交通荷載及路面設(shè)計(jì)參數(shù)分析

1、路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)路面材料設(shè)計(jì)參數(shù)小組成員：鄭超 柯毅 蔣嘉興 楊威 郭琪 歐遠(yuǎn)成核心內(nèi)容核心內(nèi)容p基本介紹基本介紹p無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料p瀝青混合料瀝青混合料p水泥混凝土材料水泥混凝土材料p級(jí)配碎石級(jí)配碎石路面材料參數(shù)基本介紹 u 路面材料參數(shù)主要包括模量和泊松比。泊松比一般來說是比較穩(wěn)定的，在路面設(shè)計(jì)時(shí)，一般對(duì)特定的材料選用一定的泊松比。路面材料的模量值是表征材料剛獨(dú)特性的指標(biāo)，常用當(dāng)軸壓縮實(shí)驗(yàn)、直接劈裂實(shí)驗(yàn)、彎拉實(shí)驗(yàn)等方法進(jìn)行測(cè)試。u 由于路面結(jié)構(gòu)材料具有非線性特性，路面結(jié)構(gòu)模量根據(jù)計(jì)入變形的不同，分為形變模量和回彈模量。形變模量中的變形包括會(huì)談變形和塑性變形，而回彈模量中

2、的變形僅考慮材料的回彈變形。u 目前國內(nèi)外路面設(shè)計(jì)一般采用回彈模量。根據(jù)加載形式（靜態(tài)加載和動(dòng)態(tài)加載）的不同，材料回彈模量又可以分為靜態(tài)模量和動(dòng)態(tài)模量。1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)p按照按照預(yù)定干密度和壓實(shí)度預(yù)定干密度和壓實(shí)度用靜力壓實(shí)法制備試件用靜力壓實(shí)法制備試件(試件高：試件高：直徑直徑1：1的圓柱體的圓柱體)、養(yǎng)生時(shí)間為、養(yǎng)生時(shí)間為材料設(shè)計(jì)齡期材料設(shè)計(jì)齡期7天天，(整個(gè)養(yǎng)生期間的溫度應(yīng)保持整個(gè)養(yǎng)生期間的溫度應(yīng)保持202，養(yǎng)生期的最后一，養(yǎng)生期的最后一天，將試件浸泡在水中水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約

3、天，將試件浸泡在水中水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約2.5cm）、）、側(cè)向沒有圍壓側(cè)向沒有圍壓時(shí)的單軸抗壓強(qiáng)度時(shí)的單軸抗壓強(qiáng)度。1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓回彈模量試驗(yàn)p在養(yǎng)生期的最后一天首先將圓柱形試件的兩個(gè)端面應(yīng)用水泥凈漿徹底抹平。然后將試件直立桌上，在表面撒少量0.25-0.5mm的細(xì)砂，用直徑打于試件的平面圓形鋼板放在頂面，加壓旋轉(zhuǎn)圓鋼板，使頂面齊平。最后將端面已經(jīng)處理平整的試件浸水一晝夜進(jìn)行養(yǎng)生。p加載板上的計(jì)算單位壓力的選定值：對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層材料，用0.5-0.7MPa；對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定底基層材料,用0.20.4MPa，實(shí)際加載

4、的最大單位壓力應(yīng)略大于選定值。 1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)（間接抗拉強(qiáng)度）（間接抗拉強(qiáng)度）p試件的制作與無限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件制作相同，只是在試試件的制作與無限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件制作相同，只是在試驗(yàn)時(shí)在側(cè)向測(cè)定試件的最大劈裂強(qiáng)度，計(jì)算得到無機(jī)結(jié)合料驗(yàn)時(shí)在側(cè)向測(cè)定試件的最大劈裂強(qiáng)度，計(jì)算得到無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的穩(wěn)定材料的劈裂強(qiáng)度劈裂強(qiáng)度。p側(cè)向加壓時(shí)應(yīng)放置壓條，并將試件橫置在壓條上，同時(shí)在試側(cè)向加壓時(shí)應(yīng)放置壓條，并將試件橫置在壓條上，同時(shí)在試件頂面也放一壓條（上下壓條與試件的接觸線必須位于試件件頂面也放一壓條（上下壓條

