城市道路与交通规划第八章

第8章城市道路路面基本知识城市道路与交通规划（1）第8章城市道路路面基本知识8.1概述城市道路的路面是城市道路的重要组成部分。它由各种材料铺筑在路基上供车行、人行的层状构筑物。路面质量的好坏，直接影响到行驶、速度、安全和运输成本。为满足对城市道路的通畅、安全、舒适、经济等各方面的要求，对道路路面就有一定的要求。第8章城市道路路面基本知识8.1.1路面的基本要求城市交通要求道路路面：1.能承受各种车辆行驶而不受破坏；2.能保证全天候通行；3.能在一定的通行速度下保证安全和舒适。因此，对城市道路的路面有以下要求：8.1.1.1强度和刚度路面应有足够的强度和刚度，以承受行车荷载的作用。第8章城市道路路面基本知识8.1.1.1强度和刚度路面应有足够的强度和刚度，以承受行车荷载的作用。强度车辆行驶，路面结构内会产生不同的压应力、拉应力和剪应力。如果路面的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，路面就会出现断裂、凹陷、碎裂、波浪等破坏现象，影响正常行车。第8章城市道路路面基本知识8.1.1.1强度和刚度刚度刚度是指路面抗变形的能力。强度与刚度是两个不同的特性，有联系又有不同。同样强度路面，刚度可能不同。在强度足够，刚度不足的情况下，也会使路面产生变形，如波浪，凹陷等破坏现象。第8章城市道路路面基本知识8.1.1.2稳定性路面暴露在自然环境中，在水份、温度的影响下，路面的性能会发生变化，影响路面的强度和刚度，为此必须选择适合于当地情况的路面结构与材料，使其变化减少到最低。8.1.1.3平整度道路的平整度对使用的安全性和舒适性有很大的影响。平整度差会影响行车速度，同时因车辆颠簸会加快路面破坏和车辆损坏。道路路面要求有较好的平整度，行车速度越快，对平整度要求越高。第8章城市道路路面基本知识8.1.1.4粗糙度路面的粗糙度----是指路表面与行驶车辆轮胎之间应具备足够的摩擦阻力，以满足车辆滚动前进或制动停车的安全需要。光滑的路面使车轮缺少足够的摩阻力，容易空转打滑导致交通事故。尤其在行车速度高，或是曲线路段、爬坡路段，更应保证足够的粗糙度。第8章城市道路路面基本知识8.1.2路面结构组成行车的动态影响主要包括水平力和动力作用。水平力----是指车辆行驶时，轮胎对路面产生的水平反力。•在车辆紧急制动时，对路面产生的水平推力最大，可达竖向力的80％。•动态作用----车辆在路面上行驶时，由于自身的震动和路面的不平整，车轮以一定频率和振幅在路面上跳动，使作用于路面上的轮载呈时大时小的变化作用。行车的动态作用主要影响路面的受力状况，对路基影响较小。第8章城市道路路面基本知识8.1.2路面结构组成从行车荷载对于路面作用分析，其竖向应力和应变随深度而递减，因而对各层材料的强度和弹性模量的要求也可随深度而相应减小。因此，路面分层构筑，按强度和弹性模量自上而下递减的组合，既能充分发挥各层材料的能力，又能充分利用当地材料，以降低造价。第8章城市道路路面基本知识8.1.2.1面层面层是路面结构最上面一个层次，直接受行车、自然条件等因素的影响，并将荷载传递至基层。因此，要求面层有较好的强度和刚度，良好的水、热稳定性，耐磨不透水，其表面有良好的平整度和粗糙度。路面的使用品质主要取决于面层。修筑面层的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料、碎(砾)石掺土(或不掺土)混合料和块石等。第8章城市道路路面基本知识8.1.2.1面层面层材料的单价较高，因此常根据结构层所受的应力不同，分两层或三层修筑，如沥青混凝土可作面层上层，沥青碎石作为面层下层。为加强面层与基层共同作用或减少基层裂缝对面层影响，面层与基层间加设联结层。为改善行车条件，延长使用寿命，面层上常铺有2~3cm的磨耗层。而为延长磨耗层使用期限，提高平整度，有时在磨耗层上再铺保护层。联结层、磨耗层、保护层都是路面面层的一部分，或是一种养护措施，或是因结构需要而设。第8章城市道路路面基本知识8.1.2.2基层基层在面层以下，是路面的主要承重层，主要承受由面层传递的荷载垂直力。