2路面结构及其层次划分
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路面各结构层次的作用
路面通常由多个结构层次组成,每个层次都具有不同的功能和作用。
以下是常见的路面结构层次及其作用:
1.路基层:路基层是路面结构的基础层,通常由天然土壤或人工填料构成。
它的主要作用是承受车辆荷载,并将荷载传递到下方地基层。
路基层还具有排水和稳定土壤的功能。
2.路基改良层:在一些路基较弱的区域,可能需要进行路基改良,以提高路基的承载能力和稳定性。
常见的路基改良方法包括加固填料、土壤加固和地基处理等。
3.基层:基层是路面结构的主要承载层,通常由碎石、沥青混凝土或水泥混凝土构成。
基层的作用是分散和传递车辆荷载,并提供平稳的行车表面。
基层还能够承受一定程度的变形和应对温度变化。
4.中间层(可选):在一些路面结构中,可能存在中间层。
中间层通常由沥青混凝土或水泥混凝土构成,用于进一步增强路面的承载能力和耐久性。
中间层还能够提供平滑的行车表面和辅助排水。
5.表层:表层是最上方的路面层,直接接触车辆轮胎。
通常由沥青混凝土或石英砂浆构成。
表层的主要作用是提供良好的摩擦力和舒适的行车表面,以增加车辆的抓地力并减少噪音和振动。
除了上述层次,还有一些其他的结构层次,如防水层、胶结层等,它们的作用是保护路面结构免受水分侵入、防止沥青漏损和增加路面的耐久性。
每个结构层次在路面结构中都起着重要的作用,它们相互协调,共同承担荷载和提供安全、舒适的行车环境。
道路结构层次解析集团档案编码:[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]道路结构一般分为:,路基填筑,结构(碎石)垫层,铺筑砼基层,沥青面层,然后是附属结构路面结构层指的是构成路面的各铺砌层,按其所处的层位和作用,主要有、基层和垫层。
面层刚度和稳定性面层位于整个路面结构的最上层。
它直接承受行车荷载的垂直力、水平力、以及车身后所产生的真空吸力的反复作用,同时受到降雨和气温变化的不利影响最大,是最直接地反映路面使用性能的层次。
因此,与其它层次相比,面层应具有较高的结构强度、刚度和稳定性,并且耐磨、不透水,其表面还应具有良好的抗滑性和平整度。
道路等级愈高、设计车速愈大,对路面抗滑性、平整度的要求愈高。
修筑高等级道路面层所用的材料主要有沥青混凝土和水泥混凝土等。
沥青面层往往由2、3层构成。
表面层有时称磨耗层,用来抵抗水平力和轮后吸力引起的磨耗和松散,可用或沥青混凝土铺筑。
中面层、下面层为主面层,它是保证面层强度的主要部分,可用沥青混凝土铺筑。
基层垂直力的作用基层位于面层之下,垫层或路基之上。
基层主要承受面层传递的车轮垂直力的作用,并把它扩散到垫层和土基,基层还可能受到面层渗水以及地下水的侵蚀。
故需选择强度较高,刚度较大,并有足够水稳性的材料。
用来修筑基层的材料主要有:水泥、石灰、沥青等稳定土或稳定粒料(如碎石、砂砾),工业废渣稳定土或稳定粒料,各种碎石混合料或天然砂砾。
基层可分两层铺筑其上层称基层或上基层,起主要承重作用,下层则称下基层,起次要承重作用。
底基层材料的强度要求比基层略低些,可充分利用当地材料,以降低工程造价。
考虑到扩散应力的需要和施工的方便,基层的宽度应较面层每侧至少宽出Δ1(cm),底基层每侧比基层至少宽出Δ2(cm)。
透水性基层、级配粒料基层的宽度宜与路基同宽。
基层指路面面层以下,路床以上的结构层,一般为半刚性基层,也有柔性基层和刚性基层。
底基层是指下层的基层垫层垫层是介于基层与土基之间的层次垫层指铺设于基层和路床之间的过渡层,一般为级配砂砾或级配碎石。
§2路面结构及其层次划分一.路面断面路拱平均坡度:沥青或水泥混凝土路面:%厂拌沥青碎石等:石砌路面:2-3%碎石,砾石路面:土路:3-4%二.层次划分和作用1.面层: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。
因此,同其它层次相比,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、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2.基层: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中去,上基层是路画结构中的承重层,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.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小,但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水,所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶,但仍然要求有较好的平整度,这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石,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。
3.垫层:垫层介于路基与基层之间,它的功能是改善土基的湿度和温度状况,以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散,以减小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。
修筑垫层的材料,强度要求不一定高,但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类,一类是由松散粒料,如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响1、温度湿度对道路的影响概述图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响图2-2 湿度对路基刚度的影响2、温度对道路的影响温度造成路基体的膨胀与收缩,甚至引起路基的冻胀;温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割;温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
§2路面结构及其层次划分一.路面断面路拱平均坡度:沥青或水泥混凝土路面:1.5%厂拌沥青碎石等:1.5-2.5%石砌路面:2-3%碎石,砾石路面:2.5-3.5%土路:3-4%二.层次划分和作用1.面层: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。
