chap2行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì).ppt

Chap2 行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì),2019/6/27,2,2-1 行車荷載 2-2 環(huán)境因素影響 2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 2-4 土基的承載能力 2-5 路基的變形、破壞及防治 2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性 2-7 路面材料的累計(jì)變形與疲勞特性 作業(yè),目錄,2-1行車荷載,一、 種類 客車、貨車 客車：小 6人 貨車：整車 ，貨廂與發(fā)動(dòng)機(jī)為一整體 中 620人 牽引式掛車 牽引車+掛車（分離） 大 20人 牽引式半掛車 牽引車 鉸接 掛車 速度公路等級(jí)評(píng)定路面的表面特性 小客車 重量（軸重）路面等級(jí)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中型載重車,2019/6/27,4,二、 軸型（圖21） 前軸：?jiǎn)屋S單輪 1/3G 后軸：?jiǎn)屋S單、雙輪 2/3G 雙軸單輪（極少）1/2G 雙軸雙輪 三軸單輪（少量）,圖21 不同軸型的貨車示意圖,三、 汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力,1、 靜力大小影響因素： 車輪總荷（輪載大?。?輪胎內(nèi)壓（0.40.7MPa） 輪胎性質(zhì) 近似認(rèn)為: 輪胎內(nèi)壓=輪胎與路面的接觸壓力 P=0.80.9Pi（靜置） P=0.91.1Pi（行駛升溫）,2019/6/27,6,雙軸輪組車輛（圖2-2）,2、輪胎圓荷載,我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100的P=100/4KN,p=700KPa，用上述兩式計(jì)算，可分別得到相應(yīng)的當(dāng)量直徑為：d=0.213m, D=0.302m,四、汽車對(duì)道路的動(dòng)力作用,動(dòng)荷載 振動(dòng) 豎向力 運(yùn)動(dòng) 水平力,1、變異系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜載之比（00.3） 動(dòng)荷系數(shù)：動(dòng)載/靜載（K1） 影響因素：行車速度平整度車輛的振動(dòng)特性 2、荷載具有瞬時(shí)性 作用時(shí)間0.010.1S,若V=60Km/h，則t取0.03S 3、重復(fù)特性 彈性材料 疲勞強(qiáng)度降低 f=（0.944-0.072logN）s 彈塑性材料永久變形（變形累積）,2019/6/27,9,4、 水平荷載 圖23 QmaxP qmaxp,圖2-3車輪作用于路面的垂直壓力與水平力 a)靜止b)一般行駛、加速起動(dòng)c)減速、制動(dòng)d)轉(zhuǎn)彎,五、交通分析,1、 交通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過道路某一橫斷面的車輛數(shù)。 年平均日交通量，高峰小時(shí)交通量,2019/6/27,11,設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)交通量：,2019/6/27,12,2、標(biāo)準(zhǔn)軸載 柔規(guī)路面設(shè)計(jì)和剛規(guī)路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸100KN作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。（黃河JN150） 3、軸載組成與等級(jí)換算 1） 軸載譜：各級(jí)軸載所占的比例。根據(jù)實(shí)測(cè)的各級(jí)軸載繪制的直方圖，可作為該道路通行的各級(jí)軸載的典型軸載譜 。（可通過記錄一類車輛的日通行車載數(shù)而推算所有各級(jí)軸載的作用次數(shù)） 2） 換算原則：同一種路面在不同軸載作用下達(dá)到相同的損壞程度。