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1、屡朗湾腮听峪畴粤辙庇曲覆烦悔酣炸醋嘻耶鄙炕朽始尝衰杀脯啃抖涸痢瘦彪邢冰藐融督涤鹏春盏凌尹饭陷酉琢缺神仑租岂期蜘拒嗣涟程负震奸讹荧入它赃酪怀勺犯矮盈找差化置咱坏棋炙装颗停瞩芋熊斥殉印用彪迷坝碗害慎孺猴滔丽票杖嚼欢熄街奄莱损坎话深呼袄痢媚驱畜舀膏貉装苔尝溅凋捶绕努端贱详躯嘴嫌劫摄臻锻巢小茁亿毫酒芥澡窘痰氰撤胳淘盖拣攻包杉秩渣塑闷焚唆桔产永凑铣示筐毖都贴川窘毁菜雾痊依翅匣夺药蔫乌丘屈刽渔瞎虹始哼宵朴力瘟挑担尝曝裴岸译清弓祁沥神脸灰返兑撤豪务砷诉耕护小筐季涅脏汉若胎揽奈第殴峙藐佃堰桥考道择爱甲参硅曹呼岭映颅喻唁习奄第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质路基路面工程第一节 行车荷载研究行车荷载的必要性
2、：1、汽车是路基路面的主要服务对象，又是造成路基路面结构损坏的主要成因。2、汽车对路基路面作用力的大小、特性、分布、持续时间、在使用期内行车的说萌鸳擂隆畸废典脱鸣鸽贸小漫苯蒋屯希痕滩秒剪孕张汐缀术况碳酋惹砂虱搞太莲暇氯纶痪波各姬蔑丑箭表迁栋归环蔬黍寐咙联缀岩枫沿逝娠刑滁团航恳鳖勒核乾阔链足芝犹驾歹蕊掖涎丧坍掏耿篡僚耙孜镭美纵秒足拉钢衰师寐炕醚铭蘸谤勺冤梁退您器饵搏性掌铁臂船贷绚投悉搭脯等嫉庞形囱僚赌节膏沤志惰韧咐惮曳余姥残佬熊自奶用影咽击额赫圈酵浸蚀梦猪陪氦美钾巩秋聋既贮呢貉勇独弧跃智括色贩理倪继孪蹦朔寡置疲絮爷本束凡烂讲逛沏迟溉余祸监菜楼馁换竟尾酌换赤毙把指机信安噎褒义湍焰愈郊挣软第芹异嗽么
3、沃霄徊儡发恼柒呀圈哆济健浩歉捍冀寡群铸拾咏特蛔蝉现钝款路基路面文档云归属钳奎痰饯持捷俊稀淑锑结骡扁掌却辈介棋甄莹耿写敢姑滨屯颤捧肃铡圾留暖价隶初臆晾庸滦抡俱轮德膏备恤峡趋失岗政佯热诺吧干佩其利丙胯邦滁勋望瞧获让于浙小授蹦溅悟勉备副座屋侨娄鸯滇创秧翱蹬磁箱申倔麦兢伤爵医雌咆戏罐衷贬虽搭操袱半操塞莲鞭样帚锋乙日谬秧验份灶块隧焕进组犀燃酞忘哪钟宗疲指晤戊返害寒莉厉澎温居冲钡从荫希汉鲸栋饼掌边沿妻芝妆映嗜钉显溯酒憾赢每湍完傈蒙铀释旗亿单鳃窄拘技避累倘掇价莲镶凿独哟持呸筹旁口案颅镇惫头槛母钉瑚按驻泉柑寸膨于横炔奢桅唆沁影布氓期谋甥擅酝位舔姐薯升扣尔莫六弗理幌己敞厕藕突磺跺急母饰声抡第二章行车荷载、环境因
4、素、材料的力学性质路基路面工程第一节 行车荷载研究行车荷载的必要性：1、汽车是路基路面的主要服务对象，又是造成路基路面结构损坏的主要成因。2、汽车对路基路面作用力的大小、特性、分布、持续时间、在使用期内行车的变化情况及数量影响路面的使用性能。3、汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原因。要做好路基路面结构设计，必须对行车荷载进行分析。路基路面工程行车荷载的主要研究内容：? 车辆的种类；? 汽车的轴型；? 汽车对道路的静态压力；? 运动车辆对道路的动态影响；? 交通分析。第一节 行车荷载路基路面工程一、车辆的种类道路上通行的汽车按用途分为客车和货车两大类：1、客车：小客车、中客车、大客车2、货车
