行车荷载环境因素与土基的承载能力PPT学习教案

1、会计学1 行车荷载环境因素与土基的承载能力行车荷载环境因素与土基的承载能力 路基路面工路基路面工 程程 参考教材：路基路面工程，主编：邓学钧，人民交通出版社，参考教材：路基路面工程，主编：邓学钧，人民交通出版社，2005 第1页/共59页 第2页/共59页 n n路面表面特性路面表面特性(平整性，抗滑性平整性，抗滑性)：以小汽车为主要对象。：以小汽车为主要对象。 (bus) 客车客车 小客车小客车自重和满载重量小，车速高自重和满载重量小，车速高120km/h以上以上 中客车中客车620个座位个座位 大客车大客车20个座位以上，长途客运和城市公共交通个座位以上，长途客运和城市公共交通 货车货车

2、(truc k) 整车整车货箱与汽车发动机一体。货箱与汽车发动机一体。 牵引式挂车牵引式挂车 牵引车与挂车分离，牵引车提供动力，牵引牵引车与挂车分离，牵引车提供动力，牵引 后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车 牵引式半挂车牵引式半挂车 牵引车与挂车分离，铰接，牵引车的后轴也牵引车与挂车分离，铰接，牵引车的后轴也 担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴 系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上 第3页/共59页 n我国公路与城市道路路面设 计规范中均以100KN作为设计标 准轴重。通常认为我

3、国的道路车 辆轴限为100KN。 第4页/共59页 第5页/共59页 因素的影响，认为p=pi，并假定在 接触面上，压力是均匀分布的。 第6页/共59页 当量圆 (轮迹 当量圆，相应 的面积则称为 轮迹当量圆面 积)，并将车轮 荷载简化为圆 形均布荷载。 第7页/共59页 第8页/共59页 中等平整度路面， 车速60km/h， 轮胎着地长23cm 通过时间0.0138s 第9页/共59页 第10页/共59页 第11页/共59页 的相对提高，或者是路面结构强度 的相对提高。 n重复作用：材料的疲劳/弹塑性 材料变形的累积 n路面设计，不仅要重视轴重静 力与动力的量值，道路通行的各类 轴载的累积作

4、用次数也是路面设计 的重要参数。 第12页/共59页 注：注：Ne乘以方向系数和车道系数后即可得到车道交通量。乘以方向系数和车道系数后即可得到车道交通量。 方向系数：一个行车方向的交通量与行车道交通量的比例。方向系数：一个行车方向的交通量与行车道交通量的比例。 第13页/共59页 调查得到的各 类车辆的日交 通量乘以与相 应的轴载谱百 分率各类车 辆各级轴载的 相应日作用次 数。 轴载谱的应用：轴载调查轴载谱各级轴载作用次数； “实践理论实践” 第14页/共59页 路净空路净空) n换算公式： n式中：反映轴型(单轴、双轴或三轴)和轮组轮胎数(单轮或 双轮)影响的系数； nn同路面结构特性有关

5、的系数。 n不同路面结构换算公式不同，具体公式见相应规范章节。 n s i i s i p p N N 第15页/共59页 组成，车道宽度、交通管理规则 等。 nc ）轮迹横向分布系数：取轮 迹横向分布频率曲线中二个条带 的宽度50cm(20+10+20)的条带频 率之和称为轮迹横向分布系数。 第16页/共59页 第17页/共59页 第18页/共59页 第19页/共59页 轴载（kN）轴次数轴载换算系数当量轴次数 单轴 2000.00160 204000.00810 406010.06250 608060.24011 801001440.656194 100110161.215519 1101

6、2011.7492 双轴 40140.00320 4080210.01620 80120440.1256 120160420.480220 160180441.04446 180200211.62934 2002201012.431246 220240433.498150 累计当量轴次数619 解：由规范，取标准轴载为 100KN。 （1）交通调查，由题目给出； （2）轴载组成分析，如表： （3）计算各种轴载的换算系数， 结果如表： （4）轴载换算，计算各种轴载的 当量轴载次数；见表： （5）求和，可得累计当量轴载作 用次数； （6）则等效轴载换算系数为： 619.31/165=3.75 所以