,2019/6/27,13,3）不同等級(jí)換算：,式中： ii級(jí)軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的換算系數(shù)； Ps標(biāo)準(zhǔn)軸載重，KN； Ns標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)； Pii級(jí)軸載重，KN； Nii級(jí)軸載作用次數(shù)； 反映軸型(單軸、雙軸或三軸)和輪組輪胎數(shù)(單輪或雙輪)影響的系數(shù)； n同路面結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的系數(shù)。 瀝青路面、水泥混凝土路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也不相同，因而系數(shù)和n取值各不相同。具體數(shù)值在有關(guān)章節(jié)分別作介紹。,2019/6/27,14,4、輪跡橫向分布系數(shù) 在路面設(shè)計(jì)中我們通過調(diào)查和分析得到的交通量資料往往是整個(gè)路面寬度范圍內(nèi)所有行車道上的總交通量，但每個(gè)車道上的交通量并沒有這么多，而且各不相同。我們?cè)O(shè)計(jì)采用的應(yīng)是具有最大交通量的車道，這就需要對(duì)軸載（輪載）在車道橫斷面上的分布作調(diào)查分析。,圖2-7 輪跡橫向分布頻率曲線 (單向行駛一個(gè)車道),圖2-8 輪跡橫向分布頻率曲線 (混合行駛雙車道),2019/6/27,15,剛性路面,柔性路面,橫向分布頻率：以輪跡的大約寬度（25cm）為條帶，條帶上受到的車輪作用次數(shù)除以車道上受到的作用次數(shù)。,2019/6/27,16,5、設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù),回目錄,2-2環(huán)境因素影響,環(huán)境因素濕度、溫度影響路基、路面的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、體積 （幾何性質(zhì)、物理力學(xué)性質(zhì)）,一、 濕度對(duì)路基路面的影響,1、 對(duì)路基的影響（前已述） 1） 濕度主要影響因素： 大氣降水和蒸發(fā)地面水的滲透 地下水的影響 毛細(xì)水溫差引起的濕度變化 2） 路基濕度影響路基強(qiáng)度、穩(wěn)定性再影響路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性 3） 如何保持路基干燥： 路面排水降低地下水位 加固路肩、注意路基施工,2019/6/27,19,2、 對(duì)路面的影響 沒有路基影響明顯 1） 濕度變化影響路面材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 2） 濕度變化引起路面材料的體積變化，產(chǎn)生濕度應(yīng)力。 3） 表面特性的改變（如抗滑性等）,二、溫度對(duì)路基路面的影響,1、 對(duì)路基的影響 溫度單獨(dú)影響較小，主要是水溫結(jié)合，發(fā)生凍脹和春融。 1） 產(chǎn)生原因： 體積增大弱結(jié)合水向冰凍區(qū)移動(dòng) 2） 影響因素： 路基土對(duì)冰凍的敏感性（細(xì)顆粒含量大） 氣溫下降緩慢 水的供給 3）措施： 降低地下水位 采用砼路面結(jié)構(gòu)組合或密級(jí)配瀝青砼。,2、 對(duì)路面的影響,1） 路面溫度變化 受大氣溫度影響一年之間和一日之內(nèi)發(fā)生周期性變化。 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度隨深度變化而有所差別。,2019/6/27,22,圖2-11瀝青面層溫度日變化曲線,2019/6/27,23,圖2-12水泥混凝土面層溫度日變化曲線,由圖可見，路表面溫度變化與氣溫變化大致是同步的，但是由于部分太陽輻射熱被路面所吸收，路表面的溫度較氣溫高，尤其是瀝青路面，由于吸熱量高，溫度增值的幅度超過水泥混凝土路面。面層結(jié)構(gòu)內(nèi)不同深度處的溫度同樣隨氣溫的變化呈周期性變化，升降的幅度隨深度的增加而減小。其峰值的出現(xiàn)也隨深度的增加而越來越滯后。