路基路面工程第二章

第二章：行车荷载、环境因素、材料的力学特性
1）车辆的种类：道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类。

客车：小客车、中客车、大客车；
货车：整车、牵引式挂车、牵引式半挂车。

按载重量可以分为：轻型货车、中型货车、重型货车
2）我国公路与城市道路设计规范中均以100kN 作为设计标准轴重。

3）汽车对道路的静态压力
当量圆半径δ可以按下式确定。

p
P πδ= 式中：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 。

双圆荷载的当量圆直径d 和单圆荷载的当量圆直径D 分别按 错误！未找到引用源。

和错误！未找到引用源。

=错误！未找到引用源。

d 计算
四：运动车辆对道路的动态影响 P31页
车轮施加于路面的各种水平力Q 值与车轮的垂直压力P ，以及路面与车轮之间的附着系数
5）轮迹横向分布系数：两个条带（50cm ）频率之和。

6）路基土和路面材料的体积会随着路基路面结构内部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。

7）路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力σz 的近似计算：σz ＝错误！未找到引用源。

P ：一侧轮重荷载（kN ）；K:系数，一般取0.5；Z ：荷载中心下应力作用点的深度（m ）。

路基土本身自重在路基内深度为Z 处所引起的垂直应力σ B ： σB ＝γZ
γ：土的容重（kN/m3）； Z:应力作用点深度（m ）。

路基内任一点垂直应力包括由车轮引起σz 的和由土基自重引起的σB 两者共同作用。

8）路基工作区 在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力σz 与路基土自重引起的垂直应力σB 相比所占比例很小，仅为1/10～1/5时，该深度Z α范围内的路基称为路基工作区。

路基工作区深度的确定：
路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，对工作区范围内的土质选择、路基的压实度应提出较高的要求。

9）路基土的应力－应变特性：路基土的变形包括弹性形变和塑性形变两部分。

过大的塑性变形将导致各种沥青路面产生车辙和纵向不平整，对于水泥混凝土路面，路基土的塑性变形将引起板块断裂，弹性变形过大将使得沥青面层和水泥混凝土面板产生疲劳开裂。

10）压入承载板试验是研究土基应力-应变特性最常用的一种方法。

这种方法是以一定尺寸的刚性承载板置于土基顶面，逐级加荷卸荷，记录施加于承载板上的荷载及由该荷载所引起的沉降变形，根据试验结果，可绘出土基顶面压应力与回弹变形的关系曲线。

11）土基的应力应变关系除了出现非线性特性以外，还表现出塑性性质。

几种模量：（1）初始切线模量（2）切线模量（3）割线模量（4）回弹模量
第四节土基的承载能力
1）路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来表征，主要参数有土基回弹模量、地基反应模量、加州承载比（CBR）等。

2）地基反应模量温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉l，仅同作用于该点的垂直压力p成正比，而同其它相邻点处的压力无关。

地基回弹反应模量K=P/l （KN/m3）P为压力，l为弯沉
规定以直径为76cm的承载板为标准
3）土基的回弹模量：两种承载板：柔性承载板与刚性承载板
用刚性承载板测定土基回弹模量，压板下土基顶面的挠度为等值
4）加州承载比（CBR）：试验时，用一个端部面积为19.35cm 的标准压头，以0.127cm /min的速度压入土中，记录每贯入0.254cm时的单位压力，直至压入深度达到1.27cm时为止
错误！未找到引用源。

*100% p—对应于某一贯入度的土基单位压力，kPa；
ps—相应贯入度的标准压力，kPa
计算CBR值时，取贯入度为0.254cm。

但当贯入度为0.254cm时的CBR值小于贯入度为0.508cm时的CBR时，应采用后者为准。

第五节路基的变形、破坏与防治
1）路基的主要病害 1.路基沉陷 (1)自身压缩沉陷(2)天然地基承载力不足引起的沉陷。

2.边坡滑塌：溜方和滑坡
3.碎落和崩塌
4.路基沿山坡滑动
5.不良地质和水文条件造成的路基破坏
2）路基病害防治1.正确设计路基横断面；2.选择良好的路基填料，必要时进行稳定处理；3.采用正确的填筑方法，充分压实；4.适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入到路基工作区范围；
5.正确进行排水设计（地面排水、地下排水、路面结构排水及地基的特殊排水）；
6.必要时设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻和水分累计，设计砂垫层以疏干土基；
7.采取边坡加固、修筑支挡结构物、土体加筋等技术，提高整体稳定性。

3）路面材料的分类：（1）松散颗粒型材料及块料；（2）沥青结合料类；（3）无机结合料类。

按不同的成型方式（密实型、 嵌挤型和稳定型）形成各种结构层。

4）摩尔(Mohr —Coumbnb)强度理论，ϕστtg c += 式中 τ——抗剪强度，kPa ； c ——材料的粘结力，kPa ； σ——法向正应力，kPa ； υ——材料的内摩阻角。

5）抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。

6）弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。

小梁截面边长的尺寸应不低于混合料中集料最大粒径的4倍。

通常采用三分点加载。

7）考虑到温度与加荷时间对沥青混合料力学特性的影响，用劲度模量错误！未找到引用源。

表征其应力—应变关系。

沥青混合料的劲度模量实质上就是在特定温度和特定加荷时间条件下的常量参数
第七节 路面材料的累积变形与疲劳特性
1）重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：
（1）路面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将引起塑性变形的累积，超过一定限度时，路面使用功能将下降至允许限度以下，出现极限破坏状态；
（2）路面材料处于弹性工作状态，重复荷载导致材料内部产生微量损伤，累积到一定限度以后，路面结构发生疲劳断裂。

累积变形与疲劳破坏这两种破坏发生的共同特点就是破坏极限的发生不仅同荷载的应力大小有关，而且和荷载的作用次数有关。

2）积累变形：路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生的沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。

这种永久性的变形是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。

它不仅同荷载的大小，作用次数以及路基土的性状有关，也受路面各结构层材料变形特性的影响。

3）对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料强度的降低现象称为疲劳。

4）在应力作用一定次数后，材料的疲劳强度不再下降而趋于稳定，此稳定值称为疲劳极限。

5）曼诺(Miner)定律目前，常用曼诺定律在研究金属疲劳时所作出的假定来处理不同荷载的疲劳作用问题。

假定：各级荷载作用下材料所出现的疲劳损坏可以线性叠加。

即：假设某一级荷载Pi 作用Ni 次后使材料达到疲劳破坏，则该级荷载作用一次相当于消耗了材料疲劳寿命的1/Ni 。

∑==j i i i N n D 1。