【正文】 教學要求1對于知識性較強、內(nèi)容重要的章節(jié)采用以板書為主，做到把路基路面工程的基本知識講清楚，學生學的扎實，及時布置課堂作與課后作業(yè)。2對于書中內(nèi)容繁雜的部分，采用課堂授課與課后自學相結(jié)合的形式，要求學生在課后自學完成部分，提交自學總結(jié)報告。3對于實踐性較強的施工部分，在本課程建設(shè)中采用多媒體進行教學，將路基施工、基層施工及面層施工過程錄制教學圖片，節(jié)省教學時間，加大授課的信息量，提高教學速率，同時還提高了學生的學習效果。4對于《路基路面工程》課程的考核方法，力求做到盡可能綜合反應(yīng)學生的整體素質(zhì)，主要從兩個方面對教學效果評價方式進行改革。一是作業(yè)形式的改革，課后作業(yè)中的基本理論題與計算題，按傳統(tǒng)的方式以書面形式完成。針對現(xiàn)在教材中測定學生綜合素質(zhì)的作業(yè)缺少的情況，依據(jù)課程進展情況布置課后調(diào)研論文型題目，比如瀝青路面施工部分，可讓學生自主學習，利用圖書館和計算機網(wǎng)絡(luò)查閱資料，總結(jié)世界先進的瀝青路面施工工藝，提交自學總結(jié)和調(diào)查報告。二是考試采用閉卷與開卷相結(jié)合的方式，開卷考試能夠體現(xiàn)學生的理解深度和掌握程度，在培養(yǎng)學生的自學能力方面有不可替代的優(yōu)勢。本課程開卷考試避免出現(xiàn)加大題量，多選用能綜合體現(xiàn)學生學習深度和廣度方面的內(nèi)容，增加是非題、與實際工程密切相關(guān)的論述題等，培養(yǎng)學生聯(lián)系實際、思考與解決問題的能力，使學生的成績能夠真正體現(xiàn)其綜合素質(zhì)。 第一章總 論教學目標掌握路基路面工程特點，路面結(jié)構(gòu)基層位功能；熟悉路基的水溫狀況及干濕類型，路面的等級與分類；了解影響路基路面穩(wěn)定的因素，公路自然區(qū)劃，路基土的分類；重點：路面結(jié)構(gòu)基層位的基本概念、功能。167。11 道路工程發(fā)展概況 一、古代道路發(fā)展概況 ： 4000多年前：車和行車的路 商代：驛道傳送 西周：以都市為中心 秦代：大修馳道、直道 西漢：驛亭3萬處 唐代：以長安為中心的驛道網(wǎng) 清末：修建了簡陋的公路 19121949：13萬km，通車8萬km ： 我國古代：條石、塊石和石板 歐洲：石料 20世紀：形成新的學科分支 二、我國路基路面工程的成果 ：7大區(qū) ：巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土 以回彈模量作為評價路基強度與穩(wěn)定性的力學指標。 ： 60年代初，揭開了用國產(chǎn)瀝青筑路的序幕。 早期的瀝青路面薄層表面處治層。 70年代末，逐步形成了以貫入式路面為主的瀝青路面承重結(jié)構(gòu)。 80年代末采用總厚度超過70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。 形成了瀝青路面整套技術(shù)。 ： 70年代中期，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。 在我國形成丁關(guān)于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整套技術(shù)。 ： 在力學理論基礎(chǔ)方面，建立了0/a彈性力學多層結(jié)構(gòu)承受多個圓形荷載的分析系統(tǒng)。 : 在力學基礎(chǔ)理論方面，運用解析法及有限元法建立彈性力學層狀結(jié)構(gòu)，彈性地基板體結(jié)構(gòu)模型。 :一種主要的結(jié)構(gòu)型式。 : 路面的平整度、破損程度、承載能力及抗滑性能。 ： 路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、項目和路網(wǎng)級優(yōu)化管理決策。 三、引起重視的學科 ：材料微觀結(jié)構(gòu)研究，復(fù)合材料研究。 ：土力學、巖石力學、地質(zhì)學、土質(zhì)學、水文地質(zhì)學等。 ：設(shè)計由經(jīng)驗為主演變成以結(jié)構(gòu)分析理論為主。 ：施工裝備的性能與施工工藝。 ：在施工過程中嚴格控制各項指標。 ：大型的管理系統(tǒng)，對區(qū)域范圍內(nèi)路基路面工程各個階段的信息進行跟蹤、采集、存儲、處理、定期作評估和預(yù)測。 167。12 路基路面工程的特點 ：在天然地面上按道路的設(shè)計線形(位置)和設(shè)計橫斷面(幾何尺寸)的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。 ：在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。 ： 路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路面結(jié)構(gòu)層的存在又保護了路基。 路基和路面相輔相成。 路基與路面工程工程數(shù)量十分可觀。 路面結(jié)構(gòu)在道路造價中所占比重很大，達到30％左右。 路基路面是一項線形工程，決定了路基與路面工程復(fù)雜多變的特點。 一、承載能力 要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及其各組成部分具有與行車荷載相適應(yīng)的承載能力。 結(jié)構(gòu)承載能力包括強度與剛度兩方面。 強度——抵抗車輪荷載引起的各個部位的各種應(yīng)力的性質(zhì)。 剛度——在車輪荷載作用下不發(fā)生過量的變形的性質(zhì)。 二、穩(wěn)定性 ，改變原地層結(jié)構(gòu)。 。 、翻漿。 三、耐久性 路基路面工程從規(guī)劃、設(shè)計、施工至建成通車需要較長時間，且投資大的工程應(yīng)有較長的使用年限。因此路基路面工程應(yīng)具有耐久的性能。 