道路工程CAD第10章

道路工程CAD第10章第一頁，共94頁。路基的橫斷面如圖。地形的變化，一般使路基分為路堤和路塹兩種，高于天然地面的填方路基稱為路堤；低于天然地面的挖方路基稱為路塹；介于這兩者之間的稱為半填半挖路基。在挖方路段，路基通常是地面下的天然地層；在填方地段，則是填筑起來的壓實土層。路面是直接承受汽車碾壓的行車地帶，它是用各種堅硬材料鋪筑在路基上面的單層或多層結構。路面的類型常見的有瀝青路面、水泥混凝土路面、碎（礫）石類路面等。路肩是指路面兩側路基邊緣以內地帶，它是用來支持路面、臨時停靠車輛和供行人行走。修建合適的排水系統(tǒng)是路基穩(wěn)定的一個保證。排除地面水，如雨、雪而形成的水等，可興建地面排水構造物；地下水嚴重時需排除時，可采用盲溝；如果公路要跨越較大的水流，就要建造橋梁和涵洞。第二頁，共94頁。二、路基設計內容任務：使路基在行車荷載和各種自然因素作用下，能具有足夠的強度和穩(wěn)定性，保證交通運輸的暢通和安全。根據公路的性質、等級和技術標準以及當地自然條件，擬定正確的路基設計方案，作為施工的依據。具體為：1.進行野外勘察，收集必要的資料；2.根據沿線設計資料進行路基工程設計，確定邊坡坡度及橫斷面形式；3.根據沿線地面水流以及地下水埋藏情況，進行路基排水的總體布置及排水結構物的設計；4.路基防護與加固設計，包括坡面防護、沖刷防護與擋土墻的布設；5.路基工程其它設施。第三頁，共94頁。第二節(jié)路基的常見病害及對路基的要求一、路基的作用路基是路面的基礎，且和路面共同承受荷載，貫穿公路全線。二、路基的常見病害路基在自然因素及荷載的作用下，產生不斷累計的變形，最后導致破壞，這就是路基的病害現(xiàn)象。路基病害的形狀多種多樣，原因錯綜復雜，自然因素有：

1.地理如沿線的地形、地貌、海拔高度、植被等；

2.地質如沿線土的種類、成因、含水量、有機質及可溶性鹽的含量等；

3.氣候該地區(qū)的氣溫、降雨量、雨型、降雪、溫度、冰凍深度等；

4.水文河道的洪水位、常水位、河岸的沖刷和淤積情況、沿線地表水的排泄條件，有無積水；

5.文地質地下水位、地下水移動的規(guī)律、有無泉水、層間水，以及各種水的流量。第四頁，共94頁。路基常見的路基病害現(xiàn)象如下：1．路堤沉陷塌方路基下沉導致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象稱為路堤沉陷。沉陷是不均勻的，嚴重時會破壞局部路段造成交通中斷。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷兩種。2．路基邊坡的塌方邊坡的塌方是常見的病害，也是水毀的普遍現(xiàn)象，尤其在山區(qū)新建公路上，幾乎是普遍的病害現(xiàn)象。塌方的具體表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑塌和崩塌。3．路基沿山坡的滑動在較陡的山坡上填筑路基，如果原地面較光滑，未經處理，坡腳處又沒進行必要的支撐，特別在受到水的浸潤后，填方路基與原地面之間摩阻力減小，在荷載、自重作用下，有可能使路基整體或局部沿地面移動，使路基失去整體穩(wěn)定性。4．不良的地質水文條件造成的路基破壞如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等，都可以導致路基的大規(guī)模毀壞。在公路勘測中，要求盡可能避開這些地區(qū)或采取相應的技術措施，保證公路的正常使用。第五頁，共94頁。三、病害原因的綜合分析由以上內容可以知道，路基的病害原因是多方面的，各種病害既有各自的特點，又往往具有共同的原因，可以把它歸納為以下幾個方面：1.不良的工程地質與水文地質條件2.不利的水文與氣候因素3.設計不合理4.施工不符號規(guī)定四、對路基的要求1.具有足夠的整體穩(wěn)定性2.具有足夠的強度3.具有足夠的水溫穩(wěn)定性第六頁，共94頁。

第二章路基的強度與干濕類型第一節(jié)路基的強度與穩(wěn)定性

1．公路路基土的分類課本上的表給出了公路土的粒經劃分和路基土的劃分。土的名稱以及分類符號。我們在土質學中已學過，具體還可以參閱《公路土工試驗規(guī)程》。2．各類土的物理力學性質①漂石（塊石）、卵石屬于巨粒，強度和穩(wěn)定性很高，是填路基的好材料，注意邊坡值的選用。②砂土無塑性，透水性強，毛細上升高度很小，具有較大的內摩擦系數，強度和穩(wěn)定性都比較好。但不容易壓實。③砂性土既含有一定的粗顆粒，也含有一定的細顆粒，使路基土既具有足夠的強度和水穩(wěn)定性，又有一定的粘結性，因此砂性土是修筑路基的理想材料。④粉性土粉土顆粒含量較多，易吸水，毛細作用強烈，上升速度快，容易引起凍脹、翻漿。在修路的材料中它是最差的一種，一般屬于有害的路基用土。第七頁，共94頁。⑤粘性土它的細顆粒比重大，內摩擦角小，但粘接力大，透水性小。這種土經充分壓實和采取很好的排水措施，筑成的路基也能穩(wěn)定。⑥重粘土它的工程性質與粘性土相似，但其所含黏土礦物成分不同而不同。第八頁，共94頁。

第二節(jié)路基的強度一、路基的受力狀況一般情況下，路基承受兩種荷載：一是路面和路基自重引起的靜力荷；另一種是車輪引起的動力荷載。在它們的共同作用下，路基處于受力狀態(tài)。路基在車輪荷重作用下所引起的垂直應力隨深度而減弱；路基土因自重引起的垂直應力與深度成正比例。圓形均布荷載中心下土基的垂直壓應力，可用下面的公式計算：

