路基強度分析

1、第三章、道路的縱斷面設(shè)計道路的縱斷面設(shè)計第三節(jié)、路基強度分析第四節(jié)、路基設(shè)計原則呼倫貝爾學院工程技術(shù)學院孟愛國復(fù)習1 1、路堤、路堤: : 路堤是指全部用巖路堤是指全部用巖土填筑而成的路基土填筑而成的路基。路基橫斷面的典型形式路基橫斷面的典型形式路堤路堤embankment:embankment:高于高于原地面的填方路基。原地面的填方路基。路塹路塹cutting:cutting:低于原地低于原地面的挖方路基。面的挖方路基。填挖結(jié)合路基（半填半填挖結(jié)合路基（半填半挖路基）：挖路基）：路 堤半 挖 半 填路 塹路基、路床、路堤、上路堤、下路堤示意圖上路床下路床上路堤下路堤地基路基頂面80cm70c

2、m5030路堤2 2、路床：路面的基礎(chǔ)，是指路面以下、路床：路面的基礎(chǔ)，是指路面以下80cm80cm范圍內(nèi)的路基部范圍內(nèi)的路基部分，承受路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d，結(jié)構(gòu)上分為上路床（分，承受路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d，結(jié)構(gòu)上分為上路床（0 030cm30cm）和下路床（）和下路床（303080cm80cm）。）。3 3、路基臨界高度：路基臨界高度：是指在最不利季節(jié)當路基分別處于干燥、中濕、潮濕和過濕狀態(tài)時，路床表面距地下（潛水）水位或地表積水位的最小高度。 復(fù)習復(fù)習 4、路基的基本構(gòu)造路基的基本構(gòu)造 路基由寬度、高度和邊坡坡度三者所構(gòu)成。 路基寬度：取決于道路技術(shù)等級； 路基高度：取決于縱坡設(shè)計及地形； 路基

3、邊坡坡度：取決于地質(zhì)、水文條件，邊坡穩(wěn)定性和橫斷面經(jīng)濟性等因素。 5 5、邊溝：設(shè)置在挖方路基的路肩外邊溝：設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)側(cè)或低路堤的坡腳外或低路堤的坡腳外側(cè)側(cè)，多與路線中心線平行，用以匯集和排除路基范圍和流，多與路線中心線平行，用以匯集和排除路基范圍和流向路基的少量地面水。向路基的少量地面水。復(fù)習 6 6、對路基要求對路基要求 （1 1）具有足夠的強度。因為強度不足會導致變形過大，）具有足夠的強度。因為強度不足會導致變形過大，直接損壞路面的使用質(zhì)量。直接損壞路面的使用質(zhì)量。 （2 2）具有足夠的整體穩(wěn)定性。因為路基建成以后，改變）具有足夠的整體穩(wěn)定性。因為路基建成以后，改變了原地面

4、的天然平衡狀態(tài)，尤其地質(zhì)不良地區(qū)，會影響路了原地面的天然平衡狀態(tài)，尤其地質(zhì)不良地區(qū)，會影響路基的穩(wěn)定性?；姆€(wěn)定性。 （3 3）、具有足夠的水溫穩(wěn)定性。因為季節(jié)水溫的變化直）、具有足夠的水溫穩(wěn)定性。因為季節(jié)水溫的變化直接影響強度，應(yīng)保證路基最不利的水溫狀況下，應(yīng)具有一接影響強度，應(yīng)保證路基最不利的水溫狀況下，應(yīng)具有一定的強度。定的強度。 7 7、 從路基強度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應(yīng)處從路基強度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)。于干燥或中濕狀態(tài)。 路基高度的設(shè)計，應(yīng)使路基邊緣高出路基兩側(cè)地面路基高度的設(shè)計，應(yīng)使路基邊緣高出路基兩側(cè)地面積水高度，同時要考慮地下水、毛細水和

5、冰凍的作用，不積水高度，同時要考慮地下水、毛細水和冰凍的作用，不致影響路基的強度和穩(wěn)定性。路基高度應(yīng)盡量滿足路基臨致影響路基的強度和穩(wěn)定性。路基高度應(yīng)盡量滿足路基臨界高度的要求。盡量避免設(shè)計矮路堤。界高度的要求。盡量避免設(shè)計矮路堤。 路基濕度的來源與變路基濕度的來源與變遷遷 大氣降水與蒸發(fā) 地面水 地下水 溫度變化 給排水設(shè)施滲漏路基的濕度來源路基的濕度來源翻漿路基水溫狀況對路基穩(wěn)定性的影響路基水溫狀況對路基穩(wěn)定性的影響最不利季節(jié)荷載環(huán)境因素（水、溫）強度路基穩(wěn)定性南方雨季北方春融季節(jié)二、路基的干濕類型二、路基的干濕類型1、 根據(jù)在最不利季節(jié)測定的路基土上部80cm范圍內(nèi)土層的平均相對含水量，