5、與試件的接觸線必須位于試件直徑的兩端，并與升降臺(tái)垂直）。壓條采用半徑與試件半徑直徑的兩端，并與升降臺(tái)垂直）。壓條采用半徑與試件半徑相同的弧面壓條，其長度應(yīng)大于試件高度相同的弧面壓條，其長度應(yīng)大于試件高度。 劈裂實(shí)驗(yàn)劈裂實(shí)驗(yàn)示意圖示意圖1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的劈裂模量試驗(yàn)劈裂模量試驗(yàn)p試件成型和加載要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗(yàn)相同。試件成型和加載要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗(yàn)相同。p要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，在試件破壞前應(yīng)能記錄在試件破壞前應(yīng)能記錄67次荷載和相應(yīng)形變。

6、然后將次荷載和相應(yīng)形變。然后將試件壓至破壞，讀記破壞時(shí)的荷載和形變。并繪制單位試件壓至破壞，讀記破壞時(shí)的荷載和形變。并繪制單位壓力與形變的關(guān)系曲線，必要時(shí)對(duì)曲線進(jìn)行修正。壓力與形變的關(guān)系曲線，必要時(shí)對(duì)曲線進(jìn)行修正。1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)p通過試件施加重復(fù)應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，可繪出通過試件施加重復(fù)應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，可繪出應(yīng)力比水平應(yīng)力比水平與與重復(fù)荷載作用次數(shù)重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系曲線（疲勞曲線），并可回歸的關(guān)系曲線（疲勞曲線），并可回歸出疲勞方程：出疲勞方程： r/ f = - lgNf。p疲勞試驗(yàn)方法疲勞試驗(yàn)方法劈裂疲勞

7、試驗(yàn)（劈裂疲勞試驗(yàn)（我國我國）小梁疲勞試驗(yàn)小梁疲勞試驗(yàn)直接抗拉試驗(yàn)直接抗拉試驗(yàn)二灰砂礫（小梁）應(yīng)力強(qiáng)度比疲勞壽命曲線二灰砂礫（小梁）應(yīng)力強(qiáng)度比疲勞壽命曲線1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料水泥砂礫（小梁）應(yīng)力與強(qiáng)度比疲勞壽命曲線水泥砂礫（小梁）應(yīng)力與強(qiáng)度比疲勞壽命曲線1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-疲勞參數(shù)疲勞參數(shù) )lg(lg22TaDsstefkkkRkkbaN未來我國基層疲勞方程未來我國基層疲勞方程1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)

8、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-模量參數(shù)計(jì)算模量參數(shù)計(jì)算 1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-模量參數(shù)計(jì)算模量參數(shù)計(jì)算 1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-模量參數(shù)建議值模量參數(shù)建議值 1、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-動(dòng)態(tài)模量動(dòng)態(tài)模量建議值建議值 無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料抗壓強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)回彈模量參數(shù)無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料抗壓強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)回彈模量參數(shù)00*E示意圖示意圖2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土的抗壓試驗(yàn)

9、瀝青混凝土的抗壓試驗(yàn)瀝青混合料的彎沉計(jì)算時(shí)抗壓回彈模量的試驗(yàn)溫度為瀝青混合料的彎沉計(jì)算時(shí)抗壓回彈模量的試驗(yàn)溫度為20、彎、彎拉驗(yàn)算時(shí)抗壓回彈模量的試驗(yàn)溫度為拉驗(yàn)算時(shí)抗壓回彈模量的試驗(yàn)溫度為15、劈裂強(qiáng)度的試驗(yàn)溫、劈裂強(qiáng)度的試驗(yàn)溫度也為度也為15。試驗(yàn)采用圓柱體試件試驗(yàn)采用圓柱體試件，其直徑為，其直徑為100mm，高為，高為100mm，試驗(yàn)，試驗(yàn)加載的速率為加載的速率為2mm/min。試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓。試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密揉法和旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度度100，用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不得少

10、于，用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不得少于3個(gè)，用于個(gè)，用于抗壓回彈試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不得少于抗壓回彈試驗(yàn)的試件個(gè)數(shù)不得少于36個(gè)。對(duì)抗壓強(qiáng)度要求以個(gè)。對(duì)抗壓強(qiáng)度要求以2mm/min的加載速率均勻加載直至破壞，由破壞荷載的加載速率均勻加載直至破壞，由破壞荷載P和圓柱和圓柱體試件的面積參數(shù)計(jì)算得出試件的抗壓強(qiáng)度（體試件的面積參數(shù)計(jì)算得出試件的抗壓強(qiáng)度（MPa）。）。2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)既瀝青混凝土的劈裂試驗(yàn)既可以為可以為瀝青路面設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，瀝青路面設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)，也可以也可以評(píng)價(jià)瀝青混凝土的低溫特性。當(dāng)用于評(píng)價(jià)瀝青混凝土的評(píng)價(jià)瀝青混

