长安大学道路与铁道工程《路基路面工程》历年专业课真题重点分析

为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：道路与铁道工程路基路面工程历年专业课重点分析问题1：沥青路面1）沥青路面设计问题1、试叙述和评价国内外主要沥青路面设计方法（理论）。（路基路面第十四章P377、411、417）（1995）世界各国的沥青路面设计方法，可分为经验法和力学—经验法两大类。经验法主要通过对试验路或使用道路的实验观测，建立路面结构（结构层组合、厚度和材料性质）、车辆荷载（轴载大小和作用次数）和路面使用性能三者之间的关系，如美国的加州承载比法（CBR法）和美国各州公路和运输工作者协会法（AASHTO法）。力学—经验法应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量（应力、应变、位移），建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型，路面设计按使用要求，运用关系模型完成结构设计。我国现行的沥青路面设计方法、美国的沥青学会（AI）法，和壳牌（Shell）法均为力学—经验法我国现行的《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）采用弹性层状体系作力学分析基础理论，以双圆垂直均布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复作用效应。AASHTO道路试验所得到的经验性方程，在现行指南中的基本模型。由于初始的方程是在试验为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：路当地特定的气候条件下，针对某种特定路面材料和地基土推导出来的。所以经20多年来工程实践，多次进行修订，现行指南已能运用于美国其他地区。Shell法通过分析路面破坏状态提出设计标准，建立路面模型并进行力学计算，通过试验获取路面材料参数，从而得出一种体系完整并具有很大实用价值的设计方法。2、试就沥青路面设计回答下列问题：（1999）（2000）（2001）（2009）①设计依据的力学理论（设计理论/设计原理）及采用的计算方法如何？②设计指标（标准）是什么？③设计参数有哪些？④不同车辆轴载如何计算，轴载的重复作用如何体现？（轴载换算及其力学原理）答：设计依据：采用弹性层状体系作为力学分析基础理论。设计指标为：路表面回弹弯沉值、沥青面层和基层层底拉应力。设计参数：路表弯沉值ls,结构层底拉应力σm,路基回弹模量E0，各个结构层的回弹模量Ei，结构层材料的弯拉极限强度σs。各种不同车辆的轴载应按以下原则作当量换算，得到当量的标准轴载次数。为使换算前后轴载对路面的作用到达相同的效果应遵循1、换算以达到相同的临界状态为标准并按照此等效原则建立良种轴载作用次数之间的关系；2、对某一种交通组成，不论以那种轴载的标准进行轴载换算，由换算说得的轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。我国路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载以BZZ—100表示在设计中轴载的重复作用是用设计年限累计当量标准轴载数表示的，即设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计当量标准轴载次数Ne表示（写出公式并解释各个参数）。3、试述柔性路面（沥青路面）设计理论、设计指标和设计荷载图示（用图表示）。答：设计理论：见第一题，设计指标：见第二题，设计荷载图示（见《路基路面》第一版P342第二版P390—P391）2）沥青路面结构组成问题1、下列高速公路沥青路面结构（面层、基层、底基层）是否合理，并说明理由。（2003）（2004）为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：）沥青混凝土、二灰（石灰粉煤灰）碎石、二灰土b）沥青碎石混合料、水泥稳定碎石、石灰土c）沥青混凝土、级配砾石、天然砂砾d）沥青混凝土、泥结碎石、石灰土。答：A项合理。B项中沥青碎石混合料作面层会造成表面层空隙率过大造成进水等危害。C项级配砾石作为基层强度、整体性均不合适，可换为优质级配砾石。D项泥结碎石不能用作高速公路基层。2、请给出你熟悉地区的沥青路面结构形式，并简要阐述其理由。（要求明确说明省份，画出路面结构图，指出结构层的大致厚度，结构层材料名称）（20分）（2005）3、试述沥青路面结构合理组合、各结构层厚度确定方法与依据。（20分）（2001）答：沥青路面通常由沥青面层、基层、底基层、垫层等多层结构组成。路面结构组合设计根据道路的交通等级与气象、水文等自然因素，按照面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求，贯彻因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则和以下几个组合设计原则，合理选择与安排路面结构各个层次，确保在设计使用期内，承受行车荷载与自然因素的共同作用，充分发挥各结构层的最大效能，使整个路面结构满足技术经济合理的要求。沥青路面结构组合应遵循以下原则进行设计：（1）保证路面表面使用品质长期稳定。（2）路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。（3）直接经受温度、湿度等自然因素变化而造成强度、稳定性下降的结构层次应提高其抵御能力。（4）充分利用当地材料，节约外运材料，做好优化选择，降低建设与养护费用。沥青面层在设计时应根据公路等级、交通量大小、重车所占的比例、选用沥青质量等因素，综合考虑确定沥青层厚度，另外沥青面层在路面结构中价格最高，一般还应对其厚度有所控制，但也不能过薄而影响压实效果。基层结构一般较沥青面层厚，通常需要20cm~40cm甚至更厚，基层结构的厚度主要应满足强度与刚度的设计要求，除此之外，应考虑施工实施的可行性和材料规格对厚度的影响，一般情况下，基层的厚度应大于混合料最大粒径的4倍。同时还应考虑压实机具的功能，通常取能一次压实的最佳厚度。若基层厚度超过最佳厚度，可分层铺筑，每层厚度接近最佳厚度。4、试述沥青路面基层的作用、要求和常用类型。