第七章路基构造课件

第七章路基构造第七章路基构造本章要求本章要求了解了解路基工程路基工程的的组成、性质组成、性质和和特点，路基排水特点，路基排水熟悉熟悉路基横断面路基横断面的的基本形式基本形式及及与平、纵面的空间关系与平、纵面的空间关系重点掌握重点掌握路基横断面设计路基横断面设计的的内容、原则内容、原则和和主要方法主要方法第七章路基构造本章要求1第一节路基工程的组成及特点第一节路基工程的组成及特点路基工程的路基工程的组成组成路基本体路基本体直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分防护加固建筑物防护加固建筑物含挡墙、护坡等含挡墙、护坡等路基排水设施路基排水设施含排水沟、侧沟、天沟、排水槽、渗沟、暗沟等含排水沟、侧沟、天沟、排水槽、渗沟、暗沟等第一节路基工程的组成及特点路基工程的组成2木枕木枕线路线路横断横断面面混凝混凝土枕土枕线路线路横断横断面面木枕线路横断面混凝土枕线路横断面3路基工程的路基工程的性质性质和和特点特点：性质性质：轨道的基础，是一种土工结构；：轨道的基础，是一种土工结构；特点特点：1 1）路基由松散的土（石）材料组成；）路基由松散的土（石）材料组成；2 2）路基工程完全暴露在大自然中；其工程性质）路基工程完全暴露在大自然中；其工程性质对自然条件的变化十分敏感，抵抗能力差对自然条件的变化十分敏感，抵抗能力差3 3）路基同时受轨道静荷载和动荷载的作用；在）路基同时受轨道静荷载和动荷载的作用；在荷载作用下，路基产生累积变形，土的强度降低，表荷载作用下，路基产生累积变形，土的强度降低，表现出疲劳的特性现出疲劳的特性4 4）路基与轨道结构一起共同组成的线路结构是）路基与轨道结构一起共同组成的线路结构是一种相对松散连结的结构形式，抵抗动荷载的能力弱一种相对松散连结的结构形式，抵抗动荷载的能力弱路基工程的性质和特点：4第二节路基横断面第二节路基横断面一、路基横断面的一、路基横断面的基本形式基本形式路基横断面路基横断面是指垂直于线路中心线截取的断面是指垂直于线路中心线截取的断面路堤路堤半路堤半路堤路堑路堑不填不挖路基不填不挖路基半堤半堑半堤半堑半路堑半路堑第二节路基横断面一、路基横断面的基本形式路堤半路堤路堑不填5路基设计：路基设计：路基横断面设计路基横断面设计：确定横断面各部分的形状和尺寸。确定横断面各部分的形状和尺寸。例如：路基面的形状和宽度、路基边坡的形例如：路基面的形状和宽度、路基边坡的形状和坡度等。状和坡度等。路基工程综合设计路基工程综合设计：全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其他各项工程的配合等。及路基本体工程与其他各项工程的配合等。例如：路堤与路堑的过渡、纵向排水设计、例如：路堤与路堑的过渡、纵向排水设计、挡土墙纵向设计等。挡土墙纵向设计等。路基设计：6二、路基横断面与线路平、纵面的二、路基横断面与线路平、纵面的空间关系空间关系路肩路肩路基顶肩路基顶肩路基路基（路肩）（路肩）高程高程路基中心高度路基边坡高度路基中心高度路基边坡高度二、路基横断面与线路平、纵面的空间关系7线路平面设计图线路平面设计图线路平面设计图8线路纵断面设计图线路纵断面设计图线路纵断面设计图9三、路基横断面三、路基横断面构成构成及及设计原则设计原则（一）路肩高程（一）路肩高程（二）路基面的形状（二）路基面的形状（三）路基面的宽度（三）路基面的宽度（四）路基边坡（四）路基边坡（五）路基横断面的标准设计（五）路基横断面的标准设计三、路基横断面构成及设计原则10（一）路肩高程（一）路肩高程最小路肩高程最小路肩高程=设计洪水位设计洪水位+波浪侵袭高度波浪侵袭高度h h1 1+雍水高度雍水高度h h2 2+0.5m0.5m。路肩设计高程在线路平纵断面设计时先已确定。路肩设计高程在线路平纵断面设计时先已确定。设计洪水频率设计洪水频率：、级级1/1001/100 级级1/501/50设计原则设计原则：避免水对路基避免水对路基的影响。的影响。