路面工程习题参考答案2018

路面工程(第五版)习题参考答案备注：综述题有些只给了大纲，需要加以展开论述。第一章路面工程概述（课本第一章相关部分）1、路面的功能要求包括哪几个方面？A.强度和刚度（承载能力）B稳定性（水温稳定性）C耐久性D表面平整E抗滑F环保性－少尘、低噪音G辨识性－色彩、车道改变2、对路面有哪些基本要求？(1)具有足够的强度和刚度(2)具有足够的水温稳定性(3)具有足够的耐久性和平整度(4)具有足够的抗滑性(5)具有尽可能低的扬尘性(6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸3、路面结构为什么要分层，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何进行分层？行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱，对结构层材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐减弱。按照使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同划分。通常分为面层、基层和功能层。水泥混凝土路面：面层（水泥混凝土面板），基层(可分几个亚层),功能性垫层沥青混凝土路面：分层更细，面层、基层均可分几个亚层、在路基与基层间可设功能层。4、路面结构层位与层位功能(沥青路面与水泥路面不同)面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的路基（含垫层及土基），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。功能层：为保证面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态必要时设置功能层。他的主要功能是加强路面结构层之间的联接、改善路基的湿度和温度状况。按其作用可分为路基改善层、透水层、结合层等功能性垫层：起排水隔水、防冻和防污等多方面作用，而主要作用是调节和改善土基的水温状态，扩散由基层传递下来的荷载应力的作用。5、路面结构为何要分层？主要分为哪些层？各层的作用及其对材料的要求如何？因为行车荷载和自然因素对路面的影响，随着深度的增加而降低，对路面材料的强度，稳定性等要求也随之降低，所以分层。主要分为面层、基层、功能层面层直接承受行车荷载和自然力的反复作用，应具有足够的强度和抗变形，抗水害、抗疲劳的性能，还要求平整、抗滑、耐磨、不透水等。基层是路面结构的主要承重层，进一步扩散行车荷载到底部。要有有足够的强度、一定的刚度和良好水稳定性；表面应平整，与面层很好的结合。垫用来层调节和改善路基的湿度和温度状况，保证路面结构的稳定性或抗冻性。要有有良好的水稳定性、隔温性和透水性。5、为什么路面结构十分重视温度的影响？【试述气温对路面各结构层的影响？设计施工中应采取何措施尽可能将气温变化对路面的不利影响降低？】气温:气温高低及气温变化（温差）沥青层：高温变形（车辙、推移）-设计中选择或设计使用高温变形能力好的沥青及沥青混合料;低温开裂-设计中选择低温变形能力好的沥青水泥混凝土面板：热胀冷缩-水平方向设置纵缝横缝;竖向产生翘曲应力-适宜的面板厚度与路面结构组合，对支撑层的要求高（平整、光滑、塑性变形小、耐冲刷等）半刚性基层:产生温缩裂缝:设计中做好强度刚度的协调,施工期间尽可能减少温差对结构层的影响负温区与湿度耦合时还可能出现冻融-需考虑结构抗冻厚度与保温、隔温层设计6、如何合理拟定沥青路面结构层层次和层的厚度?考虑公路等级、交通荷载等级、使用功能、平整度、经济性等设置需要的结构层以及结构层亚层数。如面层+基层或面层+基层或垫层，如需要考虑隔水、防冻可加设功能性垫层，如需要提高表面平整度，面层可设3个亚层-表面层、中面层、底面层。（4分）结构层亚层厚度确定：考虑压实性(满足施工最小厚度和不超过最大压实厚度)与施工均匀性（粒径与厚度匹配），总厚度满足结构受力要求7、柔性路面、刚性路面、无机结合料稳定材料基层沥青路面各有何特点？