因此,同其它层次相比,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、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2.基层: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中去,上基层是路画结构中的承重层,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.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小,但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水,所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶,但仍然要求有较好的平整度,这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石,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。
3.垫层:垫层介于路基与基层之间,它的功能是改善土基的湿度和温度状况,以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散,以减小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。
修筑垫层的材料,强度要求不一定高,但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类,一类是由松散粒料,如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响1、温度湿度对道路的影响概述图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响图2-2 湿度对路基刚度的影响2、温度对道路的影响温度造成路基体的膨胀与收缩,甚至引起路基的冻胀;温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割;温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
公路路面结构层的划分公路是人们出行的主要交通方式之一,而公路路面是公路的重要组成部分。
一个良好的公路路面需要经过结构层的合理划分,不同结构层的材料和厚度也有所不同。
本文将从底层到表层依次介绍公路路面结构层。
1. 基层基层是公路路面结构层中最底层的一层,也是公路路面的承载层。
基层的主要作用是分散车辆荷载,保证公路路面的稳定性和均匀性。
基层的材料通常采用碎石、碎石混凝土、水泥混凝土等。
基层的厚度通常在20厘米以上。
2. 底基层底基层是基层的上一层,主要作用是进一步分散车辆荷载,保证公路路面的平整性和稳定性。
底基层的材料通常采用碎石、碎石混凝土、水泥混凝土等。
底基层的厚度通常在15-20厘米之间。
3. 硬路肩硬路肩是公路路面结构层中的一层,通常设置在路面的两侧。
硬路肩的主要作用是增加公路路面的承载面积,同时也可以作为紧急停车带。
硬路肩的材料通常采用水泥混凝土、沥青混凝土等。
硬路肩的厚度通常在15-20厘米之间。
4. 路面层路面层是公路路面结构层中的表层,也是公路路面的重要组成部分。
路面层的主要作用是增加公路路面的平整度和舒适性,同时也可以起到防水、防尘等作用。
路面层的材料通常采用沥青混凝土、水泥混凝土、沥青砂浆等。
路面层的厚度通常在5-10厘米之间。
5. 非机动车道非机动车道是公路路面结构层中的一层,通常设置在公路路面的一侧或两侧。
非机动车道的主要作用是为非机动车提供通行条件,增加公路路面的通行能力。
非机动车道的材料通常采用水泥混凝土、沥青混凝土、自行车道标线等。
非机动车道的厚度通常在5-10厘米之间。
6. 路缘石路缘石是公路路面结构层中的一层,通常设置在路面的两侧。
路缘石的主要作用是分隔公路路面和路边,同时也可以作为车辆的引导线和防止车辆偏离道路。
路缘石的材料通常采用水泥混凝土、天然石材等。
路缘石的高度和宽度通常根据不同的要求进行设计。
在公路路面结构层的划分中,每一层都有着不同的材料和厚度,这些都会影响到公路路面的承载能力、平整度和舒适性等方面。
§2路面结构及其层次划分
一.路面断面
路拱平均坡度:
沥青或水泥混凝土路面:1.5%
厂拌沥青碎石等:1.5-2.5%
石砌路面:2-3%
碎石,砾石路面:2.5-3.5%
土路:3-4%
二.层次划分和作用
1.面层:
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。
因此,同其它层次相比,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、沥青很凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺上或不掺土的混合料以及块料等。
2.基层:
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中去,上基层是路画结构中的承重层,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.基层遭受大气因素的影响虽然比面层小,但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水,所以基层结构应具有足够的水稳定性。
基层表面虽不直接供车辆行驶,但仍然要求有较好的平整度,这是保证面层平整性的基本条件。
修筑基层的材料主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石,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。
3.垫层:
垫层介于路基与基层之间,它的功能是改善土基的湿度和温度状况,以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。
另一方面的功能是将车辆荷载应力加以扩散,以减小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。
修筑垫层的材料,强度要求不一定高,但水稳定性利隔温性能要好。
常用的垫层材料分为两类,一类是由松散粒料,如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层;另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。
第二节环境因素对道路的影响
1、温度湿度对道路的影响概述
图2-1 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
图2-2 湿度对路基刚度的影响
2、温度对道路的影响
