1、第九章路面行车荷载、环境因素与材料特性1, 汽车对道路的作用分为停驻状态和行驶状态2, 静态压力 p 的影响因素:汽车轮胎内压 pi（大小）、轮胎的刚度（新旧）、轮胎与路面接触的形状（花纹）、轮载的大小。3，轴载换算：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。交通量：一定间隔时间内各类车辆通过某一道路横断面的数量。交通量调查内容：交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等，有的还调查轴载谱。轮迹横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管理规则等。4，温度与湿度的影响机理 A,路面材料的体积会随着路基路面结构内部的
2、温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。B, 由于温度和湿度在路基路面结构内部的变化沿深度方向不均匀，所以不同深度处胀缩的变化也不同。C,当这种不均匀胀缩受到某种原因的约束而不能实现时，路基路面结构内部就会产生附加应力，即温度应力和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。5, 温度对路基路面的影响:a, 温度造成水泥混凝土路面的温度胀缩应力，故普通水泥混凝土路面需设接缝（包括缩缝和胀缝）。B, 温度差造成水泥混凝土路面的温度翘曲应力。C, 温度造成沥青路面塑性变形累积及低温开裂。D, 温度造成无机结合料稳定基层材料低温开裂，从而在基层中造成温缩裂缝，可能会在面层产生反射裂缝。6,强度特性: a,抗剪强度定
3、义：材料受剪切时的极限强度或最大应力。原因：车辆行驶，特别是刹车时会产生较大的水平力，即剪力；另外，竖向车辆荷载作用下路面内也出现剪应力。B, 抗拉强度定义：材料受到轴向拉伸时的极限强度或最大应力。原因：温缩、干缩，及车轮紧急制动时，车轮后侧的路面受到较大的拉应力。C, 抗弯拉强度 定义：材料在横向弯折状态下轴向拉伸的极限强度或最大应力。原因：在车辆荷载作用下，路面结构处于弯曲工作状态，因此需要有抗弯拉强度。7, 疲劳特性:疲劳：材料承受多次重复荷载作用时，会在低于材料极限强度的应力值时出现破坏的现象。疲劳机理：由于材料内部存在缺陷或不均质而存在微裂隙，应力的反复作用使微裂隙逐渐扩展，从而不断
4、减少有效的承受应力的面积，造成材料的模量(劲度)和强度逐步下降，直至破坏破坏。疲劳强度：出现疲劳破坏的重复应力值。第十章无机结合料稳定类路面8, 无机结合料稳定类材料特点：初期强度和刚度较低，随时间延长强度和刚度逐渐提高，板体性增加。优点：稳定性好、板体性强，抗冻性好，材料来源广，工艺简单，成本低缺点：耐磨性差，抗水冲刷能力弱，容易产生收缩裂缝。9，材料组成类别：a. 水泥稳定类材料。概念：在土或集料中，掺入一定量的水泥和水，经拌和均匀后压实成型，并经一定龄期养生硬化后所得到的材料。分类：水泥稳定土，水泥稳定砂，水泥稳定砂砾，水泥稳定碎石。B, 石灰粉煤灰稳定类材料。概念：一定数量的石灰和粉煤
5、灰与土或集料相配合，加入适量的水，经拌和、压实及养生后得到材料，简称二灰稳定类材料。分类：二灰土，二灰砂砾，二灰碎石，二灰矿渣。C, 石灰稳定类材料。概念：在粉碎了的或原来松散的土或集料中，掺入足量的石灰和水，经拌和、压实及养生后得到的硬化材料。分类：石灰土，石灰砂砾土，石灰碎石土，石灰砂砾，石灰碎石。D, 水泥粉煤灰稳定类材料。概念：在粉碎了的或原来松散的土或集料中，掺入足量的水泥和水，经拌和、压实及养生后得到的硬化材料。分类：水泥粉煤灰稳定砂砾、碎石及砂等。10，根据基层材料中粗集料和细集料的分布状态，分为四类：骨架密实结构、骨架孔隙结构、悬浮密实结构、均匀密实结构。11，石灰稳定类材料强
