2垫层任务13-水泥混凝土路面的设计课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《2垫层任务13-水泥混凝土路面的设计课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 垫层 任务 13 水泥 混凝土 路面 设计 课件
- 资源描述:
-
1、路面施工技术 学习情境1 公路路面结构图识读与设计目 录1.1公路路面结构图的识读1.2沥青路面的设计1.3水泥混凝土路面的设计学习描述【知识目标】了解路基和路面的基本概念及对路面的基本要求;熟悉路面结构层次的划分;了解路拱横坡与路面排水结构;了解路面的分级与分类。【能力目标】能读懂公路路面结构图。【技术规范】公路工程技术标准(JTG B012003)。任务1.1 公路路面结构图的识读 任务1.1 公路路面结构图的识读 学习任务1 在“路基施工技术”课程中,我们已经学习了路基路面的一些基本概念,这里复习一下路基、路面、路床、上路堤、下路堤的概念及路基标准横断面图。1.1.1对路面的基本要求在“
2、路基施工技术”课程中,我们已经学习了路基路面的一些基本概念,这里复习一下路基、路面、路床、上路堤、下路堤的概念及路基标准横断面图。路基和路面是公路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照路线的设计线性(位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或填筑而成的岩土结构物,是路面的基础,承受由路面传来的行车荷载。路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料分层铺筑的供车辆行驶的一种层状结构物。任务1.1 公路路面结构图的识读任务1.1 公路路面结构图的识读路床:路面结构层底面以下0.8 m范围内的路基部分称为路床。路床分为上路床(00.3 m)和下路床(0.30.8 m)两层。上路堤:路面结构层底面以下0.
3、81.5 m的填方部分称为上路堤。下路堤:上路堤以下的填方部分称为下路堤。高速公路、一级公路的路基宽度一般是由车道、中间带和路肩组成的,如图1-1所示。二、三、四级公路的路基宽度一般是由车道和路肩组成的,如图1-2所示。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-1 高速公路、一级公路路基标准横断面图1-2 二、三、四级公路路基标准横断面 任务1.1 公路路面结构图的识读 学习任务2某二级公路,设计车速为60 km/h,按公路工程技术标准(JTG B012003)中表3.0.2、表3.0.51、表3.0.11确定车道宽度、车道数、硬路肩宽度、土路肩宽度、路基宽度,并将数值填入表1-1中。任务1.1
4、公路路面结构图的识读注1:表格中的已有数据为已知条件。注2:公路等级、设计速度、路基宽度、车道数等技术指标应满足公路工程技术标准(JTG B012003)和公路路线设计规范(JTG D202006)的规定,需通过对通行能力及服务水平的分析来评价技术指标的选择是否合理。任务1.1 公路路面结构图的识读 学习任务3公路沿线地形起伏,地质、地貌、气象特征多变,为了保证汽车能全天候地在路面上快速、安全、舒适地行驶,需要对路面做出以下基本要求。任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.具有足够的承载力具有足够的承载力行驶在公路上的汽车,通过车轮把垂直力、水平力以及汽车产生的振动力和冲击力传给路面,使路面结
5、构内部产生应力、应变和位移。如果路基和路面结构整体或某一组成部分的强度或抵抗变形的能力不足,路面就会出现断裂、沉陷、波浪或车辙等病害,影响路基、路面的正常使用。在路基和路面交工验收时,一般情况下,柔性材料(如级配碎石、沥青混凝土)用弯沉表示承载力,刚性材料(如水泥混凝土)、半刚性材料(如无机结合料稳定材料)用强度表示承载力。任务1.1 公路路面结构图的识读2.2.具有足够的稳定性具有足够的稳定性路面结构的稳定性是指路面结构在水和温度等自然因素的作用下,能较好地保持其工程设计要求的几何形态及物理、力学性能。路面结构的稳定性主要包括整体稳定性、水稳定性、温度稳定性(高温稳定性或低温稳定性)等。气温
6、的周期性变化对路面结构的稳定性有重要影响。高温季节沥青路面因软化,会在车轮荷载的作用下产生较大的变形。水泥混凝土路面面板在高温季节会翘曲变形,在车轮荷载的反复作用下,容易产生裂缝或造成断板。北方在低温冰冻季节,沥青路面、水泥混凝土路面、半刚性基层由于低温会产生大量收缩裂缝。任务1.1 公路路面结构图的识读3.3.具有足够的表面平整度具有足够的表面平整度路面表面平整度是影响行车安全、行车舒适性及运输效益的重要使用性能。不平整的路面表面会增大行车阻力,并使车辆产生附加的振动作用。这种振动会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全、驾驶的平稳和乘客的舒适感。此外,不平整的路面还会积滞雨水,加速路面的破坏。
