02路基路面工程-行车荷载温度情况及资料力学性质[最新]

32
原 因： 1）填料不当 2）填筑方法不合理 ： ①不同土混杂； ②未分层填筑、压实； ③土中有未经打碎的大块土或冻土块； ④荷载、 水和温度综合变化； ⑤原地面软弱，如泥沼、流沙、 垃圾堆积 未做处理等； ⑥冻胀、翻浆。
33
2、路基边坡的滑塌（滑坡）——常见的路基病害，也是水毁的普遍现象 ⑴溜方：
崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。
35
比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。
碎落
滑坡
4、路基沿山坡滑动
原因：①山坡较陡；
②原地面未清除杂草或人工挖台阶；
③坡脚未进行必要的支撑。
5、不良地质和水文条件造成路基破坏
少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。 原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。 ⑵滑坡： 一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。 原因：土体稳定性不足引起。
34
3 、碎落和崩塌 剥落和碎落： 路堑边坡风化岩层表面，大气温度与湿度交替作用以及雨水冲刷和动力作用
之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌： 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
辐射热），对记录的路面温度和气象因素进行逐年回归分析。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—相应的日最高气温， ℃；
Q—相应的太阳日辐射热，J/㎡； a.b.c—回归常数。
特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区 参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。
19.35cm2标准压头，以0.127cm/min压入土体，记录每压入0.254cm时的单位压力 ，直至深度达到1.27cm为止。
CBR pi 100% ps
pi、ps——相同惯入量时的测试材料和标准碎石的单位压力，kpa.
贯入度（cm） 0.254 标准压（kpa） 7030
0.508 10550
由图2-8可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央，频率曲线出 现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。
14
在路面结构设计中，用横向分布系数η来反映轮迹横向分布频率的影响。通 常取宽度为二个条带的宽度，即50cm，因为双轮组每个轮宽20cm，轮隙宽 10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向分布系数。
11
• 1)当以设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力 验算时。
• 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆 的前、后车辆）p1的作用次数n1，用下面的 公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次数
• 式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日；
• ni——
• P——标准轴载，KN；
用，决定车轮施加于路面上的水平力。P32 振动力： • 轮载的变异系数：车辆行驶过程中，轮载的波动程度
，与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 • 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质。 弹塑性材料：变形累积。
• 五、交通分析： • 1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某
12
• 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载换算。
•
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右 摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。
表示。
5
双轮组车轴： 每一侧双轮用一个圆表示，称
为单圆荷载。 每一侧双轮用两个圆表示，称
为双圆荷载。
P p
P—作用在车轮 上的荷载,KN；p —轮 胎接触压力,kPa; δ-接触面当量圆半径,m.
双圆当量圆直径
单圆当量圆直径
6
标准轴载设计参考： 标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。 标准轴载 P（KN）100/4 轮胎接地压强 p(MPa)0.70 单轮传压面当量圆直径d 21.30cm 两轮当量圆直径D 1.5d(30.2)
温度对路基的影响：北方 —冻胀翻浆 南方—雨季积水湿软路基
20
第三节 土基的力学强度特征
21
一、路基受力状况
• （一）行车荷载和自重是 作用在路基的两种主要外 力，对于路基都按照竖直 荷载考虑
• （二）行车荷载产生附加 应力，对于路基的扰动影 响随深度降低；自重应力 随深度变大
• （三）附加应力作用是瞬 时的，自重应力作用是永 久的
一道路横断面的数量。对于路面结构设计，不 仅要求收集交通总量，还必须区分不同的车型 。 • ①N1——初始年平均日交通量； • Ni——每日实际交通量； • ② r——交通量年均增长率（表2-3）； • ③ Ne——设计年限内累积交通量
10
• 2、轴载的组成与等效换算：
• 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。
4
• 三、汽车对道路的静力作用。
• 1、定义： 静止状态的汽车对道路的作用， 称为静力作用，其大小主要取决于车轮总重。
• 2、影响因素：
• 1）汽车轮胎的内压力。
• 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。
• 3）轮载的大小。
• 3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭
圆，且a、b差别不大。 路面设计中，以圆形
• 等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载 作用下达到相同的损坏程度为根据的。
• 新规范修订：
• 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货 车超载现象严重，应考虑重车对路面的影响。
• 2）由于新修路面广泛采用半刚性基层结构 ，承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小 。本次修订取消了60KN的标准，统一采用 100KN的标准。
压强p
圆形均布荷载作用下的荷载－弯沉关系
（1）单圆荷载——柔性板
w
圆形均布荷载的压强为p，半径为 ，利用集中荷载公式，通过积分建立距荷载中 心点r处的弯沉，并求得：
r=0
w0

