路基路面工程講義

路基路面工程講義第一章總論1912～1949年建國前，全國先后共修建了13萬公里公路；到1949年能維持通車的公路僅有8萬公里；到2007年底，全國公路通車?yán)锍踢_(dá)到358.37萬公里；20世紀(jì)80年代中期開始，興建高速公路；到2007年底，高速公路總里程達(dá)到5.39萬公里。第一章總論■公路自然區(qū)劃——將自然條件大致相近者劃分為區(qū)，同一區(qū)劃內(nèi)，公路規(guī)劃、設(shè)計、施工、管理有共性可參照。我國現(xiàn)行《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》分三級區(qū)劃，一級區(qū)劃根據(jù)地理、地貌、氣候、土質(zhì)等因素劃分為7大區(qū)，二級區(qū)劃以氣候和地形為主導(dǎo)因素，三級區(qū)劃以行政區(qū)域?yàn)榻缦?。■土的工程分類——我國依?jù)土顆粒組成特性、塑性指標(biāo)等劃分為巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土共四大類，并細(xì)分為11種土。■路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性——我國較早就確定以回彈模量作為評價路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性的力學(xué)指標(biāo)，并形成了室內(nèi)外試驗(yàn)方法和儀器，并研究了各種加固路基的措施。第一章總論■高路堤修筑技術(shù)與支擋結(jié)構(gòu)——采用輕質(zhì)材料修筑路基（如采用粉煤灰），修筑輕型路基支擋結(jié)構(gòu)（如加筋土擋土墻）?！鲕浲恋鼗€(wěn)定技術(shù)——改變軟土性質(zhì)（如排水固結(jié)）；建立預(yù)測分析模型，預(yù)估與控制軟土地基加固后的工后沉降。■巖石路基爆破技術(shù)——創(chuàng)造了系統(tǒng)的大爆破技術(shù)?！鰹r青路面結(jié)構(gòu)——形成了一整套適合我國實(shí)際的瀝青路面技術(shù)?！鏊嗷炷谅访娼Y(jié)構(gòu)——形成了一整套的設(shè)計與施工技術(shù)。第一章總論■柔性路面設(shè)計理論與方法——在路面功能設(shè)計、可靠度設(shè)計等方面取得了明顯的進(jìn)展。■剛性路面設(shè)計理論與方法——研究并建立了一整套設(shè)計參數(shù)的取值與測試方法，并對新型路面結(jié)構(gòu)展開研究?！霭雱傂月访娼Y(jié)構(gòu)——對它的長期使用性能和變形規(guī)律等正在作深入研究和觀察?！雎访媸褂眯阅芘c表面特性——對行車的影響、量測手段與量測方法、評價指標(biāo)等都在作廣泛研究?！雎访骛B(yǎng)護(hù)管理——路面性能的非破損快速跟蹤檢測、預(yù)估模型建立、路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立等方面取得了系列研究成果。第一章總論■與路基路面工程相關(guān)的其它學(xué)科——材料科學(xué)、巖土工程學(xué)、結(jié)構(gòu)分析理論、機(jī)電工程、自動控制與量測技術(shù)、現(xiàn)代管理科學(xué)第一章總論第二節(jié)路基路面工程的特點(diǎn)■路基和路面是道路的主要工程結(jié)構(gòu)物。路基是在天然地表面按照道路的設(shè)計線形和設(shè)計橫斷面的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。路面是在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物?！鰧β坊访娴幕拘阅芤螅?、承載能力——結(jié)構(gòu)承載能力包括強(qiáng)度與剛度兩方面；2、穩(wěn)定性——路基路面結(jié)構(gòu)能否經(jīng)受不穩(wěn)定狀態(tài)，而保持工程設(shè)計所要求的幾何形態(tài)及物理力學(xué)性質(zhì)，稱為路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。防水排水是確保穩(wěn)定的重要方面。第一章總論3、耐久性——一般的道路工程使用年限至少數(shù)十年，路面部分要求使用年限20年以上。4、表面平整度——是影響行車安全、行車舒適以及運(yùn)輸效益的重要使用性能。5、表面抗滑性能——可以通過采用堅硬、耐磨、表面粗糙的粒料修筑路面表層來實(shí)現(xiàn)，或采用施工措施來實(shí)現(xiàn)。第一章總論第三節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素1、地理?xiàng)l件；2、地質(zhì)條件；3、氣候條件；4、水文和水文地質(zhì)條件；5、土的類別；第一章總論第四節(jié)路基土的分類1、路基土的分類我國公路用土分為四類11種：巨粒土含漂石土、卵石土；粗粒土含礫類土、砂類土；細(xì)粒土含粉質(zhì)土、粘質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)土；特殊土含黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土；2、路基土的工程性質(zhì)砂土——沒有塑性，具有良好的透水性，毛細(xì)水上升高度小。采用砂土修筑路基，強(qiáng)度高，水穩(wěn)定性好，但粘結(jié)性小，易松散，壓實(shí)困難，車輛通過時易產(chǎn)生較深車轍；第一章總論砂性土——修筑路基的良好材料，具有足夠的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，具有一定的粘結(jié)性，不致過分松散，遇水干得快，不膨脹，易被壓實(shí)；粉性土——是最差的筑路材料。毛細(xì)水上升高度大，一般稱翻漿土；粘性土——透水性差，粘結(jié)力大，干時堅硬，不易挖掘具有較大的可塑性、粘結(jié)性和膨脹性，毛細(xì)現(xiàn)象顯著，用來筑路比粉性土好比砂性土差；重粘土——一般情況下工程性質(zhì)與粘性土相似，重粘土不透水，粘結(jié)力特強(qiáng)，干時很堅硬，很難挖掘，膨脹性和塑性都很大。第一章總論第五節(jié)公路自然區(qū)劃1、公路自然區(qū)劃根據(jù)影響公路工程的地理、地貌及氣候的差異特點(diǎn)，公路自然區(qū)劃按以下三項(xiàng)原則劃分：1、道路工程特征相似性原則；2、地表氣侯區(qū)域差異性原則；3、自然氣候因素既綜合又有主導(dǎo)作用的原則；我國公路自然區(qū)劃分為三個等級。首先將全國劃分為多年凍土、季節(jié)凍土和全年不凍土三大地帶，然后根據(jù)水熱平衡和地理位置，劃分為凍土、溫潤、干濕過渡、濕熱、潮暖和高寒7大區(qū)；二級區(qū)劃是在每個一級區(qū)內(nèi)，再第一章總論以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為6個等級；三級區(qū)劃是二級區(qū)劃的具體化，劃分的方法有兩種：一種以水熱、地理和地貌為依據(jù)，另一種以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)，由各省、自治區(qū)自行劃定。第一章總論第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型一、路基濕度的來源a、大氣降水；b、地面水；c、地下水；d、水蒸汽凝結(jié)水；e、毛細(xì)水；f、薄膜移動水；二、大氣溫度及其對路基水溫狀況的影響由于濕度與大氣溫度變化對路基產(chǎn)生的共同影響稱為路基的水溫狀況。第一章總論三、路基干濕類型用土的稠度來作為劃分土基干濕類型的指標(biāo)，分為四類：干燥、中濕、潮濕、過濕。稠度定義為土的含水率與土的液限之差與土的塑限和液限之差的比值。第一章總論第七節(jié)路面結(jié)構(gòu)及層位功能一、路面橫斷面由行車道、硬路肩或土路肩組成。通常將路面橫斷面分為槽式和全鋪式兩種。槽式橫斷面——按路面行車道及硬路肩設(shè)計寬度范圍，開挖與路面同厚度的淺槽；全鋪式橫斷面——在路基全部寬度內(nèi)都鋪筑路面。二、路拱橫坡度兩邊低中間高的路拱，保證路表水及時排出。高等級路面采用直線形路拱和較小的路拱橫坡，低等級路面采用拋物線形路拱和較大的路拱橫坡路肩橫坡度一般較路面橫坡度大1%。第一章總論三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能通常將路面結(jié)構(gòu)劃分為面層、基層和墊層三個層次。（1）面層鋪筑面層的材料主要有：水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎（礫）石混合料、碎（礫）石摻土或不摻土混合料及塊石等。面層有時分兩層或三層鋪筑。（2）基層基層是路面結(jié)構(gòu)中的主要承重層。修筑基層的材料有各種結(jié)合料穩(wěn)定土或碎（礫）石或各種工業(yè)廢渣組成的混合料，素水泥混凝土，各種碎（礫）石混合料，天然砂礫及片石、塊石或圓石等?；鶎右话憧煞譃閮蓪踊蛉龑愉佒?，位于下層的稱為底基層。第一章總論（3）墊層位于土基和基層之間。材料強(qiáng)度不一定要求高，但水穩(wěn)定性和隔溫性要好。常用的墊層材料有兩類：松散粒料組成的透水性墊層；石灰、水泥和爐渣穩(wěn)定土組成的穩(wěn)定性墊層。公路的基層寬度比面層寬度每邊至少寬出25厘米，墊層寬度應(yīng)比基層每邊至少寬出25厘米，或與路基同寬以利于排水。第一章總論第八節(jié)路面的等級與分類一、路面等級劃分按面層的使用品質(zhì)、材料組成類型及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，將路面分為四個等級。（1）高級路面——適用于交通量大、行車速度高的道路，強(qiáng)度和剛度高，使用壽命長。（2）次高級路面——適用于交通量大，行車速度較高的道路。（3）中級路面——僅能適用較小的交通量，行車速度低。強(qiáng)度剛度低，穩(wěn)定性差。（4）低級路面——交通量小，強(qiáng)度剛度低，水穩(wěn)定性差第一章總論二、路面分類按力學(xué)特性分三類：柔性路面、剛性路面、半剛性路面（1）柔性路面結(jié)構(gòu)整體剛度較小。柔性路面主要為各種未經(jīng)處治的粒料基層和各類瀝青面層、碎（礫）石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。（2）剛性路面指水泥混凝土做成面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。具有抗壓、抗彎拉強(qiáng)度高、彈性模量高的特點(diǎn)。（3）半剛性路面用水泥、石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或碎（礫）第一章總論石而修筑的基層，稱為半剛性基層。