σ=P/(1+2.5(Z/D)路基土因自重所引起的垂直應力，在一定的深度下，路面的質量遠小于路基的自重，所以土基自重引起的垂直應力與深度成正比，既σ=γZ第九頁，共94頁。2、路基的工作區(qū)當荷載引起的應力僅為自重應力的20%---10%時，荷載應力影響的深度作為工作區(qū)的深度。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。路基工作區(qū)深度有兩種情況：Za大于路基填土高度；Za小于路基填土高度。第十頁，共94頁。三、路基的強度和強度指標路基的強度，用抵抗相對滑動位移變形和豎直位移變形的能力，作為具體指標來表征。1.抗剪強度在路基邊坡內，當路基強度不夠，不能抵抗剪應力的作用。便會沿某一剪切面產生相對移動于是邊坡破壞，穩(wěn)定喪失。土體必須具有抵抗此變形能力，用抗剪強度表示，公式2-1。土體的抗剪強度取決于土的粘結力C和內摩擦角φ。土的顆粒越細，粘聚力越大。沙土的粘聚力很小或沒有，由于粘聚力不如內摩擦力影響大，因此土的顆粒越大，抗剪強度就越高。第十一頁，共94頁。2.回彈模量通過路面?zhèn)鞯酵粱拇怪眽毫Γ雇粱a生一定程度的豎向位移變形，假設土基是均質的彈性體，在圓形垂直均布荷載作用下，當應力與應變成直線關系時，可用彈性理論來解荷載與變形之間的關系，用下式表示：從上述的公式可以看出，土基回彈模量，表示土基在彈性變形階段內，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形的能力.四、路基強度與穩(wěn)定性的保證路基的強度與穩(wěn)定性，受水、溫度、土質的影響，在一年內出現(xiàn)顯著的季節(jié)性變化.為保證路基的強度和穩(wěn)定性，必須深入進行了解，細致分析各種自然因素與路基的關系，以采取有效措施.第十二頁，共94頁。

第三節(jié)路基的干濕類型和臨界高度一.路基濕度的來源

1、路基干濕類型及濕潮來源路基的干濕類型可以分成干燥、中濕、潮濕和過濕四類，這四種類型表示路基工作時，路基土所處的狀態(tài).路基潮濕的來源，可歸納為下列幾項：a降水從路面、路肩和邊坡滲入；b地面水沿邊溝流動，或因派水困難而積聚于路基兩側的水分，滲入路基；c地下水因地下水的流動而滲入路基下部；d毛細水借土的毛細作用由地下水位上升；e氣態(tài)水在土的空隙中移動的水汽，遇冷凝結為水.上述各種路基潮濕來源，都會對路基的強度和穩(wěn)定性有不同程度的影響.設計時應根據當地的自然條件和特點，采取相應的工程技術措施，保證路基的強度和穩(wěn)定性.第十三頁，共94頁。2、路基干濕類型劃分方法a以分界相對含水量劃分對原有公路，在最不利季節(jié)路槽下80cm內，每隔10cm深度取一土樣測定其天然含水量和液限含水量，計算相對含水量.有了這幾個數據，根據道路自然區(qū)劃，路基土的類別，查表，找到分界相對含水量W，將計算出的值與之相比，可以確定路基的干濕類型.b以臨界高度判斷路基的干濕類型對新建公路，因路基還未建成，路槽下80cm內的相對含水量無法測定.要采用地下水或地表長期積水的水位到路槽底的高度與臨界高度相比，判斷路基的干濕類型?

臨界高度的概念，當路基處于干燥、中濕、潮濕狀態(tài)下路槽底部距地下水位或地表長期積水的最小高度.第十四頁，共94頁。二.公路自然區(qū)劃根據公路工程的地理、氣候差異特點，自然區(qū)的劃分，按其重要性和規(guī)模的大小分為三個等級.一級區(qū)劃是按自然氣候、全國輪廓性地理、地貌劃分的，全國共劃分七個一級區(qū)；二級區(qū)劃是在一級區(qū)劃內，考慮水溫狀況不同，以潮濕系數為主導標志，按公路工程的相似性及地表氣候的差異，進一步劃分二級區(qū)以及與二級區(qū)劃相當的副區(qū)，全國共分為33個二級區(qū)和19個副區(qū).三級區(qū)劃是二級區(qū)的進一步劃分.由于目前各地區(qū)的特點和掌握的調查研究資料不充分，還不具備劃分條件，再則，三級區(qū)不一定要列入全國性的范圍，由個省、自治區(qū)自行劃分，以便更切合當地的實際情況.第十五頁，共94頁。

第三章一般路基設計一般路基是指一般地區(qū)低于規(guī)范規(guī)定高度的路基.它可以結合當地地形、地質情況，直接應用根據長期生產實踐和科學研究總結的典型橫斷面圖或設計規(guī)定，不必進行個別設計和論證.一.形車道及路基寬度（一）行車道數及其寬度為滿足汽車、行人以及其它車輛在公路上正常通行的要求，路基須有一定的寬度.根據交通量的大小、車流的組成，按公路等級，行車道可分為單車道、雙車道、四車道和多車道.目前我國的公路普遍是雙車道二級公路.在平原區(qū)，如果慢車很少，車道寬度是7米，有一定混合交通量時，車道寬度是9米，混合交通量大，分慢行道有困難時，車道加寬到12米，并劃線行使.路基寬度為路面與路肩寬度之和，高速公路和一機公路還包括中間帶寬度.第十六頁，共94頁。二.路基橫斷面的基本形式1.路堤高于原地面，由填方構成的路基為路堤.填高為1米的，屬于矮路堤；1—20米之間為一般路堤超過20米的為高路堤.2.路塹低于原地面，由挖方構成的路基為路塹.設計時對邊坡穩(wěn)定性予以充分注意.3.半填半挖路基這重路基是路塹與路堤的綜合形式，主要設置在比較陡的山坡上.將挖出的土石方，作為填筑的土石方，可以節(jié)省土石方，比較經濟，給施工帶來方便.第三節(jié)路基工程的其它設施第十七頁，共94頁。第四章.路基穩(wěn)定性設計第一節(jié)穩(wěn)定性驗算概述

一般路基是套用典型橫斷面圖進行設計的，不必進行論證和驗算，但對高路堤、浸水路堤等，則需進行特殊設計.一.邊坡滑動面形狀大量的實踐證明，邊坡破壞時，要形成一滑動面.該面的形狀和路基填土的性質有關.由滲水材料填筑的路堤，邊坡破裂的形狀近乎平面，可按直線滑動面法驗算邊坡的穩(wěn)定性.以帶有粘性的土填筑的路堤，破壞時形狀為一曲面，為簡化計算，通常近似的假設為一圓弧狀滑動面.車荷第十八頁，共94頁。二.邊坡穩(wěn)定性設計方法1.力學驗算法(1)數解法(2)圖解法2.工程地質法在地質復雜地區(qū)修建路基，，正確合理地確定路塹橫斷面形狀和邊坡坡度是很重要的.目前是根據對自然山坡和已有的人工邊坡進行穩(wěn)定性分析，通過工程地質條件對比，按條件相類似的穩(wěn)定邊坡值，作為路塹邊坡設計的依據，這就是工程地質法.