,2019/6/27,24,圖2-13一天內(nèi)不同時(shí)刻沿水泥混凝土面層深度的溫度變化曲線,由圖可見，頂面與底面之間的溫差，在一天內(nèi)經(jīng)歷了由負(fù)(頂溫低于底溫)到正(頂溫高于底溫)，再由正到負(fù)的循環(huán)變化。 溫度梯度：?jiǎn)挝簧疃葍?nèi)的平均溫度坡差。,2019/6/27,25,圖2-14水泥混凝土面層溫度梯度與氣溫的日變化曲線,由圖2-14所示的曲線可以看出，溫度梯度的變化與氣溫的變化大致是同步的，具有周期性特點(diǎn)。,2019/6/27,26,除了日變化之外，一年四季面層不同深度處的溫度還隨氣溫的變化而經(jīng)歷著年變化，圖2-15所示為瀝青面層不同深度處的月平均氣溫變化的情況，可以看出，平均氣溫最高和最低的7月和1月份，面層的平均氣溫也相應(yīng)為最高值和最低值。,圖2-15瀝青面層月平均溫度的年變化曲線,2019/6/27,27,2） 溫度狀況影響因素： 外因：氣象條件（太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、降水量、蒸發(fā)量等） 內(nèi)因：各結(jié)構(gòu)層材料的熱物理特性參數(shù)（如熱傳導(dǎo)率、熱容量、吸收輻射熱的能力） 3） 溫度變化對(duì)路面的影響 剛性路面 溫度導(dǎo)致砼板拱起（升溫）或翹曲（降溫） 線膨脹系數(shù) 10-5cm/ 柔性路面 夏：車轍、波浪、擁包 冬：開裂 4）如何克服 砼路面：分倉設(shè)脹縫 瀝青路面：改進(jìn)級(jí)配；瀝青質(zhì)量,回目錄,2-3 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性,一、 路基受力狀況 作用荷載： 路基（路面）自重 汽車輪重 正確設(shè)計(jì)的受力反應(yīng)：在彈性變形范圍內(nèi)。,圖2-16 土基中應(yīng)力分布圖,2019/6/27,29,1、 輪載在路基中引起的應(yīng)力 當(dāng)輪載為集中荷載時(shí)，（P）,r=0時(shí)，k=3/(2)0.5,圖2-16土基中應(yīng)力分布圖,2019/6/27,30,2)當(dāng)輪載為圓形均布荷載時(shí)（p）,2019/6/27,31,2、自重引起的垂直壓應(yīng)力 B=Z 路面材料可采用路基土材料，亦可折算,m=2 塑性體 m=2.5 彈-塑性體 m=3 彈-剛性路面,二、路基工作區(qū),1、路基工作區(qū)的含義： 在路基某一深度Za處，當(dāng)車輪荷 載引起的垂直應(yīng)力z與路基土自重引起的垂直應(yīng)力B相比所占比例很小（1/10-1/5）時(shí)，該深度范圍Za稱為路基工作區(qū)。,路基工作區(qū)內(nèi)，土基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性對(duì)保持路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性極為重要，所以對(duì)路基工作區(qū)深度范圍內(nèi)的路基結(jié)構(gòu)層（路床和上路堤）的密實(shí)程度和含水量都做相對(duì)下層更加嚴(yán)格的限制。,2019/6/27,33,2、深度,k=3/(2)0.5 1/n=1/10-1/5,2019/6/27,34,3、幾種汽車車型的路基工作近似深度,路基工作區(qū)深度 表2-4,計(jì)算北京BJ130型汽車的工作區(qū)深度。,2019/6/27,35,圖2-17 工作區(qū)深度和路基高度 路堤高度大于Za b) 路堤高度小于Za,2019/6/27,36,三、路基土的應(yīng)力應(yīng)變特性 1、路基土變形： 彈性變形：過大使瀝青面層和砼析產(chǎn)生疲勞開裂。 （彈塑性體） 塑性變形：過大瀝青路面產(chǎn)生車轍和縱向不平整。 砼板路面，下層脫空而產(chǎn)生板塊斷裂。 2、彈塑性與彈性體的區(qū)別 壓入承載板試驗(yàn) 彈性pl線型關(guān)系 彈塑性pl非線型關(guān)系 三軸壓縮試驗(yàn)（3側(cè)向力不變） 彈性：1-1線型關(guān)系 彈塑性：1-1非線型關(guān)系,2019/6/27,37,3、土在內(nèi)部應(yīng)力作用下表現(xiàn)出的變形： 微觀者：是土顆粒之間的相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)距離超出一定限度時(shí)，即使將應(yīng)力解除，土體顆粒也不可能恢復(fù)原狀。 