6、度形成原理：a石灰的水化解离作用b, 石灰与土之间的离子交换作用和土颗粒的絮凝团聚作用c, 石灰与土之间的火山灰作用d, 石灰的结晶作用e, 石灰的碳化作用、12，石灰粉煤灰稳定类材料强度形成原理：a, 除有石灰的水化解离作用、结晶作用和碳化作用、石灰与土之间的离子交换作用和絮凝团聚作用、火山灰作用外，主要差别在于发生石灰与粉煤灰之间的火山灰反应。B, 粉煤灰极大地增加了火山灰作用的比例和程度，稳定类材料的强度和稳定性显著提高；由于火山灰作用的进程缓慢，使得稳定类材料获得的早期强度相对低。13, 水泥稳定类材料结构形成过程:a, 相对于水泥混凝土，水泥用量少，细粒土与之争水，使得水泥凝结硬化速
7、度减慢。B, 相对于水泥混凝土，水泥水化产物网络连续性弱，抗磨耗和抗冲刷性能差。水泥低剂量时，水泥水化产物孤立分布于被稳定材料中；随着水泥剂量的增加，水泥水化产物的连续性增强，稳定类材料的结构强度增大。14, 集料和土要求:a,集料最大粒径要求b, 集料级配要求: 要求均匀系数Cu大于5。C, 土的塑性要求d, 土的有机质和硫酸盐含量要求。15，水泥稳定土强度影响因素：1）土质（2）水泥性质（3）水泥剂量（4）含水量（5）密实度（6）龄期（7）养生条件（8）施工工艺16，各种无机结合料稳定材料的比较：（1）石灰稳定类： 性质最差，水稳性差，强度也低，干缩和温缩量也大，但造价低。（2）水泥稳定类
8、：强度最高，水稳性、抗冻性好，但干缩和温缩量大。（3）二灰稳定类： 早期强度低，后期强度和水泥稳定类差不多，干缩和温缩量小，耐冲刷性比水泥稳定类差一些。17，防止缩裂的措施：控制最佳含水量、严格控制压实标准、施工时间在气温进入零度前一个月结束、初期养护要注意、稳定土铺完后要及早铺筑面层、在石灰稳定土中掺加粗集料、防止反射裂缝。第十一章石料类路面18,级配碎（砾）石路面：由各种集料（砾石、碎石）和土，按最佳级配原理修筑而成的面层或基层。 结构形成：用大小不同的材料按一定比例配合、逐级填充空隙，并用粘土粘结，故经过压实后，能形成密实的结构。 强度构成：摩阻力和粘结力。碎石：符合工程要求的石料，经开
9、采并按一定尺寸加工而成的有棱角的粒料。砾石：石料经水流长期搬运而成的一定尺寸的无棱角的粒料。19,级配碎（砾）石基层和垫层的施工：开挖路槽、备料运料、铺料、拌和与整形、碾压、铺封层。20,优质级配碎石基层强度来源于碎石本身强度及碎石颗粒之间的嵌挤力21, 级配是影响级配碎石强度与刚度的重要因素:a,密实的级配易于获得高密度，从而使级配碎石获得高的CBR值和回弹模量。b,用于高等级公路基层或用于半刚性基层和沥青面层之间的最佳级配优质碎石，其级配应能获得最大密实的集料；并具有较好的透水性。22, 回弹模量是表征级配碎石刚度的重要指标及设计参数a,级配碎石的回弹模量一般明显低于半刚性基层材料，然而具
10、有较显著的非线性。b,在刚度较大的下卧层上，表现出较大的回弹模量，从而亦具有足够的抵抗应力和变形的能力。C,级配碎石作为上基层具有减缓半刚性沥青路面反射裂缝的作用。23, 松散防治a,原因：所用材料结合力不够、拌合不匀、碾压不实或保养不善等b,处治：松散层厚度不大于3cm时，扫集砂石、添加黏土、洒水、重铺、压实 松散厚度大于3cm时，按补坑方法处理c,预防：采取预防措施，以阻止或减轻松散现象的扩大；洒水保湿。24, 碎石路面定义：用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面。分类：水结碎石、泥结碎石、级配碎石和干压碎石。特点优点：投资不高，可随交通量增加分期改善；缺点：平整度差，易扬尘，泥结碎石路