軸載的換算在最不利的情況排列，對最不利位置進行驗算，將車重換算相當于土層厚度，連同滑動土體一并進行力的計算，h的換算公式為：

h=NQ∕γBL第十九頁，共94頁。

第二節(jié)邊坡穩(wěn)定性力學驗算法一.直線滑動面法由滲水材料填筑的路堤，邊坡坍塌時破裂的形狀近乎平面，可按之下滑動面法驗算.驗算時，先通過坡腳或變坡點，假設一直線滑動面，計算土體沿此滑動面下滑的穩(wěn)定系數K.如圖.然后再假設幾個滑動面，計算相應的穩(wěn)定系數，求Kmin<1.25,當Kmin0≧１.２５，此路堤就是穩(wěn)定的，否則，重新假定邊坡.第二十頁，共94頁。

二.圓弧滑動面法帶有粘性的土填筑的路堤，滑塌時的破裂面形狀是一曲面.為了是計算簡化，通常假設為一圓弧狀滑動面，這樣與實際情況基本相符.方法有數解和表解法，其中數解法最常用，它也稱條分法.1.條分法把滑動面上的土體分成2—4m寬的土條，依次檢驗每一個土條沿滑動圓弧下滑的穩(wěn)定性，然后疊加出整個土體的穩(wěn)定性.具體步驟：(1)通過坡腳任意選定一個可能的圓弧滑(2)動面，取路線縱向為單位長度1m，將滑動土體分成若干寬度相等的土條；(3)計算每個土條土體的重量，并將它引到圓弧線上，進行分解；(4)求穩(wěn)定系數K=Mr/Ms

（5）求kmin≧1.25

第二十一頁，共94頁。2.圓心輔助線為減少工作量，較棵快找到最危險滑動面，根據經驗，它在一條線上，這條線就是圓心輔助。用4.5H法。4.5H法具體步驟：自坡腳向下作垂線，量取路堤高度，得一點F，從F點作水平線向右量取4.5H得另一點，該點就是圓心輔助線上的一點；作路基邊坡的平均坡度線，查表得角度；根據兩角度的值分別作兩角，分別延長這兩條邊得一交點；聯(lián)結這兩點即得圓心輔助線。三.表解法按條分法進行邊坡穩(wěn)定性驗算，工作量大，對于滑動面通過坡腳的均質、直線形路堤邊坡，可按表解法計算。第二十二頁，共94頁。第三節(jié).浸水路堤邊坡穩(wěn)定性設計一.浸水路堤的特點

受到季節(jié)性或長期浸水的沿訶路堤、河灘路堤及橋頭引道等，這些都是浸水路堤。水位上漲時，水從邊坡的一側或兩側滲入路基；水位降落時，水又從堤內滲出來，隨著路基外的水位漲落，內部所形成的水位也要升降，但速度較慢。浸水路基除受自重及行車荷載的作用外，還要受到水的浮力和滲透動水壓力的作用。在水位驟然降落時，使路基受到滲透動水壓力的作用，從而降低了路基邊坡的穩(wěn)定性。第二十三頁，共94頁。

二.動水壓力計算當水位急降時，土體內的水向外流出需要較長時間，這樣就造成堤內外的水位發(fā)生很大的水位差，產生動水壓力，平行水力坡降I，動水壓力會劇烈破壞路堤邊坡穩(wěn)定性，其大小按下式計算：

D=IΩ?三.浸水路堤的邊坡穩(wěn)定性驗算該路堤的穩(wěn)定性，應按路堤處于最不利的情況下進行，邊坡破壞時一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時候，計算通常采用條分法，計算時，將土體分成若干條塊。有些條塊全部在浸潤線以上，有些則全在水下，還有些則一部分在水以上，一部分在水以下。計算中要注意未浸水土條和浸水土條的單位體積質量不同，要分別計算。算例：略--------第二十四頁，共94頁。四、路堤整體穩(wěn)定性驗算在山區(qū)公路中，當地面橫坡度比較陡時，需要對路基的整體穩(wěn)定性進行驗算。地面橫破陡于1：5時，對山坡要進行清理，鏟除表層覆蓋層，將原地面挖成臺階，用來增加路基與天然地面的摩阻力。地面橫破陡于1：2.5時，對路基的狀態(tài)穩(wěn)定性要進行驗算。方法有直線滑動面法和折線滑動面法。陡坡路堤的滑動有以下幾種可能：路堤整體沿基底接觸面產生滑動；連同基底覆蓋層沿傾斜基巖滑動；路堤連同下面的軟土一起滑動。產生下滑的原因除地面橫坡較陡或基底軟外，主要是由于地下水和地面水的影響，使路堤下滑力增大造成的。第二十五頁，共94頁。1.直線滑動面驗算基底為單一坡面時，沿直線滑動面下滑，用公式計算：E=T-1/K(Ntgρ+cL)若計算結果為負或零，則路堤穩(wěn)定。2.折線滑動面穩(wěn)定驗算等路堤建在多坡地面上時，滑動面為折線，驗算其穩(wěn)定性時，可按地面曲折情況，將土體分成若干小塊，自上而下分別計算各土體的下滑力，根據最后一塊土體的下滑力的正負值判斷其整體穩(wěn)定性。算例：（略）穩(wěn)定措施：當最后一塊土體的E大于零時，應采取以下措施：1.改善基底狀況，增加摩阻力，減少下滑力；2.改善填料性質，改變斷面形式3.在坡腳處設置支擋結構物。第二十六頁，共94頁。第五章.路基排水設計第一節(jié).路基排水的目的及設計的一般原則公路是一個露天構筑物，路基經常受到各種水分的作用，公路病害一般與排水不良直接有關。重視排水，既有利于公路運輸，更有利于公路構筑物的安全。根據來源的不同，水流可分為地面水和地下水。地面水主要是經由降水形成的地面徑流。地下水分為：上層滯水從地面入尚未深達下層的土中水；潛水在地面以下第一個隔水層以上的含水層中的水，距地面較近；層間水在地面以下任何兩個隔水層之間的含水層之間的地下水。路基排水的目的是把路基工作區(qū)內的土基含水量降低到一定的范圍，土基含水量過大，會引起土質松軟，強度降低，邊坡塌方，基身沉陷或滑動，影響交通。第二十七頁，共94頁。四.路基排水設計的原則為好路基排水設計，應遵循以下幾個原則：1.設計前必須進行深入的調查研究；2.路基排水溝渠的設置和聯(lián)結盡量不占或少占農田；3.設計要因地制宜、就地取材、經濟適用；4.排水溝渠的出水口應盡可能引接至天然河溝，以減少橋涵工程；5.排水設計應講求經濟效益。第二十八頁，共94頁。第二節(jié).地面排水設計一.邊溝設計1.邊溝設置在路塹的路肩外側或路堤坡腳外側，主要用于匯集和排除路基范圍內以及流向路基的小量地面水，當流量不大時，可采用標準橫斷面。邊溝的橫斷面形式邊溝的橫斷面形式常為梯形或三角形，也有流線型幾矩形。底寬與深度一般不小于0。4m。邊溝的邊坡一般為1：1---1：1。5，巖石邊坡為1：0----1：0.5。溝底縱坡一般與路線縱坡一致，并不得小于0。5%，若大于3%時，需采取加固措施。2.為防止邊溝水流漫溢或沖刷，規(guī)定單向排水長度每300—500米設出水口，把水引到低洼處。3.在變坡點、橋涵進出水口、回頭曲線等地段，要采取一些措施。第二十九頁，共94頁。