（一）路肩高程11（二）路基断面形状（二）路基断面形状路基设计的路基设计的重要原则重要原则：保证良好的排水条件。：保证良好的排水条件。1.1.断面形状断面形状可分为可分为有路拱有路拱和和无路拱无路拱两种断面形式。两种断面形式。路拱路拱：当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路：当路堤或路堑的土质为非渗水性土时，路基面做成有横向排水坡的形状，称为路拱基面做成有横向排水坡的形状，称为路拱(三角形三角形)。（二）路基断面形状122.2.有路拱和无路拱地段的连接有路拱和无路拱地段的连接1 1）纵断面设计高程：按非渗水土质路基给出的路）纵断面设计高程：按非渗水土质路基给出的路肩高程肩高程2 2）渗水土路基路肩高程）渗水土路基路肩高程=非渗水土质路基路肩高程非渗水土质路基路肩高程+路拱高路拱高+道床厚度减少值道床厚度减少值3 3）无路拱路基在有路拱路基一侧的土质路基应向）无路拱路基在有路拱路基一侧的土质路基应向土质路基方向用渗水土作顺坡，顺坡长度一般不小于土质路基方向用渗水土作顺坡，顺坡长度一般不小于10m10m。2.有路拱和无路拱地段的连接13（三）路基面的宽度（三）路基面的宽度加宽设计原则加宽设计原则：保证路肩宽度。：保证路肩宽度。1.1.宽度标准宽度标准：道床覆盖宽度：道床覆盖宽度+2+2路肩宽度路肩宽度路肩作用路肩作用：加强路基稳定、保障道床稳固、方便养修：加强路基稳定、保障道床稳固、方便养修最小路肩宽度最小路肩宽度：I I级铁路：路堤级铁路：路堤0.8m0.8m，路堑，路堑0.6m0.6m；影响因素影响因素：铁路等级、轨道类型、土质等。：铁路等级、轨道类型、土质等。特殊情况下的单独设计。特殊情况下的单独设计。2.2.曲线路基加宽曲线路基加宽加宽原因加宽原因：曲线外轨超高：曲线外轨超高加宽值加宽值：根据超高计算而确定，一般查规范中的曲线：根据超高计算而确定，一般查规范中的曲线路基加宽表，并在缓和曲线范围内递减。路基加宽表，并在缓和曲线范围内递减。（三）路基面的宽度14（四）路基边坡（四）路基边坡路基边坡设计路基边坡设计：边坡形状边坡形状和和边坡坡度边坡坡度确定确定设计原则设计原则：保证边坡的：保证边坡的稳定性稳定性。1.1.路堤边坡设计路堤边坡设计：根据填料种类、路堤边坡高度确：根据填料种类、路堤边坡高度确定；一般可从规范的路堤边坡表中取值。定；一般可从规范的路堤边坡表中取值。2.2.路堑边坡设计路堑边坡设计:设计原则设计原则：根据土的物理力学性质，岩层产状、节：根据土的物理力学性质，岩层产状、节理发育程度、风化程度、当地的工程地质条件和水文地理发育程度、风化程度、当地的工程地质条件和水文地质条件，结合自然的极限山坡和已成人工边坡的调查，质条件，结合自然的极限山坡和已成人工边坡的调查，并考虑将要采用的施工方法等因素，综合分析而定。并考虑将要采用的施工方法等因素，综合分析而定。设计方法设计方法:主要有主要有力学计算法力学计算法和和工程地质法工程地质法（四）路基边坡15（五）路基横断面标准设计（五）路基横断面标准设计.常见的路基标准横断面常见的路基标准横断面路基横断面的标准设计也称为路基横断面的标准设计也称为路基标准横断面路基标准横断面，根据有关的设计原则和规定而编制。仅适用于一般根据有关的设计原则和规定而编制。仅适用于一般水文、地质条件，填挖高度不大的普通土质路基。水文、地质条件，填挖高度不大的普通土质路基。（1 1）路堤标准横断面）路堤标准横断面边坡高度不大于边坡高度不大于8m8m（五）路基横断面标准设计16地面横坡为大于地面横坡为大于1 1：5 5而小于而小于1 1：2.52.5的斜坡的斜坡填方高度大于填方高度大于8m8m而小于而小于20m20m时时地面横坡为大于1：5而小于1：2.5的斜坡填方高度大于8m而17（2 2）路堑标准横断面）路堑标准横断面粘性土路堑粘性土路堑有侧沟平台路堑有侧沟平台路堑无侧沟路堑无侧沟路堑岩石路堑岩石路堑（2）路堑标准横断面粘性土路堑有侧沟平台路堑无侧沟路堑岩石路18.