11、面雨天还易泥泞。强度构成：石料的嵌挤作用及填充结合料的粘结作用。25，水结碎石路面：用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后形成的一种结构层。泥结碎石路面：以碎石作为集料，泥土作为填充料和粘结料，经过压实修筑而成。施工方法：灌浆法，拌和法，层铺法。26，块料路面的主要用途a,城市道路交叉口b,山区陡坡路段或急弯路段c,桥头高填方的暂时铺筑路面d,需再开挖的具有地下管线的城市路段e,城市人行道（有用彩砖的）第十二章沥青路面27，沥青路面:用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层组成的路面结构。优点:表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜
12、分期修建等。28，沥青路面的损坏及成因: 裂缝: 横缝, 纵缝 ；车辙；松散剥落；表面磨光,29，沥青路面的基本要求:高温稳定性（减缓方法：确保基层设计满足工程要点实践要求；基层材料满足规范要求；含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基层充分压实；不产生附加压密；路基压实满足规范的要求）,低温抗裂性，耐久性，抗滑能力，防渗能力30，沥青路面的分类：a,按强度构成原理：密实类，嵌挤类b, 按施工工艺的不同: 层铺法, 路拌法, 厂拌法c, 按沥青路面的技术特性: 沥青表面处治路面, 沥青贯入式路面, 热拌沥青碎石路面, 乳化沥青碎石路面, 沥青混凝土路面, 沥青玛蹄脂碎石（SMA）路面：
13、以间断级配的集料为骨架，用改性沥青、矿粉及纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌合、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。特点：构造深度较大、抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂。开级配抗滑磨耗层（OGFC）：空隙率18%24%，排水、抗滑、降噪31, 按照路面结构基层的力学特性分类: 半刚性基层沥青路面：以半刚性基层材料作为基层，其上直接铺筑沥青面层的路面。结构形式为：沥青混凝土面层+半刚性基层。柔性基层沥青路面：以沥青稳定类材料、粒料等为基层的沥青路面。结构形式常为:沥青混凝土面层+沥青稳定碎石基层+粒料基层。刚性基层沥青路面：以水泥混凝土结构（常为贫水泥混凝土）作为基
14、层，上层铺筑较厚沥青层的路面。组合式基层路面：柔性基层与半刚性基层组合使用的路面。常用结构形式为：沥青混凝土面层+沥青碎石基层+半刚性底基层；或者沥青混凝土面层+沥青碎石基层+粒料过渡层+半刚性底基层。全厚式沥青路面：天然或经简单处理的路基以上全部为沥青面层的路面，一般沥青层400500mm以上，仍属柔性基层路面范畴。32，沥青路面的性质：温度稳定性：高温稳定性（是指沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力），低温抗裂性（两种形式：一是由于气温骤降使面层收缩，在在有约束的沥青层内产生的温度应力超过沥青混泥土的抗拉强度造成开裂另一种形式是温度疲劳裂缝，沥青混泥土经受长时间的温度循环，应力松弛性能
15、下降，极限拉应变变小，结果在温度应力小于抗拉强度的情况下产生开裂）。耐久性：水稳定性，耐疲劳性能，抗老化性能。33，影响沥青路面车辙的因素主要有：集料、结合料、混合料类型、荷载、坏境条件等。沥青混合料高温稳定性试验的评价方法：马歇尔试验、静态蠕变试验、重复加载试验、三轴试验、劈裂试验和剪切试验等。34，保证沥青路面不致过早出现疲劳损坏所采用的措施：a,需通过合理的设计，提高沥青混合料的劲度模量b,改善沥青路面下面层混合料的抗疲劳性能c,适当增加沥青层的厚度也有利于提高沥青路面的抗疲劳性能。为减轻沥青混合料的短期老化，采取以下几项措施：尽可能采用比较低的施工温度；缩短沥青混合料的高温保存时间；选
