6道路工程—行车荷载、环境因素、材料的力学性质ppt课件

1、主讲：张军辉主讲：张军辉道路工程道路工程(第六章第六章)内容提要内容提要 本章首先引见汽车对路基路面作用力的大小、本章首先引见汽车对路基路面作用力的大小、特性、分布、继续时间、在运用期内行车的变化特性、分布、继续时间、在运用期内行车的变化情况及数量等。情况及数量等。 调查在环境要素的影响下路基路面体系内的温调查在环境要素的影响下路基路面体系内的温度和湿度变化规律，提出路面温度和路基湿度的度和湿度变化规律，提出路面温度和路基湿度的预估方法。预估方法。 讨论资料同路基路面构造设计相关的两方面力讨论资料同路基路面构造设计相关的两方面力学性质，即强度特性极限强度和疲劳强度和学性质，即强度特性极限强度和

2、疲劳强度和变形特性应力应变关系和变形累积，以及表变形特性应力应变关系和变形累积，以及表征这些特性的目的和测定方法；并且专门引见路征这些特性的目的和测定方法；并且专门引见路基路面顶面在部分荷载作用下荷载变形关系的基路面顶面在部分荷载作用下荷载变形关系的目的及其评定方法。目的及其评定方法。一、为什么要研讨行车荷载？一、为什么要研讨行车荷载？二、行车荷载分析研讨的内容二、行车荷载分析研讨的内容汽车轮重与轴重的大小与特性；汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；不同车型车轴的布置；设计年限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年设计年限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年增长的规律；增长的规律；汽

3、车静态荷载与动态荷载比较等。汽车静态荷载与动态荷载比较等。第一节第一节 行车荷载行车荷载 道路上通行的汽车按用途分为客车和货车两大类：道路上通行的汽车按用途分为客车和货车两大类： 1、客车、客车 小客车、中客车小客车、中客车6个座位个座位20个座位的中型客车；大客个座位的中型客车；大客车车(20个座位以上的大型客车包括铰接车和双层客车个座位以上的大型客车包括铰接车和双层客车) 2、货车、货车 按载分量可以分为：按载分量可以分为： 轻型货车：本身质量和满载总质量小于轻型货车：本身质量和满载总质量小于25KN的货车的货车 中型货车：本身质量和满载总质量为中型货车：本身质量和满载总质量为25KN70

4、KN的货车的货车 重型货车：本身质量和满载总质量大于重型货车：本身质量和满载总质量大于70KN的货车的货车. 按车身组合情况分为：按车身组合情况分为： 整车、牵引式挂车和牵引式半挂车整车、牵引式挂车和牵引式半挂车三、车辆的种类三、车辆的种类 在路面设计中，不同汽车的影响不同在路面设计中，不同汽车的影响不同重型货车与大客车的作用次数在路面构造重型货车与大客车的作用次数在路面构造计算起作用计算起作用小汽车普通在路基路面构造计算时不思索，小汽车普通在路基路面构造计算时不思索，但对于路面运用的平安性抗滑性能但对于路面运用的平安性抗滑性能和温馨性平整性要求很高。和温馨性平整性要求很高。第一节第一节 行车

5、荷载行车荷载 四、汽车的轴型四、汽车的轴型 1. 轴限轴限 轴重的大小直接关系到路面的设计承载力与构造强度。轴重的大小直接关系到路面的设计承载力与构造强度。 我国公路与城市道路面的设计规范中均以我国公路与城市道路面的设计规范中均以100kN作为设计作为设计规范轴重，通常以为我国道路车辆轴限为规范轴重，通常以为我国道路车辆轴限为100kN。2. 轴型轴型 整车方式的客、货车车轴分前轴和后轴。大部分后轴为双整车方式的客、货车车轴分前轴和后轴。大部分后轴为双轮组，少量轻型货车为单轮，后轴轴载普通在轮组，少量轻型货车为单轮，后轴轴载普通在60130kN间，间，大部分在大部分在100kN以下。以下。 为

