《道路路面》PPT课件

第四章道路路面。第一节路面的性能及组成第二节路面类型与构造第三节常用路面简介第四节路面施工要点。第一节路面的性能及组成一、路面的使用性能及破坏形式二、路面的基本要求三、路面结构。一、路面的使用性能及破坏形式1、功能性能概念：路面的基本功能是指路面为车辆提供快速、安全、舒适和经济的基本功能的能力。它反映了路面的服务水平和行驶质量。影响因素：平整度、车辆悬挂系统振动特性、人对振动的反应或接受能力。。2、结构性能概念：路面的结构性能是指路面保持其结构完好而不出现损坏的能力。路面损坏可归纳为三类：1）路面结构的整体受到破坏造成的断裂和裂缝类2）路面结构虽仍保持整体性，但形状有较大改变的永久变形类3）路面表面材料的散失或磨耗的耗损类。二、路面的基本要求1.强度和刚度2.稳定性和耐久性3.表面平整度和抗滑性4.少尘性和低噪声。1、强度和刚度强度——是指结构整体及其各组成结构层抵抗行车荷载作用产生各种应力、避免破坏的能力。刚度——指路面抵抗变形的能力。。2、稳定性和耐久性1）稳定性路面结构袒露于大气之中，无时不受到温度和水分变化的影响，其力学性能也就随着不断发生变化，强度和刚度不稳定，使路况时好时坏。举例：沥青路面在夏季高温时会变软而产生车辙和推挤；冬季低温时又可能因收缩或变脆而开裂；水泥混凝土路面在高温时会发生拱胀破坏，温度急骤变化时会因翘曲而产生破坏；砂石路面在雨季时，会因雨水渗入路面结构，使其含水量增多而导致强度下降，产生沉陷、轮辙或波浪。。2）耐久性•路面结构要承受车辆荷载和冷热、干湿等自然因素的多次重复作用，由此而逐渐产生疲劳破坏和塑性变形的累积。•路面各结构组成的材料还可能由于老化而导致破坏。因此，必须具有足够的抗疲劳能力以及抗老化和抗变形累积的能力。。3、表面平整度和抗滑性能1）表面平整度表面平整度对路面的影响：•不平整的路表面会增大行车阻力，并使车辆产生附加的振动作用。•对车和旅客来说：这种振动作用会造成行车颠簸，影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适。•对路面来说：振动作用还会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车机件的损坏和轮胎的磨损，并增大油料的消耗——耗油。•不平整的路面还会积滞雨水，加速路面的破坏。。影响路面平整度的因素：•平整的路面表面，要依靠优良的施工机具、精细的施工工艺、严格的施工质量控制以及经常和及时的养护来保证。•路面的平整度还同整个路面结构和面层材料的强度和抗变形能力有关。。2）抗滑性能抗滑性能对路面的影响：在雨天高速行车，或紧急制动或突然起动，或爬坡、转弯时，车轮易产生空转或打滑，致使车速降低，油料消耗增多，甚至引起严重的交通事故。增强抗滑能力的措施：•通过采用坚硬、耐磨、表面粗糙的骨料组成路面表层材料来实现•采用一些工艺性措施来实现——如水泥混凝土路面的刷毛或刻槽等。。4、少尘性及低噪声1）尘土对道路的影响•对路：导致路面松散、脱落和坑洞等破坏。•对车：扬尘还会加速汽车机件的损坏，减短行车视距，降低行车速度；2）噪声产生的原因及降低措施原因：汽车发动机、路面不平整引起车身的震动。降低措施：应提高路面施工的平整度工艺。。三、路面组成1.面层——承受车轮垂直力和水平力的作用，也直接经受自然环境的影响。因此面层应平实坚固耐磨抗滑，并且不透水。2.基层——主要承受面层传来的车轮垂直力的作用并把它扩散到垫层。基层除应有必要强度外，还要有足够的水稳定性。3.垫层——为改善土基的湿度和温度状况，用来隔离路基土中水的上冒或防止路面下的冰冻深度深入至土基引起春融翻浆。。第二节路面类型与构造一、路面类型二、路面等级三、路面构造。一、路面类型1.按面层使用材料分：①沥青类②水泥砼③粒料④块料2.按强度构成原理分：①嵌锁法②级配法③稳定法④铺砌法。3.按荷载作用下的力学性质分：①柔性路面：各种基层(水泥混凝土除外)和各类沥青面层、碎(砾)石面层等组成的路面结构。②刚性路面：水泥混凝土作面层或基层的路面结构。