道路与桥梁概论-柔性路面设计31页PPT

4.4 水泥混凝土路面
路面施工机械
沥青洒布机是在以贯入法、表面处治法修筑路面，稳定土壤以及路拌沥青混合料等工程中，用以运输、洒布液态沥青和煤焦油的一种专用机械
石屑撒布机： 用来撤布石屑到洒过沥青的路面上，作为黑色路面的配套机械。 构造：由一个箱形料斗和装在料斗下方的撒料转筒所组成。转筒的侧面有用弹簧钢板做成的斗门，斗门与转筒之间有可调整的间隙。当转筒旋转时就将料斗的石屑从斗门缝撤出去。 石屑撒布机有拖式和自行式
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施工缝：每天工作结束或因临时原因而中断施工时，需设置横向施工缝
混凝土一次铺筑宽度小于路面宽度时，需设置纵向施工缝。横向施工缝应尽可能设在缩缝处，做成设传力杆的平缝形式。如有困难而设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口形式，以保证缝隙不张开。纵向施工缝则采用设拉杆的平缝或设拉杆的企口缝形式。传力杆和拉杆的尺寸和间距．与前述缩缝和胀缝的传力杆和拉杆相同。
路面结构层次划分示意图 i-路拱横坡度；1-面层；2-基层（有时包括底基层）； 3-垫层；4-路缘石；5-加固路肩（硬路肩）；6-土路肩
路面工程概述
4.1 路面工程概述
面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响 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）石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等
基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基层去 ，基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力
路面工程概述
4.1 路面工程概述
一类是由松散粒料 另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层

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路基的干湿类型
路基湿度的来源
大气降水、地面水、地下水、
水蒸气及其凝结水、给排水设施泄露
路基干湿类型的划分
标准：平均稠度Bm=（WL-Wm）/（WL-Wp） 类型：干燥、中湿、潮湿、过湿
路基临界高度
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6.2路基设计 一． 路基横断面基本形式
路堤
路堑
半挖半填路基
3.1竖曲线设计
定义 分类 作用
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竖曲线要素计算
变坡角 1 （2 “”为凸曲线、“”为凹曲线） 曲线长L R
切线长T
L 2
外矢距E T 2 2R
切高y x2 2R
竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T 竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T 某桩号在凸（凹）曲线上的设计标高
=该桩号在切线上的设计高-（+）y
拓宽路口式交叉口设计 拓宽车道数
拓宽位置的选择
拓宽车道长度的计算
环形交叉口设计
中心岛的形状和尺寸
环道的宽度
交织角
环岛进出口的转弯半径
第32页/共94页环 道 的 横 截 面
交叉口竖向设计
原则
基本形式
设计方法及步骤
O2
E2 A
E D3
E3
M3
O3 F3 F
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计算图示
5.2立体交叉设计
路基土方施工
开挖
运输
填堆
压实
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修整
路基压实
压实土基的意义
影响路基压实效果的因素：
干
内因： 含水量
容 重
土质
外因： 压实功能
压实机具
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当沉陷严重时，超过了结构的变形能力，在结构层受拉区产
生开裂而形成纵裂； 并有可能逐渐发展成网裂。
2、造成路面沉陷的主要原因是：路基土的压缩。 当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的 车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。
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3、控制标准： 为了控制路面的沉陷，可选用路 基的垂直压应力或垂直压应变作为设计标准，如：
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永久变形量。
P [ P ]
2）或以路基顶面的竖向压缩应变作为指标。
z 3 [ z 3 ]
上述设计指标，对任一柔性路面都要满足。
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§13-6 弹性层状体系的弯沉计算
由不同材料的结构层及路基组成的路面结构，在荷载作 用下其应力应变关系一般呈非线性特性，因此说，沥青路 面在力学性质上属于非线性的弹粘塑性体。 但是考虑到行驶车轮作用的瞬时性，在路面结构中产生
B
C zppt课件
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2、双圆图式：
•表面弯沉
E1、µ1 E2、 µ2 E0、µ0
δ δ δ
p D B C z A h H r
竖向应变的总和，70~90%系由路基提供。一般，基层厚度对 弯沉的影响比面层大，E0影响比E2大得多，E0增大20%相当
于E2增大100%的效果。
所以要弯沉减少，提高E0为宜，其次才是E2和H。
最主要的破坏模式为疲劳开裂、低温缩裂和车辙。
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旧混凝土路面补强时常在原有路面上加铺一层沥青罩面
，当混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强 度时，罩面层就会开裂，这种裂缝即称为反射裂缝。
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4. 考虑自然因素的作用
➢ 湿热地区，需设垫层排水，面层需设防滑层； ➢ 干旱区，需少用水硬性材料； ➢ 冰冻区，应设置隔温层或隔热层，防止水分积聚形成土
基聚冰现象。 ➢ 路面总厚度必须大于当地的冰冻深度。
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第三节 柔性路面设计
一、柔性路面设计标准
1、路表回弹弯沉 ls ≤ld
2、疲劳开裂 σcr ≤[σR ]
σrd ≤[σ R ]
3、面层剪切
τα ≤[τ R ]
σrt ≤[σR ]
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二、柔性路面厚度计算
➢ 路面弯沉、拉应力采用垂直荷载；
➢ 剪应力采用垂直荷载和水平荷载；
➢ 各层均采用抗压弹性模量
ld
=
600N
-0.2 e
Ac
As
Ab
式中：ld——路面设计弯沉值（0.01mm）； Ac——公路等级系数； As——面层类型系数； Ab——基层类型系数。
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根据弹性层状体系理论
pd ls = 1000 E0 αc F
αc
= ( h1 δ
, h2 δ
,
, hn-1 δ
,
E2 E1
,
E3 E2
,
,
E0 ) En-1
F = 1.63( ls )0.38 ( E0 )0.36 2000δ p
式中：ls——路表实测弯沉值（0.01mm）； p,δ——标准轴载轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径（cm）；
增大路面应力。
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基层与面层模量不小于0.3，土基与基层模量比为0.4~0.08，基层与 副基层模量比不大于5。 沥青混合料、基层材料设计参数如下表：
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3. 要合理考虑结构层特点