由半剛性基層和鋪筑在它上面的瀝青面層所組成的路面結(jié)構(gòu)稱為半剛性路面。初期具有柔性路面的特點(diǎn)，后期具有剛性路面的特點(diǎn)。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)行車荷載一、車輛的種類1、道路上行駛的汽車車輛主要分為客車與貨車兩大類。客車分為小、中、大三類；貨車分為整車、牽引式掛車、牽引式半掛車。2、汽車的總荷載通過車軸與車輪傳遞給路面，所以路面結(jié)構(gòu)設(shè)計主要以軸載作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。3、在道路行駛的多種車輛的組合中，重型貨車與大客車起決定作用，輕型貨車與中、小客車影響可忽略，但考慮路面表面特性要求時，以小汽車為主要對象。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)二、汽車的軸型1、軸載的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；2、為統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和便于交通管理，我國公路與城市道路路面設(shè)計規(guī)范中均以100KN作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸重，即通常認(rèn)為我國的道路車輛軸限為100KN；3、目前，在我國公路上行駛的貨車的后軸軸載，一般在60～130KN范圍內(nèi)，大部分在100KN以下；4、由于汽車向大型重型發(fā)展，出現(xiàn)了多軸貨車，以減輕對道路壓力，我國常見汽車路面設(shè)計參數(shù)見表2-1。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)三、汽車對道路的靜態(tài)壓力1、汽車對路面的靜態(tài)壓力主要由輪胎傳給路面的垂直壓力，大小受下列因素影響：A、汽車輪胎的內(nèi)壓力；B、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形態(tài)；C、輪載的大小。2、輪胎與地面的接觸形狀近似于橢圓形，工程設(shè)計中以圓形接觸面積來表示。將車輪荷載簡化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓力作為輪胎接觸壓力。3、當(dāng)量圓的半徑計算公式見（2-1）～（2-3）。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)四、運(yùn)動車輛對道路的動態(tài)影響（1）水平力車輛在行駛過程中產(chǎn)生的水平力（尤其是制動時較大），水平應(yīng)力的作用范圍同垂直應(yīng)力一樣，也認(rèn)為是均勻分布在當(dāng)量圓內(nèi)。（2）動載特性主要隨三個因素變化：行車速度、路面的平整度、車輛振動特性。設(shè)計時，以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設(shè)計荷載。（3）瞬時性動荷載下路面變形量的減少意味著路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的提高，或者說路面體系的強(qiáng)度相對增大了。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)五、交通分析1、交通量交通量是指一定時間間隔內(nèi)通過道路某一斷面的車輛總數(shù)，設(shè)計路面時，通常以平均日交通量來表征道路的交通狀況，即每晝夜通過道路某一斷面的車輛總數(shù)。交通量的觀測方法有兩種：直接記錄不同類型車輛的通行次數(shù)；用自動記錄儀器記錄通行車輛的軸數(shù)與軸載大小，然后按軸載大小進(jìn)行分類統(tǒng)計。2、軸載組成與等效換算汽車的軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)軸載的規(guī)定：我國瀝青路面和水泥混凝土路面規(guī)范均以雙輪組單軸100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)各級軸載等效換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下，要達(dá)到相同的疲勞損壞程度。將交通量中各級軸載換算為BZZ-100后得到的軸載作用次數(shù)稱為當(dāng)量軸次（次/日），由此可得到設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次。3、輪跡橫向分布距路面外側(cè)緣0.9米和3米附近的輪跡分布達(dá)到峰值，車道邊緣路面受到的軸載作用次數(shù)少。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第二節(jié)環(huán)境因素影響溫度和濕度對路基路面結(jié)構(gòu)有重要影響。其變化會使路基路面產(chǎn)生溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力。1、路基溫度對路面的影響影響因素主要有：大氣降水和蒸發(fā)；地面水的滲透；地下水的影響；溫差引起的濕度變化沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移動并積聚在該處。2、水泥混凝土面層濕度狀況及其影響面層濕度狀況的變化也會引起混凝土出現(xiàn)體積變化。（1）塑性收縮；（2）干燥收縮；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)3、冰凍與融凍對路面的影響（1）冰凍——水結(jié)冰體積增大，使路基隆起而造成路面開裂；（2）融凍——冰凍路基融化后使路基失去承載力，導(dǎo)致路面損壞。4、溫度變化預(yù)測影響路面結(jié)構(gòu)溫度狀況的因素分為內(nèi)部和外部兩大類。外部因素中氣溫和太陽輻射是決定路面溫度狀況的兩項(xiàng)最重要因素；內(nèi)部因素為路面結(jié)構(gòu)層的熱特性。路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況，可通過同當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料及路面結(jié)構(gòu)的熱特性參數(shù)之間建立聯(lián)系的方法來預(yù)估，預(yù)估方法分統(tǒng)計法和理論法。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)5、溫度對路面的影響溫度沿深度呈曲線分布，經(jīng)歷由負(fù)到正再到負(fù)的循環(huán)；水泥混凝土路面要鋸縫；瀝青路面可能會高溫低溫裂縫第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第三節(jié)土基的力學(xué)強(qiáng)度特性一、路基受力狀況1、路基的受力——受自重（隨深度增加應(yīng)力增加）與車輛荷載作用（隨深度增加應(yīng)力減?。?；2、車輪荷載作用下的應(yīng)力計算公式（2-10），自重應(yīng)力計算公式（2-11）。二、路基工作區(qū)1、路基工作區(qū)——在路基某一深度處，車輛荷載在土基中引起的應(yīng)力可以忽略不計（約為土基自重應(yīng)力的1/10～1/5），這一深度范圍以內(nèi)稱為路基工作區(qū)（深度用Za表示）；2、工作區(qū)內(nèi)路基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性極為重要。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)三、路基土的應(yīng)力—應(yīng)變特性1、應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系與理想線彈性材料有很大區(qū)別，分三個階段：階段1——彈性變形階段，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線呈近似直線；階段2——塑性變形階段，部分變形能恢復(fù)，部分變形不能恢復(fù)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線呈曲線；階段3——破壞階段，應(yīng)力繼續(xù)增大，變形急劇增大，土體破壞。2、按照應(yīng)力—應(yīng)變曲線上應(yīng)力取值方法的不同，模量有以下幾種：A、初始切線模量：應(yīng)力值為零時的應(yīng)力—應(yīng)變曲線的斜率；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)B、切線模量：某一應(yīng)力級位的應(yīng)力—應(yīng)變曲線的斜率，反映該級應(yīng)力處應(yīng)力—應(yīng)變變化的精確關(guān)系；C、割線模量：以某一應(yīng)力值對應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起始點(diǎn)相連的割線的斜率，反映土基在工作應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力—應(yīng)變的平均狀態(tài)；D、回彈模量：應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力—應(yīng)變曲線的割線模量。前三種模量中的應(yīng)變值包含殘余應(yīng)變和回彈應(yīng)變，而回彈模量則僅包含回彈應(yīng)變，它部分地反映了土的彈性性質(zhì)。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)四、重復(fù)荷載對路基土的影響1、重復(fù)荷載作用對土基的影響：A、土體逐漸壓密，土體顆粒之間進(jìn)一步靠攏，每一次加載產(chǎn)生的塑性變形量越來越小，直至穩(wěn)定，這種情況不致形成土基的整體性剪切破壞；B、每一次加載在土體中產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪切變形，形成引起整體破壞的剪裂面，最后達(dá)到破壞階段。