11、凝土的低溫特性。當(dāng)用于評(píng)價(jià)瀝青混凝土的低溫特性時(shí)的試驗(yàn)溫度為低溫特性時(shí)的試驗(yàn)溫度為-10（試驗(yàn)加載速率為（試驗(yàn)加載速率為1mm/min）。）。我國瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)參試采用靜參數(shù)，采用的試驗(yàn)溫度我國瀝青混凝土路面的設(shè)計(jì)參試采用靜參數(shù)，采用的試驗(yàn)溫度為為15、試驗(yàn)加載速率為、試驗(yàn)加載速率為50mm/min，計(jì)算時(shí)相應(yīng)的泊松比采，計(jì)算時(shí)相應(yīng)的泊松比采用用0.30。試件馬歇爾擊實(shí)成型的方法、輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)試件馬歇爾擊實(shí)成型的方法、輪碾機(jī)成型的板體試件和道路現(xiàn)場(chǎng)鉆孔試件。采用場(chǎng)鉆孔試件。采用馬歇爾擊實(shí)成型馬歇爾擊實(shí)成型的試件的尺寸要求為直徑的試件的尺寸要求為直徑101.6mm，高為，高

12、為63.5mm；輪碾機(jī)成型的板體試件輪碾機(jī)成型的板體試件和和道路現(xiàn)場(chǎng)道路現(xiàn)場(chǎng)鉆孔試件鉆孔試件的尺寸要求為直徑的尺寸要求為直徑100mm或或150mm，高為，高為40mm。2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)瀝青混凝土疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)p有有控制應(yīng)力控制應(yīng)力與與控制應(yīng)變控制應(yīng)變兩種試驗(yàn)方法；兩種試驗(yàn)方法；厚瀝青路面厚瀝青路面宜采用控制應(yīng)力的方法；宜采用控制應(yīng)力的方法；薄瀝青路面薄瀝青路面宜采用控制應(yīng)變的方法；宜采用控制應(yīng)變的方法；一般路面厚度一般路面厚度可采取其中一種方法。可采取其中一種方法。p目前一般建議采用目前一般建議采用控制應(yīng)變的方法控制應(yīng)變的方法。33. 341. 5024. 041

13、. 5024. 085. 043. 072. 258. 197. 311)37. 06 .15(11)(3 . 01)(111032. 6aahhaaTfeeVFAEVFAEkN未來我國基層疲勞方程未來我國基層疲勞方程2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-疲勞參數(shù)疲勞參數(shù) 2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-靜態(tài)模量參數(shù)靜態(tài)模量參數(shù)2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計(jì)參數(shù)-動(dòng)態(tài)模量參數(shù)動(dòng)態(tài)模量參數(shù)常用瀝青混合料常用瀝青混合料20、10Hz 動(dòng)態(tài)回彈模量參數(shù)建議值動(dòng)態(tài)回彈模量參數(shù)建議值3、水

14、泥混凝土材料、水泥混凝土材料u水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料u水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強(qiáng)度試件為直角棱柱體小梁，標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為水泥混凝土抗折強(qiáng)度試件為直角棱柱體小梁，標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為150mm*150mm*550mm，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)28d后，按三后，按三分點(diǎn)處雙點(diǎn)加載分點(diǎn)處雙點(diǎn)加載 (圖圖6-11)測(cè)定其抗折強(qiáng)度測(cè)定其抗折強(qiáng)度(fcf) 和和抗折彈性模量?？拐蹚椥阅Ａ?。u疲勞參數(shù)疲勞參數(shù)3、水泥混凝土材料、水

15、泥混凝土材料u 水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量參數(shù)值水泥混凝土抗折強(qiáng)度和水泥混凝土抗折彈性模量參數(shù)值水泥混凝土強(qiáng)度和彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考參考值水泥混凝土強(qiáng)度和彈性模量經(jīng)驗(yàn)參考參考值4 4、級(jí)配碎石、級(jí)配碎石 級(jí)配碎石回彈模量級(jí)配碎石回彈模量是瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析的重要參是瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析的重要參數(shù)之一，他是級(jí)配碎石性質(zhì)、狀態(tài)（含水率和密實(shí)度）和應(yīng)力狀數(shù)之一，他是級(jí)配碎石性質(zhì)、狀態(tài)（含水率和密實(shí)度）和應(yīng)力狀況等的函數(shù)。況等的函數(shù)。 對(duì)于處于特定狀態(tài)（一定含水率和密實(shí)度值）的各類級(jí)配碎對(duì)于處于特定狀態(tài)（一定含水率和密實(shí)度值）的各類級(jí)配碎石和路基土來說，石和路基土來說，應(yīng)力狀況應(yīng)