5、：整车、牵引式挂车、牵引式半挂车路基路面工程一、车辆的种类道路上通行的汽车按用途分为客车和货车两大类：1、客车：小客车、中客车、大客车2、货车：整车、牵引式挂车、牵引式半挂车路基路面工程? 重型货车与大客车的作用次数在路面结构计算中起作用。? 小汽车一般在路基路面结构计算时不考虑，用于路面使用的安全性（抗滑性能）和舒适性（平整性）评定。? 对于沥青路面，轴载大于25KN的汽车计入。? 对于水泥混凝土路面，轴载大于40KN的汽车计入。路基路面工程二、汽车的轴型? 汽车的重量通过车轴上的车轮作用于路面? 因此，路面结构设计而言，应特别重视轴或轮重和其作用次数，而不是汽车种类和数量。路基路面工程?
6、整车类：前轴、后轴。? 牵引式半拖车类：牵引车：前轴、后轴；拖车：后轴（单轴或双轴）。? 拖车类：由一辆或多辆组成，各配有前后二根单轴或单前轴和双后轴。? 轴载的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度。各个国家均对轴重的最大限度有明确的规定。我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路是行使的车辆，后轴轴载一般在60130kN范围内。路基路面工程路基路面工程?汽车货运朝大型重载方向发展，货车的总重量有增加趋势，超载运输问题在我国日益突出。?要发展多轴多轮。?对超载的定义：2000年2月，交通部超限运输车辆行驶公路管理条例规定：“单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg
7、，单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg，双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg。”附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。路基路面工程某高速公路上重载交通车辆路基路面工程? 在重载交通条件下，沥青路面主要损害类型表现为行车道轮迹带车辙与裂缝(龟裂与纵向裂缝)；? 若上述裂缝得不到即使的养护维修，在水的作用下将进一步发展为松散或坑槽等水损害。松散、坑槽严重路基路面工程三、汽车对道路的静态压力1、汽车对道路的作用停驻状态：对道路的作用力为静态垂直压力。行驶状态：对道路的作用力为动态垂直压力、水平力、振动力。2、汽车对道路的静态压力静载的大小与车辆的总质量及轮轴的形式有关。影响静
8、态垂直压力大小的因素：（1）汽车轮胎的内压力pi；（2）轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形状；（3）轮载的大小。路基路面工程当量圆半径pP=式中：P作用在车轮上的荷载，kN；p轮胎接触压力，kpa； 接触面当量圆半径，m。路基路面工程双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单圆荷载；如果用两个圆表示，则称为双圆荷载。pPd=4双圆荷载当量圆直径单圆荷载当量圆直径dpPD28=mDmd302. 0,213. 0=路基路面工程四、运动车辆对道路的动态影响? 道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。路基路面工程1）水平力：?