7、，其等效轴载换算系数为 3.75 第20页/共59页 第21页/共59页 解：由规范，取标准轴载为 100KN。 （1）交通调查，由题目给出； （2）计算各种车型的等效轴载换 算系数，结果如表： （4）轴载换算，计算各种车型的 当量轴载次数见表： （5）由题可知t=15，查表取交通 量年平均增长率r=4%，可计算各 种车型的当量轴载在设计年限内 累计作用次数Ne，见表； （5）求和，可得设计年限内标准 轴载累计作用次数Ne=6,172,345 辆。 所以，设计年限内标准轴载累计 作用次数为6,172,345辆。 车辆类型 初始 交通 量 等效轴 载换算 系数 标准轴 载作用 次数N1 设计年限

8、 内累计作 用次数Ne 2轴公共汽车480.512324.5904179,722 3轴公共汽车251.117827.945204,239 2轴4轮货车16050.019230.816225,222 2轴6轮货车5180.7041364.7232,665,624 3轴货车1951.11216.451,581,948 3轴牵引式半拖车400.710828.432207,798 4轴牵引式半拖车251.546438.66282,551 5轴牵引式半拖车52.152510.762578,659 4轴货车+拖车650.820453.326389,739 5轴货车+拖车170.978516.6345121

9、,575 5轴以上货车+拖车261.238132.1906235,269 合计25696,172,345 第22页/共59页 n2）温度应力、湿度应力 第23页/共59页 第24页/共59页 第25页/共59页 第26页/共59页 第27页/共59页 第28页/共59页 第29页/共59页 na.b.c回归常数。 n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。 第30页/共59页 第31页/共59页 第32页/共59页 n水泥路面：板底 出现局部脱空引起断裂 n3）路面结构总变形中，路基变 形占7090% n正确的设计思路：应使路基所 受的力在路基弹性限度范围

10、内， 即当车辆驶过后，路基能恢复 变形。保证路基相对稳定，路 面不致引起破坏。 第33页/共59页 第34页/共59页 3 a KnP Z 第35页/共59页 第36页/共59页 lpDE)1 ( 2 EE 31 1 2 第37页/共59页 割线模量割线模量：以某一应力：以某一应力 相应的曲线上的点同起相应的曲线上的点同起 始点相连的割线的斜率始点相连的割线的斜率 ，反映土基在工作应力，反映土基在工作应力 范围内的应力范围内的应力-应变的平应变的平 均状态均状态 线；线； 回弹模量回弹模量：应力卸除阶：应力卸除阶 段，应力段，应力-应变曲线的割应变曲线的割 线模量线模量 线。线。 注：注：前三

11、种模量：应变前三种模量：应变=塑性塑性+回弹变形回弹变形路基沉降计算路基沉降计算 回弹模量：回弹变形回弹模量：回弹变形反映土的弹性性质反映土的弹性性质路面结构分析路面结构分析 第38页/共59页 第39页/共59页 第40页/共59页 Nbalg 1 第41页/共59页 第42页/共59页 较大直径承载板)。 n逐级加载卸载法：每级增加 0.04MPa卸载稳定1min后读取回 弹弯沉值下一级荷载回弹变形 值超过1mm时停止加载绘出荷 载-回弹弯沉曲线。 i i l p D E 2 1 4 第43页/共59页 第44页/共59页 第45页/共59页 由试验求得(如表P49)。 n n n注：计算

12、CBR值时，取贯入度为0.254cm，但是当贯入度为0.254cm时的CBR 值小于贯入度为0.508cm时的CBR值时，应采用后者为准。 （按照施工时的含水量， 浸泡四天，饱水状态） 第46页/共59页 路基沉陷路基沉缩 地基沉陷 第47页/共59页 第48页/共59页 第49页/共59页 第50页/共59页 温度变化)。 第51页/共59页 n正确进行排水设计(包括地面 排水、地下排水、路面结构排水及 地基特殊排水)； n设置隔水层以阻断毛细水上 升到通路；设置隔温层，减少路基 冰冻深度和水分积聚，设置砂垫层 以疏干土基； n采取边坡加固措施、修筑挡 土构筑物以提高路基整体稳定性。 第52页/共59页 第53页/共59页 n当沥青混合料承受较大的 应力作用，且应力作用时间较 长时，其应力应变关系分别 呈现出弹性、弹粘性、弹 粘塑性等不同的性质。 n温度影响：低温、常温和 高温。 n沥青混合料的温度与时间效 应：劲度模量 第54页/共59页 稳定，此稳定值称为疲劳极限。 n（1）水泥混凝土的疲劳特征：应力 比-Nf(疲劳)曲线,(P56,图35) n规律：（a）Nf随应力比的增大 而降低；（b）试验结果具有离散性； （c）得出疲劳方程经验回归公式； （d）Nf107，应力比为0.55，尚未 出现疲劳极限；（e）当应力比小于 0.7