长大路基路面之第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质*目的要求1了解车辆的分类。2掌握轴载的换算、累计轴载的计算。3掌握环境因素对路基路面的影响。4掌握土基力学强度特性以及路基土的应力－应变特性。5掌握影响土基的承载能力。6掌握路面材料的力学强度特性。7掌握路面材料的累积变形与疲劳特性。*课时：4学时*授课内容一、行车荷载二、环境因素的影响三、土基的力学强度特性四、土基的承载能力五、路基的变形、破坏与防治六、路面材料的力学强度特性七、路面材料的累积变形与疲劳特性*重点1.环境对路基路面使用性能的影响2.土基的力学特性3.路基的常见破坏4.路面材料的力学特性

2、*难点土基的力学特性路面材料的力学特性*教学方法利用多媒体以课堂讲授为主，结合课堂讨论。一、行车荷载1.车辆的种类小客车中客车根据：座位整车牵引式挂车牵引式半挂车车大客车客车货车汽车荷载主要是考虑轴重。我国设计标准轴载——100kN。前轮一般单轴，单轮组。后轴有单轴、双轴、三轴等。所谓双轴、三轴指多个轴非常靠近。轮组：一个轴的单侧的轮数，一般有单轮组，双轮组。我国常用汽车路面设计参数。2.汽车的轴型移动荷载——实际施加的是大小和位置均变化的，比较复杂。目前成熟方法——将车辆荷载视作静态荷载。1）大小与分布2）轮胎与路面的接触面形状实际椭圆形——

3、简化成当量圆3.汽车对道路的静态压力4.运动车辆对道路的动态影响水平力——路面结构承受剪力，车辆在启动或制动时水平力很大。垂直力——大小和位置均变化的移动荷载。考虑动荷载有几种方法：（1）大小不变的移动荷载；（2）大小变化、位置不变的动态荷载；（3）静态荷载修正法：加入冲击系数，将静态荷载修正后成为设计荷载。即动荷载的峰值大于静载。动荷载的反复作用：塑性累积变形，疲劳等。图2-5车速与路面变形的关系逐年增加。式中：为设计的初始年平均日交通量；为设计年限。5.交通分析确定公路等级。交通组成很复杂，要进行换算。即在设计年限内以固定的增长率一般依据设

4、计年限内累计交通量1）交通量2）轴载组成与等效换算轴载谱：各级轴载所占的比例，即轴载组成。轴载换算：标准轴载－双轮组单轴轴载100kN。换算原则－等效破坏原则，即同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。——标准轴载作用次数；——级轴载作用次数；——级轴载换算为标准轴载的换算系数。——系数，反映轴型和轮组轮胎数；——级荷载重；——标准轴载重；——系数，与路面结构特性有关。换算公式式中：3）轮迹横向分布所有交通量并不是作用在同一点上，也不是全断面上，而是按一定规律分布在车道横断面上，称作轮迹横向分布。混合行驶的双车道上轮迹横向分布频率曲线。

5、1．温度和湿度的影响（1）对材料力学性质的影响一般随温度和湿度的增加强度和刚度下降。（2）胀缩变形受阻产生温度和湿度应力。二、环境因素2．路面结构内的温度（1）影响因素：太阳辐射、气温、风速、降雨量和蒸发量等。主要：太阳辐射和气温（2）路面结构内的温度确定方法式中：——路面某一深度处的最高温度；——相应的日最高气温；①统计方法测路面内温度，收集太阳辐射和气温等资料，回归得出②理论法。热传导方程。参数难以确定，假设太多。Q——相应的太阳辐射热；a,b,c——回归常数1.路基受力状况路基承受路基自重和汽车轮重。2.路基工作区从汽车荷载引起的垂直应力

6、随深度的变化情况引出路基工作区。1）定义：当汽车荷载引起的垂直应力仅为路基自重引起的垂直应力的1/10～1/5对应的深度范围内的路基称为路基工作区时。此区之外，汽车荷载的影响忽略不计。三、路基受力状况2）路基工作区深度式中：－系数，P－一侧轮重；K－系数，取3.路基土的应力－应变特性1）土的特性（1）非线性（2）弹塑性（3）流变特性非线性的考虑用局部线性化方法，纯弹性的考虑用回弹模量的方法。2）土的模量（1）初始切线模量：应力为零时的应力－应变曲线的斜率；（2）切线模量：某应力处应力－应变曲线的斜率；（3）割线模量：某某应力处应力－应变曲线上的

7、点同起始点相连的割线的斜率；（4）回弹模量：应力卸除阶段，应力－应变曲线的割线模量4.重复荷载对路基土的影响主要是塑性累积变形，一种是压密，一种是造成土体剪切破坏。四、土基的承载能力常用的指标有：回弹模量、地基反应模量和加州承载比1.土基回弹模量适用范围：弹性半空间地基（一般柔性路面采用），参数有回弹模量E和泊松比测定方法：柔性承载板法和刚性承载板法（1）柔性承载板法（2）刚性承载板法一般直径为。地基反应模量：压力与弯沉之比。2、地基反应模量适用范围及定义：适用于温克勒（E.Winkler）地基。假定土基顶面任一点的弯沉仅同作用于该点的垂直压力

8、成正比，而同其相邻点处的压力无关。即地基可以认为由许各不相连的弹簧组成。一般刚性路面下路基采用温克勒（E.Winkler）地基。测定方法承载板法——与