宏觀看：土基產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變形。,2019/6/27,38,圖2-18土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,2019/6/27,39,4、應(yīng)力應(yīng)變曲線上的模量值E取用： (1) 初始切線模量應(yīng)力值為零時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率； (2) 切線模量某一應(yīng)力級(jí)位處應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率，反映該級(jí)應(yīng)力處應(yīng)力應(yīng)變變化的精確關(guān)系； (3) 割線模量以某一應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起始點(diǎn)相連的割線的斜率，反映土基在工作應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變的平均狀態(tài)； (4) 回彈模量應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力應(yīng)變曲線的割線模量。,前三種模量中的應(yīng)變值包含殘余應(yīng)變和回彈應(yīng)變，而回彈模量則僅包含回彈應(yīng)變，它部分地反映了土的彈性性質(zhì)。,2019/6/27,40,5、土基應(yīng)力應(yīng)變的非線性特性的另一種表示方法 ： 回彈模量值以應(yīng)力或應(yīng)變的函數(shù)形式表示： 砂性土ER=K1k2 （=1+2+3） 粘性土ER=K2+KK1-(1-2) 6、土的流變特性: 應(yīng)變既與荷載應(yīng)力大小有關(guān)，而且與荷載作用持續(xù)時(shí)間有關(guān)。,2019/6/27,41,四、重復(fù)荷載對(duì)路基土的影響 1、重復(fù)荷載作用導(dǎo)致的兩種結(jié)果： 土體逐漸密實(shí)，土體顆粒進(jìn)一步靠攏，每一次加載產(chǎn)生的塑性變形越來越小至穩(wěn)定。 土體破壞，每一次加載產(chǎn)生的剪切變形形成能引起土體整體破壞的剪切面。 2、影響因素：（到底產(chǎn)生哪一種結(jié)果） 土的性質(zhì)（類型）和狀態(tài)（含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)） 重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載同一次靜載下的極限強(qiáng)度之比（相對(duì)荷載） 荷載作用的性質(zhì)（施加速度、每次作用時(shí)間、間隔）,回目錄,2-4土基的承載能力,土基承載能力采用一定應(yīng)力級(jí)位下的抗變形能力來表征。 一、土基回彈模量 1、含義： 以回彈模量表征土基的承載能力，可以反映土基在瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)。 2、測(cè)定方法：承載板：柔性壓板 剛性壓板 3、影響因素： 荷載的作用形式、大小，豎向位移的大小， 土的性質(zhì)和狀態(tài)。,2019/6/27,43,剛性 中心、邊緣l一樣,撓度： 柔性,2019/6/27,44,接觸應(yīng)力 : 柔性:均勻分布 剛性:板底接觸壓力是鞍形分布,實(shí)際測(cè)試中，一般用剛性承載板法 方法：逐級(jí)加荷，每級(jí)0.04Mpa，待卸載穩(wěn)定1min后讀取 li 再加下一級(jí)荷載。,當(dāng)l 超過1mm時(shí)，停止加載， 給制曲線（荷載彎沉）,圖2-21荷載回彈彎沉曲線,2019/6/27,45,二、地基反應(yīng)模量 剛性路面設(shè)計(jì)，采用文克勒地基模型時(shí)，地基承載能力用地基模量表征。 K=p/l (KN/m3) 文克勒地基假定：土基頂面任一點(diǎn)的彎沉l，僅同作用于該點(diǎn)的垂直壓力p 成正比例，而同其相鄰處的壓力無關(guān)。