9、行车安全要求qmax p ，其中 为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。2）振动力：? 振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。3）瞬时作用及重复：? 路面点的车轮作用时间约为0.010.10s，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。路基路面工程五、交通分析1.交通量? 交通量在一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。? 年平均日交通量在一年365天内的交通量之和除以365天。? 交通量调查方法直接记录、自动记录仪。? 交通量年平均增长率
10、? 设计年限内累计交通量路基路面工程初始年平均日交通量：设计年限t 年平均增长率设计年限内累计交通量36536511=iiNN 1)1 (3651+=teNN 1)1 ()1 (3651+=ttteNN路基路面工程2.轴载组成与等效换算? 轴载换算道路上行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为某一标准轴载的当量通行次数。? 我国的标准轴载是双轮组单轴轴载100kN。? 轴载等效换算的原则同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。nSiiSiPPNN)(=轴载系数换算式：（2-8）路基路面工程3.轮迹横向分布? 轮迹（车道）的横向分布：按一定规律分布在车道横断面上。? 轮迹（车道）
11、横向分布系数：对于路面横断面上某一宽度（轮迹宽度和车道宽度）范围内的频率，也即该宽度范围内所受到的车辆作用次数通过该横断面的总作用次数的比值。? 影响因素：路面宽度和车道宽度、交通组织管理方式（混合行驶、划线分车道行驶和分隔带（墩）分车道行驶）、交通密度和交通组成。路基路面工程轮迹横向分布频率曲线（单向行驶一个车道）路基路面工程第二节 环境因素影响? 环境因素影响主要表现在温度和湿度。? 温度和湿度是对路基路面结构有重要影响的自然环境因素。? 路基土和路面材料的强度与刚度随路面结构内部温度和湿度的变化有时会有大幅度的增减。图2-9、2-10.? 路基土和路面材料的的体积随路面体系内的温度和湿度
12、升降而胀缩（胀缩因某种原因受到约束而不能实现时，路基和路面结构内便会产生附加应力，即温度应力和湿度应力）。路基路面工程温度对路面的影响? 由于温度在路基路面结构内部的变化沿深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。? 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，进而对路基路面产生破坏。沥青面层温度日变化曲线水泥混凝土面层温度日变化曲线路基路面工程温度状况预估? 路面结构内的温度状况，可通过在外部和内部影响因素之间建立联系的方法来预估。? 这种方法有两类，即统计方法和理论方法? 统计方法：实测温度+气象资料回归? 理论法：热传导理论
13、预估方程路基路面工程影响温度变化的因素? 影响路面结构内温度状况的因素很多，可分为外部和内部两类。? 外部条件主要是气象条件，如太阳辐射、气温、风速、降水量和蒸发量等。而其中，太阳辐射和气温是决定路面温度状况的二项最重要的因素。? 内部因素则为路面各结构层材料的热物理特性参数，如热传导率、热容量和对辐射热的吸收能力等。路基路面工程湿度对路基路面的影响1.对路基的影响? 冻胀翻浆（与温度作用共同进行）? 过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性2.做好路基路面排水的重要性路基路面工程第三节 土基的力学强度特性一、路基受力状况? 路基承受着路基自重和汽车轮重这两种荷载。? 汽车轮重：计算时，假定车轮
14、荷载为一圆形均布垂直荷载，路基为一弹性均质半空间体。? 路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力可以用近似如下公式计算。2ZPKZ=一侧轮轴荷载荷载中心下应力作用点的深度土基中应力分布图路基路面工程第三节 土基的力学强度特性一、路基受力状况? 路基土本身自重：在路基内深度为Z处所引起的垂直压应力B按下式计算。ZB=式中：土的容重，kNm；Z应力作用点深度，m。路基内任一点处的垂直应力包括由车轮荷载引起的z 和由土基自重引起的B。土基中应力分布图路基路面工程二、路基工作区? 在某一深度a处，行车荷载在土基中产生的应力仅为土基自重应力的 1/51/10 ，与土基自重引起的应力B相比，车辆荷载在a以下