2、最終產(chǎn)生何種影響，主要取決于：A、土的性質(zhì)（類型）和狀態(tài)（含水率、密實(shí)度）；B、相對荷載（重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載同一次靜載下達(dá)到的極限強(qiáng)度之比來表示）；C、荷載作用的性質(zhì)（即施加的速度、每次持續(xù)時間等）第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第四節(jié)土基的承載能力用于表征土基承載力的參數(shù)指標(biāo)有：回彈模量、地基反應(yīng)模量、加州承載比等一、土基回彈模量彈性模量E0——把土基簡化為一彈性半空間體，以圓形承載板壓入土基的方法測定；二、地基反應(yīng)模量地基反應(yīng)模量KR——力學(xué)模型假設(shè)地基上任一點(diǎn)的反力與該點(diǎn)撓度成正比，與其它點(diǎn)無關(guān)，土基相當(dāng)于由互不聯(lián)系的彈簧組成；三、加州承載比（CBR）加州承載比（CBR值）——承載能力以材料抵抗局第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)碎石為標(biāo)準(zhǔn)，它們的相對比值即為CBR值；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第五節(jié)路基的變形、破壞及防治一、路基的主要病害1、路基沉陷；2、邊坡滑塌；3、碎落和崩塌；4、路基沿山坡滑動；5、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞；二、路基病害防治防治措施主要有：1、正確設(shè)計路基橫斷面；2、選擇良好的路基土填筑路基，必要時對路基上層填土作穩(wěn)定處理；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)3、采取正確的填筑方法，充分壓實(shí)路基，保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度；4、適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上升進(jìn)入路基工作區(qū)范圍；5、正確進(jìn)行排水設(shè)計；6、必要時設(shè)置隔離層隔絕毛細(xì)水上升，設(shè)置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積，設(shè)置砂墊層以疏干土基；7、采取邊坡加固、修筑擋土墻、土體加筋等防護(hù)技術(shù)措施，以提高其整體穩(wěn)定性。第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第六節(jié)路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性路面所用材料，按形態(tài)及成型性質(zhì)大致可分為三類：1、松散顆粒型材料及塊料；2、瀝青結(jié)合料類；3、無機(jī)結(jié)合料類。一、抗剪強(qiáng)度按摩爾強(qiáng)度理論，材料的抗剪強(qiáng)度包括摩阻力和粘結(jié)力兩部分，即公式（2-28）；粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角可以通過直接剪切試驗(yàn)，按上式計算；對松散粒料無法進(jìn)行直剪試驗(yàn)時，可以由三軸壓縮試驗(yàn)，繪制摩爾圓和相應(yīng)的包絡(luò)線，按上式近似求出；瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度與瀝青的粘度、用量、試驗(yàn)溫度第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)、加荷速率等因素有關(guān)。二、抗拉強(qiáng)度路面材料的抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力所提供，可以采用直接拉伸或間接拉伸試驗(yàn)，測繪應(yīng)力—應(yīng)變曲線，取曲線的最大應(yīng)力值為抗拉強(qiáng)度。三、抗彎拉強(qiáng)度路面在車輛荷載作用下處于受彎拉狀態(tài)，路面材料的抗彎拉強(qiáng)度，大多通過簡支小梁試驗(yàn)進(jìn)行評定。計算公式見（2-31）四、應(yīng)力—應(yīng)變特性1、無機(jī)結(jié)合料可用三軸壓縮試驗(yàn)所得到的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線求得回彈模量值，具有明顯的非線性特征，計算第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)公式見（2-32）；2、水泥混凝土的彈性模量可由規(guī)則試件進(jìn)行測定，常用的試驗(yàn)方法有單軸試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)、小梁試驗(yàn)；3、瀝青混合料在荷載作用下的應(yīng)力—應(yīng)變具有隨溫度和荷載作用時間而變化的特性，因此不能用一個常量彈性模量來表征瀝青混合料的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，采用勁度模量來表示（就是在給定溫度和加荷時間條件下的應(yīng)力—應(yīng)變參數(shù)）；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第七節(jié)路面材料的累積變形與疲勞特性路面結(jié)構(gòu)在荷載的重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)的破壞極限狀態(tài)有兩種：1、塑性變形累積達(dá)到一定程度，超出允許范圍而破壞；2、在彈性工作狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)微量損傷，當(dāng)累積達(dá)到一定限度時，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂。一、累積變形1、碎、礫石混合料級配不良、顆粒尺寸單一的混合料，在應(yīng)力重復(fù)作用很多次以后，塑性變形仍增大；2、瀝青混合料溫度越高，塑性應(yīng)變累積量越大；第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)二、疲勞特性1、對于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時，可能在低于靜載一次作用下的極限應(yīng)力值時出現(xiàn)破壞，這種材料強(qiáng)度的降低現(xiàn)象稱為疲勞，在應(yīng)力重復(fù)作用下微量損傷逐步累積擴(kuò)大，終于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，稱為疲勞破壞。2、疲勞破壞是路面結(jié)構(gòu)損傷的主要現(xiàn)象。提高路面的抗疲勞性能應(yīng)注意從兩方面加強(qiáng)配合：一是合理的材料設(shè)計，使混合料達(dá)到最佳配合比和最大密度，使混合料具有較高的強(qiáng)度；二是合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得各結(jié)構(gòu)層的層位與厚度達(dá)到理想的程度，在車輛荷載作用下，確保結(jié)構(gòu)層的最大應(yīng)力和應(yīng)力比在控制范圍內(nèi)。第三章一般路基設(shè)計第一節(jié)路基設(shè)計的一般要求1、路基承受行車荷載作用，主要是在應(yīng)力作用區(qū)，其深度一般在路基頂面以下0.8米范圍以內(nèi)，此部分路基可視為路面結(jié)構(gòu)的路床；2、為確保路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，必須做好路基排水、防護(hù)與加固、以及護(hù)坡道、碎落臺等的設(shè)計；3、一般路基通常是指在良好的地質(zhì)與水文條件下，填方高度和挖方深度不大的路基。第三章一般路基設(shè)計第二節(jié)路基的類型與構(gòu)造路基的典型橫斷面形式有三種：路堤、路塹、填挖結(jié)合。一、路堤a、定義：全部用巖土填筑而成的路基；b、分類：矮路堤（填土高度小于1~1.5米者）；高路堤（填土高度大于18米[土質(zhì)]或20米[石質(zhì)]者）；一般路堤（填土高度在1.5~18米之間）；c、施工注意事項(xiàng)：壓實(shí)、排水、坡面防護(hù)、折線邊坡二、路塹a、定義：全部在原地面開挖而成的路基；第三章一般路基設(shè)計b、分類：全挖式、臺口式（多用于陡峻山坡上，避免路基外側(cè)的少量填方）、半山洞路基（遇有整體性的堅硬巖層，節(jié)省石方工程）；c、施工注意事項(xiàng)：路塹開挖破壞了天然土層的平衡狀態(tài)，需根據(jù)地質(zhì)水文條件和邊坡高度，設(shè)置成直線或折線形邊坡，挖方邊坡的坡腳外側(cè)必須設(shè)置邊溝，避免沖刷還必須設(shè)置截水溝。三、半填半挖路基兼有上述兩者的特點(diǎn)，應(yīng)滿足上述兩者的要求。第三章一般路基設(shè)計第三節(jié)路基設(shè)計一般路基設(shè)計的內(nèi)容：1、選擇路基斷面形式，確定路基寬度與路基高度；2、選擇路堤填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)；3、確定邊坡形狀與坡度；4、路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計；5、坡面防護(hù)與加固設(shè)計；6、附屬設(shè)施設(shè)計。一、路基寬度路面及兩側(cè)路肩寬度之和。一般一個車道寬度為3.50~3.75米，路肩寬度最小為0.5米。必要時還包括分隔帶、路緣帶、變速車道、爬坡車道、慢行車道、或路用設(shè)施（如護(hù)欄、照明、綠化）。第三章一般路基設(shè)計二、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度，是路基設(shè)計高程和地面高程之差。路基高度指路基中心線處設(shè)計高程與原地面高程之差，而路基兩側(cè)邊坡的高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差，所以路基高度有中心高度與邊坡高度之分。路基高度由路線縱坡設(shè)計確定。三、路基邊坡坡度用高度與寬度之比值來表示，并取高度為1，通常用1：m或1：n表示其比率。A、路堤邊坡——與路堤填料和邊坡高度有關(guān)。第三章一般路基設(shè)計土質(zhì)路堤邊坡：根據(jù)填料物理性質(zhì)、邊坡高度和工程地質(zhì)條件來確定；石質(zhì)路堤邊坡：由不易風(fēng)化的較大石塊砌筑，邊坡坡度一般用1：1；B、路塹邊坡——與邊坡高度、坡體土石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造特征、巖石的風(fēng)化和破碎程度、地面水和地下水等有關(guān)土質(zhì)路塹邊坡：一般情況下，具有一定粘性土質(zhì)的挖方邊坡坡度，取值為1：0.75~1：1.5；巖石路塹邊坡：一般根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造與巖石特性，對照相似工程的成功經(jīng)驗(yàn)選定邊坡坡率。