16、力狀況是影響其模量取值得主要因素。是影響其模量取值得主要因素。4、級(jí)配碎石、級(jí)配碎石 影響因素影響因素影響粒料層模量的因素以及變化趨勢(shì)影響粒料層模量的因素以及變化趨勢(shì)4、級(jí)配碎石、級(jí)配碎石小組討論小組討論u交通荷載是路面設(shè)計(jì)的最主要參數(shù)，請(qǐng)組成小組，進(jìn)行路段交交通荷載是路面設(shè)計(jì)的最主要參數(shù)，請(qǐng)組成小組，進(jìn)行路段交通量調(diào)查，統(tǒng)計(jì)分析軸載作用次數(shù)。調(diào)查時(shí)注意：如何獲取軸通量調(diào)查，統(tǒng)計(jì)分析軸載作用次數(shù)。調(diào)查時(shí)注意：如何獲取軸載數(shù)據(jù)和軸載類型，如何進(jìn)行軸載分類統(tǒng)計(jì)。載數(shù)據(jù)和軸載類型，如何進(jìn)行軸載分類統(tǒng)計(jì)。u超載是我國道路交通的重要問題，請(qǐng)結(jié)合習(xí)題超載是我國道路交通的重要問題，請(qǐng)結(jié)合習(xí)題8 到習(xí)題到習(xí)題

17、11 分析分析超載對(duì)路面的影響。對(duì)礦區(qū)重載道路，請(qǐng)說明應(yīng)該選擇瀝青混超載對(duì)路面的影響。對(duì)礦區(qū)重載道路，請(qǐng)說明應(yīng)該選擇瀝青混凝土路面還是選擇水泥混凝土路面？凝土路面還是選擇水泥混凝土路面？練習(xí)與討論練習(xí)與討論u1、為什么要進(jìn)行車輛類型和軸載類型的分類？路面設(shè)計(jì)用的、為什么要進(jìn)行車輛類型和軸載類型的分類？路面設(shè)計(jì)用的交通量和道路等級(jí)確定的交通量有何差別？交通量和道路等級(jí)確定的交通量有何差別？u2、荷載對(duì)路面的作用有哪些？什么情況下用哪種荷載作用方、荷載對(duì)路面的作用有哪些？什么情況下用哪種荷載作用方式？式？u3、什么是標(biāo)準(zhǔn)軸載？我國用什么做為標(biāo)準(zhǔn)軸載？其他國家為、什么是標(biāo)準(zhǔn)軸載？我國用什么做為標(biāo)準(zhǔn)軸

18、載？其他國家為什么用不同的標(biāo)準(zhǔn)軸載？什么用不同的標(biāo)準(zhǔn)軸載？u4、為什么要進(jìn)行軸載換算？水泥混凝土路面很瀝青混凝土路、為什么要進(jìn)行軸載換算？水泥混凝土路面很瀝青混凝土路面如何進(jìn)行軸載換算？面如何進(jìn)行軸載換算？u5、何謂路面設(shè)計(jì)累計(jì)當(dāng)量軸次、何謂路面設(shè)計(jì)累計(jì)當(dāng)量軸次Ne？怎樣確定？它在路面設(shè)計(jì)？怎樣確定？它在路面設(shè)計(jì)中有何用處？中有何用處？u6、不同軸載通行次數(shù)是按等效原理進(jìn)行換算的，請(qǐng)說明該、不同軸載通行次數(shù)是按等效原理進(jìn)行換算的，請(qǐng)說明該“等效原理等效原理”的主要依據(jù)是什么？的主要依據(jù)是什么？u7、碎礫石在不同偏應(yīng)力下抵抗累積變形性能有何不同？、碎礫石在不同偏應(yīng)力下抵抗累積變形性能有何不同？練習(xí)與討論練習(xí)與討論u8、請(qǐng)下表中的車輛類型按瀝青路面要求進(jìn)行軸載換算系數(shù)？、請(qǐng)下表中的車輛類型按瀝青路面要求進(jìn)行軸載換算系數(shù)？u9、假如上表中的汽車載重超載、假如上表中的汽車載重超載10、20、50，請(qǐng)?jiān)侔礊r，請(qǐng)?jiān)侔礊r青路面要求進(jìn)行軸載換算系數(shù)？青路面要求進(jìn)行軸載換算系數(shù)？u10、請(qǐng)上表中的車輛類型按按水泥混凝土路面要求進(jìn)行軸載換、請(qǐng)上表中的車輛類型按按水泥混凝土路面要求進(jìn)行軸