（路基路面第一章、第十二章P24、278起）（1995）为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：（2007）答：沥青路面的基层承担着沥青面层向下传递的全部负荷，支承着面层，确保面层发挥重要的路面性能。与此同时，基层结构还承受着由于土基水文状况多变而发生的地基支撑能力变化的敏感性，使之不致影响沥青面层的正常工作。基层结构是承上启下保证路面结构耐久，稳定的承重结构层，因此要求基层具有较高的强度、稳定性和耐久性。基层受自然因素的影响虽然比面层小，但是仍应具有足够的水稳性，以防基层湿软后变形增大，从而导致面层损坏，基层表面还应具有较高的平整度，以保证面层的平整度及层间结合。与沥青面层相比，由于基层不直接与车轮和大气接触，相对于路面表面性能有关的材料性能指标（如抗滑性能，抗剪切变形等）可以略为放宽。沥青路面的基层按材料和力学特性的不同可以分为柔性基层（有机结合料稳定碎石，或无结合料稳定碎石）、半刚性基层（水泥、石灰、工业废渣等无机结合料稳定碎石）和刚性基层（低强度等级混凝土）三种。5、试述沥青路面的类型及适用条件。（2003）（2006）答：1、按强度构成原理分类，沥青路面可分为密实型和嵌挤型两大类。密实型沥青路面按其空隙率可分为闭式和开式两类。闭式混合料致密而耐久，但热稳定性差，故此类沥青路面适用于低温地区，有助于增强低温抗裂性，而不适于高温地区。开式混合料其热稳定性较好，此类沥青路面适用于高温地区。嵌挤类沥青路面，其热稳定性较好，适用于夏季高温地区，但因空隙率较大，易渗水，因而耐久性差不适合多雨地区。2、按施工工艺的不同，沥青路面可分为层铺法、路拌法和厂拌法三类。层铺法，此种方法常用于修筑沥青表面处治和沥青贯入式两种路面。路拌法因所使用的混合料强度较低，故只适用于养护或对路面强度要求较低的低交通量道路。厂拌法适用于各种路面但修建费用较高。3、根据沥青路面的技术特性，沥青路面可分为沥青混凝土路面，热拌沥青碎石路面，乳化沥青碎石路面，沥青贯入式路面，沥青表面处治五种路面，此外还有沥青玛蹄脂碎石路面（SMA）和开级配沥青混合料磨耗层（OGFC）等新型路面。其中，沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层，旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。沥青贯入式碎石路面可作二级及二级以下公路的沥青面层。沥青碎石路面适用于二级、三级公路的沥青面层，有时也用作联接层。沥青混凝为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：土路面常用作高等级公路的面层。乳化沥青碎石适用于作三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层，也可用作柔性基层。沥青玛蹄脂碎石路面适用于高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。开机配沥青混合料磨耗层适合于多雨地区修筑沥青路面的表面层。6、沥青面层类型及其应用。（2003）答：根据沥青路面的技术特性，沥青面层可分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯人式、沥青表面处治和沥青玛蹄脂碎石混合料等六种类型。沥青混凝土路面是指用沥青混凝土作为面层的路面，其面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混凝土的组成设计应根据其层厚层位、气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素确定，以满足对沥青面层使用功能的要求。沥青混凝土常用作高等级公路的面层。沥青碎石路面是指用沥青碎石作面层的路面，沥青碎石的配合比设计应根据实践经验和室内试验结果，并通过施工前的试拌和试铺确定。沥青碎石有时也用于联结层。沥青贯入式路面是指用沥青贯入碎（砾）石作面层的路面。沥青贯入式路面的厚度一般为4~8cm。当沥青贯入式的上部加铺拌和的沥青混合料时，也称为上拌下贯，此时拌和层的厚度宜为3~4cm，其总厚度为7~10cm。沥青贯入式碎石路面适用于作二级及二级以下公路的沥青面层。沥青表面处治是指用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。沥青表面处治的厚度一般为1.5~3.0cm。层铺法可分为单层、双层、三层。沥青表面处治适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。沥青玛蹄脂碎石路面是指用沥青玛蹄脂碎石混合料作面层或抗滑层的路面。沥青玛蹄脂碎石混合料是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。适用于高速公路、一级公路和其他重要公路的面层。3）沥青路面施工问题1、试述沥青混凝土路面施工的步骤、采用的机械及保证施工质量应注意点。（每题25分）（1999）2、沥青混凝土路面施工方法及关键工序。（13—324）（2003）答：沥青混凝土路面施工方法采用厂拌法施工，施工过程可分为沥青混合料的拌制与运输及现场铺筑两个阶段。（1）在沥青混合料的拌制与运输阶段，先进行试拌，并严格计量试拌时所用的各种矿料及沥青应。之后，即可选定生产配合比。正式拌制时，需要控制矿料和沥青的加热温度与拌和温度。为保证文件真实性特将文件保存为PDF格式。文件出自：经过拌和后的混合料应符合标准，无不良现象。厂拌沥青混合料通常用自动倾卸汽车运往铺筑现场，必须根据运送的距离和道路交通状况来组织运输。（2）在现场铺筑阶段热拌沥青混合料路面施工的关键铺筑工序为：基层准备和放样、摊铺、碾压和接缝施工。面层铺筑前，应对基层或旧路面的厚度、密实度、平整度、路拱等进行检查。并对基层或旧路面进行清扫和修复。为使面层和基层粘结好，在面层铺筑前4~8h，根据不同类型的基层洒布透层或粘层沥青，根据情况也可在面层铺筑前铺下封层。在准备好基层之后还应进行测量放样以控制混合料的摊铺厚度。沥青混凝土路面采用摊铺机进行摊铺。摊铺前应放出引导摊铺机运行走向和标高的控制基准线。摊铺过程中要随时检查摊铺厚度、平整度和路拱。沥青混合料摊铺厚度为沥青路面设计厚度乘以压实系数。碾压过程分为初压、复压和终