土質(zhì)邊坡挖方邊坡高度超過20米，巖質(zhì)邊坡高度超過30米時，應(yīng)通過地質(zhì)勘察和穩(wěn)定性分析確定邊坡形式和坡率第三章一般路基設(shè)計四、路基壓實(shí)1、路基的壓實(shí)是提高路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性的根本技術(shù)措施之一。2、壓實(shí)路基就是利用機(jī)械的方法，來改變土的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的目的。3、影響壓實(shí)的因素：包括內(nèi)因——含水量和土的性質(zhì)；外因——壓實(shí)功能與壓實(shí)工具和方法等。（1）含水量對壓實(shí)的影響A、含水量是影響壓實(shí)效果的決定性因素；B、在最佳含水量時，即土處于硬塑狀態(tài)時，容易獲得最佳壓實(shí)效果；C、壓實(shí)到最佳密實(shí)度的土體，水穩(wěn)定性最好。第三章一般路基設(shè)計（2）土質(zhì)對壓實(shí)的影響亞砂土和亞粘土的壓實(shí)性能好，而粘性土的壓實(shí)性能較差。（3）壓實(shí)功能的影響壓實(shí)功能是指壓實(shí)工具的重力、碾壓次數(shù)或錘落高度、作用時間等。在相同條件下，壓實(shí)功能越大，則土的密實(shí)度越大。（4）壓實(shí)機(jī)具和方法對壓實(shí)的影響A、壓實(shí)機(jī)具不同，壓力傳布的有效深度也不同；B、壓實(shí)機(jī)具質(zhì)量較小時，荷載作用時間越長，土的密實(shí)度越高，壓實(shí)機(jī)具較重時，土的密實(shí)度隨施加荷載時間的增加而迅速增大，但超過某一時間限度后，土的變形第三章一般路基設(shè)計急劇增加而產(chǎn)生破壞；機(jī)具過重超過土的極限時，立即引起土體破壞；C、碾壓速度越高，壓實(shí)效果越差。4、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(1)壓實(shí)度是指工地上壓實(shí)達(dá)到的干重度與用室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)所得的該路基土的最大干重度之比,用K表示。（2）壓實(shí)度確定壓實(shí)度的確定，要考慮土基的受力狀態(tài)，路基路面設(shè)計要求，施工條件，公路所在地區(qū)的氣候等因素。（3）壓實(shí)度檢測可采用灌砂法、環(huán)刀法、灌水法或核子密度濕度儀法。第三章一般路基設(shè)計第四節(jié)路基附屬設(shè)施主要有：取土坑、棄土堆、護(hù)坡道、碎落臺、堆料坪及錯車道等。一、取土坑與棄土堆選點(diǎn)時要兼顧土質(zhì)、數(shù)量、用地及運(yùn)輸條件等因素，棄之無害；要結(jié)合地形，充分利用借棄方，注意外形規(guī)整，棄堆穩(wěn)固；二、護(hù)坡道與碎落臺護(hù)坡道是保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性的措施之一，護(hù)坡道越寬，越有利于邊坡穩(wěn)定，最少為1米，寬度大工程量增加，一般規(guī)定邊坡高度≥6~12米時，護(hù)坡道寬度為2~4米；第三章一般路基設(shè)計碎落臺設(shè)置于坡腳處，供零星土石碎塊下落臨時堆積，保護(hù)邊溝不致阻塞，也有護(hù)坡道的作用，一般寬度為1~1.5米，應(yīng)定期清理。三、堆料坪與錯車道堆料坪一般每隔50~100米設(shè)置一個堆料坪，長5~8米，寬2米，高級公路或機(jī)械化養(yǎng)護(hù)可不設(shè)；單車道公路，每隔200~500米設(shè)置一處，長度不短于30米。單車道路基寬4.5米，錯車道地段路基寬6.5米。第四章路基穩(wěn)定性分析計算第一節(jié)概述1、一般情況下，無需進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計，特殊條件下（如高度超過8米的土質(zhì)邊坡和高度超過12米的石質(zhì)邊坡），需進(jìn)行穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算。2、土坡穩(wěn)定性的分析方法，按失穩(wěn)土體的滑動面特征，可歸納為直線、曲線和折線；巖石邊坡的穩(wěn)定性分析，主要取決于巖石的產(chǎn)狀與結(jié)構(gòu)。3、路基邊坡穩(wěn)定性的計算方法有：工程地質(zhì)法（比擬法）、力學(xué)分析法和圖解法；路基邊坡穩(wěn)定力學(xué)計算基本方法是分析失穩(wěn)滑動體沿滑動面上的下滑力與抗滑力，取兩者之比值為穩(wěn)定系數(shù)K，K<1時，不穩(wěn)定；K=1時處于極限狀態(tài)；K>1，穩(wěn)定；工程上一般規(guī)定K取1.2～1.3.第四章路基穩(wěn)定性分析計算4、行車荷載是邊坡穩(wěn)定性分析的主要作用力之一，計算時將車載換算成相當(dāng)于路基巖土層厚度，計算公式見（4-1）；行車荷載對較高路基邊坡的穩(wěn)定性影響較小，換算高度可近似分布于路基全寬上，采取近似方法時，也可以不計算行車荷載。第四章路基穩(wěn)定性分析計算第二節(jié)直線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析砂類土路基邊坡滲水性強(qiáng)，粘性差，邊坡穩(wěn)定性主要靠其內(nèi)摩擦力支承，失穩(wěn)土體的滑動面近似直線形態(tài)。一、試算法按靜力平衡公式有：滑動面位置不同，K值亦隨之改變，邊坡穩(wěn)定與否的判斷依據(jù)，應(yīng)是穩(wěn)定系數(shù)的最小值，相應(yīng)的最危險滑動面的傾角，上式表明，K值是的函數(shù)，可選擇4到5個滑動面，計算并繪制兩者的關(guān)系曲線，即可確定最小的K第四章路基穩(wěn)定性分析計算與的關(guān)系曲線，當(dāng)其符合規(guī)定，路基穩(wěn)定，否則要另行計算。二、解析法對于上面的計算公式，求導(dǎo)數(shù)代替試算法，可以大大簡化計算。計算公式（4-7）即可用來求路基邊坡角的穩(wěn)定系數(shù)最小值，亦可在其他條件固定時，反求穩(wěn)定的坡角或計算路基的限制高度。見教材例4-1、4-2、4-3。第四章路基穩(wěn)定性分析計算第三節(jié)曲線滑動面的邊坡穩(wěn)定性分析一般來說土均具有一定的粘結(jié)力，滑動面也多數(shù)是曲面，通常假定為圓弧滑動面。邊坡穩(wěn)定性的計算方法較多，比如有條分法（瑞典法）、條分法的圖解和表解法、解析法（如應(yīng)力圓法）等。一、圓弧滑動面的條分法1、原理該方法的基本原理是靜力平衡。假定土質(zhì)均勻，不計滑動面以外的土體位移產(chǎn)生的作用力，計算時取單位長度，將滑動土體劃分為若干土條，分別計算各土條對于滑動圓心的滑動力矩和抗滑力矩，取兩者力矩之比值為穩(wěn)定系數(shù)。第四章路基穩(wěn)定性分析計算2、圖式首先要確定圓心和半徑。一般情況下，圓心的位置是在圓心輔助線EF的延長線上移動，E、F的位置可用4.5H法確定：（1）由A點(diǎn)作垂直線，取深度為H確定G點(diǎn)，由G點(diǎn)作水平線，取距離為4.5H確定E點(diǎn)。（2）F點(diǎn)的位置由角度B1（以平均邊坡線為準(zhǔn)）和B2（以B‘的水平線為準(zhǔn)），角度B1和B2取決于路基的邊坡率，見表（4-1）。（3）取4至5個點(diǎn)為圓心，分別求出K值，并繪制K值曲線，則可以解得K的最小值及相應(yīng)的圓心點(diǎn)位置。3、計算式第四章路基穩(wěn)定性分析計算計算公式見（4-8）；二、條分法的表解和圖解此方法不計行車荷載，圓心位置用36度法確定，穩(wěn)定系數(shù)增大。1、表解法將土條的高度、寬度及弧長統(tǒng)一換算成邊坡高度的函數(shù)，見公式（4-9），式中A和B的值可由表4-2查得。見例4-42、圖解法取K＝1.0，式（4-9）改為（4-10），然后繪制圖4-11，可以確定任意高度H時的邊坡角，或指定邊坡角確定H值，見例4-5。第四章路基穩(wěn)定性分析計算三、圓弧滑動面的解析法1、坡腳圓法高塑性土的內(nèi)摩擦角很小，路基邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算時，取為0，若坡頂為水平面，圓弧滑動面通過坡腳，稱之為坡腳圓，邊坡穩(wěn)定系數(shù)計算公式見（4-13）（4-14），利用此兩式，假定不同的坡腳參數(shù)，分別計算和繪制成關(guān)系曲線圖，可簡化計算。見例4-6～例4-82、中點(diǎn)圓法軟基上的高塑性土路堤，坡頂為水平，而原地面成水平或向下傾斜。此時，最危險滑動面將移至坡腳以外，連同部分地基軟弱土形成整體滑動，此類圓弧稱為中點(diǎn)圓。第四章路基穩(wěn)定性分析計算計算公式見（4-16）（4-17）。為了便于計算，工程上引入了兩個因數(shù)，確定最然險滑動面的位置，計算公式見（4-19）（4-20）。經(jīng)過試算，可繪制成圖4-17，進(jìn)行圖解。見例4-19中點(diǎn)圓和坡腳圓同屬于內(nèi)摩擦角為0的圓弧滑動面計算方法。實(shí)際應(yīng)用中，首先必須判別圖式類型。對高塑性填土，當(dāng)坡腳>53度時為坡腳圓，坡腳<53度時為中點(diǎn)圓，坡腳>60度時為坡面圓。第四章路基穩(wěn)定性分析計算第四節(jié)軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土是由天然含水率、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。其抗剪強(qiáng)度低，填土后受壓，可能產(chǎn)生側(cè)向滑動或較大的沉降，從而導(dǎo)致路基的破壞。較薄時，原則上清除掉，軟厚時，采取加固措施。一、臨界高度的計算軟土地基的臨界高度是指天然地基狀態(tài)下，不采取任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。1、均質(zhì)薄層軟土地基臨界高度計算公式見（4-21）；例4-102、均質(zhì)厚層軟土地基臨界高度計算公式見（4-22）。第四章路基穩(wěn)定性分析計算二、路基穩(wěn)定性的計算方法軟土地基的穩(wěn)定驗(yàn)算方法采用圓弧條分法，可分為總應(yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法、有效應(yīng)力法等。