路基工作区路基变形特性教学内容.ppt

《路基工作区路基变形特性教学内容.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、路基工作区路基变形特性路基支撑刚度不足引发的行车道凹陷进而水损害在整个路面结构的总变形中，土基的变形占70~95%，路面结构的破坏，土基不均匀的过大变形是重要原因之一。因此，研究土基的力学特征与设计要求，一直是道路设计中重要的部分。提高路基土的抗变形能力是提高路基路面结构整体强度和刚度的重要方面。路基的变形分为：可恢复的变形和不可恢复的变形。路基的不可恢复变形将引起路基标高和边坡坡度、形状的改变。严重时，造成土体位移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基各种破坏。路基的重要作用1路基受力与路基工作区σz+σBσBσzσzσBP轮重σz土基中应力分布路基内某一深度处的荷载＝静载（路基自重）

2、+轮载（外荷载）。路基自重包括路基本身的重量和路面结构层的重量。由于路面结构层的厚度相对于路基某一深度而言小的多，虽然路面结构材料的容重略大于路基土，但可忽略这个容重差别，可把路面结构看作与土的容重相等的均质土，进行当量厚度计算。计算轮载引起的垂直应力时，假定弹性均质半空间体路基上作用一圆形均布荷载，利用布辛尼斯克公式解得。轮载应力：－车轮换算的均布荷载，KN/m2；－圆形均布荷载作用面积的直径，m;－圆形均布荷载中心下应力作用点的深度，m。－离开轮迹中心的距离，m；在轮迹中心下时，＝0，—土的容重；自重应力σB，KN/m3；Z－应力作用点的深度，m。当用集中荷载（一侧轮重P）计算时：

3、当，＝5～10时可忽略轮载作用的影响，这个深度用Za表示，该深度区域称为路基工作区。计算路基工作区的深度，常用一侧轮重（集中荷载）进行，如下式。Za的计算：标准轴重算得：Za=150cm～190cm我国将Za＝0~150cm深度范围定义为上路堤。工程实践中发现关于路基工作区路基工作区深度有两种情况：Za大于路基填土高度，影响到地基一定深度Za小于路基填土高度。决定Za的两种因素：该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。路床、路堤的划分主要考虑Za的影响计算路基工作区存在的问题：1、工作区与荷载影响区界定不明确；2、实际轮载（超限轮载）作用范围；2土基的荷载—变形

4、特性2.1土基的非线性变形特性土基的受力特性即应力与变形的关系。土是具有三相体系组成的材料，它的三相体系特性使它与其它工程材料如钢材、水泥混凝土等有较大差别。它是具有流变性质的材料，力学性质最突出的是土在受力时的非线性变形特性，在重复荷载作用下，残余变形具有累加性。应力重复作用对应变特性的影响轴向总应变轴向总应变轴向回弹应变轴向回弹模量﹤0.1MPa急剧下降含水量=15.3%，干密度=1900Kg/m3,=0.025MPa，=0.44MPa回弹应变主要与应力水平有关，随重复作用次数增大略有变化回弹模量在路基土通常的工作范围内随重复应力的增大急剧下降应力重复作用对应变特性的影响---三轴

5、试验应变与重复加载应力水平有关---施加的偏应力与静抗压强度之比值（称应力水平）存在临界值；应力水平临界值与土的类型和相对含水量有关（土的液限/含水量），当相对含水量﹤0.7时，该/比值在0.45～0.55；当土很湿，（相对含水量＞0.7），其值急剧下降，此时应力水平临界值：粘性土为0.09，粉性土为0.10，砂性土为0.12～0.15。按多次重复作用后的总应变确定的变形模量比初次作用确定的低在荷载重复作用下不发生破坏变形的安全相对荷载值称为临界值或安全相对荷载。两条试验曲线DpP0l承载板压入试验(a)σ3=常量σ1-σ3σ1σ3σ1σ3ε①初始模量②切线模量③割线模量：④回弹模量：

6、应力卸除价段，应力—应变曲线的割线或切线模量。σ1-σ3（P）εα0ε回弹变形残余变形总变形α0B(l)前1、2、3种模量取值时的应变值包括了残余应变和回弹应变在内的总应变，而回弹模量取值时的应变值是已扣除残余应变后的回弹应变。图(a)工程上，压入承载板试验是世界上研究土基应力－应变特性最常用的一种方法。这种方法以一定尺寸的圆形刚性承载板置于土基顶面，采用逐级加荷卸荷法，记录施加在承载板上的荷载及由该荷载所引起的路基变形。由试验结果绘制出土基顶面压应力与回弹变形的关系由线，如图C所示分析图（b）室内三轴试验显示，土的应力应变关系曲线，一般没有直线段，应力消除后，试样也恢复不到原来的状态

7、，因为非饱和土受到压应力作用后，土的孔隙压缩，土的骨架的矿物颗粒发生相对移动，这两种变形，有一部分回弹了，有一部分是属于不可恢复的残余变形，由此说明土除非线性变形性质外，还有塑性变形性质。所以是弹塑性体，具有非线性变形性。路基的模量的确定方法在路面设计中，若完全按照土基的非线性，塑性变形性决定它的计算参数，（主要是模量E），就要改变路面设计的弹性层状体系理论，且目前还没有得出可用于设计的非线性材料模量E与应力－应变的确定关系式，都是根据土基在路