行车荷载环境因素材料的力学特性.pptx

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1、会计学1行车荷载环境因素材料的力学特性行车荷载环境因素材料的力学特性一、车辆的种类一、车辆的种类一、车辆的种类一、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。道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类。道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类。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；客车：小客车、中客车、大客车；客车：小客车、中客车、大客车；客车：小客车、中客车、大客车；货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。二、汽车的轴型二、汽车的轴型二、汽

2、车的轴型二、汽车的轴型 我国公路与城市道路设计规范中均以我国公路与城市道路设计规范中均以我国公路与城市道路设计规范中均以我国公路与城市道路设计规范中均以100kN100kN作为标准轴作为标准轴作为标准轴作为标准轴重。目前我国公路行驶的车辆，后轴轴载一般在重。目前我国公路行驶的车辆，后轴轴载一般在重。目前我国公路行驶的车辆，后轴轴载一般在重。目前我国公路行驶的车辆，后轴轴载一般在6060130kN130kN范围内。范围内。范围内。范围内。三、汽车对道路的静态压力三、汽车对道路的静态压力三、汽车对道路的静态压力三、汽车对道路的静态压力 静态压力静态压力静态压力静态压力P P的影响因素：的影响因素：

3、的影响因素：的影响因素：1.1.汽车轮胎内压；汽车轮胎内压；汽车轮胎内压；汽车轮胎内压；2.2.轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；3.3.轮载的大小。轮载的大小。轮载的大小。轮载的大小。第1页/共20页四、运动车辆对道路的动态影响四、运动车辆对道路的动态影响四、运动车辆对道路的动态影响四、运动车辆对道路的动态影响 1.1.水平力对路面造成的影响：水平力对路面造成的影响：水平力对路面造成的影响：水平力对路面造成的影响：面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生面层材料抗剪强度不足时

4、，在水平荷载作用下，会产生面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。推移、拥包、波浪、车辙等破坏。推移、拥包、波浪、车辙等破坏。推移、拥包、波浪、车辙等破坏。2.2.轮载的动态（振动）轮载的动态（振动）轮载的动态（振动）轮载的动态（振动）轮载动态变化的轮载动态变化的轮载动态变化的轮载动态变化的影响因素：车速、路面平整度、车辆的影响因素：车速、路面平整度、车辆的影响因素：车速、路面平整度、车辆的影响因素：车速、路面平整度、车辆的振动特性。振动特性。振动特性。振动特性。冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。冲击系

5、数：振动轮载的最大值与静载的比值。冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。3.3.轮载作用的瞬时性轮载作用的瞬时性轮载作用的瞬时性轮载作用的瞬时性 车轮通过路面的时间约为车轮通过路面的时间约为车轮通过路面的时间约为车轮通过路面的时间约为0.010.010.1s0.1s左右，当应力出现的左右，当应力出现的左右，当应力出现的左右，当应力出现的时间很短时，来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用时间很短时，来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用时间很短时，来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用时间很短时，来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用那样完整表现

6、出来。那样完整表现出来。那样完整表现出来。那样完整表现出来。4.4.车辆荷载作用的重复性车辆荷载作用的重复性车辆荷载作用的重复性车辆荷载作用的重复性 路面材料产生疲劳破环的主要原因路面材料产生疲劳破环的主要原因路面材料产生疲劳破环的主要原因路面材料产生疲劳破环的主要原因第2页/共20页五、交通分析五、交通分析五、交通分析五、交通分析 1.1.交通量及其增长率交通量及其增长率交通量及其增长率交通量及其增长率 交通量：指一定时间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量。交通量：指一定时间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量。交通量：指一定时间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量。交通量：指一定时

7、间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量。年平均日交通量，考虑月分布不均匀系数、日分布不均匀系数等。年平均日交通量，考虑月分布不均匀系数、日分布不均匀系数等。年平均日交通量，考虑月分布不均匀系数、日分布不均匀系数等。年平均日交通量，考虑月分布不均匀系数、日分布不均匀系数等。交通量年平均增长率。交通量年平均增长率。交通量年平均增长率。交通量年平均增长率。设计年限内的累计交通量设计年限内的累计交通量设计年限内的累计交通量设计年限内的累计交通量 2.2.轴载组成与轴载换算轴载组成与轴载换算轴载组成与轴载换算轴载组成与轴载换算 轴载换算：道路是行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为轴载换算：道

8、路是行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为轴载换算：道路是行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为轴载换算：道路是行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为BZZ-100BZZ-100。轴载等效换算的原则：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损轴载等效换算的原则：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损轴载等效换算的原则：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损轴载等效换算的原则：同一种路面结构