柔性路面，弹塑性工作特性，总体刚度较小，表面变形较大、靠各层扩散荷载，路基受力较大刚性路面，弹性工作特性，面板刚度大、强度高、弯拉模量高，表面变形较小，主要靠混凝土面板受力，土基变形小，对支撑体系稳定性要求高半刚性路面，前期柔性，后期刚性，总体刚度居中，路基受力中等如何选择路面结构类型？8、路面按其力学特点又分为哪几类?根据基层材料类型及组合的不同，沥青混凝土路面分为哪几类？沥青混凝土路面、水泥混凝土路面(刚性路面)、复合式路面（刚性路面+沥青罩面层）柔性基层沥青路面、半刚性基层沥青路面、组合式基层沥青路面、刚性基层沥青路面。第六章交通荷载及路面设计参数名词：轴载谱：不同轴载的作用次数的频率组成轴载换算：各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用设计轴载来综合累计设计轴载：路面设计中将轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用的轴载。或路面结构设计中采用的计算轴载。（我国设计轴载为双轮组单轴重100KN的车辆，以BZZ-100表示1、为什么要进行车辆类型和轴载类型的分类？路面设计用的交通量和道路等级确定的交通量有何差别？汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；路面的不同使用性能与车辆轴重、轮组数、轴数、轴组、轴距等相关，损伤程度不一，需要确定各种车辆对路基路面使用性能的损失系数，因此车辆类型依据轮组和轴组类型和轴型组合进行分类。道路等级确定的交通量主要是用于确定车辆对道路的空间占有率或时间占有率，从而确定所需车道数，(将全域车辆交通量换算为设计车辆标准交通量)。路面设计用交通量：对路基路面结构结构功能产生损伤的车辆交通量，主要是2轴6轮以上货车和大客车。2、荷载对路面的作用有哪些？什么情况下用哪种荷载作用方式？道路上行驶的汽车除给路面施加垂直压力外，还施加水平力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性、重复性、振动性。3、什么是标准轴载？我国用什么做为标准轴载？其他国家为什么用不同的标准轴载？路面设计中将轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用的轴载。我国标准轴载为双轮组单轴重100KN的车辆，以BZZ-100表示如美国双轮组单轴重80KN的车辆德国双轮组单轴重110KN的车辆等4、为什么要进行轴载换算？水泥混凝土路面与沥青混凝土路面如何进行轴载换算？路面的不同使用性能与车辆轴重、轮组数、轴数、轴组、轴距等相关，损伤程度不一，需要确定各种车辆对路基路面使用性能的损失系数，将路面上轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用。沥青路面轴载换算：a、根据沥青混合料层底应变疲劳、无机结合料稳定层应力疲劳、沥青混合料层永久变形量、路基永久变形等指标确定对应的损失等效系数进行换算；水泥砼路面轴载换算：根据弯拉应力疲劳损失等效系数进行换算。5、何谓路面设计累计当量轴次Ne？怎样确定？它在路面设计中有何用处？基于现有交通量及其增长率，方向系数、车道系数、车辆类型组成、轴型组成、和轴重等，将道路上行驶的汽车轴载与通行次数按照等效原则换算为当量设计轴载累计作用次数。（或在设计使用年限内，设计车道上当量轴次的总和）进行交通量调查、确定初始年2轴6轮以上车辆交通量AADTT,调查确定方向系数、根据设计车道数确定车道系数、确定交通量年平均增长率，根据不同损伤指标的轴载换算方法确定各类车辆的当量设计轴载换算系数，再根据设计使用年限计算确定当量设计轴载换算系数。作用：确定交通荷载等级用于指导路面结构组合设计、结构层厚度设计与材料设计。路面设计中，主要考虑哪些行车荷载因素？轴载大小，接触面面积，竖直压力和水平压力，轴载谱，轮迹横向分布，使用年限内轴载的重复作用次数等。6、不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的，请说明该“等效原理”的主要依据是什么？沥青路面：沥青混合料层疲劳寿命、无机结合料稳定层疲劳寿命、沥青混合料层永久变形量、路基永久变形水泥路面：水泥混凝土面板底面的弯拉应力7、碎砾石在不同偏应力下抵抗累积变形性能有何不同？