桥梁设计的分类
根据桥梁的结构形式和跨度， 桥梁设计可分为梁式桥、拱式 桥、悬索桥、斜拉桥等不同类
型。
根据桥梁的使用功能和要求 ，桥梁设计可分为公路桥、 铁路桥、城市立交桥、人行
桥等不同类型。
根据桥梁的设计阶段和深度， 桥梁设计可分为初步设计、技 术设计和施工图设计等不同类
型。
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桥梁设计的基本原则
人性化设计
以满足人们出行需求和安全、舒 适为首要目标，提高桥梁使用的 便捷性和舒适性。
智能化设计
将信息技术、传感器和人工智能 等技术引入桥梁设计中，实现桥 梁的智能化监测、控制和维护。
基础设计
根据基础类型，进行结构设计，包括基础底面、桩基和地下连续墙等部分的设计，确保 基础的承载能力和稳定性。
施工方法的选择与设计
施工方法
根据桥梁的形式、规模和地形条件等因 素，选择合适的施工方法，如预制桥梁 段的拼装施工、顶推施工、旋转施工和 常规的浇筑施工等。
VS
施工设计
根据施工方法，进行施工设计，包括施工 流程、施工设备和施工组织等部分的设计 ，确保施工的安全、质量和进度。
桥梁设计需要综合考虑多种因素，包括桥梁的跨度、荷载、 地质条件、环境因素等，以确保桥梁的安全性、经济性和适 用性。
桥梁设计的目的和意义
桥梁设计是实现桥梁工程目标的关键 环节，其目的是为了满足人们通行、 运输和跨越障碍的需求，同时保障桥 梁的安全性、耐久性和经济性。
桥梁设计对于推动交通基础设施建设 和地区经济发展具有重要意义，同时 也是衡量一个国家工程技术水平的重 要标志之一。
《桥梁设计概述》ppt 课件
目录 CONTENT
• 桥梁设计简介 • 桥梁设计的基本原则 • 桥梁设计的主要内容 • 桥梁设计的程序和方法 • 桥梁设计的未来发展