2 p (1 02 )
E0
r=
w

2 p (1 02 ) E0
28
（2）单圆荷载——刚性板
P
等值弯沉l
第二章 行车荷载、环境因素、材料力学
性质
1
第一节 行车荷载（vehicle-load）
• 路面设计中，以轴重作为荷载标准， 重型货车与大客车起决定作用。评定路面 表面特征时，如路面的平整度、防滑性， 应考虑小客车的安全性和可靠性。
2
• 一、 车辆的种类（vehicle types)
(bus)
客车
小客车 中客车 大客车
车速高，自重和满载重量小,120km/h 以上
6~20个座位
20个座位以上，长途客运和城市公共 交通
整车
货箱与汽车发动机一体。
货车 牵引式挂车 牵引车与挂车分离
(truck) 牵引式半挂车
牵引车与挂车分离，铰接。
3
二、汽车的轴型、轴载。
• 轴重是路面设计的关键。
• 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单 轴占约1/3。
0.762 13360
1.016 16170
1.270 18230
适用于CBR经验路面设计法，或用于对土或其他筑路材料以及土基本身进行 强度评价。可以与弹性模量建立相关性很好的换算关系。
31
第五节 路基的变形、破坏及防治 一、 路基的主要变形破坏
荷载因素：自重、行车荷载、自然因素 影响稳定性的因素：水分、温度变化（正温度、负温度）、风蚀作用。 变形：弹性的、残留的（不能恢复的） 1、 路堤沉陷：垂直方向产生较大的沉落
• 四、运动车辆对道 路的动力作用。
• 因为路面不平整 车身震动，车轮实 际上是以一定的频 率和振幅在路面上 跳动，轮载成动态 波动。
当行驶车辆启动、加速、匀速 、减速、转向时，受力不同
8
• 运动车辆对路面有着垂直压力、水平力、振动力。 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要
求面层材料有足够的抗裂强度。 • 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力P综合作
25
非线性变形———局部线性体 即在曲线的一个微小线段内近似视为直线，以其斜率为模量 1、初始切线模量
应力值为零应力—应变曲线斜率 2、切线模量
某一应力处应力—应变曲线斜率，反映该应力处变化 3、割线模量
某一应力对应点与起点相连割线模量，反应该范围内应力—应变平均状态 4、 回弹模量
应力卸除阶段，应力—应变曲线的割线模量 总结：①前三种应变包含回弹应变和残余应变
②回弹模量则仅包含回弹应变，部分反映了土的弹性性质。
26
三、重复荷载对路基土的影响
• 车轮荷载重复作用→弹性变形消失、塑性 变形积累
• （1）路基压实； • （2）土体破坏。 • 取决于： • （1）土的性质、状态； • （2）重复载荷大小； • （3）载荷作用性质。
27
第四节 土基的承载能力 一、土基回弹模量
2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
13
分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度，以条带上 受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数作为该条带的频率。
由图2-7可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化，频率曲线 出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。
22
• （四）行车荷载或车轮荷
σZ——车轮荷载引起的附加应力（1-1-2）
Z