7、优良的路面平整度,要依靠优良的施工装备、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,路基交工验收要验收平整度,路面的所有结构层次均要验收平整度。任务1.1 公路路面结构图的识读4.4.具有足够的表面抗滑性能具有足够的表面抗滑性能路面表面要求平整,但不能光滑。汽车在光滑的路面上行驶,车轮与路面之间缺乏足够的附着力(摩擦力),在雨天高速行车,当紧急制动或突然起动、爬坡或转弯时,车轮易产生空转或打滑,致使行车速度下降,油料消耗增加,甚至引发交通事故。沥青路面表面的抗滑能力通常选用坚硬、耐磨、表面粗糙的粗集料来实现,而对水泥混凝土路面则会采取一些工艺性措施(如刻槽)来实现。任务1.1
8、 公路路面结构图的识读5.5.具有足够的耐久性具有足够的耐久性路面结构在行车荷载和冷热、干湿气候因素的多次重复作用下,路面材料会产生老化衰变,路面的使用性能将逐步降低,从而逐渐产生疲劳破坏和塑性形变累积,缩短路面的使用年限。因此,路面结构必须具备足够的抗疲劳强度及抗老化和抗累积形变的能力,以保持或延长路面的使用寿命。为了提高路面的耐久性,除了精心设计、精选材料和精细施工外,经常和及时地养护、维修和恢复路用性能也是十分必要的。任务1.1 公路路面结构图的识读6.6.具有尽可能低的扬尘性具有尽可能低的扬尘性车身后面所产生的真空吸力会将路表的细小颗粒吸出而造成尘土飞扬,导致路面出现松散、脱落和坑洞等
9、破坏。路面扬尘会影响行车视距,降低行车速度,给沿线环境卫生带来不良影响。因此,要求路面在行车过程中应尽量减少扬尘。任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.2路面的结构层次 学习任务4按照各个层位功能的不同,路面结构层一般可划分为哪些层次?各层次的功能要求及常用的材料是什么?为了适应这一特点,路面结构通常是分层铺筑的,即按照使用的要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同分成若干层次。按照各个层位功能的不同,路面结构层一般可划分为面层、基层、底基层和垫层等多层,如图1-3所示。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-3 路面结构层次 任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.面层面层面层是
10、直接承受车轮荷载的反复作用和自然因素影响的结构层,它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用,同时还受到雨水侵蚀和气温变化的影响。因此,面层应具备较高的结构强度、抗变形能力、较好的水稳定性和温度稳定性,而且应当耐磨、不透水;其表面还应具有良好的抗滑性和平整度。修筑面层所用的材料主要有水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎(砾)石、砂砾(碎石)掺土(或不掺土)的混合料及块料等。路面面层的材料类型及适用范围见表1-2。任务1.1 公路路面结构图的识读 任务1.1 公路路面结构图的识读2.2.基层与底基层基层与底基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力,并将力扩散到下面的垫层和土基中。当基层太厚
11、时,为保证工程质量,可将其分为两层或三层铺筑。当采用不同材料修筑基层时,下层为底基层。当底基层为双层时,可分别称为上底基层、下底基层。修筑基层和底基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥、沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、碎石、砾石、片石、块石,各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。常用的基层和底基层类型见表1-3。任务1.1 公路路面结构图的识读 任务1.1 公路路面结构图的识读3.3.垫层垫层垫层是设置在基层(或底基层)和土基之间的结构层,它的主要作用体现在两个方面:一方面是改善土基的湿度和温度状况,以保证面层及基层的强度、刚度和
12、稳定性不受土基水温状况变化的影响;另一方面是将基层传来的车辆荷载应力加以扩散,以减少土基产生的应力和变形,同时也能阻止路基土挤入基层中影响基层结构的性能。垫层应具有排水、隔水、防冻、防污等功能,故对修筑垫层所用材料的强度要求并不是很高,但要求其水稳定性和隔温性能要好。垫层常用的材料有两类。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-4 高速公路、一级公路路面的边缘构造(尺寸单位:cm)1路缘石;2面层;3基层;4底基层 任务1.1 公路路面结构图的识读图1-5 某四车道高速公路沥青路面结构(尺寸单位:cm)任务1.1 公路路面结构图的识读 学习任务5图1-5是某四车道高速公路的路面结构,设计速度为1