路基个别设计条件路基个别设计条件工程地质、水文地质条件复杂或路基边坡超过规范规工程地质、水文地质条件复杂或路基边坡超过规范规定（见表定（见表7-27-2）修筑在陡坡上的路堤：指当填料或基底均为不易风化修筑在陡坡上的路堤：指当填料或基底均为不易风化的岩石时，地面横坡等于或陡于的岩石时，地面横坡等于或陡于1:21:2，其它情况的地，其它情况的地面横坡等于或陡于面横坡等于或陡于1:2.51:2.5修筑特殊条件下的路基，如滑坡、软土、冻土、河滩、修筑特殊条件下的路基，如滑坡、软土、冻土、河滩、水库等水库等有关路基的防护加固及改移河道工程有关路基的防护加固及改移河道工程采用大爆破或水力充填法施工的路基采用大爆破或水力充填法施工的路基.路基个别设计条件19第三节第三节 路基排水路基排水水的危害水的危害是路基病害发生的重要原因之一。是路基病害发生的重要原因之一。一、地面排水系统一、地面排水系统排水沟、侧沟、天沟排水沟、侧沟、天沟二、地下水排水系统二、地下水排水系统排水槽（明沟）、渗水暗沟、渗水隧洞、其它排水排水槽（明沟）、渗水暗沟、渗水隧洞、其它排水设施设施具体设计方法见路基工程设计技术手册具体设计方法见路基工程设计技术手册第三节 路基排水水的危害是路基病害发生的重要原因20第八章第八章 路基基床路基基床本章要求本章要求熟悉熟悉路基荷载路基荷载的的含义、组成、标准含义、组成、标准荷载计算方法荷载计算方法-换算土柱法换算土柱法基床基床结构形式结构形式掌握掌握基床基床的的作用作用及其及其对路基的要求对路基的要求基床病害基床病害的的类型类型、成因成因及主要及主要整治措施整治措施第八章 路基基床本章要求21第一节第一节 路基荷载路基荷载定义定义路基的荷载路基的荷载是指作用在路基面上的应力是指作用在路基面上的应力路路基基荷荷载载静荷载静荷载：线路上部结构的重量作用在路基：线路上部结构的重量作用在路基面上的应力面上的应力动荷载动荷载：列车行驶时轮载力通过上部结构：列车行驶时轮载力通过上部结构 作用在路基面上的动应力作用在路基面上的动应力第一节 路基荷载定义路基荷载静荷载：线路上部结构的重量22一、静荷载一、静荷载换算土柱法换算土柱法普通铁路路基设计时，计算中把静荷载和动荷载普通铁路路基设计时，计算中把静荷载和动荷载一并一并简化为静荷载简化为静荷载处理，即处理，即换算土柱法换算土柱法1.1.列车（活）荷载标准列车（活）荷载标准-中荷载中荷载活载活载轨道轨道路基面路基面横断面分布宽度横断面分布宽度自轨枕底两端向下按自轨枕底两端向下按4545扩散角计算扩散角计算一、静荷载换算土柱法23路基横断面路基横断面设计理论设计理论：平面问题平面问题计算图示计算图示：沿线路纵向取一单位厚度：沿线路纵向取一单位厚度荷载取值荷载取值：按最不利情况计算，：按最不利情况计算，只考虑轴重，不只考虑轴重，不考虑考虑后面车辆部分的后面车辆部分的分布力。分布力。列车（活）荷载列车（活）荷载纵向分布强度纵向分布强度：将轴重简化为纵将轴重简化为纵向均匀分布的向均匀分布的线荷载线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距。于轴距。分布强度：分布强度：路基横断面设计理论：平面问题24 2.2.换算土柱换算土柱普通铁路路基设计中，路基荷载的普通铁路路基设计中，路基荷载的简化假定简化假定：1 1）把列车（活）荷载作为）把列车（活）荷载作为静荷载静荷载 2 2）把列车（活）荷载和轨道静荷载的）把列车（活）荷载和轨道静荷载的总重总重P P，简，简化为与路基化为与路基同质的土柱同质的土柱，均布地作用在路基面上，均布地作用在路基面上土柱的土柱的换算高度换算高度：2.换算土柱25换算土柱换算土柱算例算例：线路等级线路等级：轨道类型轨道类型：次重型：次重型填土填土：非渗水土：非渗水土路拱高路拱高：0.15m0.15m路基面宽路基面宽：7.1m7.1m a=3.5m a=3.5m h h0 0=3.2m=3.2m换算土柱算例：线路等级：26第三节第三节 路基基床结构路基基床结构一、基床的作用及对基床的要求一、基床的作用及对基床的要求基床是铁路路基最重要的关键部位。基床是铁路路基最重要的关键部位。