【正文】 柴達木盆地氣候較干旱，氯化鹽可作筑路材料。 167。 路基水溫狀況及干濕類型 一、路基濕度的來源： 圖 路基在使用過程中，受到各種外界因素的影響，使?jié)穸劝l(fā)生變化 大氣降水 ：大氣降水通過路面 (透水的路面、不透水路面的邊緣、接縫或裂隙 )，路肩邊坡和水溝滲入路基； 地面水：邊溝的流水、地表徑流水因排水不良形成積水，滲入路基； 地下水：路塹邊坡較高處土層內(nèi)滯水的下滲，地下水的毛細上升作用，上升到路基； 毛細水： 9 水蒸汽凝結(jié)水：在土的空隙中流動的水蒸汽，遇冷凝結(jié)成水。 薄膜移動水：在土的結(jié)構(gòu)中水以薄膜的形式從含水量較高處向較低處流動，或由溫度較高處向凍結(jié)中心周圍流動。 二、大氣溫度及其對路基水溫狀況的影響 路基濕度除了水的來源之外，另一個重要因素是受當(dāng)?shù)卮髿鉁囟鹊挠?響。由于溫度與溫度變化對路基產(chǎn)生的共同影響稱為路基的水溫狀況。 我國北方季節(jié)性冰凍地區(qū)，路基在冬季凍結(jié)過程中，由于負溫度坡差的影響，土中未凍結(jié)的水分會向凍結(jié)線 (冰凍線 )附近積聚，形成冰晶體積和冰夾層，積聚后的冰凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。春暖化凍時，路面和路基結(jié)構(gòu)由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結(jié)構(gòu)的承載力使大大降低，在重車的反復(fù)作用下，路基路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形，嚴重時，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成 翻漿，等路基漿土全部融化后，水分便滲入路基深層，翻漿狀況可逐步消失。 引起路基凍脹的因素有： 土質(zhì)：不同土類的毛細特性和滲透性均不同，如粉性土毛細上升能力強，且有較高的滲透性，易發(fā)生凍脹現(xiàn)象 (凍脹土 )；砂性土有較高的滲透性，缺乏吸收水分的能力；粘性土有一定的毛細吸收能力，但滲透性差，水分移動慢，此兩類土均不會出現(xiàn)嚴重的水分積聚現(xiàn)象。 水文條件：在地面排水困難或地下水位較高地段，潮濕路基易出現(xiàn)凍脹和翻漿現(xiàn)象。 氣候條件：凍前的雨季可使路基濕度增大；正、負濕度的反復(fù)交替的冬季，路基凍結(jié)緩慢，凍結(jié)線長 時間徘徊在路基某深度處，使水分有充足的時間向該處積聚，并形成冰晶體。 三、路基干濕類型 劃分情況：路基按其干濕狀態(tài)不同，分為四類：干燥、中濕、潮濕和過濕。為了保證路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)，過濕的路基必須經(jīng)處理后方可鋪筑路面。 劃分標(biāo)準(zhǔn) (1)按路基平均稠度 cW 與分界相對稠度 ciW 的 (關(guān)系 )大小來確定。 ( ) /( )c l l pw w w w w? ? ? cw —— 土的稠度； lw —— 土的液限 w —— 土的含水量； pw —— 土的塑限 10 土的稠度較準(zhǔn)確地表示了土的各種形態(tài)與濕度的關(guān)系，稠度指標(biāo)綜合了土的塑性特性，包含了液限塑限，全面直觀地反映了土的硬軟程度，物理概念明確。 ① ? 即 pww? 為半固體與硬塑狀的分界值； ② 0cw? 即 lww? 為流塑與流動狀的分界值； ③ 0cw?? 即 lpw w w?? ，土處于可塑狀態(tài)。 以稠度作為路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)是合理的，但是不同的自然區(qū)劃，不同的土組的分界稠度是不同的， 17fg (p17) 對于原有公路，按不利季節(jié)路床表面以下 80cm內(nèi)的土的平均稠度確定。 