二、截水溝設計

截水溝設在離路塹邊緣一定距離和山坡路堤上方的適當位置，用來攔截山坡流向路基的水流。其縱坡不小于0.5%，以免水流停滯。截水溝斷面的形式一般為梯形，底寬、深度不小于0.5米，邊坡坡度根據土質而定。截水溝的位置應慎重考慮，最好能與絕大部分地面水流的方向垂直，轉折處最好用曲線連接，在路基邊坡到分水嶺的距離長而降雨量又大的低段，可設置一道或幾道差不多平行的截水溝，分段攔截地面徑流。第三十頁，共94頁。三.排水溝設計設置排水溝的目的，就是為了將水從路基導入低洼地或其他排水構造物中去。排水溝的斷面一般采用梯形，大小應通過計算確定，但水量較小時，可以不用計算而直接采用底寬0.5米的最小斷面，溝深也不小于0.5米。排水溝的長度根據實際需要來定，通常在500米左右。四、跌水與急流槽山嶺重丘區(qū)，排水溝渠樅坡較陡，水流急沖刷力強。為減小流速，降低水流的能量，防止對路基的危害，大多設跌水和急流槽。跌水和急流槽的構造分為三部分：進水口、臺階、出水口。臺階部分的作用在于消能。第三十一頁，共94頁。五、排水溝渠的計算計算分為兩部分內容：水力計算與水文計算，分別確定設計流量、溝渠的斷面尺寸、縱坡及加固形式。一、設計流量確定設計流量的計算為水文計算。目前，公路上采用的是小流域暴雨徑流流量簡化公式：

Q=(h-z)F公式中的有關符號可以從“公路設計手冊”中查出。第三十二頁，共94頁。二、水力計算公式通過水力計算確定溝渠斷面，一般的溝渠水力計算，按水力學明渠均勻流公式進行。對梯形斷面溝渠的通過流量，按下式計算：1.通過流量Q=w*v2..過水斷面面積W=bh+mh3.濕周X=b+kh4.水力半徑R=w/x5.流速V=CRi6。最佳水力斷面水力性能最好的尺寸斷面稱為水力最佳斷面。在設計溝渠斷面時，可以選擇一個削能最好的尺寸斷面。符合水力最佳斷面條件時的寬深比，可以查表。第三十三頁，共94頁。三、溝渠加固為了防止水流對排水溝渠的沖刷與滲漏，要對溝底和溝壁加固。措施應結合當地地形、地質、縱坡和流速的條件，因地制宜，就地取材，簡易便行，經濟實用。計算示例：（略） 第三十四頁，共94頁。第三節(jié)地下排水設計地下排水結構物是具有攔截、匯集和排除或降低地下水位功能的結構物。與地面的排水設施不同，是使路基免受地下水的作用，保證路基的強度和穩(wěn)定性。地下排水設計的考慮要在地下水位較高，而且路基標高受限制時；或路基水溫條件較差、路面等級較高的路段。地下排水設備，按使用條件和作用的不同，主要可分為三種：一、暗溝暗溝是指地面以下引導水流的溝渠，本身不起滲水和匯水作用。當路線通過地區(qū)路基范圍內出現(xiàn)了個別泉眼，泉水上冒，路線不能繞避時，在其與邊溝之間開挖溝槽，修建暗溝，把泉水排除。暗溝的斷面尺寸不必經過水力計算來確定。溝寬一般是20—30cm，溝底縱坡不小于1%，出口處溝底應高出邊溝最高水位20cm以上，不允許出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。第三十五頁，共94頁。二、滲溝（一）滲溝使用的幾種情況當路線經過的山坡上有流向路基的含水層時，應修筑滲溝攔截水流；以免造成邊坡或路堤滑塌。當路基從路塹過渡到路堤，路塹下含水層有向外滲透的水流時，應修筑滲溝攔截，把水引出路基范圍以外。（二）滲溝的分類與構造滲溝的構造一般分為三形式，即盲溝、管式滲溝和洞式滲溝，它們的構造基本相同，斷面通常為矩形，頂部為覆蓋層或叫做封閉層，側面為反濾層，底部為排水通道。滲溝布置盡可能與地下水流相互垂直，使之能攔截更多的地下水。利用片石的空隙作為排水通道的稱為盲溝；底部設滲水管作為排水通道的，稱為有管滲溝；底部用滲水石板涵作排水通道的稱為洞市式滲溝。第三十六頁，共94頁。三、滲水井

它的作用是將地面水通過滲井深入地下，將其排除。它修建的條件是：路線經過的地區(qū)，地形平坦，地面水無法排除，而離地面不深的地方有滲透性土層，而且地下水背離路基，可以建豎井或吸水井一樣的豎井。用這個設施把邊溝中的水引導到原離路基以外，并匯集于路基范圍以外離地面1。5米以下的土層中去，以保證路基的穩(wěn)定。第三十七頁，共94頁。第六章路基的防護與加固第一節(jié)防護與加固工程的要求與分類一、防護與加固的目的路基在水、風、冰凍等自然因素的長期作用下，經常發(fā)生變形和變化。如邊坡表面土層剝落，形成沖溝及滑坍等。這些不及時防治，就舊會引起嚴重病害。要想使路基的穩(wěn)定性得到保證，除了要作好路基排水，還必須采取有效的防護加固措施。進行這項工程的的重點，是路基的邊坡，尤其是特殊地段的路基。防護與加固的施工，應分別情況，按需進行。要求路基邊坡本身要穩(wěn)定，否則無法進行，因除了專門用來支擋路基的結構物，一般防護工程承受外力的能力都很小，有的則完全不能承受外力。第三十八頁，共94頁。二、防護加固工程的分類路基防護與加固工程，按其作用的不同，可以分成沖刷防護、坡面防護和支檔建筑物三大類。1、沖刷防護它的作用是防護水流對路基的沖刷和淘刷。按方法的不同，又可以分為直接防護和間接防護。2、坡面防護用來防護容易受到自然因素影響而破壞的土質與巖質邊坡。3、支檔建筑物是防止路基變形或支檔路基本身以保證其穩(wěn)定性。為了使概念明確，一般把防止沖刷和風化，主要起隔離作用的措施稱為防護工程，而把防止路基或山體因重力作用而滑塌，主要起支撐作用的支檔結構物稱加固工程。第三十九頁，共94頁。第二節(jié)坡面防護一、植物防護主要是利用植物覆蓋層對土質坡面進行防護，工序簡單，它可以減緩地面水流速度，調節(jié)水、土的狀況，增加路基的穩(wěn)定性。措施：1、種草適用于邊坡穩(wěn)定、坡面沖刷輕微，宜于草類生長的土質路堤與路塹邊坡。用于防止表面水土流失，固結表土，增加路基的穩(wěn)定性。2、鋪草皮路基破面上鋪草皮，作用與種草防護相同，它更適用于當地有足夠挖取使用的草皮地段路基防護。3、植樹在路基邊坡上和在浸水河灘上合理植樹，對于加固路基與防護河岸都可以收到良好的效果。它可以增加路基的穩(wěn)定性，降低流速，削弱波浪的沖擊，防止和減少水流對路基或河岸的沖刷，還可以防風、防沙、防雪、美化路容，調節(jié)氣候。第四十頁，共94頁。二、坡面處治對巖石邊坡無法用植物防護時，可選用坡面處治，如抹面、噴漿、勾縫、灌漿、錨固等方法防護。抹面使用于易風化而表面較完整，還未剝落的巖石邊坡；噴漿用于易風化和坡面不平的巖石邊坡，厚度一般為2cm；勾縫用于較堅硬且裂縫多而細的巖石邊坡以防水侵人巖層內造成破壞；灌漿用于較堅硬但裂縫深和寬的巖石邊坡師坡面表層成為防水的整體。第四十一頁，共94頁。三、護面墻為了覆蓋各種軟質巖層和較破碎巖石的挖方邊坡，免受大氣因素影響而修建的墻，稱為護面墻。第三節(jié)沖刷防護沿河路基防止水流沖刷的措施，一種是加固岸坡的直接防護，另一種是改變水流性質的間接防護。直接防護，除坡面防護和石砌護坡外，還有拋石、石蘢、柔性混凝土塊及浸水擋土墻等防護方法。間接防護，包括各種導流與調治構筑物，如丁壩、順水壩及攔河壩等。沖刷防護與水流性質有密切關系，其中包括水流大小、水位高低及作用強弱等。必須采用設備簡單、操作容易的防護結構，如石籠、拋石等。丁壩和順水壩的作用相同，都是把水挑離河岸，通常設在被沖刷的凹岸一面，使泥沙在壩后沉積，形成新的水流邊線，改變水流方向，對臨河路基進行防護。第四十二頁，共94頁。第三節(jié)擋土墻一、擋土墻的用途和分類它是用來支撐路基邊坡或山坡土體，以防填土或土體變形失穩(wěn)的構筑物。按其所在位置可分為路肩墻、路堤路塹、山坡墻等。二、擋土墻的構造一般由墻身、基礎、排水設施和伸縮縫幾部分構成。