温度造成路基体的膨胀与收缩,甚至引起路基的冻胀;温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割;温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及低温开裂。
图2-3 沥青面层温度日变化曲线
图2-4 沥青面层月平均温度的年变化曲线
图2-5 水泥混凝土面层温度日变化曲线
图2-6 一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线
图2-7 水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线
3、湿度对道路的影响
湿度对路基的影响:湿软、冰冻及整体不稳定,需设置良好的排水设施,并控制路基的干湿类型
湿度对路面的影响:水分积蓄于路基路面体内,降低路基路面的强度与刚度,造成路面破坏,并可进一步加剧路面透水性
第三节交通荷载参数
1、行车荷载及其对路面的影响
汽车荷载既是路基路面的服务对象,又是造成路基路面结构损伤的主要原因;它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载;汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、不同车型车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同方面。
2、车辆的种类与作用特点
道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车、中客车与大客车;货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。
汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴,再传递到车轮,最终由轮胎传递到路面,因此,路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。
轴载--轴型分布:单轴单轮单轴双轮双轴单轮双轴双轮
3、轴轮组与轴重
整车分前轴和后轴,绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴(轴载约为P/3),极少数汽车前轴为双轴单轮组(轴重约为P/2)。
大部分货车后轴由双轮组组成,有单轴、双轴和三轴等三种,大部分轴重在100KN 以下,一般都在60~130KN范围以内。
4、轮压与压圆
轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近,压面近似为圆形,d 由p、P来计算,p可近似取轮胎气压。
(1)汽车的轮压与压圆(a-单圆荷载,b-双圆荷载)
(2)荷载圆半径和直径
对于双轮组车轴,可以按双圆考虑,也可以按单圆对待,其当量圆的直径计算如下:
a)双圆荷载的当量圆半径δ:
b)单圆荷载的当量圆直径D:
5、运动车辆对道路的动态影响
道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外,还施加水平力和振动力,对路面固定点而言,这种影响又具有瞬时性和重复性。
图2-8 车轮作用于路面的垂直压力与水平压力
a)停驻;b)启动、一般行驶、加速;c)减速、制动;d)转向
(1)水平力:行车安全要求qmax≤ p?j,其中j为路表与车轮的附着系数,它同路面类型与湿度以及行车速度有关。
路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。
(2)振动力:振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数,设计路面时,应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
(3)瞬时作用及重复:路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s,结构变形来不及呈现,瞬时作用利于结构,但多次重复作用又易使其疲劳。
6、标准轴载
作用在路面的设计荷载千变万化,一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载,其他各种轴载按照一定原则换算成标准轴载。
标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。
7、超载与超限
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。
超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。
超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响,超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响,有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力,使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。
8、交通荷载轴载换算和统计计算
(1)交通调查与重复荷载
交通量调查与分析:调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等,有的还调查轴载谱;分析主要是确定交通量年平均增长率,并求算获得设计年限内累计交通量。
对路面而言,主要是轴重。
轴载组成与轴载换算:不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱,各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数,从而可使用标准轴载来综合累计。
(2)轮迹横向分布:总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象,车道综合累计需考虑。
图2-7 轮迹横向分布频率曲线(单向行驶一个车道)图2-8 轮迹横向分布频率曲线(混合行驶双车道)
(3)轴载的换算
轴载换算的基本原则:①等破坏原则:同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度(破坏状态);②等厚度原则:用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。
轴载换算系数公式:
(4)沥青路面轴载换算系数公式(参照规范)
(5)水泥混凝土路面轴载换算系数公式
(6)累计轴载作用次数
1)初始年平均日交通量N1:
2)设计年限内累计交通量:
3)设计年限内一个车道内的累计交通量:。