③半刚性路面：指用稳定土或处治碎(砾)石以及用含水硬性结合材料的工业废渣修筑的基层称半刚性基层，把含有这类基层的路面结构称半刚性路面。。二、路面等级通常可按面层的使用品质、材料组成类型以及结构强度和稳定性的不同，将路面分成高级、次高级、中级和低级四个等级。。1.高级路面①公路等级：高速、一、二级公路用；②面层类型：沥青砼、水泥砼；③特点：a.强度、刚度高，稳定性好；b.使用寿命长，能适应较繁重的交通量；c.平整无尘，能保证高速行车；d.养护费用少，运输成本低；e.投资大。。2、次高级路面①公路等级：二、三级公路；②面层类型：沥青贯入式，沥青碎石、沥青表面处治；③特点：a.强度、刚度较高；b.使用寿命较长，适应交通量较多；c.行车速度较高；d.造价较低；e.费用和成本较高。。3、中级路面①公路等级：四级公路；②面层类型：碎（砾）石、半整齐块石、粒料类。③特点：a.强度、刚度低，稳定性差；b.平整度差，易扬尘；c.仅适应较小交通量；d.行车速度低，造价低；e.养护费用高、运输成本高。。4、低级路面①公路等级：四级公路；②面层类型：粒料、当地材料。③特点：a.强度、刚度最低；b.水稳性、平整度均差，易扬尘；c.仅适应较小交通量；d.低速行车，适用较小交通量；e.造价低，养护运输成本高。。等级力学性能适用性建设投资维修养护高级路面强度和刚度高，稳定性好使用寿命长。适应较繁重的交通量；平整无尘，能保证高速行车。材料质量较高，基建投资大。养护费用少，运输成本低。次高级路面强度和刚度较高，使用寿命较短。适应交通量较小，行车速度较低。造价较高级路面低养护和运输成本较高。中级路面强度和刚度低，稳定性差。使用期限短，平整度差，易扬尘。仅适应较小交通量；行车速度低，造价低养护和运输成本高。低级路面强度和刚度最低，水稳性和平整度均差，易扬尘。适应交通量最小，只能保证低速度行车。造价低，养护和运输成本很高。各等级路面的比较。路面类型、结构层次和组成材料的选择:（1）依据道路等级、交通繁重程度、路基承载能力、材料供应情况;（2）气候条件(气温、降雨和冰冻等);（3）施工考虑(设备、工艺、分期修建、施工期限等);（4）寿命周期费用、资金筹措等因素。路面类型的选择。三、路面构造（一）断面与宽度（二）路拱作用与线形（三）路拱坡度与路面排水。（一）断面与宽度1.路面的标准构造横断面:如图1.4.2-1。2.路面的宽度视公路等级而定，见表1.4.2-2。3.路面结构断面：有槽式和全铺式两类，如图1.4.2-2。（1）全铺式路面用于路基较窄的中级或低级公路，它可以加固路肩防止边坡冲刷。（2）槽式断面特点是路面厚度均匀并节省材料。。a)高速公路和一级公路横断面；b)二、三级公路横断面图1.4.1路面横断面。a)槽式b)全铺式图1.4.2路面结构断面1．路面；2土路肩；3路基；4路缘石；5加固路肩。1.路拱•路拱指路面的横向断面做成中央高于两侧(直线路段)，具有一定坡度的拱起形状。•作用是利于排水。（二）路拱。2.路拱线形及其选用（1）线形：可作成直线形或抛物线形。为了改善行车条件，可采用改进二次抛物线或一次半抛物线。（2）各种线形的选用①低级或中级路面宽度较窄——抛物线形中间部分较平缓，两侧横坡较大。②高等级公路——路面宽度较大。通常在路拱两侧设倾斜直线，中间插入圆曲线。圆曲线长约为路面宽度的三分之一。。（三）路拱坡度与路面排水（1）路拱基本形式：有抛物线、屋顶线、折线或直线。便于机械施工，一般采用直线形。（2）路拱坡度：应根据路面类型和当地自然条件，按表1.4.2-3规定数值采用。（3）路肩横向坡度：较路面横向坡度大1％～2％。（4）六、八车道的高速公路宜采用较大的路面横坡。。第三节常用路面简介常用路面沥青路面水泥混凝土路面。一、沥青路面•（一）基本概念及其特点•（二）分类及适用范围•（三）沥青路面对基层的要求•（四）沥青路面的设计要点。（一）基本概念及其特点1.定义在柔性、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混料面层的路面结构均称沥青路面。2.优缺点•优点（与水泥混凝土路面比较）（1）表面平整（2）无接缝（3）行车舒适（4)耐磨（5）噪声低（6）施工期短（7）养护维修简便且适于分期修建等优点。