6、提高整车载重，普通采用多轴多轮方式，以减轻对路面为提高整车载重，普通采用多轴多轮方式，以减轻对路面的压力。的压力。 轴轴型型分分类类图图图中数字图中数字符号为轴符号为轴型代号型代号第一节第一节 行车荷载行车荷载 五、汽车对道路的静态作用五、汽车对道路的静态作用 1. 静态压力静态压力 u汽车对道路的作用可分为停驻形状和行驶形状。汽车对道路的作用可分为停驻形状和行驶形状。u汽车在停驻形状下对路面的作用力称为静态压力，主要汽车在停驻形状下对路面的作用力称为静态压力，主要是由轮胎传给路面的垂直力是由轮胎传给路面的垂直力P。其大小受下述要素的影响。其大小受下述要素的影响:u 汽车轮胎的内压力汽车轮胎的

7、内压力pi；u 轮胎的刚度和轮胎与路面接触情况；轮胎的刚度和轮胎与路面接触情况；u 轮载的大小。轮载的大小。 第一节第一节 行车荷载行车荷载 五、汽车对道路的静态作用五、汽车对道路的静态作用 2. 当量轮载当量轮载 轮胎规范静内压力轮胎规范静内压力pi普通在普通在0.40.7MPa范围内。范围内。在工程设计中，对接触压力在工程设计中，对接触压力p进展如下简化：进展如下简化： 以轮胎内压力为轮胎的接触压力，即以轮胎内压力为轮胎的接触压力，即p=pi； 接触面外形为圆形；接触面外形为圆形； 接触面上的压力为均匀分布。接触面上的压力为均匀分布。那么当量圆半径那么当量圆半径或当量圆直径或当量圆直径D或

8、或d为：为： 单轮：单轮： pPP为轮载为轮载(kN)；p为轮压为轮压(kPa)；为当量圆半径为当量圆半径(m) 第一节第一节 行车荷载行车荷载 五、汽车对道路的静态作用五、汽车对道路的静态作用 双轮：双轮： 单圆荷载：每一侧的双轮用单圆荷载：每一侧的双轮用一个圆表示时称为单圆荷载。一个圆表示时称为单圆荷载。其圆直径其圆直径D为：为：pPD8 双圆荷载：每一侧的双轮用双圆荷载：每一侧的双轮用两个圆表示时称为双圆荷载。其两个圆表示时称为双圆荷载。其圆直径圆直径d为：为：pPd4第一节第一节 行车荷载行车荷载 五、汽车对道路的静态作用五、汽车对道路的静态作用 我国现行路面设计规范中规定的规范轴载我

9、国现行路面设计规范中规定的规范轴载BZZ-100的轴的轴重为重为100kN单轴双轮，那么当量圆直径：单轴双轮，那么当量圆直径：轮载轮载P=100/4=25kN；轮压；轮压p=700kPa单圆荷载单圆荷载:D=0.302 m 双圆荷载双圆荷载:d=0.213 m第一节第一节 行车荷载行车荷载 六、运动车辆对道路的动态影响六、运动车辆对道路的动态影响 1. 程度力程度力运运 动动 状状 态态方方 向向大大 小小汽车等速行驶汽车等速行驶与汽车行驶方向相反与汽车行驶方向相反较小较小加速和上坡行驶加速和上坡行驶与汽车行驶方向相反与汽车行驶方向相反最大最大减速和下坡行驶减速和下坡行驶与汽车行驶方向相同与汽

10、车行驶方向相同最大最大在弯道上行驶在弯道上行驶与汽车行驶方向垂直与汽车行驶方向垂直较大较大第一节第一节 行车荷载行车荷载 六、运动车辆对道路的动态影响六、运动车辆对道路的动态影响 u 车辆在紧急制动时对路面产生的程度力最大，可达垂直车辆在紧急制动时对路面产生的程度力最大，可达垂直力的力的80，在路面设计时，不容忽视其影响。程度力分布，在路面设计时，不容忽视其影响。程度力分布在与垂直力一样的接触面内，通常假设程度力也是均匀分在与垂直力一样的接触面内，通常假设程度力也是均匀分布的。布的。u 在程度荷载的作用下，构造层产生复杂的应力形状。特在程度荷载的作用下，构造层产生复杂的应力形状。特别是面层构造

