路面材料的力学性能说课材料.ppt

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1、路面材料的力学性能二、颗粒材料的工程性质1强度来源3变形累积2应力应变关系4泊松比1、强度来源颗粒类材料由于无结合料的黏结，所以不是一个整体，是一个结构层，但自身是松散的。不能承受拉应力的作用，可以受压或受剪切。黏结力为零。内磨檫力提供了抗剪切强度，但取决于粒料的纹理、密实度、颗粒形状、级配等因素强度来源骨架结构，不含或很少细料（<0.074）的状态，见图：强度来源于接触部位的摩擦力，对集料强度要求高；水稳定性好，透水性好，无冻敏骨架-填充结构，见图：强度来自于摩擦力，抗剪切强度有所提高；密度高，透水性差，可能是冻敏的，取决于填

2、充料；不耐冲刷。三渣多属于这种结构。悬浮结构，粗集料悬浮于细集料之中，见图：强度取决于填充料；密度高，不透水，水敏，冻敏，不耐冲刷颗粒材料的几种组成状态压碎值取决于集料的强度和形状，压碎值不足的危害是很大的，产生变形和强度问题即便是基层、底基层等层次，虽然整体受力较小，但局部接触应力可能很大，仍需要限制压碎值过于密实碎可提高强度，但可能会牺牲水稳定性、温度稳定性和抗冲刷能力，设计者应设法平衡强度与稳定性之间的关系形状可能会影响压碎值，所以采用测试压碎值的集料的形状应符合要求。集料生产过程中的内部裂纹会影响压碎值压碎值、性状与透水

3、性级配要求应满足一定的级配要求，可参见有关手册或规范测试与计算测试采用三轴试验计算：2、应力-应变关系三轴试验测定方法应力-应变关系注意：该曲线与土的应力-应变曲线的区别εθ为主应力之和k为系数，k1=7.0-15.7，k2=0.46-0.64由于σ1与σ3有关，所以模量还可以表示为：粒料的模量与受力状态有关随着荷载（弯沉）的增大，模量在增加荷载-弯沉关系Pl破坏点粒料模量的取值比较困难，因为E=F（应力，棱角，纹理，密度），设计中无法考虑这么详细设计中的考虑3、变形累积与土的变形累计规律类似当较小时，趋于缓慢稳定增加当较大时，

4、急剧增加随增加，稳定的增加4、泊松比一般0.2-0.5，一般取0.25-0.35三、稳定类材料1、强度特性强度来源：黏结力，内摩擦力当采用黏结力、内摩擦力的概念时，总与剪切有关。实际上，黏结力和内摩擦力提供了各种强度。测试方法三轴压缩试验，P45图5-2梁式试件，4点加荷法，三分点加荷试验，P45图5-2劈裂试验，间接拉伸试验，图同样三种组成状态。由于是整体性材料，所以同样应注意其水稳定性。细集料（结合料）含量越多，越容易冲刷。在满足填充要求的前提下，应尽量减少细集料的用量。强度不是唯一的标准。级配一般采用骨架-填充结构2、三轴

5、压缩状态下的应力-应变关系σ-ε关系与土的类似（P35，图4-1），见下图，应变随荷载的增大而迅速增大。同样，为应力偏量的函数。在应力级位较小时，近似直线，E为常数。与粒料的σ-ε关系有很大不同，凹向相反，悬浮结构的粒料可能相似（如果细料类似土的话），这反映了黏结型与嵌锁型的区别。3、梁式弯拉状态下的应力-应变关系梁式试件是半拉半压的受力状态，性质应处于拉、压之间，所得模量略小于三轴不反映侧限力的影响应力-应变曲线与上图类似，但损坏区域更明显，速度更快4、影响因素结合料的剂量和活性龄期集料的类型（土）5、参考值域水泥土：E=（0

6、.7-7）*1000Mpa，μ=0.15-0.35水泥稳定碎石：（7-28）*1000Mpa，μ=0.15-0.206、变形特性累计永久变形忽略不计7、疲劳特性疲劳是指材料在低于极限荷载的英里作用下发生破坏，是重复荷载作用下微裂纹的扩展，重复荷载作用的大小不可太大。疲劳反映了路面的寿命，反映了小吨位荷载作用下的数千万次的重复作用，滴水穿石的效果。疲劳设计是路面设计的重要概念，是路面设计的重要特点。疲劳寿命：指从开始加载至损坏时的荷载作用次数；通常采用梁式试件测量，四点加荷法。所施加的应力实际上就是破坏时的应力，成为疲劳强度。疲劳

7、极限：当荷载小于一定数值时，材料永远不会发生疲劳损坏，这个数值曾经定义为10^7，目前已经不行。对钢材，应力比0.5。概念加载波形有多种，典型的有三种：低应力为零：常用方式，沥青路面方式低应力>零：水泥路面方式低应力<零：双向加载方式，不常用随着荷载作用次数的增加，材料的抗力（强度、模量）在不断降低。疲劳寿命与加荷方式、波形、频率等因素有关。荷载级位越大，疲劳寿命越短；荷载级位越小，疲劳寿命越长。当然还与材料自身的特性有关，与黏结料的性质有关，与集料的性质也有关。一般而言，影响弯拉强度的因素都将影响疲劳特性。疲劳特性一般用应力或

8、应变与疲劳寿命之间的关系来表示，两者之间在半对数或双对数坐标上一般呈线性关系。见图。疲劳方程的离散性一般很大常见表达方式：低应力为零有高低应力比时的疲劳方程：低应力>0疲劳方程：极限曲率半径，R：曲率半径，N：作用次数。对荷载的敏感性参数β反映了材料对荷载的敏感