《道路与桥梁》PPT课件
这份《道路与桥梁》PPT课件将带你一起探索道路和桥梁建设的世界。在这个 题目所及的范围内，我们将一步步探究道路与桥梁的历史、建设意义、分类、 施工技术，以及环保问题等等。
什么是道路与桥梁？
1路
道路，即地面的交通通道。
2桥
桥是跨越河流、山谷等险要地带的交通建筑。
3 隧道
地下的交通通道，连接两侧山脉、海域等自 然界限。
道路材料和施工技术的优 化将有助于公路的寿命和 安全性更长久、更完善。
如果能按照不同的车流类 型分区通行，则公路安全、 效率和经济效益将得到进 一步提高。
公路安全与管理
1
安全规划和理
加强公路建设的规划和管理，制定较完
紧急救援体系
2
善的安全规章制度和运行管理制度是公 路建设安全的重要基础。
完善的交通事故现场救援和危急情况应
4 高架路
也叫高架桥，道路设置在高于地面的桥梁上， 通常用于城市高速道。
道路与桥梁的分类
按材料分类
道路和桥梁通常分为混凝土、石 材、钢铁等材料，每种材料都有 其独特的优缺点。
按用途分类
按结构分类
比如公路、城市道路、高速公路、 铁路、机场跑道等等，每种用途 都有各自的特点。
比如悬索桥、拱桥、斜拉桥、梁 桥等等，每种结构都具有特殊的 设计理念。
急处理机制，是保障公路安全运行的重
要保障。
3
公路安全设施的建设
如栅栏、软式护栏、路侧标线、交通信 号灯等，有助于规范驾驶员行车行为， 培养其遵守交通规则的理念。
高速公路建设与管理
高速公路的创建
专门针对长途和高速行驶设计、 建造的道路设施。
高速公路的管理
从收费的制度到交通秩序的调控 和公路设施的保养，需要多部门 的联手努力。

N
k i 1
C1C2ni
(
Pi P
)8
式中：
C1´ ——轴数系数。
当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数C1´ =m（轴数）；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，轴数系数按 式C1´ =1+2（m-1）计算。
C2 ´——轮组系数：双轮组为1，单轮组为18.5，四轮组为0.09。
柔性路面常见的损坏形式有：
1、裂缝
2、沉陷和车辙
3、推移
4、坑槽
5、泛油
next
一、裂缝：是路面上较普遍的损坏现象，常表现为纵向裂缝、 横向裂缝，以及纵横交错的龟裂等形态，有时还伴随着其它 损坏现象。
裂缝产生的原因： （1）基层软弱，使面层由于变形过大而出现网裂； （2）在行车荷载的重复作用下，面层产生疲劳开裂； （3）面层材料过脆，或面层和基层的刚度相差悬殊，以及面 层底部由行车荷载作用产生的拉应力过大，使面层拉裂； （4）因半刚性基层的收缩而引起的反射裂缝； （5）因沥青面层低温收缩而产生的横向裂缝； （6）由于沥青材料老化等原因而产生的裂缝。
大拉应变；
R 、 R——路面结构层材料的容许拉应力和容许拉应变。
※ （三）抗剪指标
沥青混合料的抗剪强度主要来源于颗粒间的摩阻力和结合 料的粘聚力，在车轮荷载的作用下，当路面结构内某点的剪 应力超过材料的抗剪强度时，路面便会产生剪切破坏。必要 时，应验算其抗剪强度。
a R
式中：
a ——路面结构层内剪切截面上的剪应力；

——路面结构层材料的容许剪应力。
R
高速公路、一级公路、二级公路的路面结构，以 路表面回弹弯沉值，沥青混凝土层的层底拉应力以及 半刚性材料层的层底拉应力为设计指标。

柔性路面
一种抗滑的路面
01 定义
目录
02 特点
03 路肩设计
04 设计方法
05 设计内容及原则
依据道路承受荷载时工作特性的不同将其分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面三种。
柔性路面荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小，在反复荷载作用下产生累积变形，它的破坏取决于 极限垂直变形和弯拉应变。
定义
当铺面路肩上没有障碍物时，毗邻路肩的行车道上，卡车会因为偶尔的偏离车道而进入路肩约30 cm，甚至 更多，从而形成路肩的偶入交通量。美国加州(1972)采用与路肩毗邻车道交通量的1%作为偶入交通量，约合104 次18 kip标准轴载。而Barksdale(1979)则认为这个比例偏低，偶入交通量至少占2%～2．5%以上。
设计方法
我国是世界上最早采用弹性层状体系理论进行路面设计的国家之一，但又区别于其他任何一种基于力学的设 计方法，因为我国采用了以路表弯沉为设计指标，并同时采用层底弯拉应力为验算指标的多指标设计体系。
20世纪四五十年代曾出现过基于路表弯沉的路面设计法，如美国堪萨斯州和美国海军设计法，但是它们是单 一指标设计方法，仅以路表弯沉为唯一的设计指标，用来确定路面的总厚度，其明显缺点就是弯沉指标与开裂和 永久变形这些路面主要损坏之间没有直接关系。为此，我国的设计方法在弯沉设计指标之外补充了层底弯拉应力 指标，用来控制沥青层和无机结合类基层(在我国称为半刚性基层)的层底开裂，由此形成了我国设计方法的特点， 即以控制路面整体刚度和荷载作用下的开裂为主要目的，以路表弯沉和层底弯拉应力为指标的设计方法。
路面结构设计包括以下两种。
(1)各结构层设计：主要是结合当地具体条件和使用要求，选择结构层种类和组成材料。
(2)结构层的组合设计：根据就地取材和分期修建的原则，将不同类型的结构层组合成既能经受行车荷载和 自然因素的反复作用，又能充分发挥各结构层的最大效能的经济合理的路基路面的结构体系。