11、，直接接受程度荷载的作用，假设抗剪强度别是面层构造，直接接受程度荷载的作用，假设抗剪强度缺乏，那么会导致推挤、拥包、波浪、车辙等破坏景象。缺乏，那么会导致推挤、拥包、波浪、车辙等破坏景象。u 程度力作用深度普通不大，约为程度力作用深度普通不大，约为710cm左右。左右。 第一节第一节 行车荷载行车荷载 六、运动车辆对道路的动态影响六、运动车辆对道路的动态影响 2. 振动力振动力产生：因车身本身的振动和路面的不平整使车轮在路面上产生：因车身本身的振动和路面的不平整使车轮在路面上跳动而产生。跳动而产生。冲击系数冲击系数=振动轮载的最大峰值振动轮载的最大峰值静载静载轮载的振动作用可用冲击系数来衡量轮

12、载的振动作用可用冲击系数来衡量u较平整的路面上，车速不超越较平整的路面上，车速不超越50km/h，冲击系数不超越，冲击系数不超越1.3u路面设计时，有时以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。路面设计时，有时以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。u路面设计时，由于柔性路面有一定的抗振作用，所以普通路面设计时，由于柔性路面有一定的抗振作用，所以普通不思索行车荷载的振动力；对于刚性路面那么必需思索振动不思索行车荷载的振动力；对于刚性路面那么必需思索振动力的影响。力的影响。 第一节第一节 行车荷载行车荷载 六、运动车辆对道路的动态影响六、运动车辆对道路的动态影响 3. 车辆荷载作用的瞬时性车辆荷载作用的瞬时性

13、u路面构造中应力传送是经过相邻颗粒来完成路面构造中应力传送是经过相邻颗粒来完成u 瞬时性表现为路面变形的减小，可了解为路面刚度和强度瞬时性表现为路面变形的减小，可了解为路面刚度和强度相对增大。相对增大。 根据美国各州公路任务者协会根据美国各州公路任务者协会(AASHO)实验路曾对其作过实验路曾对其作过测定：测定： 速度由速度由3.2km/h56km/h时，沥青路面总弯沉减少时，沥青路面总弯沉减少36% 速度由速度由3.2km/h96.7km/h时，水泥砼路面板角挠度和板时，水泥砼路面板角挠度和板边应变量减少边应变量减少29%左右左右 第一节第一节 行车荷载行车荷载 六、运动车辆对道路的动态影响

14、六、运动车辆对道路的动态影响 4. 车辆荷载作用的反复性车辆荷载作用的反复性 反复荷载与一次荷载作用的效果并不一样：反复荷载与一次荷载作用的效果并不一样：弹性资料弹性资料表现出疲劳性质，即资料强度随荷载反复次数的表现出疲劳性质，即资料强度随荷载反复次数的添加而降低。添加而降低。弹塑性资料如土基和柔性路面弹塑性资料如土基和柔性路面产生变形累积产生变形累积因此，对于路面设计，在荷载目的上应同时思索轴重静力和因此，对于路面设计，在荷载目的上应同时思索轴重静力和动力量值以及轴载的作用次数。动力量值以及轴载的作用次数。第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 1. 交通量交通量交通量是指

15、一定时间间隔内各种车辆经过某一道路横断面交通量是指一定时间间隔内各种车辆经过某一道路横断面的数量。交通量经过交通流量调查分析得到。的数量。交通量经过交通流量调查分析得到。 经过观测站的调查与分折得到经过观测站的调查与分折得到u 对于公路设计，不仅要搜集交通总量，还要对车型进展对于公路设计，不仅要搜集交通总量，还要对车型进展分类。分类。4类：小客车、中型车、大型车、拖挂车。类：小客车、中型车、大型车、拖挂车。u 对于路面构造设计，还应确定轴型和轴载大小，同时对于路面构造设计，还应确定轴型和轴载大小，同时应估计货车的满载程度，确定空车率。应估计货车的满载程度，确定空车率。第一节第一节 行车荷载行车