,圖2-22溫克勒地基模型,2019/6/27,46,承載板法 D=76cm(一次加荷到位) 地基軟弱 以0.127cm的彎沉控制 地基堅(jiān)實(shí) 以單位壓力p=70kpa控制 K=p/l， k值是一定荷載或沉降條件下的荷載應(yīng)力與總彎沉之比，包含回彈彎沉和殘余彎沉，若只考慮回彈彎沉KR，則KR(地基回彈反應(yīng)模量)=1.77K,圖2-23地基反應(yīng)模量K同承載板直徑D的關(guān)系,2019/6/27,47,三、加州承載比（CBR） 美國加利福尼亞州提出的一種評(píng)定土基及路面材料承載能力的指標(biāo)。 試驗(yàn)方法：用一個(gè)端部面積為19.35c的標(biāo)準(zhǔn)壓頭，以0.127cm/min的速度壓入土中。記錄每貫入0.254cm時(shí)的單位壓力，直至壓入深度達(dá)到1.27cm時(shí)為止。,圖2-24 CBR試驗(yàn)裝置,2019/6/27,48,承載能力：以材料抵抗局部荷載壓力變形的能力來表征，并用高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)碎石為基準(zhǔn)，以它們的相對(duì)比值表示CBR值。 CBR=P/PS100（%）,計(jì)算CBR值時(shí)，取貫入度為0.254cm，但是當(dāng)貫入度為0.254cm時(shí)的CBR值小于貫入度為0.508cm時(shí)的CBR值時(shí)，應(yīng)采用后者為準(zhǔn)。,2019/6/27,49,常用路基土的CBR值 表2-6,2019/6/27,50,四、土基抗剪強(qiáng)度 以庫倫公式表示：=c+tg 總之,無論采用何種指標(biāo),強(qiáng)度與土的濕度和溫度有很大關(guān)系。,回目錄,2-5路基的變形、破壞及防治,一、路堤變形、破壞及原因 1、沉陷 指路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落。 其特征是：路基表面作豎向位移。,a）路基沉陷 b）路基的沉縮 c）地基的沉陷,2019/6/27,52,2019/6/27,53,2、邊坡滑塌 1）溜方：通常指邊坡上薄的表層土的下溜。 它可能是由于流動(dòng)水沖刷邊坡或施工不當(dāng)引起。 2）滑坡：指一部分土體在重力作用下沿路堤的某一滑動(dòng)面滑動(dòng)。 滑坡主要是由于土體的穩(wěn)定性不足而引起的。 原因：邊坡過陡 不正確地用傾斜層次的方法填筑路堤 土過于潮濕，減低了粘聚力和內(nèi)磨擦力。 坡腳被水沖刷。,a）b)溜方 c）滑坡,2019/6/27,54,2019/6/27,55,2006年3月28日，石太高速公路壽陽段塌陷現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重。,2019/6/27,56,石太高速公路壽陽段塌陷現(xiàn)場(chǎng),公路勘察人員跨過石太高速公路壽陽段塌陷后的裂縫,2019/6/27,57,公路勘察人員在查看石太高速公路壽陽段塌陷后的裂縫。,石太高速公路壽陽段塌陷現(xiàn)場(chǎng),2019/6/27,58,3、崩坍和碎落 碎落： 軟弱石質(zhì)土經(jīng)風(fēng)化而成的碎塊，大量沿邊坡向下移動(dòng)。 碎落的堆積可能堵塞邊溝和侵占部分路基。 崩塌： 大的石塊或土塊脫離原有巖石或土體而沿邊坡滑落下來。,2019/6/27,59,2019/6/27,60,4、路堤沿山坡滑動(dòng)。 一般發(fā)生在陡峭的山坡上。 原因：山皮表面土質(zhì)較差 上側(cè)山坡未設(shè)防護(hù)措施 施工時(shí)山坡未挖成臺(tái)階狀。 5、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞 公路通過不良地質(zhì)條件(如泥石流、溶洞等)和較大自然災(zāi)害(如大暴雨)地區(qū)，均可能導(dǎo)致路基的大規(guī)模毀壞。,2019/6/27,61,總結(jié)： 從以上可以看出，影響土體穩(wěn)定性的因素主要是水 綜合設(shè)計(jì)-排水系統(tǒng),二、保證路基穩(wěn)定性的措施,1、正確設(shè)計(jì)路基橫斷面。 2、正確選擇適當(dāng)而良好的土填筑路基，并采用正確的填筑方法。 3、充分壓實(shí)路基，保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，提高土基的水穩(wěn)定性。 4、適當(dāng)提高路基（以防止水分從旁滲入或從地下水位上升。 5、正確地進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。 