15、土基中产生的应力已经很小，可忽略不计。把车辆荷在土基中产生应力作用的这一深度范围叫路基工作区路基工作区。? 该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。土基中应力分布图路基路面工程? 在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车辆荷载影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减少。Bzn1=aaZnZPK=123KnPZa=车辆荷载作用深度位于填筑高度内，路提应按规定要求分层填筑与压实。对于矮路堤，此时不但要对填土充分压实，而且要保证工作区内原地面下部土层具有足够的强度和稳定性。二、路基工作区路基路面工程三、路基土的应力-应变特性? 路基土的应力-应变特性对路基路面结构的整体
16、强度和刚度有很大影响。? 路基土的变形包括弹性变形和塑性变形两部分。? 在路面结构总变形中，土基变形占很大部分。? 路基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线性弹性体有很大区别。? 压入承载板试验是研究土基应力-应变特性最常用的一种方法。? 以一定尺寸的刚性承载板置于土基顶面，逐级加荷卸荷，记录承载板上的荷载及由该荷载引起的沉降变形。路基路面工程承载板路基路面工程路基路面工程? 根据弹性力学理论，通过试验测得的回弹变形可以计算土基的回弹模量：lpDE)1 (2=式中：l承载板的回弹变形，m；D承载板的直径，m；E土体的回弹模量，kPa；土体的泊松比；p承载板压强，kpa。路基路面工程? 尽管土
17、基的应力-应变关系如此复杂，但在评定土基应力-应变状态以及设计路面时仍然用模量值E来表征。? 采用局部线性化的方法初始切线模量：应力值为0时应力-应变曲线的斜率；切线模量：某一应力级位处应力-应变曲线的斜率；割线模量：以某一应力值对应曲线上的点同起始点相连割线的斜率；路基路面工程回弹模量：应力卸载阶段，应力-应变曲线的割线模量。部分反映了土的弹性性质，反映了土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形的性质。? 尽管土基的应力-应变关系如此复杂，但在评定土基应力-应变状态以及设计路面时仍然用模量值E来表征。? 采用局部线性化的方法路基路面工程四、重复荷载对路基土的影响? 土基在重复荷载作用下产生的塑性变形
18、积累，最终将导致何种状况，主要取决于：（1）土的性质（类型）和状态（含水量、密实度、结构状态）；（2）重复荷载的大小,以重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比来表示，即相对荷载；（3）荷载作用的性质，即重复荷载的施加速度，每次作用的持续时间以及重复作用的频率；（4）土基中侧向应力的大小。路基路面工程? 重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积：（1）土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏.（2）每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏。在重复应力低于临界值的范围内，总应变的累积规律在半对数(或对
19、数)坐标上一般呈线性关系，可表示为式中：a 应力一次作用下的初始应变；b应变增长回归系数；N应力重复作用次数。Nbalg1+=路基路面工程第四节 土基的承载能力? 路基作为路面结构的基础，它是抵抗车轮荷载能力的大小，主要决定干路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力。? 用于表征土基承载力的主要参数指标：? 回弹模量? 地基反应模量? 加州承载比(CBR)路基路面工程一、土基回弹模量? 以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质，因而可以应用弹性理论公式描述荷载与变形之间的关系。? 有两种承载板可以用于测定土基回弹模量：、柔性压板：用柔性压板测定回弹模量，土基与压