16、荷载 七、交通分析七、交通分析 1. 交通量交通量利用自动化轴载仪直接记录通行车辆的轴数和轴载大小，利用自动化轴载仪直接记录通行车辆的轴数和轴载大小，然后按轴载大小分类统计累计轴载数。然后按轴载大小分类统计累计轴载数。 轴载谱调查与交通量统计相互校核与补充轴载谱调查与交通量统计相互校核与补充 轴载谱调查轴载谱调查第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 1. 交通量交通量 轴载谱调查轴载谱调查单轴双轮轴载谱0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%11021304150617081901011101211301411501611701811902012102212302

17、41250轴载范围（kN）各轴载范围车轴所占百分比第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 2. 轴载换算轴载换算为什么要进展轴载换算？为什么要进展轴载换算？我国水泥砼路面和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载我国水泥砼路面和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载100kN作为规范轴载作为规范轴载BZZ-100，其它各种轴载与通行次，其它各种轴载与通行次数按照等效换算原那么换算成规范轴载的当量通行次数。数按照等效换算原那么换算成规范轴载的当量通行次数。 等效换算原那么：即同一种路面构造在不同轴载作用下到等效换算原那么：即同一种路面构造在不同轴载作用下到达达 一样的损伤程度一样的损

18、伤程度第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 2. 轴载换算轴载换算换算公式换算公式轴载换算系数轴载换算系数i iisnsiiNNPP 式中：式中：a为反映轴型和轮组的影响系数；为反映轴型和轮组的影响系数；n为同路面构造特为同路面构造特性有关的系数；性有关的系数；Ni为第为第i级轴载作用次数；级轴载作用次数；Ns为第为第i级轴载换级轴载换算为规范轴载的作用次数。算为规范轴载的作用次数。 不同的路面构造其构造特性不同，损伤规范也不同，因此不同的路面构造其构造特性不同，损伤规范也不同，因此a、n的取值也不同，详细数值在以后有关的章节分别作引见。的取值也不同，详细数值在以后有关的章

19、节分别作引见。第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 3.设计年限累计交通量设计年限累计交通量 在进展路面构造设计时必需确定设计年限内规范轴载累计作用在进展路面构造设计时必需确定设计年限内规范轴载累计作用次数次数Ne。确定步骤如下：。确定步骤如下： 首先，经过调查分折确定初始年规范轴载日平均当量作用首先，经过调查分折确定初始年规范轴载日平均当量作用次数次数N1siiisiiiiNNNNNN13651 365 然后，经过分折论证，确定交通量年平均增长率然后，经过分折论证，确定交通量年平均增长率 最后，按下式确定设计年限内规范轴载累计作用次数最后，按下式确定设计年限内规范轴载累计

20、作用次数 3651)1 (1NNte第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 4. 轮迹横向分布轮迹横向分布 概念：普通而言，轴载通行次数是按一定规律分布在车概念：普通而言，轴载通行次数是按一定规律分布在车道横断面上，这称为轮迹的横向分布。道横断面上，这称为轮迹的横向分布。 轴载横向分布规律普通是用频率曲线表示：轴载横向分布规律普通是用频率曲线表示： 条带频率条带上遭到车轮的作用次数条带频率条带上遭到车轮的作用次数/车道上遭到的作用次数车道上遭到的作用次数第一节第一节 行车荷载行车荷载 七、交通分析七、交通分析 4. 轮迹横向分布轮迹横向分布 影响要素：影响轮迹横向分布频率曲线

21、图的要素有：交通影响要素：影响轮迹横向分布频率曲线图的要素有：交通量、交通组成、车道宽度、交通控制规那么等。量、交通组成、车道宽度、交通控制规那么等。 轮迹横向分布系数：在路面构造设计中，用轮迹横向分轮迹横向分布系数：在路面构造设计中，用轮迹横向分布系数布系数来反映轮迹横向分布频率的影响。通常取两个条带来反映轮迹横向分布频率的影响。通常取两个条带的宽度的宽度50cm由于双轮组每个轮宽为由于双轮组每个轮宽为20cm，轮隙宽，轮隙宽10cm的条带频率之和作为轮迹横向分布系数。的条带频率之和作为轮迹横向分布系数。一、温度变化和湿度变化对路基路面构造的影响一、温度变化和湿度变化对路基路面构造的影响 第