6、設(shè)置隔離層、隔溫層及砂墊層。 7、采取邊坡加固與防護(hù)措施，以及修筑擋土構(gòu)造物。,回目錄,2-6 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性,路面材料，按不同形態(tài)和成型性質(zhì)分： 松散顆粒型材料及塊料 瀝青結(jié)合料類 無機(jī)結(jié)合料 按路面材料的成型方式分： 密實(shí)型、嵌擠型、穩(wěn)定型 形態(tài)：成型方式不同，力學(xué)強(qiáng)度不同。,2019/6/27,64,一、抗剪強(qiáng)度 1、摩爾庫倫原理：=c+tg 2、材料在外力作用下不產(chǎn)生剪切破壞條件4dmax，H/D2 常用D=10cm，H=20cm，dmax2.5cm 4、路面結(jié)構(gòu)層因抗剪強(qiáng)度不足而產(chǎn)生破壞的原因。 材料本身抗剪強(qiáng)度不足。 路面結(jié)構(gòu)層較薄，車輪荷載傳遞 給土基的剪應(yīng)力過大，使路基路面整體破壞。 層間接合面抗剪強(qiáng)度不足，在水平力作用下，上面薄層水平破壞。,2019/6/27,65,二、抗拉強(qiáng)度,路面材料（整體性大都有“熱脹冷縮、濕脹干縮”的特性，會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。,圖2-28直接拉伸試驗(yàn),抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力所提供，可以采用直接拉伸或間接拉伸試驗(yàn)，測(cè)繪應(yīng)力應(yīng)變曲線，取曲線的最大應(yīng)力值為抗拉強(qiáng)度。,2019/6/27,66,瀝青混合料 77或1010cm圓柱體,圖2-29間接拉伸試驗(yàn),水泥混凝土 151515 cm立方體,間接拉伸試驗(yàn)，即劈裂試驗(yàn) ：,2019/6/27,67,三、抗彎拉強(qiáng)度 路面在車輪荷載作用下，處于受彎曲的工作狀態(tài)，因此要有一不定期的抗彎拉強(qiáng)度。 小梁試驗(yàn)：三分點(diǎn)加載 （JTJ053-94）抗折試件150150550mm,圖2-30梁試驗(yàn)加載圖式,2019/6/27,68,四、應(yīng)力應(yīng)變特性 路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移量，不僅同荷載狀態(tài)有關(guān)，還取決于路面材料的應(yīng)力應(yīng)變特性。 1、松散粒料 用于基層和底基層的無機(jī)結(jié)合料碎、礫石材料無法通過成型試件直接測(cè)試應(yīng)力應(yīng)變特性。 可由三軸壓縮試驗(yàn)所得到的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線求得表征其應(yīng)力應(yīng)變特性的回彈模量值Er。 三軸壓縮，Er=K1 k2 三向主應(yīng)力之和 K1 K2回歸常數(shù)，同材料性質(zhì)有關(guān)。 一般碎石K1=7.015.7 K2=0.460.64 E=100-700Mpa,2019/6/27,69,抗折模量 小梁試驗(yàn),2、水泥混凝土 單軸抗壓強(qiáng)度 151530直角棱柱體,抗壓回彈模量,Po初荷載 （0.5Mpa） F 試件橫截面積 L試件軸向標(biāo)距 PA終荷載 （0.4Mpa） a兩次加載的變形差,2019/6/27,70,3、瀝青混合料 瀝青混合料的應(yīng)力應(yīng)變特性同上述材料有很明顯的不同。由于混合料中的瀝青材料具有依賴于溫度和加荷時(shí)間的粘彈性性狀，因此，瀝青混合料在荷載作用之下的應(yīng)力應(yīng)變也具有隨溫度和荷載作用時(shí)間而變化的特性。 低溫 單軸小梁 存在蠕變和應(yīng)力松弛現(xiàn)象 高溫 三軸壓縮 勁度模量St，T =（/）t，T,2019/6/27,71,圖2-31瀝青混合料壓縮蠕變?cè)囼?yàn),1）當(dāng)瀝青混合料受力較小，且力的作用時(shí)間十分短暫時(shí)，基本上處于彈性狀態(tài)并兼有彈粘性性質(zhì)。 2）當(dāng)瀝青混合料受力較大，且力的作用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出彈性，彈粘性和彈粘塑性等不同性狀。