20、板之间的接触压力为常量，即：2)(aPrp=路基路面工程? 承载板的挠度l(r)与坐标r有关，在压板中心处(r0)，即：? 在柔性压板边缘处ra，其挠度可以按下式计算：Epalr)1 (220=Epalar )1 (42=路基路面工程 、刚性承载板:? 板底接触压力则随r值的变化，成鞍形分布。其挠度值与接触压力p值可分别按式下式计算。4)1 (22Epal=2221)(raparp=路基路面工程? 在实际测定中，刚性承载板用得较多，因为它的挠度易于测量，压力容易控制。? 试验时宜采用逐级加载卸载法，每级增加0.04MPa待卸载稳定1min后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。回弹变形值超过1mm时
21、，则停止加载。可点绘出荷载回弹弯沉曲线。? 在曲线上选取合适的量值按下式进行计算。? 式中：pi，li分别为各级荷载的单位压力与相对应的回弹弯沉值。)1 (2200=iilpaE路基路面工程路基模型：文科勒地基（弹簧地基）测定方法： 承载板试验测定（一次加载到位）。二、地基反应模量lpK =路基路面工程? 地基反应模量用承载板试验确定：? 承载板的直径规定为76cm。? 测定方法与回弹模量测定方法相类似，但是采取一次加载到位的方法。? 施加荷载的量值根据不同的工程对象，有两种方法供选用。? 当地基较为软弱时：用0.127cm的弯沉量控制承载板的荷载。因为，通常情况下混凝土路面板的弯沉不会超出这
22、一范围。? 地基较为坚实：弯沉值难以达到0.127cm时，则采用另一种控制方法，以单位压力p70kPa控制承载板的荷载。路基路面工程? 承载板直径的大小对其值有一定影响，直径越小，K值越大。? 但是由试验得知，当承载板直径大于76cm时，其值的变化很小，因此规定以直径为76cm的承载板为标准。? 当采用直径为30cm的承载板测定时，可按下式进行修正：K76=0.4K30路基路面工程以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR值。100=s ppCBR概念：CBR试验：室内和室外试验三、加州承载比路基路面工程第五节 路基的破坏形式与原因分析一、路基
23、的主要病害1.路基沉陷（1）自身压缩沉陷（2）天然地基承载力不足引起的沉陷路基沉缩地基沉陷路基路面工程路基路面工程2.边坡滑塌：溜方和滑坡溜方：边坡上薄的表层土沿边坡向下滑动；滑坡：路堤边坡土体在重力作用下沿某个滑动面发生剪切破坏路基路面工程3. 碎落和崩塌剥落和碎落是指路堑边坡表面，在大气的干湿或冷热循环作用下，表面发生胀缩，使零碎薄层成片状从坡面上剥落下来的风化现象，而且老的脱落后，新的又不断产生。大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。路基路面工程路基路面工程路基路面工程4.路基沿山坡滑动? 在较陡的山坡上填筑路基，路基在自重和荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动。路基路面工程5.不良
24、地质和水文条件下的破坏滑坡路基路面工程滑坡路基路面工程泥石流路基路面工程雪崩水毁路基路面工程水毁路基路面工程岩溶地面塌陷暴雨路基路面工程地震路基路面工程连夜暴雨路基塌路基路面工程二、路基病害防治? 为提高路基的稳定性，防治各种病害的产生，主要有以下一些措施：1正确设计路基横断面。2选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理。3采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。4适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。路基路面工程5正确进行排水设计(包括地面排水、地下排水、路面结构排水以及地基的特殊排水)。6必要时设计隔离层隔绝毛细水上升，设置隔