22、二节第二节 环境要素影响环境要素影响 1. 路基路面资料的强度和刚度随其温度和湿度的变化而变路基路面资料的强度和刚度随其温度和湿度的变化而变化。化。 2. 路基路面资料的体积也随路基路面构造内温度和湿度的路基路面资料的体积也随路基路面构造内温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩，当这种胀缩遭到约束时便产生升降而产生膨胀和收缩，当这种胀缩遭到约束时便产生温度应力和湿度应力。温度应力和湿度应力。 第二节第二节 环境要素影响环境要素影响 1. 路面构造内温度变化规律路面构造内温度变化规律 二、路面构造温度变化规律二、路面构造温度变化规律第二节第二节 环境要素影响环境要素影响 二、路面构造温度变化规律二、路

23、面构造温度变化规律2. 影响路面构造内温度情况的要素有：外部条件和内部要影响路面构造内温度情况的要素有：外部条件和内部要素素 外部条件：主要是气候条件，如太阳辐射、气温、风速、降外部条件：主要是气候条件，如太阳辐射、气温、风速、降水量和蒸发量等。其中主要是太阳辐射和气温。水量和蒸发量等。其中主要是太阳辐射和气温。内部要素：路面各构造层资料的热物理特性参数，如热传导内部要素：路面各构造层资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才干等。率、热容量和对辐射热的吸收才干等。3. 温度情况预估温度情况预估 预估路面构造内温度情况的方法有统计方法和实际方法预估路面构造内温度情况的方法有统计

24、方法和实际方法两种两种 第二节第二节 环境要素影响环境要素影响 二、路面构造温度变化规律二、路面构造温度变化规律3. 温度情况预估温度情况预估 统计方法：测温元件测定路面构造层内不同深度处的温统计方法：测温元件测定路面构造层内不同深度处的温度，同时搜集当地气候资料气温暖辐射热等，然后进度，同时搜集当地气候资料气温暖辐射热等，然后进展数学上的逐渐回归分折来建立路面构造内温度预估方程展数学上的逐渐回归分折来建立路面构造内温度预估方程如下式所示。也只能在本地域或条件类似地域运用如下式所示。也只能在本地域或条件类似地域运用cQbTaTamaxmaxu 实际方法参数确定难度大，实际预估的结果与实测结果存

25、实际方法参数确定难度大，实际预估的结果与实测结果存在一定的差距。在一定的差距。 实际方法：那么是运用热传导实际方程推上演各项气实际方法：那么是运用热传导实际方程推上演各项气候资料和路面资料热物理性参数组成的温度预估方程式。候资料和路面资料热物理性参数组成的温度预估方程式。第二节第二节 环境要素影响环境要素影响 三、路基路面构造湿度变化规律三、路基路面构造湿度变化规律 大气湿度的变化，经过降水、地面积水和地下水大气湿度的变化，经过降水、地面积水和地下水浸入路基路面构造，影响路基路面构造的强度、浸入路基路面构造，影响路基路面构造的强度、刚度及稳定性。刚度及稳定性。 u 由于影响路基湿度变化的要素很

26、多，难以从实际上给予由于影响路基湿度变化的要素很多，难以从实际上给予准确预测。准确预测。u 坚持路基枯燥的主要方法是设置良好的地面、地下排水坚持路基枯燥的主要方法是设置良好的地面、地下排水设备和路面构造排水设备设备和路面构造排水设备 。一、路基受力情况一、路基受力情况 第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性 1、荷载应力、荷载应力2ZPKZ2、自重应力、自重应力 ZB第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性 路基任务区内，土基路基任务区内，土基的强度和稳定性很重的强度和稳定性很重要。填料选择和压实要。填料选择和压实度要有更高要求。度要有更高要求。在路基某一深度处，当车轮荷

27、载引起的垂直应力与路基土自在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小约重引起的垂直应力相比所占比例很小约1/n=1/101/5时，时，该深度范围的路基称为路基任务区。该深度范围的路基称为路基任务区。 132KnPZZZPnKnaaaBZ第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性 三、路基土的应力应变特性三、路基土的应力应变特性 总变形的总变形的7095% 1、压入承载板实验方法、压入承载板实验方法 将承载板置于土基顶面，逐级进展加载卸载并记录该将承载板置于土基顶面，逐级进展加载卸载并记录该荷载引起的沉降变形，绘制应力与回弹变形关系曲线如右荷载引