1、總應(yīng)力法計算公式為（4-23）；2、有效固結(jié)應(yīng)力法可求任一時間已知固結(jié)度的安全系數(shù)，計算公式（4-24）第四章路基穩(wěn)定性分析計算第五節(jié)浸水路堤的穩(wěn)定性分析浸水路堤除承受自重和行車荷載作用外，還受到水浮力和滲透動水壓力的作用，水的浮力取決于浸水深度，滲透動水壓力則視水的落差而定。浸水路堤的邊坡穩(wěn)定性計算，通常亦假定滑動面為圓弧，最危險的滑動面通過坡腳，圓心位置的確定與條分法相似。穩(wěn)定性計算方法有：假想摩擦角法、懸浮法和條分法。一、假想摩擦角法基本特點(diǎn)：適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時的常用方法，進(jìn)行浸水時的路堤穩(wěn)定性計算。根據(jù)庫侖定理，計算得到同一滑動體浸水前后的重力之第四章路基穩(wěn)定性分析計算比，實(shí)際上就相當(dāng)于干與濕的重度之比。適當(dāng)改變內(nèi)摩擦角，代入有關(guān)圓弧滑動面的穩(wěn)定性計算式，即可求得穩(wěn)定系數(shù)。此法適用于全浸水路堤。二、懸浮法基本特點(diǎn)：假想用水的浮力作用間接抵消動水壓力對邊坡的影響，即在計算抗滑力矩中，用降低后的內(nèi)摩擦角反映浮力的影響，而在計算滑動力矩中，不考慮浮力作用，滑動力矩沒有減小，用以抵償動水壓力的不利影響。計算公式見（4-25）三、條分法該方法的基本原理和計算步驟，與非浸水時的條分法相同，但土條分成浸水與干燥兩部分，并直接計入浸水后第四章路基穩(wěn)定性分析計算的浮力和動水壓力作用。此法比前述兩種方法更精確。計算公式為（4-26）；見例4-11、4-12、4-13。第四章路基穩(wěn)定性分析計算第六節(jié)路基邊坡抗震穩(wěn)定性分析一、震害與震力?公路工程抗震設(shè)計規(guī)范?要求，對于地震烈度為8度或以上的地區(qū)，路基設(shè)計應(yīng)符合防震的要求，其中包括軟基加固、限制填挖高度、提高路基壓實(shí)度、放緩邊坡坡度等。地震時，對于路基邊坡，水平加速度產(chǎn)生水平力危險性最大，實(shí)踐證明，路基邊坡穩(wěn)定性分析中，實(shí)際采用的地震水平力為式（4-29）二、邊坡抗震穩(wěn)定性的計算1、數(shù)解法首先按非地震地區(qū)的路基邊坡穩(wěn)定性分析方法，確定最第四章路基穩(wěn)定性分析計算危險的滑動面，然后再考慮地震的作用力。計算公式（4-30）；例4-14；2、圖解法用力三角形的圖解法，求各土條的法向力和切向力，具體方法與非地震區(qū)的路基穩(wěn)定性計算基本相同，但考慮到地震角的影響，土條重力偏移方向，進(jìn)行力的合成。第五章路基防護(hù)與加固第一節(jié)概述1、路基在水溫變化條件作用下，物理、力學(xué)性質(zhì)將會發(fā)生改變；2、為確保路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，路基的防護(hù)與加固是必不可少的工程措施；3、路基防護(hù)與加固設(shè)施，主要有邊坡坡面防護(hù)、沿河路堤防護(hù)與加固以及濕軟地基的加固處治。第五章路基防護(hù)與加固第二節(jié)坡面防護(hù)坡面防護(hù)主要是保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、破碎、剝蝕演變進(jìn)程，從而保護(hù)路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。坡面防護(hù)設(shè)施不承受外力作用，必須要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。常用的坡面防護(hù)設(shè)施有植物防護(hù)（如種樹、植草皮）和工程防護(hù)（如抹面、噴漿等）。一、植物防護(hù)包括種草、鋪草皮、植樹。種草——適宜于邊坡坡度不陡于1：1，不浸水或短期浸水第五章路基防護(hù)與加固但地面徑流速度不大于0.6米/秒的土質(zhì)邊坡；鋪草皮——可用于較高較陡的邊坡；植樹——主要用于堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促使泥沙淤積，防止水流直接沖刷路堤。二、工程防護(hù)主要有砂漿抹面、勾縫、噴漿、石砌護(hù)坡、護(hù)面墻等。抹面防護(hù)——適用于易風(fēng)化而表面比較完整，尚未剝落的巖石邊坡；噴漿防護(hù)——適用于易風(fēng)化和坡面不平的巖石挖方邊坡，漿層厚一般為2厘米；勾縫防護(hù)——適用于比較堅硬，且裂縫多而細(xì)的巖石邊坡，防止水分浸入巖層內(nèi)造成病害；灌漿防護(hù)——適用于堅硬但裂縫較深和較寬的巖石邊坡，借砂漿的膠結(jié)力，使坡面表層成為防水的整體。第五章路基防護(hù)與加固石砌防護(hù)——用于土質(zhì)或風(fēng)化巖質(zhì)路塹或土質(zhì)路堤邊坡的坡面防護(hù)，亦可用于浸水路堤及排水溝渠的沖刷防護(hù)；護(hù)面墻——常用于風(fēng)化破碎嚴(yán)重的巖石挖方邊坡。墻高一般不超過10米，若超過10米可分級砌筑，每一級高度為6至10米，要求基礎(chǔ)穩(wěn)定。第五章路基防護(hù)與加固第三節(jié)沖刷防護(hù)沖刷防護(hù)主要是對沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，亦包括橋頭引道，以及路基邊旁堤岸的防護(hù)。防止沖刷的措施有兩種：一種是加固岸坡的直接防護(hù)；一種是改變水流性質(zhì)的間接防護(hù)。一、直接防護(hù)措施包括植物防護(hù)、砌石防護(hù)、拋石與石籠防護(hù)以及必要時設(shè)置的支擋結(jié)構(gòu)物。拋石防護(hù)——主要用于防護(hù)直接受水流沖刷的邊坡和坡腳；石籠防護(hù)——當(dāng)水流速度達(dá)到或超過5米/秒時，可改用石籠防護(hù)，石籠用鐵絲編織成框架，內(nèi)填石料；第五章路基防護(hù)與加固支擋物—土工織物軟體沉排是在土工織物上以塊石或預(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。一般適用于水下工程及預(yù)計可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。還有一種土工模袋，是一種雙層織物袋，袋中充填流動性混凝土或水泥砂漿或小粒徑石料混凝土，凝固后形成高強(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。二、間接防護(hù)措施設(shè)置導(dǎo)流構(gòu)造物用以改變水流方向。丁壩——導(dǎo)流和挑流，把水流挑離河岸，改善水流狀況順壩及格壩——順壩的作用是導(dǎo)流，基本上不改變原有水流的流態(tài)。順壩與格壩通常聯(lián)合使用。還有一種措施是改河，但一般用于工程量較小時。第五章路基防護(hù)與加固第四節(jié)軟土地基加固高壓縮性的軟土地基上設(shè)計路堤，要考慮三方面的問題：1、地基的承載力是否可以保證路堤的穩(wěn)定性；2、由于壓縮性土的固結(jié)變形而引起的路堤沉降，是否會影響路基和路面結(jié)構(gòu)的正常使用及其使用壽命；3、為了提高路堤穩(wěn)定性，減少沉降量或加速固結(jié)，需采取的地基加固措施。一、沉降分析（一）沉降量計算軟土路基沉降分施工期間沉降和工后沉降兩部分。有關(guān)這兩部分的計算，參見土力學(xué)內(nèi)容。（二）側(cè)向位移計算第五章路基防護(hù)與加固施工期間側(cè)向位移等于施工初期的位移加上施工后期的位移，即公式（5-11）～（5-13）。施工期末側(cè)向位移隨深度的分布計算公式為（5-14）。施工結(jié)束后地基的側(cè)向位移量要比沉降量小得多，目前尚未建立其間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。（三）沉降速率計算對于厚度不大的均質(zhì)粘土沉積軟土層，可采用公式（5-16）計算，通過固結(jié)度和時間因素關(guān)系曲線可以知道任意時刻的沉降量;二、軟土地基加固處理（一）處理方法的種類及選擇軟土地基處理的目的可分為兩大類：第五章路基防護(hù)與加固1、沉降處理——包括加速固結(jié)沉降和減小總沉降量兩方面。前者可采用加載預(yù)壓、豎向排水和擠實(shí)砂樁等方法；后者可采用擠實(shí)砂樁、石灰樁、換填好土等方法。2、穩(wěn)定處理——采用換填土、反壓護(hù)道、擠實(shí)砂樁、石灰樁等措施增強(qiáng)抗滑阻力。按處理目的選擇處理方法時，應(yīng)考慮：1、地基的土質(zhì)及土層構(gòu)成條件；2、道路的性質(zhì)、路堤高度和寬度，是否與構(gòu)造物連接的地段等條件；3、工期、材料供應(yīng)、施工機(jī)械作業(yè)條件和對周圍環(huán)境的影響等條件。（二）砂墊層法第五章路基防護(hù)與加固在軟土地基上鋪設(shè)厚度為0.5～1.2米厚的砂墊層，其作用：1、作為軟土層固結(jié)所需的上部排水層；2、作為路堤內(nèi)的底部排水層，以降低路堤內(nèi)水位或降低路堤內(nèi)濕度；3、改善路堤和地基處理工程施工時的機(jī)械作業(yè)條件；4、軟土層薄時，單獨(dú)用作地基處理措施。（三）換填法用好土全部或部分替換軟土的方法?？梢圆捎瞄_挖和強(qiáng)制擠出兩種施工方法。（四）反壓護(hù)道法第五章路基防護(hù)與加固當(dāng)路堤的填筑高度超過地基不作處理時所能容許的安全高度時，路堤和軟土層達(dá)不到要求的滑動破壞安全系數(shù)，可在路堤兩側(cè)填筑一定高度和寬度的護(hù)道，利用護(hù)道的填方重量增加穩(wěn)定力矩，以平衡主路堤的滑動力矩。這種方法要占用大量的用地和豐富的填料來源。反壓護(hù)道的高度一般為路堤高度的1/2~1/3，反壓護(hù)道的寬度須由滑動穩(wěn)定分析結(jié)果確定。反壓護(hù)道與主路堤同時填筑，其填筑速度不得慢于主路堤。（五）分階段施工路堤填筑到一定高度時，放置一段時間，使軟土固結(jié)后，再進(jìn)行第二階段的填筑，再放置一段時間，如此反復(fù)，填到設(shè)計高度為止。（六）超載預(yù)壓法第五章路基防護(hù)與加固路堤填筑到超過設(shè)計標(biāo)高的高度，使軟土地基受到超載作用而加速固結(jié)沉降，從而可較早地達(dá)到路堤設(shè)計荷載下的沉降量，并減少路面鋪筑后的剩余沉降量。應(yīng)用超載預(yù)壓法的目的是將鋪筑路面后的剩余沉降量控制在容許范圍內(nèi)。然而超載量不能超過受路堤和軟土層穩(wěn)定狀況控制的最大值。在所需超載量大，而穩(wěn)定性有問題時，可結(jié)合豎向排水法一起應(yīng)用。超載部分的材料，應(yīng)考慮在卸載后能應(yīng)用于相鄰工程。（七）豎向排水法軟土層較厚而滲透性小時，軟土地基的自然固結(jié)很慢，有效的加固措施就是在軟土層內(nèi)引入排水單元。豎向排水法是在地基內(nèi)設(shè)置豎向排水井，縮短排水距離，加速固結(jié)排水。豎向排水井的材料可用砂或塑料排水板。