16、择优质重交通道路；合理进行混合料设计；使用适当的外掺剂；提高施工质量，加强路面养护第十三章水泥混凝土路面35，二、水泥混凝土路面的优缺点优点：强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车。缺点：对水泥和水的需要量大、有接缝、开放交通较迟、修复困难36，水泥混凝土路面：用水泥混凝土作面层的路面，又称刚性路面。水泥混凝土路面定义及分类：普通水泥混凝土路面：除接缝区和局部范围外面层内均不配筋的水泥混凝土路面，又称素混凝土路面。钢筋混凝土路面：面层内配置纵横相钢筋或钢筋网并设接缝的水泥混凝土路面。连续配筋混凝土路面：面层内配置纵向连续钢筋和横向钢筋，横向不设缩缝的水泥混凝土路面。钢纤维混凝土路面：在混凝
17、土面层中掺入钢纤维的水泥混凝土路面。水泥混凝土预制块路面：面层由水泥混凝土预制块铺砌而成的路面。碾压混凝土路面：采用振动碾压成型的水泥混凝土称碾压混凝土。面层由碾压混凝土组成的路面。复合式路面：面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面。37，水泥混凝土面板构造：（一）横断面（二） 接缝的构造与布置接缝设置原因：水泥混凝土硬化过程中的收缩；施工过程应设置横向工作缝和纵向工作缝；混凝土面板的热胀冷缩 横缝：垂直于行车方向，分为缩缝、胀缝和施工缝。 纵缝分为纵向缩缝和纵向施工缝（三） 特殊部位配筋: 边缘钢筋、角隅钢筋、构造物顶部路面配筋38，水泥混凝土施工程序和施工工艺：1）模板安装
18、 2）传力杆设置 3）混凝土拌和与运送 4）混泥土摊铺和振捣 5）设置接缝 6）表面修整与防滑处理（7）养生与灌缝第十四章沥青路面设计39，弹性层状体系理论基本假设：各层材料连续、均匀、各向同性，且位移形变微小。最下层水平和垂直方向无限大，上面各层水平无限大但有一定厚度。各层水平方向无限远及最下层向下无限深处应力、位移和形变为零。层间接触，或位移完全连续（连续体系），或层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力（滑动体系）。不计自重。40，沥青路面破坏类型：a,裂缝:横向裂缝、纵向裂缝、网裂。B，永久变形c,表面损坏：水损坏、冻胀和翻浆、沉陷、桥面沥青混泥土铺装层脱落41，沥青路面基层结构，基层的主要
19、作用及要求：承担沥青面层向下传递的荷载，支承面层，确保面层发挥各项重要的路用性能。承受由于土基水温状况多变而引发的地基支承能力变化的敏感性，使之不致影响沥青面层的正常工作。基层结构是承上启下保证路面结构耐久、稳定的承重结构层，要有较高的强度、稳定性和耐久性。基层分类：柔性基层（有机结合料稳定碎石，或无结合料稳定碎石）。半刚性基层（水泥、石灰、工业废渣等无机结合料稳定碎石）。刚性基层（低强度等级混凝土）42，设计弯沉值定义：路面结构在经受设计使用期累计通行标准轴载次数后，路面状况优于各级公路极限状态标准时，所必须具有的路表回弹弯沉值，称为设计弯沉值ld。容许拉应力：材料能承受设计年限Ne次加载的
20、疲劳弯拉应力。第十五章水泥混凝土路面设计43、水泥路面结构设计的主要内容1）路面结构层组合设计；2）混凝土路面板厚度设计；3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计;4）路肩设计；5）混凝土路面的钢筋配筋率设计。44、水泥混凝土路面的力学及工作特点 a. 水泥路面的力学特征:（1）混凝土的强度及模量远大于基层和土基强度和模量；（2）水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度；板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度（竖向位移）很小；（3）混凝土板在自然条件下，存在沿板厚方向的温度梯度，会产生翘曲现象，如受到约束，会在板内产生翘曲应力；（4）荷载重复、温度梯度反复变化，混凝土板将出现疲劳破坏。b,