（五）重载交通与结构设计
1、重载交通调查 天津市2005年公路交通“OD”调查： 车辆超载平均比例：22.1％， 其中拖挂车达34.7％； 平均超载率为89.7％，拖挂车超载率为94.8％。
薄膜加热质量变化率（％） ≤0.6
配合比设计：以空隙率作为配合比设计的 主要指标，一般采用17％ ～23％，
技术要求：稳定度≥3.5KN; 动稳定度≥3000次/mm; 水稳性≥80％； 冻融劈裂强度比≥70％。
4、适用范围：
适用于多雨地区的高速公路、隧道路面 等。
由于孔隙大，易被灰尘堵塞，功效迅速降 低；孔隙内进水发生冰冻，影响耐久性。
≥８０
≥７５
•基层与底基层
半刚性基层 骨架密实型：４.７５mm通过%
水稳碎石２２～３２％ 二灰碎石１１～21％
悬浮密实型：４.７５mm通过% 水稳碎石２９～４９％
二灰碎石３０～５０％
水稳碎石压实度≥９８，Ｒ７＝３.５～４.５Ｍpa，用于Ｄ级交通
≥９８，Ｒ７＝３～４Ｍpa，
用于Ｃ级交通
≥９７，Ｒ７＝２.５～３.５Ｍpa，用于Ａ级交通
4﹑结构设计
(1)设计理论与计算方法: 双园均布垂直荷载作用下的弹性层状连续体系理论:
图一
历年设计规范的变化情况:
[78]规范:以双层弹性体系理论为基础,对三层﹑多层体系采 用等效层换算.
[86]规范:采用三层体系为主的多层弹性理论公式,层间接触 条件为完全连续,弯拉模量改为抗压模量,弯拉强度 改用劈裂强度.
(6）混合料施工
拌制——自动计量间歇式或连续式拌和机； 手工加工纤维；
加热温度—沥青A50 ～A90，为160°～170℃； 矿料加温比沥青高10°～20℃； 出厂温度:165°～185℃； 摊铺温度:较普通沥青砼高10°～20℃

第三章柔性路面第一节柔性路面常见的损坏现象一裂缝：1 裂缝：是路面上较普遍的损坏现象，常表现为纵向裂缝、横向裂缝、纵横交错的龟裂等形态，有时还伴随其他损坏现象同时出现。

2裂缝产生的原因：1）基层软弱。

2）面层疲劳开裂3）面层材料过脆4）面层和基层的刚度相差悬殊5）半刚性基层的收缩裂缝反射到面层。

6）低温收缩裂缝、沥青老化等。

二沉陷：是指路面出现局部下凹的现象。

产生的原因：土基局部湿软，或路面强度不足或厚度过薄，传到土基的压力超过土基的承载力，产生过大的垂直变形，导致路面沉陷。

三车辙：车辙：整个路段土基强度不足，路面沿纵向产生带状凹陷，形成车辙；在高温季节，沥青面层在车辆的重复作用下，积累的永久变形量较大，也易形成车辙。

四推移1 面层材料沿行车方向产生推挤和隆起，甚至形成波浪的现象称推移。

原因：在行车荷载的作用下，路面出来产生剪切破坏。

在交叉口、车站附近绘发生此类破坏。

2搓板：中级路面在纵向形成连续的，有规律的、波长和波峰大致相同的波浪现象称搓板。

五坑槽：1 松散：面层粘结力不足，在行车荷载作用下，细料流失，粗料外露，进而失去联结二出现成片散开的现象称松散。

2 坑槽：松散的材料散失形成坑槽。

不即使养护将导致整个路面的破坏。

六泛油：1 泛油：高温季节沥青路面软化以至出现一层沥青的现象称泛油。

2 危害：材料被粘在车轮上带走，形成坑槽，材料落下处形成油包。

3原因：沥青热稳定行不好，面层材料组配不当，如沥青用量偏高。

第二节柔性路面的设计指标一柔性路面的设计指标一）弯沉指标：弯沉：指在规定的标准车作用下，路基或路面轮隙位置产生的总垂直变形(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉)，以0.0lmm 为单位。

