。
4、其它设施:
取土坑;取土坑;弃土堆;弃土堆;护坡道;护坡道;碎落台。
碎落台。
4.2.3、路堤设计、路堤设计1、路堤(路床)是指路面的基础,是路面以下80范围内的路基部分,承受由路面传来的荷载。
路床路床a.a.上路床:
上路床:
003030b.b.下路床:
下路床:
30308080路堤路堤a.a.上路堤:
上路堤:
8080150150b.b.下路堤:
下路堤:
再往下再往下2、地基的处理原地面坡度陡于原地面坡度陡于11:
55时,应开挖台阶;时,应开挖台阶;原地面坡度陡于原地面坡度陡于11:
2.52.5时,应采用石砌护脚时,应采用石砌护脚。
3、路基填料最理想的材料应当是稳定性好、压缩性小,最理想的材料应当是稳定性好、压缩性小,便于施工压实及运距短的土、石材料。
便于施工压实及运距短的土、石材料。
填料分类a.砾石(gravel),不易风化石块:
渗水性强,水稳性好,强度高,塑性变形小。
b.碎石土(crushedstone)、卵石土、砾石土、粗砂、中砂。
渗水性强、水稳性好。
c.砂性土(sandysoil)良好强度及水稳生。
d.粘性土(cohesivesoil)渗水性差e.粉性土(siltysoil)干燥时易碎,潮湿时会形成水分积聚。
f.重粘土,渗水性极差。
填料原则,应选用级配较好的粗粒土。
a.砾(角砾)类土、砂类土优先选用。
b.泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、易溶盐超过限量的土,不得直接用。
c.冰冻地区路床及浸水部分路堤不能直接采用粉质土。
d.强风化岩石、浸水后易崩解的岩石不宜作为浸水部分填料。
e.细粒土含量超过最佳含水量两个百分点时应凉晒或掺入石灰、固化材料。
f.桥涵台背、挡土墙背填料应优先选用砾(角砾)类土、砂类土。
4、路堤边坡sideslopeofsubgrade形式形式a.a.直线形直线形b.b.折线形折线形C.C.台阶形台阶形坡度,按规范选用,参见P132填料种类填料种类边坡高度边坡高度(m)(m)迎坡坡度迎坡坡度全部全部高度高度上部上部高度高度下部下部高度高度全部全部高度高度上部上部高度高度下部高度下部高度粘质土、粉质土、砂粘质土、粉质土、砂类土类土2020881212ll:
1.51.511:
l.75l.75砂、砾砂、砾121211:
1.51.5漂漂(块块)石土、卵石土、石土、卵石土、砥砥(角砾角砾)粪土、碎石粪土、碎石土土202012128811:
l.5l.5ll:
1.751.75易风化的石块易风化的石块202088121211:
1155ll:
1.51.54.2.4路堑设计路堑设计11、路堑,是从天然地面开挖出来的路、路堑,是从天然地面开挖出来的路基构造物。
基构造物。
22、边坡,按、边坡,按规范规范选用,参见选用,参见P13P1333、排水、排水44、防护、防护第三节第三节路基稳定性分析路基稳定性分析4.3.14.3.1基本概念基本概念基本概念基本概念11、假设条件、假设条件滑动土体现为无变形刚体,不考虑滑动土体本身内滑动土体现为无变形刚体,不考虑滑动土体本身内应力的分布。
应力的分布。
极限平衡只在滑动面上达到。
极限平衡只在滑动面上
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