9、在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。伤程度。伤程度。伤程度。3.3.轮迹横向分布轮迹横向分布轮迹横向分布轮迹横向分布 由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数不会集中在由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数不会集中在由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数不会集中在由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数不会集中在横断面上某一固定位置，而是按一定规分布在车道横断面上。横断面上某一固定位置，而是按一定规分布在车道横断面上。横断面上某一固定位置，而是按一定规分布在车道横断面上。横断面上某一固定位置，而是按一定规分布在车道横断面上。轮迹横向分布频率的

10、影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管轮迹横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管轮迹横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管轮迹横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管理规则等。理规则等。理规则等。理规则等。第3页/共20页 2-2 环境影响因素环境影响因素一、温度的影响作用一、温度的影响作用一、温度的影响作用一、温度的影响作用 1.1.影响机理影响机理影响机理影响机理 路路路路基基基基土土土土和和和和路路路路面面面面材材材材料料料料的的的的体体体体积积积积会会会会随随随随着着着着路路路路基基基基路路路路面面面面结结结结构构构构内内

11、内内部部部部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。由由由由于于于于温温温温度度度度和和和和湿湿湿湿度度度度在在在在路路路路基基基基路路路路面面面面结结结结构构构构内内内内部部部部的的的的变变变变化化化化沿沿沿沿深深深深度度度度方方方方向向向向是是是是不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的，所所所所以以以以不不不不同同同同深深深深度度度度处处处处胀胀胀胀缩缩缩缩的的的的变变变变化化化化也也也也是是是是不不不不同同同同的。的。的。的。当当当当这这这这种种种种不不不不均均均均匀匀匀匀胀胀胀胀缩缩缩缩受

12、受受受到到到到某某某某种种种种原原原原因因因因的的的的约约约约束束束束而而而而不不不不能能能能实实实实现现现现时时时时，路路路路基基基基路路路路面面面面结结结结构构构构内内内内部部部部就就就就会会会会产产产产生生生生附附附附加加加加应应应应力力力力，即即即即温温温温度度度度应应应应力力力力和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。第4页/共20页 2.2.影响温度变化的因素：影响温度变化的因素：影响温度变化的因素：影响温度变化的因素：内部：路面各结构层材料的热物理参数，如热传导率、内部：路面各

13、结构层材料的热物理参数，如热传导率、内部：路面各结构层材料的热物理参数，如热传导率、内部：路面各结构层材料的热物理参数，如热传导率、热容量、对辐射热的吸收能力等；热容量、对辐射热的吸收能力等；热容量、对辐射热的吸收能力等；热容量、对辐射热的吸收能力等；外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降水、蒸发量等。水、蒸发量等。水、蒸发量等。水、蒸发量等。二、湿度的影响作用二、湿度的影响作用二、湿度的影响作用二、湿度的影响作用 1.1.对路基的影响对路基

14、的影响对路基的影响对路基的影响 冻胀翻浆（与温度作用共同进行）冻胀翻浆（与温度作用共同进行）冻胀翻浆（与温度作用共同进行）冻胀翻浆（与温度作用共同进行）过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性 2.2.做好路基路面排水的重要性做好路基路面排水的重要性做好路基路面排水的重要性做好路基路面排水的重要性 第5页/共20页 2-3土基的力学强度特土基的力学强度特性性一、路基的受力状况一、路基的受力状况一、路基的受力状况一、路基的受力状况 路基承受路基自重和汽车荷载。路基承受路基自重和汽车荷载

15、。路基承受路基自重和汽车荷载。路基承受路基自重和汽车荷载。在路基上部靠近路面结构的一定深度内，路基土主要承受车辆荷载在路基上部靠近路面结构的一定深度内，路基土主要承受车辆荷载在路基上部靠近路面结构的一定深度内，路基土主要承受车辆荷载在路基上部靠近路面结构的一定深度内，路基土主要承受车辆荷载的影响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内，当车辆的影响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内，当车辆的影响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内，当车辆的影响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内，当车辆驶过后，路基能立即恢复原状。驶过后，路基能立即恢复原状。驶过后

16、，路基能立即恢复原状。驶过后，路基能立即恢复原状。路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力zz的近似计算：的近似计算：的近似计算：的近似计算：zzP P：一侧轮重荷载（：一侧轮重荷载（：一侧轮重荷载（：一侧轮重荷载（kNkN）;K:K:系数，一般取系数，一般取系数，一般取系数，一般取0.50.5；Z Z：荷载中心下应力作用点的深度（：荷载中心下应力作用点的深度（：荷载中心下应力作用点的深度（：荷载中心下应力作用点的深度（mm）.路基土本身自重在路基内深度为路基土本身自重在路基内深度为