控制方法 根据"沥规"要求，路面设计的控制方程应满足下式：][R l l ≤式中:l —— 双圆均布垂直荷载作用下表面轮隙中心(A 点)处的实际弯沉（1/100mm ）；l r ——路面设计弯沉值1/100mm)；二）抗拉指标：][R R εεσσ≤≤ σ、ε——分别为路面结构层底面的最大拉应力和最大拉应变。

混凝土材料的分类
根据不同的分类标准，可以将混凝土材料分为不 同的类型，如普通混凝土、耐久性混凝土、钢纤 维混凝土等。
混凝土配合比设计
混凝土的配合比设计需要根据工程要求和材料性 能进行计算和试验，以确保混凝土的强度、耐久 性和工作性能。
其他路面材料
天然石料
天然石料具有抗压强度高、耐磨耐久 性好等特点，但抗弯拉强度较低，一 般用于人行道、停车场等低等级路面 的铺装。
底基层
位于基层下方，将基层传来的 车辆荷载进一步传递到垫层， 要求有足够的承载能力和耐久 性。
垫层
位于底基层下方，起到排水、 隔水、防冻的作用，要求有良
好的水稳定性和耐久性。
路面结构设计原则
安全可靠
路面结构设计应满足车辆行驶的安全 性要求，保证路面的平整度和抗滑性 能。
经济合理
在满足使用性能的前提下，应尽量降 低工程成本，选择合理的材料和施工 方案。
及时发现、及时修复，确保道路安全畅通。
路面维修内容
修复破损的路面结构，包括基层、垫层、面 层等。
路面维修技术
挖补、罩面、翻修等，根据破损程度选择合 适的修复方法。
路面管理政策与法规
路面管理政策
制定和实施相关政策，确保路面维护与管理的有效性和可持续性 。
路面管理法规
制定和执行相关法规，规范路面维护与管理的行为和责任。
路面管理标准
制定和执行相关标准，确保路面维护与管理的质量和效果。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
实验法
通过实验测试路面的性能指标 ，根据实验结果进行路面结构
设计。
计算机模拟法
利用计算机技术建立路面结构 的数值模型，通过模拟分析进

45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

道路桥梁工程技术专业教学资源库
柔性路面设计的基本理论
路面施工技术
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小结
路面施工技术
路面结构简化为承受双圆均布竖向荷载作用的多层体系，采用层间 连续接触的弹性层状体系理论分析各特征计算点的力学响应量。结构分 析应综合考虑设计期内路面的养护、维修工作。
道路桥梁工程技术专业教学资源库
路面施工技术
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柔性路面力学模式 与基本理论
主讲人：杨彦军 河北交通职业技术学院
模块二
路面施工技术
01
公路
02
路面设计
03
04
识读沥青路面
沥青路面设计 柔性路面设计力学
模式与基本理论
识读水泥混凝土路面
水泥混凝土路面设计
道路桥梁工程技术专业教学资源库
C目 录 ONTENTS 1 路面结构力学模式 2 柔性路面设计的基本理论
路面结构力学模式
路面施工技术
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柔性路面设计的基本理论
路面施工技术
双圆均布垂： （1）各层都是由均质的各向同性的线弹性材料组成，其弹性模量和泊 松比为 和 ；（2）假定土基在水平方向和向下的深度方向均为无限，其 上的路面各层厚度均为有限，但水平方向仍为无限；（3）假定路面上 层表面作用有垂直荷载，荷载与路面表面接触面形状为圆形，接触面上 的压力呈均匀分布；（4）每一层之间的接触面假定为完全连续的（具 有充分的摩阻力）。
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柔性路面设计的基本理论
路面施工技术
不同设计指标对应的力学指标及其竖向位置如表2-29所示。水平方 向计算点为单圆中心点、单圆边缘点、双圆中心距中点以及后两点的中 点，如图2-12所示的A、B、C、D点，取四个点计算的最大的力学响应 量进行路面结构分析。受力分析时，沥青层取20℃时的回弹模量值。