1.墻身構造可作成仰斜、附斜、直立、衡重式。仰斜擋墻墻背所受土壓力小，墻背比較經濟。但基礎外移，地面橫坡比較陡時，增加墻高，斷面增大；俯斜式所受土壓力較大，通常在地面坡度較陡時采用，借助于陡直的墻面，減小高度；衡重式在上下墻之間設一衡重臺，采用陡直的墻面，適宜于陡峻的地形。墻背的坡度一般在1：.025~1：0.4，仰斜式坡度在1：0.25左右。

2.基礎基礎的埋深應按地基的性質、承載力要求、凍脹的影響、水文地質條件來定。一般情況下，地表下不小于1米。第四十三頁，共94頁。

3.排水設施在墻身適當高度處設一排泄水孔，間距2-3米，出水口高出地面0.3米。

4.沉降縫為避免地基不均勻沉陷引起墻身開裂，按高度和地基的性質，設置沉降縫。一般每隔10~15米設一道。寬2-3厘米。第四十四頁，共94頁。

四、擋土墻土壓力計算一）土壓力分類土壓力是指擋土墻背后的土體或土體表面上的荷載對墻背產生的側壓力。主要有三種：1.主動土壓力擋墻外移時，土體給背的土壓力，此值最小；2.被動土壓力墻擠壓土體，土壓力增大，達到極限平衡狀態(tài)時，土體對墻的抗力，稱為被動土壓力。3.靜止土壓力處在原來位置不動，土壓力介于上兩者之間，為靜止土壓力。二）土壓力計算土壓力的計算要按庫侖理論計算。公式見P81。三）車輛荷載換算作用在填料上的荷載，可近似的按均布荷載考慮。計算時，把荷載換算成容重與填料相同的均布土層。然后按規(guī)范規(guī)定計算。公式見P85.

第四十五頁，共94頁。

五、檔土墻穩(wěn)定性驗算檔墻本身必須有足夠的整體穩(wěn)定性和強度，以抵抗墻后土體。因此，設計時必須滿足下列幾個要求：1.不產生沿基底的滑動2.不產生墻身繞墻趾轉動3.地基不出現(xiàn)過大的下沉4.不出現(xiàn)因基底過度的不均勻沉陷而引起墻身傾斜。驗算的內容包括：抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、基底應力及偏心距驗算等。第四十六頁，共94頁。一、滑動穩(wěn)定性驗算在主動土壓力的水平分力作用下，擋墻會向下移動，而阻止其下滑的是基礎底面與地基之間的摩擦力，擋墻的抗滑力與滑動力的比值，稱為滑動穩(wěn)定性系數。計算如下：Kc=(w+Ey)f/Ex≥1.3二、傾覆穩(wěn)定性驗算當擋墻產生繞墻趾轉動的力矩超過阻止其轉動的抗傾覆力矩時，它就會傾覆。擋墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定系數：Ko=W*Zw+Ey*Zy/ExZx≥1.5第四十七頁，共94頁。三、基底應力幾偏心距驗算作用在基底垂直力的總重為W+Ey，這個基底合力的偏心距為e，按力矩平衡原理計算合力的力臂。作用在基底的合力偏心距為：

e=B/2-(WZw+EyZy-ExZx)/W+Ey

當e≤B/6時，墻趾處的最大應力:為

σ=W+Ey/B(1+6e/B)≤[σ]例題：（略）第四十八頁，共94頁。第二篇路面工程

第一章總論

第一節(jié)我國公路路面發(fā)展概況及對路面的要求

一、對路面的要求路面是直接為汽車行駛服務的，路面狀況對公路運輸關系極大，因此路面工程是公路工程的主要內容。從經濟上說，路面的造價在整個高造價中占很大比重，在有些高等級公路預算中，路面造價可占整個公路造價的80%以上。路面是一個層狀結構物，根據不同的路基狀況和交通量，常常將路面分成棉層、基層或更多的層次。路面必須滿足以下基本要求：1.具有足夠的強度2.具有足夠的穩(wěn)定性3.具有足夠的平整度4.具有足夠的抗滑性5.具有足夠的耐久性第四十九頁，共94頁。

第二節(jié)路面的構造及層次的劃分

一、斷面形式路面形式有下述兩種：1.槽式一般公路都采用這種形式，所謂槽式，是在整個行車道寬度內叫路基挖成同深的槽型，然后鋪筑路面結構層。2.全鋪式在整個路基寬度內都鋪路面，中部厚度最大，逐漸向兩側減薄。在石料豐富地區(qū)或等級低的公路上采用這種路面。第五十頁，共94頁。