具有非线性特性，有明显的应力依赖性，模量随偏应力水平的增加而增加，12、公路沥青路面设计中轴载换算的换算原则是什么？①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；②等厚度原则：不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。13、请结合规范分析无机结合料稳定材料路面设计参数的内容及测试要求。材料设计参数：7d无侧限抗压强度试验要求：按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件、试件高：直径×高度=Ø100mm×高150mm，或直径×高度=Ø150mm×高150mm，或直径×高度=Ø150mm×高300mm。标准养生7d，饱水1d测其无侧限抗压强度结构设计参数：单轴压缩弹性模量和弯拉强度养生时间为材料设计龄期（90天或180天），整个养生期间的温度应保持20±2℃，养生期的最后一天，将试件浸泡在水中（水的深度应使水面在试件顶上约2.5cm）、侧向没有围压时的单轴抗压模量（侧面法-是静态法）。14、请结合规范分析沥青混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。设计参数：单轴压缩动态弹性模量，弯拉强度1）重复加载单轴压缩动态回弹模量试验，试验温度采用20℃，面层沥青混合料加载频率采用10Hz，基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz。材料参数：2）60℃单轴贯入强度3）60℃车辙试验：动稳定度DS与永久变形量R0;4）水稳定性试验：马歇尔残留稳定度试验，劈裂试验残留强度比5）低温稳定性：-10℃低温弯曲试验破坏应变15、请结合规范分析水泥混凝土材料路面设计参数的内容及测试要求。抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量第七章路面基层1、什么是柔性基层、半刚性基层、刚性基层？分别采用哪些材料？柔性基层：用有机结合料(沥青)或有一定塑性细粒土稳定各种集料或不加任何结合料的集料类铺筑的基层。材料：粒料类、沥青处治粒料或土、沥青稳定碎石类、沥青混凝土半刚性基层：主要使用水泥，石灰或工业废渣等无机结合料，对级配集料或土做稳定处理的基层结构。材料：水泥稳定类、石灰稳定类、二灰稳定类、水泥粉煤灰稳定类、水泥石灰综合稳定类。刚性基层：采用水泥混凝土修筑而成的路面基层。材料：贫混凝土、碾压混凝土、水泥混凝土2、石灰稳定土、水泥稳定土和二灰稳定土在强度形成原理上有何差别？石灰稳定土强度形成机理：离子交换作用、结晶作用、火山灰作用、碳酸化作用。四种作用中，主要是离子交换作用与火山灰作用，是构成石灰土早期强度的主要因素，后期强度则更多源于碳酸化作用和结晶作用。水泥稳定土强度形成机理：在利用水泥来稳定土的过程中，水泥，土和水之间发生了多种非常复杂的作用，从而使土的性能发生了明显的变化，包括化学作用、物理-化学作用、物理作用。主要作用过程包括水泥的水化作用、离子交换作用、化学激发作用、碳酸化作用。二灰稳定土的强度形成机理：石灰的重结晶作用，离子交换与吸附作用，碳酸化作用，火山灰反应3、何谓半刚性基层？请从力学特性来解释“半刚性”的含义。具有半刚性的结构层为何只宜作基层或垫层？此类基层的主要缺点是什么？在路面结构组合中又如何克服这些缺点？半刚性基层指的是用无机结合料稳定土铺筑的能结成板体并具有一定抗弯强度的基层。半刚性是指刚度比较小，介于刚性和柔性之间，不耐磨，所以只能做基层或垫层。缺点如下：（1）半刚性材料不耐磨，不能做面层。路面由于车辆载荷的作用，会产生摩擦，半刚性材料不耐磨，不能适应路面面层的要求；(2)半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝普遍存在。在国外普遍采取对裂缝进行封缝，而在交通量繁重或者高速公路上，这种封缝工作十分困难。而在我国，目前根本没有发现裂缝就进行沥青封缝的习惯，因而开裂得不到有效的处理。(3)半刚性基层非常致密，渗水性很差。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青面和基层的分界面扩散、积累。半刚性基层沥青路面的内部排水性能