•缺点（1）易被履带车辆和坚硬物体所破坏；（2）表面常被磨光而影响安全；（3）温度稳定性差，夏天易软，冬天易脆并产生裂缝。（4）铺筑沥青面层受气候和施工季节的限制，雨天不宜铺筑各种沥青面层(乳化沥青面层除外)，冰冻地区气温较低时铺筑沥青面层，质量往往得不到保证。。3.结构性能及改善措施（1）结构性能①沥青类路面属柔性路面，其强度和稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。②在高温时，沥青类路面的抗车辙能力降低③在低温时，沥青类路面的抗变形能力低。④修筑沥青路面后，必须重视基层的水稳性。⑤路面经车辆荷载和环境因素作用，必须重视沥青路面的抗疲劳能力。。•在寒冷地区，为了防止土基不均匀冻胀而使沥青路面开裂，需设防冻层。•对交通量较大的路段，为使沥青路面具有一定的抗弯拉和抗疲劳开裂的能力，宜在沥青面层下设置联结层。•采用较薄的沥青面层时，特别是在旧路面上加铺面层时，要采取措施加强面层与基层之间的粘结，以防止水平力作用而引起沥青面层的剥落、推挤、拥包等破坏。（2）改善措施。（二）分类及适用范围1.分类•沥青混凝土•热拌沥青碎石•乳化沥青碎石混合料•沥青贯入式碎石•沥青表面处治。2.适用范围①沥青混凝土：高速公路和一级公路的表面层、中面层、下面层和二级公路的表面层。②热拌沥青碎石：适于做二级及二级以下公路的面层和柔性路面的上基层以及调平层。③乳化沥青碎石混合料：适于做三级、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。④沥青贯入式碎石(含上拌下贯式)：适用于做二级及二级以下公路的沥青面层。若沥青贯入碎石设在沥青混凝土层与半刚性基层、粒料基层之间时，沥青贯人式碎石应不撒封层料，也不做上封层。⑤沥青表处治：适用于三级、四级公路的面层及旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨牦层等。。（三）沥青路面对基层的要求1．具有足够的强度和适宜的刚度。2．具有良好的稳定性3．收缩变形较小4．表面平整，密实，路拱和面层坡度一致，高程符合要求。1．具有足够的强度和适宜的刚度承受车轮荷载作用，在行车荷载反复作用下，不应超过容许的残余变形，也不允许产生剪切和弯拉破坏。2．具有良好的稳定性在使用初期，其进水性较大，雨季时表面水有可能透过沥青面层进入基层和底基层中，导致基层材料含水量增加及强度降低，冰冻地区其危害性会更大。。3．收缩变形较小半刚性基层材料的缺点是抗变形能力低，在温度和湿度变化时产生温缩和干缩现象，使基层产生开裂，当沥青面层较薄时，易形成反射裂缝，进而严重影响路面的使用性能。4．表面平整，密实，路拱和面层坡度一致，高程符合要求保证沥青面层的厚度均匀一致，保证面层表面的平整度和拱度，保证基层应平整、密实。。（四）沥青路面的设计要点1．设计内容、原则及注意事项（1）路面设计内容路面结构层原材料的选择、混合料配合比设计、设计参数的测试与确定；路面结构层组合与厚度计算；路面结构的方案比选等内容;路面排水系统设计和路肩加固等的设计。。（2）设计原则①根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，进行路基路面总综合设计。②在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。③结合当地条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极、慎重地加以运用。。（3）注意的问题路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。为提高路面工程质量，应推行机械化施工。设计中应按远景交通量设计路面结构与厚度，铺筑时可减薄沥青面层，待路基趋于稳定后，视路面实际情况再加铺沥青面层。。2．设计方法与步骤（1）设计方法高速公路、一级公路和二级公路采用弯沉与拉应力两项指标进行设计，而三、四级公路只采用弯沉值指标进