13、00 km/h,问:路面的结构层次有哪些?各结构层次用的是什么材料?按公路工程技术标准(JTG B012003)中表3.0.2、表3.0.4、表3.0.5-1、表3.0.11校核该路面结构图中土路肩、行车道、硬路肩及路缘带宽度,计算图1-5中路面各结构层的宽度。任务1.1 公路路面结构图的识读在图1-5中,路面的结构层次有面层、基层、底基层。面层是沥青混凝土,分上、中、下三层铺筑,表面层是AC-13C、中面层是AC-20、下面层是AC-25;基层材料是水泥稳定碎石;底基层材料是级配碎石。在图1-5中,路面边缘构造为外侧设50 cm宽的浆砌片石护肩,内侧面层外设14 cm宽的路缘石,路缘石外侧设
14、10 cm宽的平台,基层与底基层间设15 cm的宽平台,基层、底基层放坡坡度为10.6,基层的厚度为36 cm,底基层的厚度为20 cm,故基层底面比顶面宽360.6=21.6 cm,底基层底面比顶面宽200.6=12 cm。路面各结构层的宽度计算如下:AC13C沥青混凝土表面层、AC20沥青混凝土中面层、AC25沥青混凝土下面层的宽度均为 1 125cm 任务1.1 公路路面结构图的识读关于路面结构层工程量的计算,当以面积为单位时,设计图纸一般按结构层断面中面积(层顶与层底的平均面积)计算,公路工程预算定额(上册、下册)(JTG/T B06022007)和公路工程概算定额(上、下)(JTG/
15、T B06012007)交底说明中规定:“路面面层的碾压面积按该面层的顶面面积计算。”原交通部公路工程定额站2007版公路工程定额应用释义中规定:“道路垫层、基层、面层以面积为单位时均以各结构层设计顶面面积计算,其放坡工程量定额中已考虑;按体积为单位时应按路面实体体积计算。在实际施工计量中,许多计量单均按结构层断面中面积计量,导致多计,在审计时应予扣减。”任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.3路面的排水路面要有完善的排水设施,否则路面会发生水损害。水损害是指沥青路面在有水的条件下,经受交通荷载和温度胀缩的反复作用,沥青膜在动水压力的作用下逐渐从集料表面剥离,沥青路面逐步出现麻面、松散、掉粒
16、乃至坑槽的损坏现象,如图1-6所示。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-6 路面水损害 任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.路拱及路拱横坡度路拱及路拱横坡度 学习任务6什么是路拱?选择路拱横坡度时应考虑哪些因素?在图1-5中,路拱横坡度为多少?为了保证路面上的雨水能够被及时排出,减少雨水对路面的浸润和渗透,从而保证路面的结构强度,路面表面应做成中间高、两侧低的形状,称之为路拱,如图1-3所示。在横断面上,路拱常采用直线形(直线-直线)和直线抛物线组合线形(直线-抛物线-直线)两种形式。任务1.1 公路路面结构图的识读2.2.路面排水结构路面排水结构 学习任务7路面排水的目的是什么?并识读
17、图1-5中的路面排水设施。路面排水的目的是迅速排除路面表面的大气降水和渗入路面结构中的水,防止水对路面结构层造成损害(水损害),确保路面结构的强度和稳定性。路面排水设计应根据公路等级、降水量、路线纵坡等因素,结合路基、桥涵结构物的排水设计,合理选择排水方案,布置排水设施,形成完整、畅通的排水体系,保证路基和路面的稳定。路面排水包括路面表面排水、中央分隔带排水及路面内部排水。任务1.1 公路路面结构图的识读路面表面排水常采用分散排水和集中排水两种形式。分散排水由路面横坡、路肩和边坡防护组成,适用于路线纵坡平缓、汇水量较小、路堤高度较低的路段。集中排水由路面横坡、拦水缘石或矩形槽、泄水口和急流槽组
18、成,适用于路堤高度较高或路堤边坡易受冲刷的粉性土、砂性土路段及凹形曲线的底部等。1)路面表面排水 任务1.1 公路路面结构图的识读图1-7 超高段集中排水对于新建高速公路超高段的集中排水,宜采用在左侧路缘带的左侧设置带有钢筋混凝土盖板的预制整体式U形混凝土沟或缝隙式排水沟,每2550 m设一处集水井,并通过横向排水管引至边坡的急流槽或暗管中,如图1-7所示。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-8 中央分隔带排水(尺寸单位:cm)中央分隔带的排水设施由排水沟(明沟、暗沟)、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。中央分隔带可采用凸式(见图1-8)、平式或凹式,一般不封闭,但也可封闭。2)中央分