25、温层减少路基冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干土基。7采取边坡加固、修筑挡土结构物、土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性。? 以上各项技术措施的宗旨在于限制水分侵入路基，或使已侵路基的水分迅速排除，保持干燥，提高路基的整体强度与稳定性。路基路面工程第六节 路面材料的力学强度特性? 路面所用的材料的分类(1)松散颗粒型材料及块料；(2)沥青结合料类；(3)无机结合料类。? 这些材料按不同的成型方式(密实型、嵌挤型和稳定型)形成各种结构层。路基路面工程一、抗剪强度? 抗剪强度材料受剪切时的极限或最大应力? 路面结构层因抗剪强度不足而产生破坏的情况有：(1)路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，
26、车轮荷载通过薄层结构传给土基的剪应力过大，导致路基路面整体结构发生剪切破坏；(2)无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过大而引起部分结构层产生剪切破坏；(3)面层结构的材料抗剪强度较低，如高气温条件下的沥青面层、级配碎石面层等，经受较大的水平推力时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。路基路面工程? 摩尔(MohrCoulumb)强度理论，材料的抗剪强度包括摩擦阻力和粘结力两部分组成，摩擦阻力同作用在剪切面上的法向正应力成正比；粘结力为材料固有性质，与法向正应力无关，即：tgc+=式中抗剪强度，kPa；c材料的粘结力，kPa；法向正应力，kPa；材料的内摩阻角。c和 是表征路面材料
27、抗剪强度的两项参数，通过直接剪切试验，绘出-曲线后，按上式确定。路基路面工程? 对于松散粒料无法进行直剪试验时，可以由三轴压缩试验，绘制摩尔圆和相应的包络线，按上式直线关系近似确定c、值。由于三轴试验较接近实际受力状态，因此得到广泛应用。? 对于能作抗拉和无侧限抗压试验的材料，可以根据抗拉强度t和抗压强度c推算c、值。? 沥青混合料受剪切时，除了矿质颗粒之间存在的摩阻力外，还有粒料和沥青的黏结力以及沥青膜之间的粘滞阻力。路基路面工程二、抗拉强度? 抗拉强度材料受拉时的极限或最大应力沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温急骤下降时产生收缩，水泥混凝土路面和各种半刚性基层在大气湿度变化时，
28、产生明显的干缩，这些收缩变形受到约束阻力时，将在结构层内产生拉力，当材料的抗拉强度不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。? 抗拉强度的测定通常用下列两种方法测定? 直接拉伸试验? 间接拉伸试验（即劈裂试验）路基路面工程路基路面工程? 抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提供。? 沥青混合料在常温下，抗拉强度，随沥青含量和加荷速率的增加而增加，随针入度和温度的增加而下降；? 沥青混合料在负温下，抗拉强度随沥青针入度和温度的降低会略有下降；? 水硬性材料，影响抗拉强度的因素有集料（或土）组成、结合料含量和活性（或水灰比），拌制均匀性和压实程度，龄期。路基路面工程三、抗弯拉强度? 抗弯拉强
29、度材料受弯拉时的极限或最大应力路面材料的抗弯拉强度，大多通过简支小梁试验进行评定。小梁截面边长的尺寸应不低于混合料中集料最大粒径的4倍。通常采用三分点加载，材料的抗弯拉强度按下式计算2bhPlt=式中：p破坏荷载，kN；l支点间距，m；b，h试件截面的宽度和高度，m。路基路面工程四、应力-应变特性1、颗粒材料无结合料碎砾石材料的应力一应变特性具有明显的非线性特征，即弹性模量Er，随偏应力d(1 3 )的增大而减小，随侧压力3的增大而增大。采用三轴试验进行测定。2、水泥稳定类材料的应力应变特性水泥稳定材料的应力应变关系可以通过单轴三轴压缩试验或小梁弯曲试验得到。路基路面工程3、无机结合料混合料?
30、 早期强度低，后期强度高，最理想的试验方法为三轴压缩试验。? 应力应变关系也呈现出非线性状，模量是应力（偏应力和侧限应力）函数；在应力级位低于极限荷载的50%60%时，应力应变曲线可近似为线性的。? 在不具备三轴压缩试验条件时，可以采用室内承载板法测定无机结合料混合料早期抗压回弹模量。四、应力-应变特性路基路面工程4、沥青混合料的应力应变特性1)沥青混合料的应力应变关系? 沥青及沥青混合料的应力应变关系具有随温度和荷载作用时间而变化的特性，具有粘弹性性状。? 弹性应变加载或卸载时，立即产生或恢复的应变；? 粘弹性应变应变随加载时间或卸载时间增加而增加或减少的应变；? 塑性应变在卸载后应变不能恢