21、水泥混凝土路面的力学模式 弹性地基上的小挠度薄板模型：弹性地基：因为混凝土板下的基层与土基的应力应变应变很小，不超过材料的弹性区域。弹性板：因为板的模量高，应力承受能力强，一般受力不超过弹性比例极限应力。小挠度薄板：厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度与板厚相比很小。C,水泥混凝土路面的工作及设计特点:抗弯拉强度低于抗压强度，决定路面板厚度的强度设计指标是抗弯拉强度；车轮荷载作用主要的影响是疲劳效应；温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，也有疲劳特性；板的使用还受限于支承条件，不均匀支承及板底脱空对板内应力的分布影响极大。45、水泥混凝土路面损坏模式:a,断裂1）定义：路面板
22、纵向、横向、斜向或角隅断裂裂缝2）原因：板的拉应力超过了抗拉强度。b,唧泥1）定义：车辆行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。2）原因：水分侵蚀基层/底基层或路基。C,错台1）定义：错台是指接缝两侧出现的竖向相对位移。2）原因：胀缝接缝两侧错位；接缝传荷能力不足，唧泥过程使基层材料在高压水作用下冲击到后方板底脱空区，使该板抬高；交通量或地基承载力横向分布不均，各板沉陷不一致。D,拱起1）定义：混凝土路面在热胀受阻时，横缝两侧的数块板突然出现向上拱起的屈曲失稳现象，并伴随出现板块的横向断裂。2）原因：板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌入缝内，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种
23、纵向屈曲失稳现象。e,接缝挤碎1）定义：接缝挤碎指邻近横向和纵向接缝两侧的数十厘米宽度内，路面板因热胀时受到阻碍，产生较高的热压应力而挤压成碎块。2）原因：胀缝内的传力杆排列不正或不能滑动，或者缝隙内落入硬物所致。破坏类型:断裂、唧泥、错台、拱起、接缝挤碎等。影响因素：轮载、温度、水分、基层、接缝构造、材料以及施工和养护情况等。46, 可靠度理论:在规定的时间内，在规定的条件下，路面使用性能满足预定水平要求的概率。 力学模型:水泥混凝土路面结构分析采用弹性地基板理论。47, 轴载调查与分析:（1）获取设计公路的车辆类型、轴型和轴重组成数据。（2）计算分析设计车道使用初期的设计轴载日作用次数。以
24、轴型为基础的轴载当量换算系数法车辆当量轴载系数法（3）设计基准期内水泥混凝土路面设计车道临界荷位处承受的设计轴载累计作用次数。48，组合原则和要求：1）依据公路技术等级、交通荷载、路基条件以及当地温度和湿度状况，选择及组合与之相适应的水泥混凝土路面结构，并满足预定的使用性能要求。2）路面结构组合设计，应使各个结构层的力学特性及其组成材料性质满足各自的功能要求。3）应充分考虑结构层上下层次的相互作用、层间结合条件和要求以及组合结构的协调和平衡。4）应充分考虑地表水的渗入和冲刷作用，采取封堵和疏排措施，以减少地表水入渗和防止渗入水积滞在路面结构内，并选用抗冲刷能力强的材料做基层。49，力学模型：1）弹性地基单层板模型适用于粒料基层上混凝土面层，旧沥青路面加铺混凝土面层；面层板底面以下部分按弹性地基处理。2）弹性地基双层板模型适用于无机结合料类基层或沥青类基层上混凝土面层，旧混凝土路面上加铺分离式混凝土面层；面层和基层或者新旧面层作为双层板，基层底面以下或者旧面层底面以下部分按弹性地基处理。3）复合板模型适用于两层不同性能材料组成的面层或基层复合板。50，反射裂缝的防治：增加沥青加铺层的厚度、提高沥青混合料的抗裂性能、设置防反射裂缝夹层、裂缝缓解层