基层应有足够的强度和刚度，并有良好的扩散应力的性能。强基层才能薄面层。基层也应有平整的表面，以保证面层厚度均匀。它还可能受地表水或地下水侵入，应有足够的水稳定性，以防止受湿变形而影响强度。第8章城市道路路面基本知识8.1.2.2基层用作基层的主要材料有：碎石、砾石、石灰土、用水泥或沥青处治的碎(砾)石、工业废碴组成的混合料和片石、块石等。基层有时也可分为两层，其厚度根据施工碾压的要求而定。8.1.2.3垫层垫层设置在基层以下与土基之间，作用主要是隔水、排水、防冻和扩散应力，改善土基和基层的工作条件。此外还能阻止路基土挤入基层，起隔离作用，保证路面稳定性。第8章城市道路路面基本知识8.1.2.3垫层用作垫层的材料强度不一定要高，但要求水稳定性或隔热性能好。常用材料有两种类型。一是松散颗粒材料，如砂、砾石、炉碴、片石等用于修筑透水性垫层；二是整体性材料，如石灰土、炉碴石灰土类等用于修筑稳定性垫层。8.1.3路面分类按路面结构在行车荷载作用下的力学特征，分为柔性路面和刚性路面两类。第8章城市道路路面基本知识8.1.3.1柔性路面柔性路面主要包括用各种块料面层、各类有机粘结料面层和各种基层(水泥混凝土基层除外)所组成的路面结构。其结构强度主要是依靠有颗粒级配的石料相互密实嵌挤，再加上适量有粘性、弹塑性的结合料共同作用而得的。从受力特点来看，柔性路面抗压，不抗弯拉。在行车荷载的作用下有一定的塑性，允许产生弯沉变形之后又回复到原位时，残留一些微小的变形。但一旦累计变形过量，即引起柔性路面的破坏。第8章城市道路路面基本知识8.1.3.1柔性路面因此，在柔性路面的构造中，“密实嵌挤”的原则十分重要。一般来说，面层的造价比较贵，而基层、垫层相对比较便宜。面层的厚度一般相对薄些，但应高强、抗剪、耐磨和热稳定性好。基层可以厚些，承受压力，越往下层，应力越小，对所需的材料要求也可以相对低。第8章城市道路路面基本知识8.1.3.2性刚路面刚性路面主要指水泥混凝土作面层或基层的路面结构。由于水泥混凝土路面是整体的板块，其强度、特别是抗弯拉(抗折)强度，远高于其它路面材料；它的弹性模量也较其他各种路面材料大得多，呈现较大的刚性。在行车荷载的作用下，垂直变形极小；荷载通过混凝土板体的扩散分布，传递到路基上的压力较柔性路面小得多。第8章城市道路路面基本知识8.1.3.2性刚路面但水泥混凝土路面在重载下一旦强度不足，就立刻会引起刚性路面板被折断、损坏。常在纵向板块缩缝之间加传力杆，横向板块之间加企口纵缝，以增强板块间分担荷载的作用。用无机结合料(水泥或石灰)、稳定的土或处治碎(砾)石及含有水硬性结合料的工业废碴基层，在前期具有柔性结构的力学特性，而后期强度刚度均有较大增长，但最终强度刚度仍较刚性路面低的路面结构----半刚性路面。第8章城市道路路面基本知识8.1.3.2性刚路面按路面特性，交通要求不同，可分为高级路面、次高级路面、中级路面和低级路面四类。城市快速路、主干路、次干路采用高级路面；支路、街坊道路可采用次高级路面。第8章城市道路路面基本知识8.1.4路面结构选择8.1.4.1机动车道车行道路面结构的选择，应根据城市道路的等级、承担的交通量、使用年限、当地气候、地质条件和当地材料情况等因素确定。沥青类路面。沥青类路面表面平整，耐磨、行车舒适，施工期短，养护维修简便，宜于分期修建，可以适用于各种城市道路路面。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.1机动车道沥青类路面。城市快速路、主干路、次干路、支路根据等级性质不同，可以采用不同类型的沥青路面。•在重交通道路上应采用沥青混凝土路面、强度大承载力高的基层和坚实的路基；•在潮湿多雨地段则应采用密实性好、渗水少的沥青类路面；•在纵坡大于3％的路段，宜采用粗粒式沥青碎石或粗面式沥青表面处治；第8章城市道路路面基本知识8.1.4.1机动车道沥青类路面。•在纵坡大于6％路段则不宜采用沥青路面；•通行履带式车辆的道路也不宜采用沥青路面。水泥混凝土路面水泥混凝土路面具有较高的承载能力、扩散荷载的能力和较好的耐疲劳作用特性。