28、起的沉降变形，绘制应力与回弹变形关系曲线如右图所示。图所示。lpDE)1(2 根据弹性力学实际，经过实验根据弹性力学实际，经过实验测得的回弹变形可用下式计算测得的回弹变形可用下式计算土基的回弹模量土基的回弹模量E：第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性 三、路基土的应力应变特性三、路基土的应力应变特性 1、压入承载板实验方法、压入承载板实验方法 安装同上，采用先逐级加载，安装同上，采用先逐级加载，然后逐级卸载。然后逐级卸载。 初始切线模量；初始切线模量； 切线模量；切线模量； 割线模量；割线模量； 回弹模量回弹模量2、应力或应变函数表征的方法、应力或应变函数表征的方法 如：砂性土路

29、基的回弹模量：如：砂性土路基的回弹模量： 21KRKE第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性 四、反复荷载对路基土的影响四、反复荷载对路基土的影响 土基接受着车轮荷载的多次反复作用。每一次荷载作用土基接受着车轮荷载的多次反复作用。每一次荷载作用之后，回弹变形即刻消逝而塑性变形那么残留在土基之之后，回弹变形即刻消逝而塑性变形那么残留在土基之中，随着作用次数的添加，产生塑性变形积累。最终导中，随着作用次数的添加，产生塑性变形积累。最终导致两种能够的结果：致两种能够的结果： 1. 土体逐渐压密。土体颗粒之间进一步靠扰，每次加载土体逐渐压密。土体颗粒之间进一步靠扰，每次加载产生的塑性变形愈

30、来愈小，直至稳定。产生的塑性变形愈来愈小，直至稳定。2. 土体被破坏。在反复荷载的作用下，每一次加载作用土体被破坏。在反复荷载的作用下，每一次加载作用在土体中产生了逐渐开展的剪切变形，构成能引起土在土体中产生了逐渐开展的剪切变形，构成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后到达破坏。体整体破坏的剪裂面，最后到达破坏。第四节第四节 土基的承载才干土基的承载才干 一、土基回弹模量一、土基回弹模量1. 柔性压板法柔性压板法2. 刚性压板法刚性压板法2221)(raparp 4)1(22Epal Epalrr)1 (2 020Epalarar)1 (4 2土基的承载才干都采用一定应力级位下的抗变形才干来表征。

31、用于表征土基的承载才干都采用一定应力级位下的抗变形才干来表征。用于表征土基承载力的参数目的有回弹模量、地基反响模量和加州承载比土基承载力的参数目的有回弹模量、地基反响模量和加州承载比CBR等。等。第四节第四节 土基的承载才干土基的承载才干 二、土基反响模量二、土基反响模量 1. 定义：用温克勒定义：用温克勒E.Winkler地基模型描画土基任务形状地基模型描画土基任务形状时，用地基反响模量时，用地基反响模量K表征土基的承载力。温克勒地基也表征土基的承载力。温克勒地基也称称K地基、弹簧地基、稠密液体地基地基、弹簧地基、稠密液体地基 lpK 2. K的测定的测定 用承载板实验确定，板直径为用承载板

32、实验确定，板直径为76cm，采用一次加载到位，采用一次加载到位的方法。的方法。 第四节第四节 土基的承载才干土基的承载才干 三、加州承载比三、加州承载比CBR1. 定义定义 加州承载比是美国加利福尼亚州加州承载比是美国加利福尼亚州California提出的一种评定土基及路面资料承载才干的目的。提出的一种评定土基及路面资料承载才干的目的。承载才干以资料抵抗部分荷载压入变形的才干表承载才干以资料抵抗部分荷载压入变形的才干表征，并采用高质量规范碎石为规范，以它们的相征，并采用高质量规范碎石为规范，以它们的相对比值表示对比值表示CBR值。值。100sppCBR2. 实验方法实验方法 用一个端部面积为用