81( ) /( )8ci li i ci piciicw w w w www ?? ? ??? (2)對于新建道路、路基尚未完成，則根據(jù)路床距地下水位或地表 (面 )水的高H 與路基的臨界高度 iH 的大小關(guān)系來判斷。路床：是路面的基礎(chǔ)，是指路面底面以下 80cm 范圍內(nèi)的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d (0～ 30cm 為上路床；30～ 80cm為下路床 )臨界高度；在最不利季節(jié)，路基處于不同干濕類型所需的路床底面 距地下水或地面水的最小高度；或與分界稠度相對應(yīng)的路基離地下水或地表積水水位的高度。 ①干燥類： 1c cww? 或 1HH? 1 ldH H H?? lH —— 毛細上升的潤濕區(qū)高度； dH —— 路床底到地下水位應(yīng)保證的距離。 這類路基的濕度主要受氣候因素的影響。 ②中濕類： 22cccw w w??或 2 1 2()lH H H H H? ? ? 這類路基的濕度既受氣候因素也受地下水的影響。 ③潮濕類： 32cccw w w??或 32H H H?? 這類路基的濕度主要受地下水的控制。 ④過濕類： 3c cww? 或 3HH? 11 路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非比凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面。 為了保證路基的強度和穩(wěn)定性不 受地下水和地表積水的影響，在設(shè)計路基時，要求路基保持干燥或中濕狀態(tài)，路床頂距地下水或地表水的距離要求大于或等于干燥，中濕狀態(tài)所對應(yīng)的臨界高度。 ⑤上海郊區(qū)，粉質(zhì)亞粘土路基，最高地下水位離地面 90cm，低矮填土，路床底頂面距地面 30cm，請預(yù)估路基平均稠度。 解：由圖 1— 5(p13)，上海屬于Ⅳ 1 區(qū)，查表 1— 9(p19)得Ⅳ 1 區(qū)粉性土的臨界高度 2 ? ， 3 ? ，而路床頂面距最高地下水位的距離為 ? ? ?，則 32H H H?? 由表 1－ 8(P17)得路基屬潮濕類，得32cccw w w??，又由表 1－ 7(P17)得Ⅳ區(qū)粉質(zhì)177。 2 ? ， 3 ? 得此路基的平均稠度為 ? 。 167。 路面結(jié)構(gòu)及層位功能 一、路面橫斷面 槽式橫斷面 全鋪式橫斷面 二、路拱橫坡 為了保證路 面上雨水及時排出，減少雨水對路面的浸潤和減弱路面結(jié)構(gòu)強度、路表面應(yīng)做成直線形或拋物線形路拱，路拱橫坡度應(yīng)滿足行車和橫向排水兩方面的要求。 干旱和有積雪，浮冰地區(qū)，應(yīng)采用底值，多雨地區(qū)采用高值； 道路縱坡較大或路面較寬，或行車速度較高時，或交通量和輛載較大時，或常有拖、掛汽車行駛時，采用平均坡度的低值； 對高速、一級公路、中央分隔帶未設(shè)排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成單向橫坡，向路肩方向排水；若中央分隔帶設(shè)置排水設(shè)施，則兩側(cè)路面做成雙向橫坡，向中間排水設(shè)施和路肩二個方向排水。 路肩橫坡一般較路面橫坡大 1%，但高速、一級公路的硬路肩采用與路面行車道相同的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用與路面行車道相同的橫坡。 三、路面結(jié)構(gòu)妥層及層位功能 12 行車荷載和自然因素對路面的影響，隨深度的增加而逐漸減弱，因此，對路面材料的強度、抗變形能力和穩(wěn)定性的要求也逐漸降低。