在荷载重和交通量大的城市道路上，宜采用水泥混凝土路面，特别是在土基软弱时，水泥混凝土路面更显优越性。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.1机动车道水泥混凝土路面水泥混凝土的水稳定性和温度稳定性均较好。在过水路面、冰冻地区、或炎热地区，适宜于采用水泥混凝土路面。水泥混凝土路面粗糙度好，抗滑，适用于纵坡大，或小半径平曲线道路。水泥混凝土路面的致命缺点是在遇到强烈地震后，路面板块翘曲变形，接缝间高低错落不平，无法通行救灾交通，事后翻建难度大。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.1机动车道其它路面结构整齐块石铺砌的高级块石路面，坚固耐久，可以适应重交通，必须要有很坚实的基层。块石路面施工速度慢，建设成本高，只适用于特殊的城市道路的车行道，如通行履带式车辆路段、铁路平交道口或陡坡路段等处。其它块料铺砌路面和碎石路面一般不适用于城市快速路、主次干路、支路和街坊道路的车行道面层，通常作为路面的基层和底基层使用。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.1机动车道其它路面结构城市道路上的公交站点对路面强度要求很高,这是由于：车辆进站制动引起的向前水平推力很大，出站时，加速向后的水平力也很大。路面的抗剪强度不足，路面易起拱，起搓板公交站点不宜采用沥青路面，可用水泥混凝土或块料铺砌路面。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.2非机动车道非机动车道主要供自行车、客货三轮车行驶。由于荷载较轻，可采用简单路面结构，尽量采用地方材料(尤其是基层)。面层可以采用沥青混凝土、沥青碎石、沥青表面处治等；基层可采用石灰稳定类、天然砂砾等。在色彩上，自行车道可以铺筑成与机动车道不同，国外常采用赭红色的路面。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.2非机动车道非机动车道的路面要平整，其粗糙度可比机动车道的低些；使两者有明显的区别，以确保骑车人的安全。在常用的三幅路断面上，沿路两侧单位出入的机动车，有时需在非机动车道上顺向行驶一段距离，再进入机动车道。所以，非机动车道的路面，也应考虑少量机动车辆行驶的要求。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.3人行道城市道路上人行道铺装应平整、抗滑、耐磨、美观，其厚度应保证施工最小厚度的要求。面层可采用各种规格的预制混凝土方砖、预制混凝土联锁块、细粒式沥青混凝土、沥青石屑、水泥混凝土等。基层和土路基一定要有较高的强度和稳定性；否则基层容易产生不均匀下沉，雨后路面砌块缝间溅水，行人都走到车行道，引起交通不安全。第8章城市道路路面基本知识8.1.4.3人行道彩色预制混凝土连锁块铺装，能拼出各种彩色图案、美化市容，乐为城建部门采用。凡是采用彩色块料铺装路面，一般禁止机动车辆驶入(特殊急救车辆除外)，以确保步行者安全。车辆出入口处的人行道路面结构和厚度，应根据车辆荷载情况而定。在公园的步道上，还可以用带缺角的预制混凝土联锁块，或有密格子的工程塑料做成的联锁盘铺装成路面，在其缺角或格子内载上草皮，形成一条绿色的步道。第8章城市道路路面基本知识8.2土路基和基层8.2.1土路基路基是路面的基础，一般由压实的自然土壤组成，又称土路基。路基坚强稳定，不仅有利于提高路面强度和道路的使用品质，还可以减薄路面结构层的厚度，降低路面工程造价。反之，若路基松软，在行车荷载的长期作用下，过量变形，会引起路面的不均匀沉陷，影响路面平整度，导致路面过早破坏。这在桥墩与路面的连接处表现得特别明显。第8章城市道路路面基本知识8.2.1土路基土路基的品质主要取决于其刚度和稳定性。8.2.1.1土路基填料的选择一般不含有害杂质的土，大多均可用作路基填料。但各种填料的工程性质和运用性是由差别的：不易风化的石块：透水性极大，强度高，水稳性好，使用场合和施工季节