33、一个端部面积为19.35cm的规范压头，以的规范压头，以0.127cmmin的速度压入土中，的速度压入土中，记录每贯入记录每贯入0.254cm时的单位压力，直至压入深度到达时的单位压力，直至压入深度到达1.27cm时为止。时为止。此外，规范压力此外，规范压力ps值是用高质量规范碎石由实验求得。值是用高质量规范碎石由实验求得。 一、路基的主要病害一、路基的主要病害 第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治 1. 路基的沉陷与沉缩路基的沉陷与沉缩路基沉陷：是指路基外表在垂直方向产生大的沉落，主要是由于路路基沉陷：是指路基外表在垂直方向产生大的沉落，主要是由于路基下部天然地基承载才

34、干缺乏，在路基自重的作用下引起下陷或向两基下部天然地基承载才干缺乏，在路基自重的作用下引起下陷或向两侧挤出而呵斥的。侧挤出而呵斥的。路基沉缩：是由于路基填料选择不当或填筑方法不合理或压实度缺路基沉缩：是由于路基填料选择不当或填筑方法不合理或压实度缺乏，在路基堤身内部构成过湿的夹层等要素，在荷载和水温综协作用乏，在路基堤身内部构成过湿的夹层等要素，在荷载和水温综协作用下引起的，普通沉降量不大。下引起的，普通沉降量不大。图图2-25 路基的沉陷和沉缩路基的沉陷和沉缩P49a路基沉陷及路基沉陷及 b路基沉缩路基沉缩 c地基沉陷地基沉陷一、路基的主要病害一、路基的主要病害 第五节第五节 路基的变形、破

35、坏及防治路基的变形、破坏及防治 2. 边坡滑塌边坡滑塌 溜方：由于少量土体沿土质边坡向下挪动而构成。通常指溜方：由于少量土体沿土质边坡向下挪动而构成。通常指的是边坡上外表薄层土体下溜，主要是由于流动水冲刷边的是边坡上外表薄层土体下溜，主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。坡或施工不当而引起的。 图图2-26 路基边坡溜方路基边坡溜方P49滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。主要滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。主要是由于土体的稳定性缺乏所引起的。是由于土体的稳定性缺乏所引起的。路堤滑坡产生缘由：边坡坡度过陡，或坡脚被冲刷淘空，或填土层次路堤滑坡产生缘由：边坡坡度过陡

36、，或坡脚被冲刷淘空，或填土层次安排不当。安排不当。路堑滑坡产生缘由：边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相顺应。路堑滑坡产生缘由：边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相顺应。粘性土层和蓄水的砂石层交替分层，特加是存在倾粘性土层和蓄水的砂石层交替分层，特加是存在倾向于路堑方向的斜坡层理存在。向于路堑方向的斜坡层理存在。第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治 3. 碎落和崩塌碎落和崩塌 碎落：是指路堑边坡风化岩层外表在碎落：是指路堑边坡风化岩层外表在大气温度与湿度的交替作用以大气温度与湿度的交替作用以及雨水冲刷和动力作用下，外及雨水冲刷和动力作用下，外表岩土从坡面上剥落下来。主

37、表岩土从坡面上剥落下来。主要危害是碎落的堆积会堵塞边要危害是碎落的堆积会堵塞边沟和侵占部分路基。沟和侵占部分路基。崩塌：是指大的石块或土块脱离原有崩塌：是指大的石块或土块脱离原有岩体或土体而沿边坡滚落。岩体或土体而沿边坡滚落。 第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治 4. 路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动 在较陡的山坡路基，假设路基底部被雨水浸湿构成滑动面，在较陡的山坡路基，假设路基底部被雨水浸湿构成滑动面，坡脚未设支撑或支撑缺乏，在路基自重和行车荷载作用下坡脚未设支撑或支撑缺乏，在路基自重和行车荷载作用下沿倾斜的原地面向下滑动。沿倾斜的原地面向下滑动。5. 不良地质和水文条件

38、呵斥的路基破坏不良地质和水文条件呵斥的路基破坏 主要是指不良地质条件如泥石流、溶洞等和较大自然灾主要是指不良地质条件如泥石流、溶洞等和较大自然灾祸如大暴雨等引起的路基大规模毁坏。祸如大暴雨等引起的路基大规模毁坏。 第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治 溜方、滑坡第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治 二、路基病害防治二、路基病害防治 1. 正确设计路基横断面；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置；作稳定处置；3. 采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证到达规