6、分為四類：干燥、中濕、潮濕、過濕。其分界相對含水量分別為w0、w1、w2、w3。2、 按不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度來確定。（已建道路）pLLcwwwwwW土的平均含水量土的平均含水量%；wL土的液限含水量土的液限含水量%；wp土的塑限含水量土的塑限含水量% 平均稠度: 不利季節(jié)實測路床80cm深度內(nèi)土的平均含水量及路床土的液、塑限，將土的液限含水量減去平均含水量后除以液、塑限含水量之差（塑性指數(shù)）復(fù)習路基的壓實路基的壓實（1 1）壓實的意義）壓實的意義: : 分層壓實致密的路基能防止水分干濕作用引起的自然分層壓實致密的路基能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)

7、生的壓密變形，從而確保路面沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)生的壓密變形，從而確保路面的使用品質(zhì)和使用壽命。的使用品質(zhì)和使用壽命。（2 2）路塹的壓實）路塹的壓實: : 路塹雖然其路基頂面工作區(qū)內(nèi)土體存在超固結(jié)情況，路塹雖然其路基頂面工作區(qū)內(nèi)土體存在超固結(jié)情況，但一般天然土體的密實程度都不能滿足路基設(shè)計要求，特但一般天然土體的密實程度都不能滿足路基設(shè)計要求，特別是在縱橫向存在不均勻，因此，有必要挖開別是在縱橫向存在不均勻，因此，有必要挖開第三節(jié)、路基強度分析 一、路基受力與壓實 1 1、路基工程的一般特點路基工程的一般特點 公路路基是路面的基礎(chǔ)，它的作用是保證路面平整，并具有足公路路基是路面的基礎(chǔ)，它的

8、作用是保證路面平整，并具有足夠的強度與穩(wěn)定性。為此，要求路基在行車荷載和自然因素的綜合作夠的強度與穩(wěn)定性。為此，要求路基在行車荷載和自然因素的綜合作用下，具有良好的使用品質(zhì)。用下，具有良好的使用品質(zhì)。 2 2、路基設(shè)計的基本內(nèi)容路基設(shè)計的基本內(nèi)容 路基主體設(shè)計包括選擇路基橫斷面形式、確定路基寬度、路路基主體設(shè)計包括選擇路基橫斷面形式、確定路基寬度、路基高度、路基邊坡坡度等?；叨?、路基邊坡坡度等。3、路基受力狀況路面和路基自重引起的靜力荷載路面和路基自重引起的靜力荷載車輪荷載引起的動力荷載車輪荷載引起的動力荷載 路基土在車輪荷載作用下引起的垂直應(yīng)力1 ：215 .21DZp車輪單位壓力圓形均布

9、荷載作用面積的直徑 圓形均布荷載中心下應(yīng)力作用點的深度 第三節(jié)、路基強度分析第三節(jié)、路基強度分析路基土自重在路基內(nèi)深度為Z處所引起的壓應(yīng)力2 ：Z 2應(yīng)力作用深度 土的容重第三節(jié)、路基強度分析第三節(jié)、路基強度分析土基應(yīng)力分布曲線圖 路基工作區(qū)：在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為1/101/5時，該深度Za范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。第三節(jié)、路基強度分析路基工作區(qū)(Subgrade Work Zone) 在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為1/101/5時，該深度Za范圍內(nèi)的路基

10、稱為路基工作區(qū)。特點：該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。第三節(jié)、路基強度分析第三節(jié)、路基強度分析路基工作區(qū)：車輛荷載在土基中產(chǎn)生應(yīng)力路基工作區(qū)：車輛荷載在土基中產(chǎn)生應(yīng)力 作用較大的作用較大的Z Za a范圍內(nèi)的路基范圍內(nèi)的路基路基工作深度：路基工作深度：Z Za a路面材料的強度與剛度對路面材料的強度與剛度對Z Za a的影響：的影響：強度、剛度強度、剛度Z Za a消散在路基消散在路基H H內(nèi)；內(nèi)；強度、剛度強度、剛度Z Za aH路基，動載荷要有一部分消散在地基中。路基，動載荷要有一部分消散在地基中。要求：路基工作區(qū)內(nèi)，土基的強度與穩(wěn)定性對于保證路面的強度與要