二、路拱形式一般路面為了排水，都作成拱式。即中間高，兩邊低的拱型，稱為路拱。常用的形式有：1.二次拋物線形這種路拱橫坡在中部平緩，邊緣較陡，對中、低級路面，路面不寬，車輛大多居中行駛，所以一般采用這種形式。2.直線形這種形式在兩根傾斜直線連成的，行車平穩(wěn)。但不利于排水。為改善路面中央部分的行車狀況，可在中間插入一段圓曲線，長度不大于3米。這種形式的路拱，在橫坡度較小和等級較高的路面上采用較多。路拱橫坡度可按規(guī)范要求進行選擇。第五十一頁，共94頁。三、路面結構層的劃分由于行荷載和自然因素對路面的作用隨著深度而逐漸減弱，路基的水文地質情況直接影響到路面的工作狀態(tài)，因此從技術、經濟的角度考慮，一般將路面分成若干層次來鋪筑，形成了所謂層狀結構物。第五十二頁，共94頁。1.面層路面結構最上面的一層，直接承受行車荷載與自然因素的作用。因此面層應具備較高的力學強度和穩(wěn)定性，同時還應具備耐磨性和不透水性、抗滑性和平整度。2.基層位于面層下面，它主要承受由面層傳來的車輪的垂直壓力，并擴散到下面的層次中去。對基層材料的要求是，具有足夠的抗壓強度和擴散能力、足夠的水穩(wěn)定性。3.墊層在排水不良路段或可能發(fā)生凍脹的土基，基層之下有時加設墊層，作用是調節(jié)和改善水溫狀況，保證路面的強度和穩(wěn)定和抗凍脹能力。在實際工程中，路面的結構層次并不完全是這樣完備的，有時會比這些層次要多。第五十三頁，共94頁。第三節(jié)路面等級與路面類型一、路面等級分為四個等級：1.高級路面包括瀝青混凝土、水泥混凝土、廠拌瀝青碎石所組成的路面。特點是強度和剛度高。穩(wěn)定性好，使用壽命長，能適應重型交通量，養(yǎng)護費用少、運輸成本低。2.次高級路面瀝青貫入式、路拌瀝青碎石、瀝青表面處治等。一般適宜于交通量較大、行車速度較快的道路，比高級路面的性能差。3.中級路面各種碎石路面。適宜于中等交通量的道路，他的強度低、平整度差、行車速度慢，需要經常養(yǎng)護，運輸成本高。4.低級路面適宜于交通量很小的道路。第五十四頁，共94頁。

二、路面分類1.柔性路面剛度較小，抗彎拉強度較低，主要靠抗壓、抗剪強度支撐荷載，產生的彎沉變形較大。2.剛性路面重要指水泥混凝土路面的結構，板體剛度較大、彎拉強度高，在荷載的作用下變形很小。第四節(jié)我國路面發(fā)展概況（略）第五十五頁，共94頁。