為適應(yīng)這一特點，路面結(jié)構(gòu)通常是分層鋪筑的。 面層：直接同行車和大氣相接觸，承受行車荷載的作用以及受雨水和氣溫變化的影響最大。 要求：堅實、耐磨、平整、粗糙，對于瀝青類路面還應(yīng)抗滑、防滲、耐疲勞以及抗高溫變形，低溫開裂的濕度穩(wěn)定性，且滿足最小厚度的要求：如瀝青貫入式 4nimh cm? ，砼面板 18nimh cm? 砂石路面上所鋪的 2～ 30cm 厚的磨耗層厚度不超過 1cm 的簡易瀝青表面處治，不能作為一個獨立的層次，應(yīng)看作是面層的一部分。 組成面層的材料有：水泥硅 瀝青混合料：瀝青硅、瀝青碎石 瀝青貫入碎石、瀝青表面處治 (次高級路面 ) 碎 (礫 )石混合料：泥結(jié)碎石和級配礫石等 (中級、低級路面 ) 水泥硅嵌鎖式塊料：整齊中半整齊塊石：承載力強、平整度差 基層 (1)瀝青類路面 (基層又稱為承重層 ) 應(yīng)有足 夠強度、穩(wěn)定性和較好的平整度，還應(yīng)有一定的抗凍性和抗低溫開裂性。 (2)水泥硅路面 (其板塊之間有拉桿、傳力桿 )，其基層的受力比瀝青類路面小。 作用：保證整體強度，防止板塊斷裂，即泥和錯臺等病害的產(chǎn)生。 (3)對基層的要求 ①應(yīng)具有足夠的強度和穩(wěn)定性，較好的平整度，在寒冷地區(qū)還應(yīng)具有一定的抗凍性和抗低溫開裂性。 ②無機結(jié)合料穩(wěn)定類材料的配合比設(shè)計應(yīng)滿足規(guī)定的強度 (根據(jù)公路等級查《規(guī)范》 )。 ③一般公路的基層寬度比面層每側(cè)至少寬出 25cm(給面層的施工提供工作面，保護面層 )。 (4)基層材料 ①各種結(jié)合料 (石灰 、水泥、瀝青等 )穩(wěn)定土或碎 (礫 )石混合料。 ②各種工業(yè)廢渣混合料：煤渣 (粉煤灰 )+石灰 (二渣 )，外摻碎石 (三渣 )粉煤灰 +石灰 +土 (二灰土 ) ③貧水泥砼：界于普通水泥硅和水泥穩(wěn)定粒料之間，水泥用量較少的一種水泥硅，通常還摻配一定數(shù)量的粉煤灰，與水泥一起構(gòu)成結(jié)合料。 高級路面 13 ④各種碎 (礫 )石混合料或天然砂礫。 ⑤片石、塊石或圓石。 在交通繁重的道路上，應(yīng)選用貧硅或水泥 (瀝青 )穩(wěn)定粒料作為基層，我國目前采用較多的是穩(wěn)定類基層，基層厚度太厚時，為保證工程質(zhì)量可分為兩層或三層鋪筑。 墊層：介于基層與土基之間的層次 (1)作用： ①調(diào)節(jié)土基的濕度和濕度狀況，改善基層和面層的工作條件，以保證面層和基層的穩(wěn)定性，抗凍脹能力。 ②擴散由基層傳遞下來的荷載應(yīng)力，以減小土基所產(chǎn)生的變形。 (2)設(shè)置條件： ①地下水位高，排水不良，路基經(jīng)常處于潮濕狀態(tài)的路段； ②季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產(chǎn)生凍脹的中濕、潮濕路段； ③排水不良的土質(zhì)路塹，有裂隙水、泉眼等水文不良的巖質(zhì)挖方路段； ④基層可能受污染的路段。 (3)墊層材料： 強度要求不高，但水穩(wěn)性、隔熱性能要良好，盡量選用地方材料，可選松散的顆粒材料如砂、礫石、爐渣等，也可選無機結(jié)合料穩(wěn)定土如水泥 或石灰穩(wěn)定土等。 167。 路面的等級與分類 一、路面等級劃分 按路面層的使用品質(zhì)、材料組成類型以及結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，將路面分為高級、次高級、中級和低級四個等級。 (P25) 二、路面分類 按面層所用材料區(qū)分：水泥硅路面、瀝青路面、砂石路面等。 