19、隔带排水 任务1.1 公路路面结构图的识读图1-9 边缘排水系统(尺寸单位:cm)(1)路面边缘排水系统由纵向排水管、横向出水管、集水沟和反滤织物(土工布)等组成,如图1-9所示。3)路面内部排水 任务1.1 公路路面结构图的识读图1-10 排水基层(2)排水基层。当路面内部可能出现自由水滞留时,可采用沥青碎石或骨架空隙型水泥稳定碎石或级配碎石做排水基层。纵向集水沟可设在面层边缘外侧、路肩下或路肩边缘外侧,如图1-10所示。集水沟中的填料应采用与排水基层相同的透水性材料。水沟的下部设置带槽口或圆孔的纵向排水管,并间隔适当距离设置不带槽孔的横向出水管。任务1.1 公路路面结构图的识读图1-11
20、排水垫层(3)排水垫层。为拦截地下水、滞水或泉水进入路面结构,或排出因负温差作用而积聚在路基上层的自由水,可直接在路基顶面设置透水性排水垫层,并适当配置纵向集水沟、排水管或出水管等,如图1-11所示。任务1.1 公路路面结构图的识读1.1.4路面的分级与分类1.1.路面的分级路面的分级 学习任务8路面等级分为哪几级?水泥混凝土、沥青混凝土、沥青贯入式、沥青表面处治各属于什么等级的路面?任务1.1 公路路面结构图的识读路面等级分为高级、次高级、中级和低级,不同路面等级的面层类型和所适用的公路等级见表1-5。任务1.1 公路路面结构图的识读2.2.路面的分类路面的分类 学习任务9学习路面的分类。半
21、刚性路面半刚性路面刚性路面刚性路面柔性路面柔性路面1)2)3)在路面设计中,从路面结构的力学特性出发,可路面分为三类型。任务1.2 沥青路面的设计1.2.1沥青路面设计的力学模型按照公路沥青路面设计规范(JTG D502006)第8.0.1条规定,沥青路面结构设计的力学模型为双圆均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系,如图1-12所示。图1-12 路面荷载及计算点图示1.1.标准轴载标准轴载 学习任务10学习标准轴载BZZ-100的计算参数,计算校核标准轴载BZZ-100的当量圆直径d,并填入表1-7中。任务1.2 沥青路面的设计将双轮轮印的面积相加,转化为一个等值当量圆,称为单圆图式,如图1-
22、13(a)所示;将双轮的每个轮印分别转化为一个小圆,称为双圆图式,如图1-13(b)所示。公路沥青路面设计规范(JTG D502006)规定采用双圆荷载计算图式。任务1.2 沥青路面的设计图1-13 荷载计算图示任务1.2 沥青路面的设计公路沥青路面设计规范(JTG D502006)第3.1.1条规定:路面设计采用双轮组单轴载100 kN作为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-6确定。2.2.弹性层状连续体系弹性层状连续体系 学习任务11理解弹性体系、层状体系、连续体系的含义。任务1.2 沥青路面的设计(1)弹性体系。弹性体系是指沥青路面设计用弹性力学进行计算。(2)层状
23、体系。层状体系是指沥青路面由不同的路面结构层次组成。(3)连续体系。连续体系是指应加强路面各结构层之间的结合,提高路面结构的整体性,避免产生层间滑移。3.3.设计指标与验算要求设计指标与验算要求 学习任务12学习沥青路面的设计指标及验算要求。任务1.2 沥青路面的设计如图1-12所示,弹性层状连续体系在标准轴载BZZ-100的作用下,轮隙中点A处会产生向下的竖向回弹变形,称为计算弯沉值ls(单位为0.01 mm);沥青层、半刚性基层、半刚性底基层的层底B、C处(在当量圆圆心、轮隙中点下面)会产生较大的拉应力m。任务1.2 沥青路面的设计计算弯沉值ls越大,表明该路面结构的整体刚度(承载力)越低
24、,设计要求是轮隙中心处(A点)路表的计算弯沉值ls应小于或等于设计弯沉值 ld。设计弯沉值 ld 的计算公式为任务1.2 沥青路面的设计极限劈裂强度,对沥青混凝土来说,是指15 时的极限劈裂强度;对水泥稳定类材料来说,是指龄期为90 d的极限劈裂强度;对二灰稳定类、石灰稳定类材料来说,是指龄期为180 d的极限劈裂强度;对水泥粉煤灰稳定类材料来说,是指龄期为120 d的极限劈裂强度。学习任务13沥青路面的主要承重层为哪层?次承重层为哪层?任务1.2 沥青路面的设计公路沥青路面设计规范(JTG D502006)第4.1.1条规定:基层是主要承重层,底基层是次承重层。任务1.2 沥青路面的设计沥青
25、路面设计时,可选用基层或底基层为设计层,当路表面计算弯沉值大于设计弯沉值时,要增加设计层的厚度直到满足要求为止,即设计弯沉值为沥青路面结构设计的控制性指标,可先由路表面计算弯沉值 ls等于设计弯沉值ld来反算设计层厚度,然后验算各路面结构层的层底拉应力,若层底拉应力m大于容许拉应力R,则可增加设计层的厚度直到满足要求为止,或重新进行材料组成设计或更换材料以提高容许拉应力。综上所述,在进行沥青路面结构设计时,首先应进行交通量与交通等级的计算,然后进行结构组合设计初拟路面结构方案(确定各结构层次的材料、厚度、回弹模量),再用弹性力学计算软件(如HPDS 2011)进行沥青路面厚度的计算。1.2.2
展开阅读全文