第四章柔性路面設計

第一節(jié)概述路面設計是公路路線設計中一個非常重要的組成部分。路面設計的任務是：確定路面等級；選擇路面類型；進行路面結構組合設計；計算路面各結構層厚度及結構層材料的組成設計。首先根據道路的性質、等級及交通量確定路面等級，然后根據近期及遠景交通量及車型組成和材料供應、施工條件選定面和基層的類型。外業(yè)調查的資料：1、工程地質和水文地質條件；2、天然土濕度和水位；3、氣象資料的調查；4、路面材料生產和供應情況；5、交通量和車型組成。路面設計要遵循的原則：路基路線路面作總體設計；就地取材、因地制宜；考慮分期修建。第五十六頁，共94頁。第二節(jié)行車荷載與交通分析汽車在路面上的狀態(tài)有停駐、行駛、加速、制動、轉向、顛簸等，行荷載對路面施加的作用力的大小和性質，也隨汽車的運動狀態(tài)而變化。主要有：車輪對路面的垂直作用力、車輪轉動對路面產生的縱向水平切向力，轉向時又增加了橫向水平力；路面不平，汽車顛簸，產生了沖擊力和振動力。從這些可以知道，汽車在任何一種狀態(tài)下垂直力都是最基本的作用力。第五十七頁，共94頁。1、車輛荷載作用于路面的垂直力車輛對路面的垂直壓力通過車輪傳給路面，車輪與路面的接觸面積稱為輪印面積，形狀近似橢圓，在路面設計中，用等面積圓形代替，稱為輪印的當量圓。車輪傳遞給路面的垂直壓強在接觸面上分布并不均勻，其平均值與輪胎氣壓也不完全相等。車輪傳到路面的垂直力是根據車輛的總重和車輛輪軸所分擔的重量來確定的。一般來說，重量大多在后軸已知一側車輪荷載P，車輪對路面的垂直壓強p，則車輪與路面的接觸面積為A=P/p單位壓強p大致與輪胎的內壓相等，一般為0.4—0.7MPa。以上所講為汽車的靜荷載，但汽車在行駛時由于路面的不平整產生的顛簸引起的震動力和沖擊力與由于汽車荷載作用的瞬時性，在實際中認為這兩種影響相互抵消，所以在柔性路面設計中只考慮垂直靜壓力，而把沖擊力和瞬時性的影響忽略不計。第五十八頁，共94頁。汽車輪印當量圓直徑的計算公式見教材188-189頁2.車輪作用于路面的水平力根據汽車行使條件可知，水平力的最大值不能超過垂直力與路面車輪間的摩擦系數的乘積。該值在汽車緊急制動和啟動時為最大，可達到豎直力的75—80%。水平力的作用沿深度消失的很快，一般破壞現(xiàn)象都發(fā)生在路面表層，所以提高路面材料的抗剪強度才能消除它對路面表層的破壞作用。第五十九頁，共94頁。標準軸載與軸次換算我國目前道路上行駛的車型多，不能固定標準車型，考慮與國際一致，將過去的標準車型改為標準軸載。規(guī)范規(guī)定，路面設計以100KN雙輪組單軸為標準軸載，以BZZ—100表示。有關的計算參數見表2-4-1。軸次換算，不同軸載的汽車對路面的影響也不同，為了方便計算軸載對路面的作用，將道路上行駛的混合交通換算為標準軸載的當量軸次數。第六十頁，共94頁。軸次換算是以等效原則為基礎進行的。含義是，不同車型之間的交通量相互換算時對路面的作用必須是等效的。即A車作用的次數與B車作用的次數不相同，但對路面的破壞效果是一樣的，則A車的N1次作用和B車的N2次作用是等效的。設計路面時，把各種車輛的軸載的作用次數換算成標準軸載的當量作用次數。換算公式見書。第六十一頁，共94頁。4.累計當量軸次在進行路面設計中，軸次換算之后，還要進行遠景交通量的推算，以確切的知道公路路面在設計使用年限內，共累計承擔多少次標準軸載的反復作用。設計年限內一個車道上累計當量軸次的計算公式見P192公式2-4-9或2-4-10。第六十二頁，共94頁。第三節(jié)柔性路面的應力和彎沉路面的設計與其它構造物的設計一樣，是需要有設計指標來控制的，只有滿足這些指標的設計才是合理適用的。一、靜荷載作用下路面的變形在路面設計中，通常把土基看成是彈性的半空間體，當土基表面有單個圓形均布荷載時，土基表面產生豎直位移，通常稱為彎沉。計算公式見2-4-11和2-4-12。路面承受了一定的荷載后，會發(fā)生變形，當卸掉荷載，變形中的一部分回恢復，另一部分則不可恢復。前者為彈性變形，后者為殘余變形。第六十三頁，共94頁。路面彈性模量是表征路面彈性性質的力學指標，有叫回彈模量。用E表示。路基的E是土基抵抗豎直變形的能力，用下面的公式表達：E=(1-Uo)PDα/L路面的荷載-變形并不完全是直線關系，相應于不同變形數值的E在數值上是完全不同的。變形大，模量值小。在設計中，要根據實際工作情況規(guī)定的變形確定土基和路面材料的E。規(guī)范推薦采用靜載加荷變形試驗測出每級荷載下相應的變形，用這種方法可以得到荷載—變形曲線。規(guī)范規(guī)定用曲線上l?1mm時的荷載強度p和L實測值用數學手段計算回彈模量。第六十四頁，共94頁。二、路面容許彎沉值行車荷載作用在路面上時，各路面結構層內產生荷載應力，并引起一定的變形，當荷載應力超過材料的抵抗力時，路面就會產生某種破壞在車輛荷載垂直壓力作用下，路表面會出現(xiàn)一定的豎向位移，與此同時，在車輪下面結構層底部產生拉力，頂部產生壓力，而離開車輪一定距離的地方就與之相反。如果路面整體強度不足，變形過大，就會產生沉陷、車轍和擁包等破壞；路面拉力不足，就會拉裂，產生裂縫。反映路面整體強度高低和使用狀況好壞的最簡捷、最直觀的指標是在一定荷載下，路表面產生的垂直變形。這個變形我們稱之為彎沉。路面整體結構產生的總變形為總彎沉，荷載離開后能逐漸恢復的變形部分為回彈彎沉值。上面兩個數值之差，即不能恢復的變形部分，為殘余彎沉。第六十五頁，共94頁。在同一車輪作用下，不同路面的彎沉值表明不同路面的抵抗變形能力。一般來說，路面彎沉值小的，路面強度較高，彎沉值是路面整體結構的垂直變形，所以它也反映路面各結構層及土基的力學性質及路面的整體強度。路面設計中，以標準軸載下的后輪輪隙回彈彎沉作為路面整體強度標準，要求設計時，計算的最大值，要小于或等于容許回彈彎沉值。路面的容許彎沉值是指路面在規(guī)定的設計年限末期，在標準軸載累計軸次重復作用，路面容許出現(xiàn)的最大回彈彎沉。計算公式：LR=1.1A1*A/Nt第六十六頁，共94頁。三、容許拉應力瀝青混凝土、熱拌瀝青碎石路面及其它整體性基層的主要破壞是疲勞開裂，所以在路面厚度設計時，只用一個路面垂直變形作為控制條件是不完全的，它不能解釋路面的垂直變形在容許的范圍內，而路面出現(xiàn)上述情況。因此，必須還要補充一些其它指標。彎拉應力就是一個。為避免瀝青類路面的彎拉破壞，必須驗算它的彎拉強度。路面結構層的計算彎拉應力要小于路面材料的容許彎拉應力，以防在重復荷載作用下，過早出現(xiàn)彎拉疲勞破壞。即：σ≦σR第六十七頁，共94頁。四、容許剪應力路面除了驗算彎拉應力以外，還要驗算路面的剪切應力。特別是各種混合料結構的路面，它們的強度主要來源于顆粒間的摩阻力和粒料之間的粘聚力，在車輪荷載作用下，路面結構層內某一點的剪應力超過材料的容許抗剪強度，路面結構層便會發(fā)生剪切破壞。進行驗算時，可按雙圓均布荷載綜合作用下，三層彈性體系中面層剪切破壞面上剪應力的理論公式計算：第六十八頁，共94頁。第四節(jié)路面結構組合設計整個柔性路帽設計分為結構設計與厚度設計兩大部分。路帽結構設計合理，才能進行厚度計算。結構設計包括各層的結構設計與結構層的組合設計。結構設計任務是結合具體條件和使用要求，選擇各結構層種類和組成材料。按就地取材和分期修建的原則組合成既能經受荷載和自然因素的反復作用，又能充分發(fā)揮各結構層材料的最大效能和經濟合理的路基路面結構體系。第六十九頁，共94頁。一、結構組合設計的基本原則見教材195—197。二、路面結構組合設計的基本步驟1.確定路面等級和路面類型選擇路面等級與公路等級相適宜。路面的面層因直接承受行車和自然因素的綜合作用，要求它必須強度高、熱穩(wěn)定性、耐久性好。所以要的材料都是強度高的礦料粘結力強的結合料，在面層下還要瀝青類材料來做，可以抵抗水平力在層間產生的鍵應力。選擇路面類型要與當地氣候結合，在多雨地區(qū)要保證水穩(wěn)定性和整體強度。2.材料的選擇要與路面結合考慮。常用的基層有瀝青穩(wěn)定類、水泥穩(wěn)定和各種碎石混合料類。第七十頁，共94頁。3.路面結構層組合的原則按強度組合這是結構組合的一項最重要的原則。車輛荷載產生的銀河里和變形隨深度增加而減少，水平方向上遞減的速率更快。路表面同時還承受車輪的磨耗作用，因此路面必須具備足夠的強度和抗變形的能力。在其下各層的強度和抗變形能力可自上而下逐漸減小。這樣，路面組合時，各結構層應按強度和剛度逐層遞減的規(guī)律安排，以使各結構層3的效能得到充分的發(fā)揮。第七十一頁，共94頁。按應力分布組合結構層次按這個原則進行結構設計時，要保證路面的最小厚度見表3-4-4。最合適的應該是，從上到下，由薄到厚。為保證路面的使用質量，規(guī)范規(guī)定了各級公路路面瀝青層的最小厚度。高速公路15cm，一級路10cm，二級路5cm。考慮結構層的特點影響因素有材料的選擇、施工工藝，如在瀝青棉層不能直接鋪在片石基層上，而應在其間加設碎石過度層；瀝青混凝土之類的高級路面與粒料基層或穩(wěn)定土基層之間應鋪設瀝青碎石或瀝青貫入式聯(lián)結層。為保證路面結構的整體性和結構層之間應力傳遞的連續(xù)性，要盡量使結構層之間結合緊密穩(wěn)定。在各種自然因素作用下強大性好第七十二頁，共94頁。如何保證瀝青路面的水穩(wěn)定性，是路面結構冊選擇與組合需要解決的重要問題，在潮濕和某些中濕路段上修建瀝青路面時，由于其不透氣，使路基和基層中水分蒸發(fā)的通路被阻斷，因而向基層積聚。會導致土的剛度和強度下降，路面開裂破壞。所以瀝青路面的基層一般要選擇水穩(wěn)定性好的材料。4.基本步驟路面等級和類型的選定基層類型的選定確定路面結構層次和初步擬各結構層厚度第七十三頁，共94頁。