四、路面表面平整度 影響行車安全，行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能。 五、抗滑性能 摩擦系數(shù)。 167。13 影響路基路面穩(wěn)定的因素 ： 公路沿線的地形、地貌和海拔高度。 平原區(qū)地勢平坦，路基需要保持一定的最小填土高度。 ：巖石的種類、成因、節(jié)理、風化程度和裂隙情況等。 ：氣溫、降水、濕度。 ：河流洪水位，常水位。 ：不同的土類具有不同的工程性質(zhì)。 167。14 路基土的分類 (1)分類體系 劃分依據(jù)：根據(jù)土的顆粒組成，塑性指數(shù)和土中有機質(zhì)含量分類。 分類：巨粒土、粗粒土、細粒土、特殊土。 (2)分類方法 1)按有機質(zhì)含量：有機質(zhì)土，無機質(zhì)土。 2)無機質(zhì)土按粗粒含量：巨粒土、粗粒土、細粒土三類。 3)巨粒土、粗粒土按其細粒含量和級配進一步細分（粒徑大小、不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)）。 4)細粒土按塑指Ip和液限WL在塑性圖上進一步細分。 巨粒土：高強度、穩(wěn)定性。 礫石混合料：強度、穩(wěn)定性滿足要求。 砂土：無塑性，壓實困難。 砂性土：粗、細顆粒適宜，理想材料。 粉性土：粉土顆粒，毛細作用強烈。需改良使用。 粘性土：細顆粒含量多。 重粘土：不透水，粘聚力大，干燥時很堅硬，施工難易開挖與破碎。 167。15 公路自然區(qū)劃 一、公路自然區(qū)劃的制定原則 二、公路自然區(qū)劃的劃分 我國公路自然區(qū)劃分為三個等級。 ：七個一級區(qū) Ⅰ——北部多年凍土區(qū)； Ⅱ——東部溫潤季凍區(qū)； Ⅲ——黃土高原干濕過渡區(qū)； Ⅳ——東南濕熱區(qū)； Ⅴ——西南潮暖區(qū)； Ⅵ——西北干旱區(qū)； Ⅶ——青藏高寒區(qū)。 : 依據(jù)潮濕系數(shù)K，將全國分為33個二級區(qū)和18個二級副區(qū)。 ： 1）以水熱、地理和地貌為依據(jù)，分為若干個具有相似性的區(qū)域單元； 2）以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)分為若干個類型單元。 167。16路基水溫狀況及干濕類型 一、路基濕度來源 (1)大氣降水； (2)地面水； (3)地下水； (4)毛細水； (5)水蒸汽凝結(jié)水； (6)薄膜移動水。 二、大氣溫度對路基水溫狀況的影響 凍脹:沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移動，并積聚在該處。這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)尤為嚴重。積聚的水凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。 翻漿: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)的承載能力便大大降低。經(jīng)重車反復(fù)作用，路基路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。 三、路基干濕類型 干燥、中濕、潮濕和過濕。 要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。 干濕類型以分界稠度wcwc2和wc3來劃分。 稠度wc定義:土的含水量w與土的液限wl之差與土的塑限wp與液限之差wL的比值。即 wc= (wL w)/(wL wp) （） : 1)對于原有公路，按不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度范圍內(nèi)路基土的平均稠度確定。 2)對于新建道路，可用路基臨界高度為標準來確定。 路基臨界高度:與分界稠度相對應(yīng)的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。 167。17路面結(jié)構(gòu)及層位功能 一、路面橫斷面 二、路拱橫坡度 路拱：橫坡度 橫坡度：行車、排水 三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能 特點：直接同行車和大氣接觸，承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，受到降水的浸蝕和氣溫變化的影響。 要求：具備較高的結(jié)構(gòu)強度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，耐磨，不透水；其表面還應(yīng)有良好的抗滑性和平整度。 材料：水泥混凝土、瀝青餛凝土、瀝青碎(礫)石混合料、砂礫或碎石摻土或不摻土的混合料以及塊料等。 分層：分兩層或三層鋪筑。水泥混凝土路面也有分上下兩層鋪筑。 2．基層 特點：承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力，并擴散到下面的墊層和土基中去。 要求：是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，具有足夠的強度和剛度，并具有良好的擴散應(yīng)力的能力，具有足夠的水穩(wěn)定性。 材料：主要有各種結(jié)合料(如石灰、水泥或瀝青等)穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎(礫)石、貧水泥混凝土、天然砂礫、碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣(如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等)和土、砂、石所組成的混合料等。 分層：分兩層或三層。 3．墊層 特點：改善土基的濕度和溫度狀況；擴散基層傳下的荷載應(yīng)力。 