按路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計方法的相似性出發(fā)： ①柔性路面：各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層，碎 (礫 )石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。 總體結(jié)構(gòu)剛度小，在荷載作用下產(chǎn)生較大的彎沉變形，結(jié)構(gòu)本身的抗彎拉強度較低。 ②剛性路面：水泥硅作面層或基層的路面結(jié)構(gòu) 。 14 ③半剛性路面：用水泥、石灰等無機結(jié)合料處治的土或碎 (礫 )石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，在前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強度和剛度均有較大幅度的增長，但是最終的強度和剛度仍遠小于水泥硅，則把這種基層和鋪筑在它上面的瀝青面層統(tǒng)稱為半剛性路面，這種基層稱為半剛性基層。 第二章 行車荷載 環(huán)境因素 材料的力學(xué)性質(zhì) 167。 行車荷載 車是道路的服務(wù)對象，也是使道路曹受損壞的主要原因，因此必須分析汽車的特性及其人對路面的作用，路面沒計要考慮的車輛因素： 車輛作用于路面的法向 力，切向力的大小和特性； 不同類型和軸載大小的車輛在路面使用年限內(nèi)的變化情況和數(shù)量。 采用一定標(biāo)準(zhǔn)軸載 13－ 100(后軸又重 ) 一、車輛的種類 按其使用功能分： 客車（小容車、中客車、大客車） 貨車 (倉車。牽扯引式掛車和牽引式半掛車 ) 按軸型分： 牽引車類：貨與汽車發(fā)動機為一整體； 牽引式半拖車類：通過鉸接裝置，在牽扯引車后附加拖車 拖車類：在倉車或牽扯引式半拖車類后附加拖車。 二、汽車的軸型 15 前 單軸雙輪組（多數(shù)） 后 單軸 軸 雙軸單輪組（極少數(shù)） 軸 雙軸 （雙輪） 三軸 多數(shù) 三、汽車對道路的靜態(tài)壓力 接觸面積： 車輛在路面上行駛，輪載由輪胎傳給路面。通常把輪胎在路 上的投影面作為接觸面，其形狀近 為橢圓形。橢圓形的長軸和短軸和大致相等，在路面設(shè)計中，可用圓形接觸面來代替橢圓形，比圓稱為當(dāng)量圓。 接觸壓力 輪胎與路面須上的平均豎向壓力，稱為接觸壓力，假設(shè)為均布的，它受以下幾個因素的影響： 充氣輪胎的內(nèi)壓力 Pi 一般情況下，接觸壓力 P＝（ ～ ） Pi（ P Pi） P 停＝（ ～ ） Pi； P 動＝（ ） Pi 輪胎的類型（花紋為斜線或子午線）和性質(zhì)（新、舊） 軸載的大小（同輪胎的標(biāo)準(zhǔn)軸載而言） 若輪胎軟而舊或輪胎內(nèi)的實際內(nèi)壓力比標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓力低得多?；蜉喬コ^標(biāo)準(zhǔn)負載情況時， P Pi （ P＝ (～ ） Pi) 在路面設(shè)計時，直接采用內(nèi)壓力作為接觸壓力，而輪胎的壓力一般為 ～ （輪胎的標(biāo)準(zhǔn)負載內(nèi)壓力＝ ） 作用圖式 1)標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù) BZZ－ 100 后軸重 100KV 輪胎看地壓強 P＝ 單輪傳壓面當(dāng)量圓 d= 兩輪中心距 軸型：單軸雙綸組 圖 單圓圖式 (則土基或基層材料參數(shù)時 ) 雙圓圖式 (厚度設(shè)計 ) 22 2244 dP D P D d??? ? ? ? ? 2 42PPS P P s S d S? ??? ? ? ? ? ? ? 16 P 為輪載 = 100 254 KN KN? 四、運動車輛對道路的動態(tài)影響。 水平力 汽車道路上等速行駛，車輪受到地面給它的滾動摩力，路面也