第五章路基防護(hù)與加固（八）擠密樁法和加固土樁法用沖擊或振動的方法，將砂或碎石等粒料擠入軟土地基內(nèi)，形成直徑較大的樁體，并同原地基一同形成復(fù)合地基。其作用：使樁周圍的土體變密實(shí)；支承路堤很大一部分重量；加速周圍軟土的固結(jié)；防止液化。加固土樁是在軟土層開孔，然后水泥、生石灰、粉煤灰等加固材料灌入孔內(nèi)，利用材料吸水，降低土的含水量提高其強(qiáng)度。加固樁直徑一般為0.3~0.5米，間距一般為0.75~1.5米，可施打的最大深度在30米左右。（九）現(xiàn)場監(jiān)測為防止意外事故，需要監(jiān)測。包括試驗(yàn)路堤和標(biāo)準(zhǔn)路堤兩部分，前者為路堤設(shè)計和處理提供參數(shù)和依據(jù)，后者主要用于施工控制。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第一節(jié)概述一、擋土墻的用途1、在路塹地段設(shè)置擋土墻，可以支撐邊坡，降低挖方邊坡高度，減少挖方數(shù)量，避免山體失穩(wěn)坍滑；2、在高填方路段，可在路肩或填方邊坡的適當(dāng)位置設(shè)置擋土墻，減少填方數(shù)量或減少拆遷和占地面積，保證路堤穩(wěn)定性；3、對于沿河路基，為避免路基擠縮河床，防止水流沖刷路基，可在沿河一側(cè)路基設(shè)置擋土墻；4、在某些挖方路段，原地面有較厚的覆蓋層或滑坡，可在路塹邊坡上方設(shè)置擋土墻，防止山坡覆蓋層下滑和抵抗滑坡；第六章?lián)跬翂υO(shè)計常用擋土墻的類型有：路塹擋土墻、路堤擋土墻、路肩擋土墻、山坡?lián)跬翂?、橋頭擋土墻。擋土墻的建筑費(fèi)用較高，路基設(shè)計時，應(yīng)與其他可能方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選定。二、擋土墻的類型按位置、材料、結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾種：1、按位置：路塹墻、路肩墻、山坡墻；2、按材料：石砌擋土墻、磚砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、加筋擋土墻；3、按結(jié)構(gòu)：重力式、衡重式、半重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式、柱板式、垛式等。各種擋土墻的特點(diǎn)及適用范圍見表6-2。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第二節(jié)擋土墻的構(gòu)造與布置一、擋土墻的構(gòu)造常用的重力式擋土墻一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫等幾部分構(gòu)成。（一）墻身（1）墻身斷面形式及其特點(diǎn)根據(jù)墻背的傾斜方向，墻身斷面形式可分為仰斜、垂直、俯斜、凸形折線和衡重式幾種。在其他條件相同時，仰斜墻背所承受的土壓力比俯斜墻背??；由于仰斜墻背的傾斜方向與開挖面邊坡方向一致，故開挖量和回填量均比俯斜墻背小，仰斜式擋墻適用于作路塹墻及墻趾處地面平坦的路堤墻或路肩墻。第六章?lián)跬翂υO(shè)計俯斜墻背所承受的土壓力較大，俯斜式擋土墻可用陡直的墻面，以減小墻高。俯斜墻背亦可做成臺階形，以增加墻背與填料間的摩阻力。垂直墻背的特點(diǎn)介于仰斜與俯斜墻背之間。若將仰斜式擋土墻的上部墻背改為俯斜，即構(gòu)成凸形折線式，與仰斜式比較，其上部尺寸有所減小，故斷面亦較節(jié)省。多用于路塹墻，也可用于路肩墻。若在凸形折線式的上下墻間增設(shè)一平臺，并采用陡直墻面，即為衡重式斷面。（2）墻身斷面尺寸A、墻背坡度：俯斜式墻背坡度一般為1：0.15~1:0.4；仰斜式不宜緩于1：0.3；衡重式之上墻背為1:0.25~1:0.45，下墻背在1:0.25左右，上下墻高之比一般采用2：3；第六章?lián)跬翂υO(shè)計B、墻面：一般為平面，地面橫坡較陡時，宜采用垂直墻面或仰斜1：0.05~1:0.20；地面橫坡較緩時，可放更緩些，但不宜緩于1：0.4；C、墻頂：墻頂最小寬度，漿砌擋土墻不宜小于0.5米，干砌不宜小于0.6米；漿砌路肩墻頂一般宜采用粗粒石或低強(qiáng)度等級混凝土做成頂帽，厚約0.4米。D、護(hù)欄：陡峭地方，需在墻頂設(shè)置護(hù)欄。護(hù)欄內(nèi)側(cè)邊緣距路面邊緣的距離，二、三級公路不小于0.75米，四級路不小于0.5米；（二）基礎(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)計包括基礎(chǔ)類型和確定基礎(chǔ)埋置深度兩項(xiàng)主要內(nèi)容。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（1）基礎(chǔ)形式大多數(shù)擋土墻都是直接砌筑在天然地基上的。為了減少基底應(yīng)力和增加傾覆穩(wěn)定性常采用擴(kuò)大基礎(chǔ)；當(dāng)?shù)孛娑妇鼗鶠橥暾麍詫?shí)的巖石時，可采用切割臺階基礎(chǔ)；如局部地基軟弱，可采用拱形基礎(chǔ)跨過。（2）基礎(chǔ)埋置深度根據(jù)下列要求來確定埋置深度：A、應(yīng)保證基底土層的容許承載力大于基底可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力；B、應(yīng)保證基礎(chǔ)不受沖刷；C、在季節(jié)性冰凍地區(qū)，應(yīng)將基礎(chǔ)埋置到冰凍線以下，以防止地基因凍融而破壞。第六章?lián)跬翂υO(shè)計公路上的一般規(guī)定是：（1）設(shè)置在土質(zhì)地基上的擋墻，基底埋深一般應(yīng)在天然地面以下到少1米；受水沖刷時，應(yīng)在沖刷線以下至少1米；受凍脹影響時，應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于0.25米，并滿足最小埋深不小于1米的要求，當(dāng)凍深超過1米時，仍采用1.25米，但基底應(yīng)夯填一定厚度的砂礫或碎石墊層，墊層底面亦應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0.25米；（2）設(shè)置在石質(zhì)地基上的擋土墻，應(yīng)清除表面風(fēng)化層，當(dāng)風(fēng)化層厚難于全部清除時，可根據(jù)地基風(fēng)化程度及其容許承載力，將基底埋入風(fēng)化層中；（3）路塹墻基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于邊溝底面至少0.5米。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（三）排水設(shè)施擋土墻的常用排水設(shè)施可分為地面排水和墻身排水兩部分。地面排水主要是防止地表水滲入墻背土體或地基。主要措施包括：在墻后地面設(shè)置排水溝、夯實(shí)地表松土，必要時采取封閉處理；對路塹擋土墻墻趾前的邊溝予以鋪砌加固等。墻身排水主要是為了迅速排除土內(nèi)積水。其方法是在漿砌擋土墻墻身的適當(dāng)高度處設(shè)置一排或數(shù)排泄水孔，泄水孔尺寸一般為15cm*10cm，10cm*10cm，15cm*20cm的矩形孔，或直徑為5~10cm的圓形孔。泄水孔的進(jìn)水口附近應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以免孔道阻塞。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（四）沉降縫與伸縮縫為防止墻身因地基不均勻沉降而引起斷裂，需根據(jù)地基地質(zhì)條件和墻身、墻身斷面變化情況，設(shè)置沉降縫；為防止墻身因圬工砌體硬化收縮，或溫度變化所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力而引起開裂，需設(shè)置伸縮縫。設(shè)計時，一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置，統(tǒng)稱為伸縮縫。沿路線方向每隔10~15米設(shè)一道，縫寬2~3厘米，縫內(nèi)要填充，填深不宜小于15厘米。二、擋土墻的布置步驟:1、根據(jù)地形、地質(zhì)條件，初步擬定一兩個可能的擋土墻類型方案；第六章?lián)跬翂υO(shè)計2、在路基橫斷面圖上布置擋土墻；3、在墻趾縱斷面圖上布置擋墻；4、根據(jù)初步確定的墻型、墻高、地基及填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計資料進(jìn)行驗(yàn)算，以確定墻身斷面尺寸；5、根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果，選擇其中最合理經(jīng)濟(jì)的斷面作為設(shè)計斷面；6、根據(jù)上述反復(fù)計算和調(diào)整后得出的斷面尺寸方案，繪制擋土墻的橫斷面圖、縱斷面圖，必要時還需繪制平面圖；7、編制設(shè)計說明。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第三節(jié)擋土墻壓力計算一、作用在擋土墻上的力系按作用性質(zhì)分為主要力系、附加力系和特殊力。A、主要力系包括：擋土墻自重及位于墻上的恒載；墻后土體的主動土壓力；基底的法向力和摩擦力；墻前土體的被動土壓力；對于浸水擋土墻，主要力系還包括常水位時的靜水壓力和浮力；B、附加力系是指季節(jié)性地作用于擋土墻的各種力。如洪第六章?lián)跬翂υO(shè)計水時的靜水壓力和浮力、動水壓力、波浪沖擊力以及凍脹壓力等。C、特殊力是偶然出現(xiàn)的力，如地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞擊力等。在一般地區(qū)，擋土墻設(shè)計僅考慮主要力系，在浸水地區(qū)還應(yīng)考慮附加力，而在地震區(qū)則應(yīng)考慮地震對擋土墻的影響。二、一般條件下的庫侖主動土壓力計算按擋土墻位移的不同，可以形成不同的土壓力，當(dāng)擋土墻向外移動時，土壓力隨之減少，直到墻后主體沿破裂面下滑而處于極限平衡狀態(tài)，此時作用于墻背的土壓力稱為主動土壓力；第六章?lián)跬翂υO(shè)計當(dāng)墻向土體擠壓移動，土壓力隨之增大，土體被推移向上滑動處于極限平衡狀態(tài)，此時土體對墻的抗力稱為被動土壓力；墻處于原來位置不動時，土壓力介于兩者之間，稱為靜止土壓力。庫侖理論的基本假設(shè)：A、當(dāng)擋土墻向前滑移時，墻后土體將形成一個沿墻背和破裂平面向下滑動的破裂棱體，此時土楔體處于主動應(yīng)力狀態(tài)；B、墻后土體為均質(zhì)松散顆粒，粒間僅有摩阻力而無粘結(jié)力存在。擋土墻和土楔體都是無壓縮或拉伸變形的剛體；C、土楔體剛形成時，土楔在自重與墻背反力及破裂面反力的作用下保持靜力平衡，故土體處于極限平衡狀態(tài)。