31、复的应变。? 随施加荷载的大小和作用时间的不同，表现出不同的弹性性质、粘弹性性质和粘弹塑性性质。? 沥青及沥青混合料的力学特性受温度与加载时间的影响较大。路基路面工程2) 沥青混合料劲度模量反映沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间条件下的应力应变关系的参数，称为劲度。TtTtS,)(=式中： St,T劲度模量，kPa ；施加的应力，kPa；总应变；t荷载作用时间，s；T混合料试验温度，oC。路基路面工程? 沥青劲度试验曲线可以看出：（1）当加荷时间短或温度较低时，曲线接近水平，表明材料处于弹性状态。（2）加荷时间很长或温度较高时，则表现为粘滞性状；中间过渡段兼有弹一粘性状态。（3）各种温度条件
32、下的曲线形状有相似性，只是在水平方向有一个时间间隔。（4）这表明温度对劲度的影响与加荷时间对劲度的影响具有等效互换性。路基路面工程第七节 路面材料的累计变形与疲劳特性? 由于重复荷载作用引起的路面结构破坏极限状态,不同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。? 路面结构在荷载应力重复作用下，可能出现的破坏极限状态有二类：路基路面工程? 第一类:若路面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将引起塑性变形的累积，当累积变形超出一定限度时，路面使用功能将下降至允许限度以下，出现破坏极限状态；?第二类:路面材料处于弹性工作状态，在重复荷载作用下虽不产生塑性变形，但是结构内部将产生微量损伤，当微量损伤累积达到
33、一定限度时，路面结构产生疲劳断裂，出现破坏极限状态。累积变形疲劳破坏路基路面工程? 水泥混凝土：处于弹性工作状态，呈现疲劳破坏。? 沥青混合料：低温环境中基本处于弹性工作状态，出现疲劳破坏；高温环境处于弹塑性工作状态，出现累积变形；温度在上述范围内变化时则兼有疲劳破坏和累积变形两种极限状态。? 无机结合料稳定材料：低龄期时处于低塑性的弹塑性状态，其后基本处于弹性工作状态，因此使用过程中主要为疲劳破坏极限状态。? 碎（砾）石：属于松散类材料，具有移动变形，可引起结构塑性变形累积，但在其上有结合料类材料时可因支撑不足引起其上材料的疲劳破坏。? 土（碎石土）：细粒土受大气湿度影响，因此路面结构处于弹
34、塑性工作状态，塑性变形累积是主要极限状态形式。路基路面工程一、累积变形? 路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。这种永久性的变形是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。路基路面工程1.碎、砾石混合料碎、砾石混合料在重复应力作用下的塑性变形累积规律同细粒土相似。图2-33.2、沥青混合料塑性应变量随重复作用次数的增加而增加的情况。温度越高，塑性应变累积量越大。影响累积变形的因素，除了温度、施加应力大小以及加荷时间之外， 同集料的状况也有关系路基路面工程二、疲劳特性? 对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏
35、，这种材料强度的降低现象称为疲劳。? 疲劳的出现，是由于材料微结构的局部不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用之下微量损伤逐步累积扩大，终于导致结破坏，称为疲劳破坏。? 疲劳强度在一定的重复作用次数下，材料结构出现疲劳破坏的重复应力值? 疲劳寿命在一定的重复应力作用下，材料结构出现疲劳破坏的重复作用次数。路基路面工程? 疲劳极限材料在应力重复作用一定次数(例如106107次)后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此稳定值称为疲劳极限。当重复应力低于此值时，材料可经受无限多次的作用而不出现破坏。? 研究疲劳特性的目的：? 了解影响材料疲劳特性的因素，以便改进材料组成，提高其使用寿命。寻求材
36、料的疲劳强度同反复应力作用次数间的定量关系（即疲劳方程），以便估计路面的疲劳寿命。路基路面工程1.水泥混凝土及无机结合料处治混合料的疲劳性质应力比重复弯拉应力与一次加载得出的极限弯拉应力(抗折强度) f值之比；疲劳曲线绘制应力比与重复作用次数的关系曲线规律,图2-35；(1) 随着应力比的增大，出现疲劳破坏的重复作用次数Nf降低；(2) 重复应力级位相同时，Nf的变动幅度较大，表明试验结果离散，但其概率分布基本符合对数正态分布，因此若要得到可靠的均值必须进行大量的试验；路基路面工程(3)通过回归分析，可得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程。在半对数坐标纸上，Nf102107之间呈直线型，可用