11、求：路基工作區(qū)內(nèi)，土基的強度與穩(wěn)定性對于保證路面的強度與穩(wěn)定性、滿足行車要求極為重要。對工作區(qū)內(nèi)的土質(zhì)選擇、路基穩(wěn)定性、滿足行車要求極為重要。對工作區(qū)內(nèi)的土質(zhì)選擇、路基的壓實度應(yīng)提出較高的要求。的壓實度應(yīng)提出較高的要求。（一）巨粒土（一）巨粒土l1.1.漂石漂石用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材料用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材料，不能用于路基填筑，不能用于路基填筑l2.2.卵石卵石用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集料，是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不能用于路基料，是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不能用于路基上層填筑上層填筑（二）粗

12、粒土（二）粗粒土l1.1.礫類土礫類土是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不建是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不建議用于路基上層填筑；級配和強度等性質(zhì)優(yōu)良的礫石或砂議用于路基上層填筑；級配和強度等性質(zhì)優(yōu)良的礫石或砂礫用作混合材集料（水泥混凝土或貧混凝土等）礫用作混合材集料（水泥混凝土或貧混凝土等） 2.2.砂類土砂類土（1 1）砂）砂純粹的砂是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，同時純粹的砂是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，同時也用于其他混合材集料，細砂或粉砂容易產(chǎn)生被動水攜帶、也用于其他混合材集料，細砂或粉砂容易產(chǎn)生被動水攜帶、砂土液化或管涌，不適用于高路堤、沿河路堤和堤壩砂土液化或管涌，不適用于高路堤

13、、沿河路堤和堤壩。（2 2）砂性土砂性土是強度和穩(wěn)定性都好的是強度和穩(wěn)定性都好的優(yōu)良路基填料優(yōu)良路基填料含有一定數(shù)量的粗顆粒，使路基獲得足夠的內(nèi)摩擦力，又含一定數(shù)量的細顆粒，具有一定的粘聚力，不易松散。遇水干得快，不膨脹，干時又有足夠的粘結(jié)性，揚塵少。粗、細顆粒適宜，級配良好，是良好的路基筑做材料。三）細粒土三）細粒土l 1.1.粉質(zhì)土粉質(zhì)土是最差的筑路材料。含有較多的粉顆粒，干時稍有粘結(jié)性，但易是最差的筑路材料。含有較多的粉顆粒，干時稍有粘結(jié)性，但易被壓碎，揚塵大，浸水時很快被濕透，成稀泥。因其毛細水上升高度大，季節(jié)性被壓碎，揚塵大，浸水時很快被濕透，成稀泥。因其毛細水上升高度大，季節(jié)性冰凍

14、地區(qū)路基，冬季易凍脹，春季易翻漿，故又稱翻漿土冰凍地區(qū)路基，冬季易凍脹，春季易翻漿，故又稱翻漿土強度低，干縮，毛細強度低，干縮，毛細作用強，是不良路基填料作用強，是不良路基填料l 2.2.粘質(zhì)土粘質(zhì)土透水性很差，粘聚力大，因而干時堅硬，不易挖掘。毛細透水性很差，粘聚力大，因而干時堅硬，不易挖掘。毛細管現(xiàn)象顯著，浸水后，能較長時間保持水分，故承載力很小。若能在最管現(xiàn)象顯著，浸水后，能較長時間保持水分，故承載力很小。若能在最佳含水量下壓實，并具有良好的排水設(shè)施，也能修筑較穩(wěn)定的路基。佳含水量下壓實，并具有良好的排水設(shè)施，也能修筑較穩(wěn)定的路基。l 透水性小，干縮濕脹，不適用于水濕狀況劇烈變化地區(qū)，可用于干旱地透水性小，干縮濕脹，不適用于水濕狀況劇烈變化地區(qū)，可用于干旱地區(qū)路堤填筑或某些特殊部位，也可以用來與砂土拌合后形成砂性土使用區(qū)路堤填筑或某些特殊部位，也可以用來與砂土拌合后形成