第六章?lián)跬翂υO(shè)計路基擋土墻因路基形式和荷載分布的不同，土壓力有多種計算圖式。以路堤擋土墻為例，按破裂面交于路基面的位置不同，可分為五種圖式：破裂面交于內(nèi)邊坡；破裂面交于路基面（含三種情況：交于荷載的內(nèi)側(cè)、中部、外側(cè)）；破裂面交于外邊坡。1、破裂面交于內(nèi)邊坡最大主動土壓力計算公式（6-6）~（6-7）；2、破裂角交于路基面（1）破裂面交于荷載中部主動土壓力計算公式（6-9）~（6-10）；第六章?lián)跬翂υO(shè)計（2）破裂面交于荷載外側(cè)計算式（6-11）；（3）破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)計算式（6-12）；3、破裂面交于外邊坡計算公式（6-13）~（6-14）；其它類型的擋土墻：當(dāng)為路肩墻時，把式中的a、b取為0；對于俯斜墻背，傾角取正，垂直取為0，仰斜取為負(fù)；當(dāng)荷載沿路肩邊緣布置時，取d=0。計算擋土墻壓力首先是確定產(chǎn)生最大壓力的破裂面，求出破裂角，但這在事先并不知道，必須進(jìn)行試算。第六章?lián)跬翂υO(shè)計試算時，通常先假定破裂面位置通過荷載中心，算出破裂角，與原定相比較，看是否符合，如此反復(fù)，最后根據(jù)破裂角計算最大主動土壓力。三、大俯角墻背的主動土壓力——第二破裂面法出現(xiàn)第二破裂面的條件是：墻背或假想墻背的傾角大于第二破裂面傾角；在墻背或假想墻背上產(chǎn)生的抗滑力大于其下滑力，使破裂棱體不會沿墻背或假想墻背下滑。一般為避免土壓力過大，俯斜式擋土墻很少采用平緩背坡，故不易出現(xiàn)第二破裂面。衡重式的上墻或懸臂式擋土墻，因系假想墻背，只要滿足第一個條件，即出現(xiàn)第二破裂面。第六章?lián)跬翂υO(shè)計設(shè)計時，首先加以判別；然后再用相應(yīng)的計算公式。具體做法：先擬定兩組破裂面，按相應(yīng)邊界條件公式算出破裂角，以確定第一破裂面的位置；如與假定相符，再按此邊界條件相對應(yīng)的公式計算第二破裂面傾角；如果墻背傾角大于第二破裂面傾角，表明有第二破裂面出現(xiàn)，應(yīng)按出現(xiàn)第二破裂面的庫侖公式計算相應(yīng)土壓力；否則，不會出現(xiàn)第二破裂面，應(yīng)按一般庫侖公式計算土壓力。四、折線形墻背的土壓力計算對于這類墻背，以墻背轉(zhuǎn)折點(diǎn)或衡重臺為界，分成上墻與下墻，分別按庫侖方法計算上、下墻的主動土壓力，然后取兩者的矢量和作為墻的土壓力。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（1）上墻土壓力計算計算上墻土壓力時，不考慮下墻的影響，凸形墻背上墻按俯斜墻背計算其土壓力；衡重式擋墻的上墻，由于衡重臺的存在，通常將墻頂內(nèi)緣與衡重臺外緣的連線作為假想墻背，假想墻背與實(shí)際墻背間的土楔體假設(shè)與實(shí)際墻背一起移動。計算土壓力時，先根據(jù)墻背傾角或假想墻背傾角是否大于第二破裂面傾角，判斷是否出現(xiàn)第二破裂面，如出現(xiàn)第二破裂面，按第二破裂面的主動土壓力公式計算作用于上墻的土壓力；如不出現(xiàn)第二破裂面，以實(shí)際墻背或假想墻背為邊界條件，按一般直線墻背庫侖主動土壓力計算。（2）下墻土壓力計算常用的方法有兩種：第六章?lián)跬翂υO(shè)計A、延長墻背法在上墻土壓力算出后，延長下墻墻背交于填土表面，以此面為假想墻背，根據(jù)延長墻背的邊界條件，用相應(yīng)的庫侖公式計算土壓力，并繪出墻背應(yīng)力分布圖，從中截取下墻部分的應(yīng)力圖作為下墻的土壓力，將上下墻兩部分應(yīng)力圖疊加，即為全墻土壓力。此法誤差較大，但簡易，應(yīng)用較多。B、力多邊形法在墻背土體處于極限平衡條件下，作用于破裂棱體上的諸力，應(yīng)構(gòu)成矢量閉合的力多邊形。在算得上墻土壓力后，就可繪出下墻任一破裂面力多邊形。利用力多邊形來推求下墻土壓力，這種方法叫力多邊形法。第六章?lián)跬翂υO(shè)計五、粘性土土壓力計算庫侖理論只考慮不具有粘聚力的砂性土的土壓力問題，迄今為止，尚無一種切合實(shí)際的有效方法進(jìn)行粘性土的土壓力計算。只能以庫侖理論為基礎(chǔ)計算粘性土主動土壓力的近似方法——等效內(nèi)摩阻角法和力多邊形法，計算粘性土的土壓力。（1）等效內(nèi)摩阻角法這種方法在設(shè)計粘性土填料的擋土墻時，將內(nèi)摩阻角與單位粘聚力，換算成較實(shí)有內(nèi)摩阻角值大的等效內(nèi)摩阻角來代替，然后按砂性土的庫侖土壓力計算公式計算土壓力。等效內(nèi)摩阻角可以按換算前后土的抗剪強(qiáng)度相等或土壓第六章?lián)跬翂υO(shè)計力相等的原則來計算，一般是把粘性土的內(nèi)摩阻角增大5~10度，或取等效內(nèi)摩阻角為30~35度。（2）力多邊形法計算公式（6-34）~（6-37）六、不同土層的土壓力計算采用近似的計算方法，首先求得上一土層的土壓力及其作用點(diǎn)高度，并近以地假定：上下兩土層層面平行；計算下一土層時，將上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時的庫侖公式計算，然后截取下一土層的土壓應(yīng)力圖形為其土壓力。計算公式見（6-38）~（6-39）；七、有限范圍填土的土壓力計算如果擋土墻修在陡坡的半路堤上，或者山坡土體有傾向第六章?lián)跬翂υO(shè)計路基的層面，則墻后存在著已知坡面或潛在滑動面，當(dāng)其傾角陡于由計算求得的破裂面的傾角時，墻后填料將沿著陡坡面下滑，而不是沿著計算破裂面下滑，此時作用在墻上的主動土壓力為（6-40）；八、被動土壓力計算用庫侖土壓力理論計算的被動土壓力，常常有很大的偏于不安全的誤差，因此在許多情況下，式（6-41）是不能采用的。當(dāng)建筑物的設(shè)計要求考慮土的被動抗力時，應(yīng)對被動土壓力的計算值進(jìn)行大幅度折減。九、車輛荷載換算及計算參數(shù)1、車輛荷載換算可將車輛荷載近似地按均布荷載考慮，換算成重度與墻后填料相同的均布土層。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（1）按墻高確定的附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行換算按公式（6-42a）換算；（2）根據(jù)破裂棱體范圍內(nèi)布置的車輛荷載換算按公式（6-42b）~（6-43）2、計算參數(shù)（1）填料的計算內(nèi)摩擦角和重度參照表6-6執(zhí)行；（2）墻背摩擦角參照表6-7執(zhí)行。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第四節(jié)擋土墻設(shè)計總則一、擋土墻的荷載組合見表6-8~6-9二、擋土墻的設(shè)計原則擋土墻的極限狀態(tài)可分為：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。超過承載能力極限狀態(tài)的表現(xiàn)：A、整個擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體而失去平衡；B、擋土墻構(gòu)件或聯(lián)結(jié)部件因超過材料強(qiáng)度而破壞，或因過度塑性變形而不適于繼續(xù)承載；C、擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動體系或局部喪失穩(wěn)定。超過正常使用極限狀態(tài)的表現(xiàn)：A、影響正常使用或影響外觀的過大變形狀態(tài)；B、影響正常使用或耐久性的局部破壞；第六章?lián)跬翂υO(shè)計C、影響正常使用的其他特定狀態(tài)；①設(shè)計原則——荷載效應(yīng)的不利組合的設(shè)計值小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計值，即公式（6-44）；②見P144表6-11第六章?lián)跬翂υO(shè)計第五節(jié)重力式擋土墻設(shè)計一、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算1、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算——式（6-45）2、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算——式（6-46）二、基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承地力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時，為避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。1、基礎(chǔ)地面的壓應(yīng)力軸心荷載作用時，按公式（6-47）計算；偏心荷載作用時，先計算偏心距大小，然后按不同偏心距，分別采用公式（6-49）~（6-50）計算。第六章?lián)跬翂υO(shè)計2、基底合力偏心距基底合力偏心距應(yīng)滿足表6-14要求。3、地基承載力抗力值（1）當(dāng)軸向荷載作用時，按式（6-51）計算；（2）當(dāng)偏心荷載作用時，按式（6-52）計算；（3）地基承載力抗力值的規(guī)定當(dāng)擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于3米，或埋置深度大于0.5米時，除巖石地基外，地基承載應(yīng)力抗力值按式（6-53）計算；（4）當(dāng)不滿足（6-53）的計算條件時或計算結(jié)果出現(xiàn)時，可按計算。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（5）f值可以根據(jù)不同荷載組合予以提高，參見表6-16；（6）當(dāng)偏心距小于或等于0.333倍基礎(chǔ)底面寬度時，可根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載應(yīng)力抗力值。三、墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算1、強(qiáng)度計算公式（6-55）；2、穩(wěn)定計算公式（6-56）；3、當(dāng)偏心距超過表6-19規(guī)定時，可以利用公式（6-58）；4、正截面直接受剪時驗(yàn)算，公式（6-60）；四、增加擋土墻穩(wěn)定性的措施（1）增加抗滑穩(wěn)定性的方法A、采用傾斜基底B、采用凸榫基礎(chǔ)C、采用人工基礎(chǔ)第六章?lián)跬翂υO(shè)計（2）增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法A、展寬墻趾B、改變墻面及墻背坡度C、改變墻身斷面形式（3）提高地基承載力或減小基底應(yīng)力的方法A、采用人工基礎(chǔ)B、采用擴(kuò)大基礎(chǔ)五、衡重式擋土墻設(shè)計衡重式擋土墻設(shè)計同重力式擋土墻，但主要考慮折線處的影響。