第五節(jié)新建路面設計1、荷載與彎沉公式假設土基為一半無限均質彈性體，在圓形垂直荷載作用下，路表面距荷載中心軸距離為r的某點，其彎沉值計算由公式2-4-23。2、土基的強度指標其表達指標有幾個，在路面設計中是以路表面彎沉為控制指標的，土基強度可以采用土的回彈模量。土基的Eo值，在現(xiàn)場一般采用承載板法測定，得到P---l曲線，然后利用公式計算。在路面設計時，可按小于或等于1mm的彎沉來確定對應的E值。把試驗結果，按線性歸納法整理和計算：

Eo=19.3∑pi/∑Li這個方法在最不利季節(jié)測定取得Eo值。表3-3-1至3-3-3給出了土基回彈模量的建議值，可查用。第七十四頁，共94頁。3、路面材料的回彈模量以彎沉為設計指標的路面設計方法，對路面材料回彈模量應在不利堅決測定，可以采用現(xiàn)場分層或整層測定的方法確定。具體內容見P221—224。4、路面材料的抗彎拉強度整體性材料都具有一定的彎拉強度，在一次過大軸載作用下，有可能在結構層地面產生較大的拉應力，造成結構層斷裂破壞。路面材料的抗彎拉強度計算公式：σsi=PiL/bh第七十五頁，共94頁。二、雙層體系應力和彎沉的計算在路面結構層中，雙層體系有兩種情況：一是單層低級路面加上路基一是瀝青表處加上基層和路基規(guī)范規(guī)定，在路面設計時將表處的厚度扣除1cm后，剩余厚度并入基層計算，這樣也構成了雙層體系。它的表面彎沉計算公式見2-4-23。第七十六頁，共94頁。三、三層體系計算1、在計算中習慣上將路面第一層厚度和回彈模量用h和El表示，第二層用H和E2表示，路基回彈模量用Eo表示，由公式2-4-19可得到在雙圓荷載作用下三層體系的計算公式2-4-24。新的路面設計方法是針對路面設計方法中增加的指標，確定計算公式和控制方法。設計體系采用三層彈性冊狀體系理論解，統(tǒng)一考慮路面的結構組合、厚度計算和材料組成設計。對四層以上結構，則采用當量厚度換算，折算成三層體系進行計算。第七十七頁，共94頁。2、層間接觸條件瀝青面層及其下面的瀝青層，如果連續(xù)施工，就為連續(xù)接觸，相反則是滑動接觸；瀝青混凝土面層與非瀝青類的結構層之間，都是滑動接觸；穩(wěn)定性材料結構層與沙礫材料結構層或土基直接接觸，是連續(xù)接觸。3、材料的非完全彈性性質因素各種路面材料，并不是理想的彈性體，而是有彈、粘、塑性、非線性、各向異性的性質。這些因素在有關參數中考慮。第七十八頁，共94頁。4、行車反復作用的疲勞損壞和動載因素在路面結構強度系數值中反映上述因素，把交通量與反復荷載作用規(guī)律密切聯(lián)系在一起；5、標準軸載規(guī)范規(guī)定采用BZZ—100KN為標準軸載。6、設計指標

LR是路面整體強度的設計控制質變，高速公路、一級公路還要用彎拉應力。第七十九頁，共94頁。四、新的路面設計方法的計算步驟1.計算路表輪隙中心處產生的彎沉值Ls和確定LRLs=2pδ*αLF2.用圖解法按路表LR設計路面厚度（見P202—203）3.層底彎拉應力驗算的有關計算公式（1）計算整體性材料結構層層底產生的彎拉應力值σm，（2）確定路面結構層材料容許彎拉應力σR第八十頁，共94頁。2、多層路面的計算---當量厚度法以上的內容，是以三層體系理論作基礎的，但有時實際路面結構是四層或四層以上。這舊要解決當量換算的問題，把多于三層以上的路面換算為當量的三層體系，原則是：不管計算哪一層的應力與彎沉，與計算層相鄰那一層的厚度與E值不動，土基的Eo值不動。（1）計算路表彎沉當采用三層體系為什么體系，需將多體系按照等效換算為三層，這時把多層體系的第一層作為上層，它的模量和厚度都保持不變，將第2到（n-1）層作為中層，并把他們換算為第二層模量的等效厚度，再加上摸量不變的下層半空間體，得到一個彎沉等效的三層體系。第八十一頁，共94頁。（2）計算各層層底面的彎拉應力計算體系采用三層體系，需將多層體系按彎拉應力相等的原則換算成含有上、中、和下層半空間體的彈性三層體系。然后使用三層體系相應層的彎拉應力計算諾模圖計算彎拉應力。具體計算公式見教材。五、計算示例（略）第八十二頁，共94頁。第六節(jié)原有路面補強設計柔性路面隨著使用時間的延續(xù)，實驗性能和承載能力不斷降低，超過設計實驗年限后便不能滿足正常的通車要求，需要補強或改建。路面的補強設計工作包括舊路面狀況調查、彎沉評定及補強厚度計算。一、交通調查對于當前的交通量和車型組成進行實地觀測。通過調查分析預先估計交通量增長趨勢，確定年平均增長率。二、路況調查調查沿線路基土質、填挖高度、地面排水情況、地下水位，以確定路基土組和干濕類型；調查路面結構類型、組合和各層厚度，為此要開挖試坑進行量測和取樣試驗。量測路基和路面寬度、對路面的病害和破壞進行分析。路面修建和養(yǎng)護歷史調查。第八十三頁，共94頁。三、舊路面強度的測定路面結構強度的測定，通常采用測量路表輪隙回彈彎沉的方法。具體做法是用彎沉儀量測路表面在標準試驗車后軸垂直靜載作用下的輪隙彎沉值，用它表示路面整體強度。1.計算彎沉值Lo的確定先算各測點的實測彎沉LiLi=2(dl—d2)*1/100mm計算路段平均的實測彎沉值Lo=∑Li/n計算路段內的計算彎沉值Lo=(Lo+λσ)klk2k3λ----保證率系數，二級路為2.0，三級路1.5σ---彎沉值的均方差k1–季節(jié)影響系數，可查表；k2---西北、黃土地區(qū)考慮自然條件特殊性的溫度影響系數，其它地區(qū)不用該系數，可查表；k3—溫度修正系數，原有路面是瀝青層，厚度大于3cm