39、定的采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证到达规定的压实度；压实度；4. 适当提高路基，防止水分从侧面渗入或地下水位升入路适当提高路基，防止水分从侧面渗入或地下水位升入路基任务范围；基任务范围；5. 正确进展排水设计包括地面排水、地下排水、路面构正确进展排水设计包括地面排水、地下排水、路面构造排水以及地基特殊排水；造排水以及地基特殊排水；6. 必要是设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路必要是设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔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；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、修筑挡土构造物、土体加筋等防护与加采取边坡加固、修

40、筑挡土构造物、土体加筋等防护与加固技术措施，以提高其整体稳定性。固技术措施，以提高其整体稳定性。 第六节第六节 路面资料的力学强度特性路面资料的力学强度特性 路面所用的资料，按其不同的形状及成型性质大致可分路面所用的资料，按其不同的形状及成型性质大致可分为三类：为三类： 松散颗粒型材、沥青结合料类、无机结合料类松散颗粒型材、沥青结合料类、无机结合料类tgc第六节第六节 路面资料的力学强度特性路面资料的力学强度特性 一、抗剪强度一、抗剪强度 路面构造层抗剪强度缺乏可导致路面整体构造发生剪切破路面构造层抗剪强度缺乏可导致路面整体构造发生剪切破坏、部分构造产生剪切破坏和资料层的各种剪切破坏。坏、部分

41、构造产生剪切破坏和资料层的各种剪切破坏。按摩尔按摩尔(Mohr-Coulumb)强度实际，资料的抗剪强度包括强度实际，资料的抗剪强度包括摩擦阻力和粘结力两部分组成，即：摩擦阻力和粘结力两部分组成，即： tgcu 对于松散粒料无法进展直剪实验时，可以由三轴紧缩实对于松散粒料无法进展直剪实验时，可以由三轴紧缩实验，绘制摩尔圆和相应的包络线，按上式直线关系近似验，绘制摩尔圆和相应的包络线，按上式直线关系近似确定确定c、值。值。 二、抗拉强度二、抗拉强度 当路面构造层因收缩遭到约当路面构造层因收缩遭到约束阻力而产生拉应力超越资束阻力而产生拉应力超越资料的抗拉强度时，路面构造料的抗拉强度时，路面构造会产

42、生拉伸断裂。会产生拉伸断裂。路面资料的抗拉强度主要由路面资料的抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力提混合料中结合料的粘结力提供，可用直接拉伸或间接拉供，可用直接拉伸或间接拉伸实验测定。伸实验测定。间接拉伸实验抗拉强度由下间接拉伸实验抗拉强度由下式计算确定：式计算确定： hDPt2第六节第六节 路面资料的力学强度特性路面资料的力学强度特性 三、抗弯拉强度三、抗弯拉强度 水泥混凝土、沥青混凝土以及各种半刚性路面资料修筑的构水泥混凝土、沥青混凝土以及各种半刚性路面资料修筑的构造层，在车轮荷载作用下，处于受弯任务形状。由车轮荷载造层，在车轮荷载作用下，处于受弯任务形状。由车轮荷载引起的弯拉应力超越资料

43、的抗弯拉强度时，资料会产生弯曲引起的弯拉应力超越资料的抗弯拉强度时，资料会产生弯曲断裂。断裂。路面资料的抗弯拉强路面资料的抗弯拉强度，大多经过简支小度，大多经过简支小梁实验进展评定。采梁实验进展评定。采用三分点加载，抗弯用三分点加载，抗弯拉强度按下式计算：拉强度按下式计算： 2bhPlt第六节第六节 路面资料的力学强度特性路面资料的力学强度特性 四、应力应变特性四、应力应变特性 1. 碎、砾石资料碎、砾石资料 三轴紧缩实验得到的应力应变关系曲线阐明，无结合料三轴紧缩实验得到的应力应变关系曲线阐明，无结合料的碎、砾石资料的应力应变特性具有明显的非线性特征。的碎、砾石资料的应力应变特性具有明显的非线性特征。弹性模量弹性