驗(yàn)算墻身截面強(qiáng)度時，最危險截面是上下墻分界線以及與上墻土壓力大致平行的斜截面。上墻背實(shí)際土壓力計算公式（6-63）；斜截面剪應(yīng)力驗(yàn)算公式（6-64）~（6-65）。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第六節(jié)浸水路堤擋土墻設(shè)計與一般擋土墻的差別:1、土壓力因填料受浮力影響而降低；2、除作用于一般擋土墻的力系外，尚有動水壓力及靜水壓力；3、由于上述兩因素的影響，擋土墻的抗滑動與抗傾覆穩(wěn)定性降低。一、浸水擋土墻土壓力計算（1）填料為砂性土計算前提：A、浸水前后內(nèi)摩阻角不變；B、破裂面為一平面，由于浸水后破裂面位置的變動對計第六章?lián)跬翂υO(shè)計算土壓力的影響不大，因而不考慮浸水的影響；C、浸水部分填料重度采用浮重度。計算公式（6-66）~（6-69）（2）填料為粘性土粘性土浸水后，內(nèi)摩阻角將降低，將填土上、下部分視為不同性質(zhì)的土層，分別計算土壓力。先求出計算水位以上填土的土壓力，然后將上層填土重力作為荷載，計算浸水部分的土壓力，兩部分的矢量和即為全墻土壓力。二、靜水壓力、動水壓力和上浮力的計算（1）靜水壓力——（6-71）（2）上浮力——式（6-73）（3）動水壓力——式（6-74）第六章?lián)跬翂υO(shè)計三、浸水擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算與一般地區(qū)擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算相同，只是驗(yàn)算時注意考慮浸水擋土墻的受力特點(diǎn)。（1）抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算（2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算（3）基底應(yīng)力與合力偏心距驗(yàn)算（4）截面應(yīng)力驗(yàn)算——驗(yàn)算截面位于浸水位以上時，與一般地區(qū)的擋土墻相同；當(dāng)截面位于浸水位以下時，應(yīng)把水在該截面的作用力算出，然后計入上述各項(xiàng)算式。（5）最不利水位的求算——最不利水位是指抗滑穩(wěn)定系數(shù)和抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)同時出現(xiàn)最小值，或其中一個出現(xiàn)最小值時的水位。為尋求最不利水位，必須反復(fù)試算。第六章?lián)跬翂υO(shè)計用優(yōu)選法（0.618法）求最小穩(wěn)定系數(shù)和最不利水位的步驟：（1）求算H1處的穩(wěn)定系數(shù)K1，K1=0.618Hb；（2）求算與H1對稱的H2處的K2，K2=0.382Hb；（3）比較K2和K1，若K2>K1，則求算剩余段中與H1對稱的H3處的K3，H3=H2+Hb-H1=0.764Hb；（4）比較K1和K3，若K3>K1，再求算新剩余段中與H1對稱的H4處的K4，H4=H2+H3-H1=0.528Hb；（5）再比較K1和K4，若K4>K1，再求H5之K5。如此計算三五次，并將各試算水位的穩(wěn)定系數(shù)繪成K-Hb曲線，從曲線上找到Kmin，則其相應(yīng)的水位即為最不利水位。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第七節(jié)地震地區(qū)擋土墻設(shè)計設(shè)計烈度為8度或以上,設(shè)計烈度為7度但地基為軟弱粘土或可液化土層，或地震時可能發(fā)生大規(guī)模滑坡、崩坍地段，需進(jìn)行抗震強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。驗(yàn)算方法一般仍采用以靜力理論為基礎(chǔ)的庫侖法，區(qū)別在于計算土壓力時要考慮重力加速度的影響和水平地震力的作用。一、地震荷載的計算擋土墻設(shè)計時,一般只考慮水平地震力，略去豎向地震力。計算公式（6-76）；二、地震作用下的土壓力計算公式（6-78）~（6-79）第六章?lián)跬翂υO(shè)計三、地震條件下?lián)跬翂Φ尿?yàn)算先按一般條件進(jìn)行設(shè)計，然后再考慮地震荷載作用進(jìn)行抗震驗(yàn)算。四、一般防震措施1、擋土墻宜采用漿砌片石、混凝土和鋼筋混凝土修筑；2、漿砌片石擋土墻所用砂漿強(qiáng)度等級應(yīng)按非地震地區(qū)的要求提高一級采用；3、建于軟弱粘土層和可液化土層地基上的擋土墻，可視具體情況采取換土、擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基等地基處理措施；4、墻體應(yīng)以垂直通縫分段，每段長不宜超過15米，地基變化或地面標(biāo)高突變處，也應(yīng)設(shè)置通縫；5、盡可能采用重心低的墻身斷面形式；6、墻后填料應(yīng)盡量用片、碎石或砂性土分層填筑并夯實(shí)，并做好排水設(shè)施。第六章?lián)跬翂υO(shè)計第八節(jié)輕型擋土墻輕型擋土墻常用鋼筋混凝土構(gòu)件組成，墻身斷面較小，墻的穩(wěn)定性不是或不完全依靠本身重力來維持，因而結(jié)構(gòu)輕巧，圬工量省，占地少，有利于機(jī)械化施工。一、懸臂式擋土墻（1）懸臂式擋土墻的構(gòu)造及適用條件鋼筋混凝土懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，具有3個懸臂，即立壁、趾板、踵板。能適應(yīng)較松軟的地基，墻高一般在6~9米。（2）懸臂式擋土墻設(shè)計①土壓力計算第六章?lián)跬翂υO(shè)計對于懸臂式擋土墻，通常采用朗金理論計算通過墻踵的豎直面上的土壓力，然后結(jié)合位于該豎直面與墻背間的土重，得到作用于墻上的總壓力。計算公式（6-80）（6-81）懸臂式擋土墻的土壓力，也可以采用庫侖方法計算，計算時應(yīng)首先驗(yàn)算是否出現(xiàn)第二破裂面。若出現(xiàn)第二破裂面，計算時假定墻踵上所受的垂直力為第二破裂面以下墻踵板以上的土重與主動土壓力的豎直分力之和，立壁則承受主動土壓力的全部水平分力，土壓力作用于第二破裂面上。②底板寬度計算墻底板寬度可分為三個部分：墻趾板寬度、立壁寬度、墻踵板寬度。第六章?lián)跬翂υO(shè)計墻踵板寬度：公式（6-82）~（6-86）；墻趾板寬度：式（6-87）~（6-89）；夾塊寬度：與立壁寬度計算公式相同；底板寬度：公式（6-90）；③底板厚度計算底板厚度取決于結(jié)構(gòu)要求和截面強(qiáng)度要求。強(qiáng)度要求：主要根據(jù)配筋率及構(gòu)件裂縫寬度控制板的厚度。計算公式（6-95）（6-96）中，取較大者④立臂厚度計算取決于結(jié)構(gòu)要求和強(qiáng)度要求。第六章?lián)跬翂υO(shè)計結(jié)構(gòu)要求：立壁頂部最小厚度采用15~25厘米，路肩墻不宜小于20厘米。胸墻一般不做成垂直坡面，通常采用坡率是1：0.02~1：0.05；厚度計算：按式（6-95）（6-96）取較大者⑤墻身穩(wěn)定性及基底應(yīng)力驗(yàn)算——與重力式擋土墻相同；⑥墻身配筋及裂縫展開寬度計算二、錨桿擋土墻（1）錨桿擋土墻的構(gòu)造與布設(shè)錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土墻面和鋼錨桿組成的一種輕型支擋建筑物，靠錨固在穩(wěn)定地層內(nèi)的錨桿對墻面的水平拉力保持墻身的穩(wěn)定。第六章?lián)跬翂υO(shè)計（2）錨桿擋土墻設(shè)計①主動土壓力計算②擋土板的內(nèi)力計算——P166③立柱的內(nèi)力計算假定立柱與錨桿連接處為一鉸支座，把立柱視為承受土壓力的簡支梁或連續(xù)梁，上端自由，下端視埋置深度、基礎(chǔ)強(qiáng)度、嵌固情況，分別視為自由端、鉸端或固定端。每根立柱在不同高度上所受的土壓應(yīng)力應(yīng)為該高度的單位土壓力乘以立柱間距。④錨桿設(shè)計為軸心受拉構(gòu)件，按容許應(yīng)力法設(shè)計橫斷面。A、錨桿截面設(shè)計——式（6-101）~（6-102）第六章?lián)跬翂υO(shè)計B、錨桿長度設(shè)計——巖質(zhì)邊坡：式（6-103）；半巖質(zhì)邊坡或土質(zhì)邊坡：式（6-104）⑤錨桿與立柱的連接：焊短鋼筋錨固、螺母錨固、彎鉤錨固；第六章?lián)跬翂υO(shè)計第九節(jié)加筋擋土墻一、概述系由填土、填土中布置筋帶和墻面板三部分組成，它利用加筋與土體的磨擦作用，改善土體的變形條件，提高土體的工程性能。具有如下特點(diǎn)：1、組成加筋土擋土墻的面板和筋帶可以預(yù)先制作，使施工簡便、快速，節(jié)省勞動力；2、加筋土擋土墻是柔性結(jié)構(gòu)物，能適應(yīng)地基的輕微變形和具有較強(qiáng)的抗震能力；3、占地少，造型美觀；4、造價比較低。第六章?lián)跬翂υO(shè)計二、加筋土擋土墻的構(gòu)造（1）加筋體橫斷面一般情況下宜用矩形，斜坡地段由于地形條件限制可采用倒梯形斷面，在寬敞填方地段，可用正梯形斷面；（2）填料對填料的基本要求是：A、易于填筑與壓實(shí)；B、能與加筋產(chǎn)生足夠磨擦力；C、水穩(wěn)定性好；D、滿足化學(xué)和電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。（3）筋帶筋帶的特性如下：A、抗拉能力強(qiáng)，延伸率小，蠕變小，不易產(chǎn)生脆性破壞；第六章?lián)跬翂υO(shè)計B、與填料之間具有足夠的摩擦力；C、耐腐蝕和耐久性好；D、具有一定的柔性，加工容易，接長及與墻面板的連接簡單；E、使用壽命長，施工簡便。（4）墻面板其作用是防止填土側(cè)向擠出和傳遞土壓力，以及便于拉筋固定布設(shè)和保證填料、拉筋與墻面構(gòu)成具有一定形狀的整體。要求具有一定的強(qiáng)度，而且有足夠的剛度。（5）基礎(chǔ)一般情況下，只在墻面板設(shè)置條形基礎(chǔ)，宜用現(xiàn)澆混凝第六章?lián)跬翂υO(shè)計土或片石砌筑。三、加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)計算（1）加筋土擋土墻的破壞形式和穩(wěn)定性要求破壞形式主要有如下幾種：A、由于筋帶裂縫造成的斷裂，其原因是筋帶強(qiáng)度不足；B、由于土和筋帶之間結(jié)合力不足造成的加筋體斷裂；C、因外部不穩(wěn)定造成的破壞。需進(jìn)行內(nèi)部穩(wěn)定性計算和外部穩(wěn)定性計算。內(nèi)部