要求：水穩(wěn)性、隔溫性。 材料：松散粒料，砂、礫石；穩(wěn)定類墊層，水泥、石灰穩(wěn)定。 167。18路面的等級與分類 一、路面類型 面 層 類 型 適 用 范 圍 瀝 青 混 凝 土 高速公路、一級公路、二級公路、三級公路 水 泥 混 凝 土 高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路 瀝青貫入、瀝青碎石 瀝青表面處治 三級公路、四級公路 砂 石 路 面 四級公路 二、路面分類 1．柔性路面 總體結(jié)構(gòu)剛度較小，產(chǎn)生較大的彎沉變形，抗彎拉強度較低，土基承受較大的單位壓力。 主要靠抗壓強度和抗剪強度承受車輛荷載的作用。 包括各種未經(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)。 2．剛性路面 主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。 抗彎拉強度高，較高的彈性模量，較大的剛性。 豎向彎沉較小，路面結(jié)構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強度承受車輛荷載，通過板體的擴散分布作用，傳遞給基礎(chǔ)上的單位壓力較柔性路面小得多。 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。 前期具有柔性路面的力學性質(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混凝土。課后習題一、名詞解釋 二、思考題、作用及材料。？有哪些基本要求？？，干濕類型對路基有哪些影響？。，制定自然區(qū)劃的原則又是什么?試述公路自然區(qū)劃的意義。？水對路基有哪些影響？。，對不同性質(zhì)的土，填筑路堤時要注意哪些問題？，如何進行劃分？。，物理力學特性，行車性能和設(shè)計控制指標各方面講述柔性路面與剛性路面的區(qū)別。？簡述其意義。三、計算題：1 已知某市屬于Ⅳ4區(qū)，有一段粘土路基，，請確定該路基的干濕類型和平均濕度。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學性質(zhì)教學目標掌握路基的承載能力，路基的變形、破壞及防治，路面材料的力學強度特性；熟悉行車荷載，路面材料的累積變形與疲勞特性；了解環(huán)境因素對路基路面的影響；重點：行車荷載的基本概念、路基的承載能力。難點：路面材料的力學強度特性、累計變形與疲勞特性。 課時安排167。21 行車荷載 一、車輛的種類 分為客車與貨車兩大類。 客車：小客車、中客車與大客車。 貨車：整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計——軸重作為荷載標準。 二、車輛的軸型 我國公路與城市道路路面設(shè)計規(guī)范中以100kN作為設(shè)計標準軸重。 三、汽車對道路的靜態(tài)壓力 ——靜態(tài)壓力。 垂直壓力P：與汽車輪胎的內(nèi)壓力Pi、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀、輪載的大小等有關(guān)。 輪胎與路面接觸面上的壓力pamp。lt。內(nèi)壓力Pi，約為(～)Pi。 2. 接觸壓力 直接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。 近似于橢圓形，在工程設(shè)計中采用圓形接觸面積。 將車輪荷載簡化成當量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓力作為接觸壓力p，輪胎與路面接觸圓的半徑可以按式()確定。 5. 標準軸載 我國現(xiàn)行路面設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的標準軸載BZZ—100的P=100/4kN，p=700kPa： d100=， D100= 四、運動車輛對道路的動態(tài)影響 運動狀態(tài)的汽車：垂直靜壓力、水平力、振動力。 動力影響還有瞬時性的特征。 車輪施加于路面的各種水平力Q值與車輪的垂直壓力P，以及路面與車輪之間的附著系數(shù)φ有關(guān)，其最大值Qmax不會超過P與φ的乘積，即： Qmax≤Pφ () 2. 動載特性 其變異系數(shù)： (1)行車速度：車速越高，變異系數(shù)越大； (2)路面的平整度：平整度越差，變異系數(shù)越大； (3)車輛的振動特性：輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。 沖擊系數(shù)：振動輪載的最大峰值與靜載之比。 3. 瞬時性 ～。 五、交通分析 交通量是指一定時間間隔內(nèi)通過道路某一斷面的車輛總數(shù)。 在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過調(diào)查分析確定初始年平均日交通量N1，設(shè)計年限內(nèi)累計交通量Ne可以按式 汽車的軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算成標準軸載的作用次數(shù)。 我國瀝青路面和水泥混凝土路面規(guī)范均以單軸100kN作為標準軸載，以BZZ100表示。 各級軸載等效換算為標準軸載所依據(jù)的原則： 同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下，要達到相同的疲勞損壞程度。 輪跡橫向分布的圖形和峰值：交通的渠化程度，它隨許多因素變化，諸如：交通組織類型(不分車道混合交通，劃標線分道行駛或設(shè)分隔帶分道行駛)、車道寬、交通密度、交通組成、車速以及司機的駕駛習慣和經(jīng)驗等。 167。22環(huán)境因素影響 167。23 土基的力學強度特性 一、路基受力狀況 路基：自重、輪重 設(shè)計：路基受力在路基彈性限度范圍