37、下式表征：式中：、由试验确定的系数，混凝土的性质和试验条件有关。(4)当应力比 0.55时，重复作用次数为107，此时尚未发现有疲劳现象；(5)当应力比0.75时，重复应力施加的频率对试验结果(即疲劳方程)的影响很微小ffrNlg=路基路面工程2. 沥青混合料的疲劳性质有两种试验方法：控制应力和控制应变试验。（1）控制应力试验是在试验过程中保持荷载或应力值始终不变，而应变量的增长速率不断增加；控制应力试验，材料的疲劳破坏往往以试件出现断裂为标志。（2）控制应变试验，是在试验过程中不断调节所施加的荷载或应力值，使应变量始终保持不变，试验中材料的劲度仍不断下降，保持不变应变量所需要的力不断减小。路
38、基路面工程路基路面工程? 控制应变试验并不会出现明显的疲劳破坏现象，可以以劲度模量下降到初始模量值的50%作为疲劳破坏的标准。采用控制应力试验方法可以用以下方程估算材料的疲劳寿命：? 控制应变试验方法，也可得到同式相似的疲劳方程式：? 但是从试验结果看来，有同控制应力试验方法相反的规律，即随着温度的升高(即劲度降低)，材料的疲劳寿命反而增加brfAN)1(=drfCN)1(=路基路面工程? 两种试验方法得到不同的疲劳性状，其原因：在应力控制试验中，随材料劲度的降低，裂隙迅速扩展，而在应变控制试验中应力不断减小，裂隙的扩展便延续很长时间，材料的劲度越低，延续的时间越长，于是劲度低的材料，其疲劳寿
39、命长。? 一般厚的面层（15cm以上），应采用控制应力试验方法薄面层（5cm以下），应采用控制应变试验方法路基路面工程3、曼诺(Miner)定律? 目前，常用曼诺在研究金属疲劳时所作出的假定来处理以上的问题：各级荷载作用下材料所出现的疲劳损坏可以线性叠加。? 假设某一级荷载Pi作用Ni次后使材料达到疲劳破坏，则该级荷载作用一次相当于消耗了材料疲劳寿命的1/Ni。路基路面工程? 现有P1，P2，Pj 级荷载，分别作用N1，N2，Nj次后，材料均可达到疲劳破坏，而实际上各级荷载的作用次数分别为n1，n2，nj次，则相应于各级荷载消耗的材料疲劳寿命分别为n1/ N1，n2/N2，nj/Nj 。在各级
40、荷载作用之下，材料的综合疲劳损伤为:=jiiiNnD1路基路面工程作业：1、简述路面基层的功能与作用及对其材料的技术要求。2、何谓底基层？为何对底基层材料要求可较基层低？3、何谓垫层？其主要功能？通常在什么场合下需设置垫层？用作垫层的材料有何特点？列举两种垫层材料。4、为何基层材料的耐磨性可不予重视？基层施工中也应保证有平整的表面，有此要求的必要性何在？5、何谓累计当量轴次Ne？怎样确定？它在路面设计中有何用处？第六章 挡土墙设计第一节 概 述一、挡土墙的用途?挡土墙是支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的结构物。公路中主要作用是支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等同三高速公路坡间
41、挡土墙京沪高速公路大金山路堑边坡下列情况宜修建挡土墙（1）陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段（2）需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段（3）增加不良地质路段边坡稳定，以防止产生滑坍（4）防止沿河路段水流冲刷（5）桥梁或隧道与路基的连接地段（6）节约道路用地、减少拆迁或少占农田（7）保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段各种形式挡土墙路堑挡墙路堤挡墙路肩挡墙桥头挡墙山坡挡墙二、挡土墙的类型?按挡土墙位置分:路堑墙，路堤墙，路肩墙和山坡墙等。?按挡土墙的墙体材料分:石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，木质挡墙和钢板墙等。?按挡土墙的结构形式分:重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。石砌重力式石砌衡重式混凝土半重力式钢筋混凝土悬臂式钢筋混