,2019/6/27,72,勁度模量： 在給定溫度和加荷時(shí)間條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系參數(shù)。 St，T =（/）t，T 式中： St, T勁度模量，KPa； 施加的應(yīng)力，KPa； 總應(yīng)變； t荷載作用時(shí)間，S； T混合料試驗(yàn)溫度，。,溫度與加荷時(shí)間對(duì)勁度的影響具有等效互換性,圖2-32瀝青勁度隨時(shí)間和溫度的變化曲線,回目錄,2-7 路面材料的累計(jì)變形與疲勞特性,路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)破壞的兩類極限狀態(tài)： 1、塑性變形累積引起（彈塑性工作狀態(tài)） 2、內(nèi)部微量損傷累積，產(chǎn)生疲勞斷裂（彈性工作狀態(tài)） 共同點(diǎn)：破壞極限的發(fā)生不僅同荷載應(yīng)力的大小有關(guān)，而且同荷載應(yīng)力作用次數(shù)有關(guān)。 砼路面 （2） 瀝青路面：低溫（2）高溫（1） 無機(jī)結(jié)合料路面：早期（1-3個(gè)月）（1）后期（2） 泥結(jié)碎石 （1）,2019/6/27,74,一、累積變形 路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形累積而產(chǎn)生沉陷和車轍等路面病害。 這種永久性變形同荷載的大小、作用次數(shù)以及路基土的性狀和路面結(jié)構(gòu)層材料變形特性有關(guān)。,2019/6/27,75,1、碎、礫石和混合料（類似細(xì)料） 三軸壓縮試驗(yàn)，應(yīng)力作用次數(shù)塑性應(yīng)變關(guān)系圖 偏應(yīng)力d較小時(shí)，塑性變形隨作用次數(shù)逐漸增加，趨向穩(wěn)定，至104次時(shí)至平衡狀態(tài)。 偏應(yīng)力d較大時(shí)，塑性變形隨作用次數(shù)增大而逐漸破壞。,圖2-33 良好級(jí)配碎石混合料的變形累積,2019/6/27,76,圖2-34密實(shí)型瀝青混合料的變形累積,2、瀝青混合料 塑性應(yīng)變累積量同以下因素有關(guān)： 溫度 荷載大小、荷載作用時(shí)間（次數(shù)） 材料 有棱角優(yōu)于圓角集料，密實(shí)級(jí)配優(yōu)于開級(jí)配,2019/6/27,77,二、疲勞特性 疲勞：材料的承受重復(fù)應(yīng)力作用時(shí)，可能在低于靜載一次作用下的極限應(yīng)力值時(shí)出現(xiàn)破壞，稱為疲勞。 原因：局部不均勻，誘發(fā)應(yīng)力集中 ，微損傷逐步擴(kuò)大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞 疲勞極限：出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值(即疲勞強(qiáng)度)，隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而降低。有些材料在應(yīng)力重復(fù)作用一定次數(shù)后，疲勞強(qiáng)度不再下降，趨于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。 當(dāng)重復(fù)應(yīng)力低于此值時(shí)，材料可經(jīng)受無限多次的作用而不出現(xiàn)破壞。研究疲勞特性的主要目的是探索提高疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)路面使用年限，為路面設(shè)計(jì)提供參數(shù)。,2019/6/27,78,圖2-35水泥混凝土疲勞試驗(yàn)曲線,1、砼及無機(jī)結(jié)合料處治的混合料（小梁試件） 應(yīng)力比： （r/f ） 重復(fù)彎拉應(yīng)力r與一次加載得出的極限彎拉應(yīng)力(抗折強(qiáng)度)f值之比。 疲勞曲線：（r/fNf） 繪制應(yīng)力比r/f與重復(fù)作用次數(shù)Nf的關(guān)系曲線，稱為疲勞曲線。,2019/6/27,79,發(fā)現(xiàn)的規(guī)律： 1) 隨著應(yīng)力比的增大，出現(xiàn)疲勞破壞的