基床厚度：基床厚度：路基顶面以下路基顶面以下3.0m3.0m范围（动力分析）范围（动力分析）基床的基床的作用作用及及对基床的要求对基床的要求：1.1.强度要求强度要求：足够的强度：足够的强度抵抗动应力、碴压入抵抗动应力、碴压入2.2.刚度要求刚度要求：塑性累积变形小塑性累积变形小避免不均匀沉降、不平顺避免不均匀沉降、不平顺弹性变形小弹性变形小满足高速行车的安全性和舒适性满足高速行车的安全性和舒适性3.3.优良的排水性优良的排水性：防止雨水侵入软化和冻融等病害：防止雨水侵入软化和冻融等病害第三节 路基基床结构一、基床的作用及对基床的要求27二、基床结构和材料二、基床结构和材料结构可分两种：结构可分两种：.二层系统二层系统：传统的普通线路采用道床与土质基：传统的普通线路采用道床与土质基床直接相连的二层系统，称为床直接相连的二层系统，称为土基床土基床。土基床要求用优质填料填筑。土基床要求用优质填料填筑。.多层系统多层系统在道床和路基之间设置一层过渡层，称路基保护在道床和路基之间设置一层过渡层，称路基保护层或垫层，又称层或垫层，又称基床表层，基床表层，路盘或强化路盘（日）。路盘或强化路盘（日）。实践表明实践表明：设置保护层是提高路基承载力、消除：设置保护层是提高路基承载力、消除基床病害的重要措施。基床病害的重要措施。设计思想设计思想：严格控制下沉量严格控制下沉量，为轨道结构提供一，为轨道结构提供一个有足够刚度的基础。个有足够刚度的基础。二、基床结构和材料28第七章路基构造课件29第四节基床病害及整治第四节基床病害及整治基床病害发生的基床病害发生的主要原因主要原因：基床：基床土质不良土质不良、水的侵水的侵入入和和列车动荷载同时作用列车动荷载同时作用的结果。的结果。基床病害基床病害类型类型：翻浆冒泥翻浆冒泥、下沉下沉、挤出挤出和和冻害冻害翻浆冒泥：翻浆冒泥：发生于发生于路基土质不符合要路基土质不符合要求的部位；求的部位；下沉：下沉：因基床填筑因基床填筑密度不够和强度不密度不够和强度不足所致；足所致；第四节基床病害及整治翻浆冒泥：发生于路基土质不符合要求的部30挤出：挤出：主要因基床强度不足而产生剪切或塑性流动主要因基床强度不足而产生剪切或塑性流动冻害：冻害：发生于寒冷地区。发生于寒冷地区。路堤塌滑路堤塌滑挤出：主要因基床强度不足而产生剪切或塑性流动路堤塌滑31二、基床病害整治二、基床病害整治整治措施：整治措施：1.1.用砂垫层用砂垫层处理土质基床翻浆处理土质基床翻浆冒泥冒泥2.2.封闭层封闭层整治和防止泥质软岩路堑的翻浆冒泥整治和防止泥质软岩路堑的翻浆冒泥二、基床病害整治323.3.基床改良基床改良承载能力不足承载能力不足4.4.应用土工合成材料应用土工合成材料土工格室（隔离道碴和基床）土工格室（隔离道碴和基床）3.基床改良335.5.在路基表层采用隔温材料在路基表层采用隔温材料减少冻害发生减少冻害发生6.6.加强排水、降低底下水位或毛细水加强排水、降低底下水位或毛细水处理道碴囊和减小深层冻害处理道碴囊和减小深层冻害5.在路基表层采用隔温材料34复习思考题复习思考题7-1 7-1 简述路基工程的组成、性质及特点。简述路基工程的组成、性质及特点。7-2 7-2 何谓路基横断面？它有哪几种形式？何谓路基横断面？它有哪几种形式？7-3 7-3 试绘图说明路基标准设计横断面。试绘图说明路基标准设计横断面。7-4 7-4 简述路基边坡设计的内容、原则和方法。简述路基边坡设计的内容、原则和方法。7-5 7-5 路基个别设计条件？路基个别设计条件？8-1 8-1 简述路基荷载的组成及换算土柱法的基本原理。简述路基荷载的组成及换算土柱法的基本原理。8-2 8-2 什么叫路基基床？路基基床作用及要求？什么叫路基基床？路基基床作用及要求？8-3 8-3 路基基床结构可分为哪两种形式？路基基床结构可分为哪两种形式？8-4 8-4 路基基床病害的主要原因？病害分类？成因？路基基床病害的主要原因？病害分类？成因？8-5 8-5 简述路基基床病害的主要整治措施。简述路基基床病害的主要整治措施。复习思考题7-1 简述路基工程的组成、性质及特点。35