17、路基土本身自重在路基内深度为路基土本身自重在路基内深度为Z Z处所引起的垂直应力处所引起的垂直应力处所引起的垂直应力处所引起的垂直应力BB：BBZZ ：土的容重（：土的容重（：土的容重（：土的容重（kN/m3kN/m3）Z:Z:应力作用点深度（应力作用点深度（应力作用点深度（应力作用点深度（mm）。）。）。）。路基内任一点垂直应力包括由车轮引起路基内任一点垂直应力包括由车轮引起路基内任一点垂直应力包括由车轮引起路基内任一点垂直应力包括由车轮引起zz的和由土基自重引起的的和由土基自重引起的的和由土基自重引起的的和由土基自重引起的BB两者共同作用。两者共同作用。两者共同作用。两者共同作用。第6页/

18、共20页二、路基工作区二、路基工作区二、路基工作区二、路基工作区 概念：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力概念：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力概念：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力概念：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力 z z与路基土自重引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力 z z相比所占比例很小，仅为相比所占比例很小，仅为相比所占比例很小，仅为相比所占比例很小，仅为1/101/101/51/5时，该深度时，该深度时，该深度时，该深度Z Z 范围内的路基称为路基工作区。范围内的路基称为路基工作区。范

19、围内的路基称为路基工作区。范围内的路基称为路基工作区。在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减小。影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减小。影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减小。影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减小。路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的路基工作区内，土基

20、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、路基强度和稳定性极为重要，对工作区范围内的土质选择、路基强度和稳定性极为重要，对工作区范围内的土质选择、路基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。的压实度应提出较高的要求。的压实度应提出较高的要求。的压实度应提出较高的要求。第7页/共20页三、路基土的应力应变特性三、路基土的应力应变特性三、路基土的应力应变特性三、路基土的应力应变特性 路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大

21、的塑性变形导路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导致沥青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的致沥青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的致沥青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的致沥青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的断裂。在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。断裂。在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。断裂。在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。断裂。在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。理想线弹性体的变形特征：理想线弹性体的变形特征：理想线弹性体的变形特征：理想线弹性体的变形特征：土基土的组成包括固相、液相和气相

22、三部分（三相体）。路土基土的组成包括固相、液相和气相三部分（三相体）。路土基土的组成包括固相、液相和气相三部分（三相体）。路土基土的组成包括固相、液相和气相三部分（三相体）。路基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。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，还表现出塑土基的应力应变关系除了出现非线性特性

23、以外，还表现出塑性性质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形性性质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形性性质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形性性质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形或塑性变形）或塑性变形）或塑性变形）或塑性变形）路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大小有关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期，变形小有关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初

24、期，变形小有关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期，变形小有关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期，变形量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流变特性，主要与塑性应变有关。变特性，主要与塑性应变有关。变特性，主要与塑性应变有关。变特性，主要与塑性应变有关。第8页/共20页四、重复荷载对路基土的影响四、重复荷载对路基土的影响四、重复荷载对路基土的影响四、重复荷载对路基土的影响 重复荷载对土基的影响主

25、要体现在塑性变形累积。重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积。重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积。重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积。一是土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，一是土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，一是土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，一是土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏；直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏；直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏；直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏；二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的

26、剪二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏。到破坏。到破坏。到破坏。第9页/共20页 2-4土基的承载能力土基的承载能力 路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来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表征表征表征 ，主要参数有，主要参数有，主要参数有，

27、主要参数有E E、K K、CBRCBR。一、一、一、一、土基的回弹模量土基的回弹模量土基的回弹模量土基的回弹模量 以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在以回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，可以在弹性理论为基瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，可以在弹性理论为基瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，可以在弹性理论为基瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，可以在弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。本体系的各种设计方法中得到应用。本体系的各种设计方法中得到应用。本体系的各种设

28、计方法中得到应用。柔性承载板与刚性承载板。柔性承载板与刚性承载板。柔性承载板与刚性承载板。柔性承载板与刚性承载板。刚性承载板用于土基回弹模量的测试。刚性承载板用于土基回弹模量的测试。刚性承载板用于土基回弹模量的测试。刚性承载板用于土基回弹模量的测试。第10页/共20页二、地基反应模量二、地基反应模量二、地基反应模量二、地基反应模量 用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基反应模用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基反应模用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基反应模用温克勒地基模型描述土基工作状态时。用地基反应模量表征土基的承载能力。量表征土基的承载能力。量表征土基的承载能力。量表征土

29、基的承载能力。温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉l l，仅同作，仅同作，仅同作，仅同作用于该点的垂直压力用于该点的垂直压力用于该点的垂直压力用于该点的垂直压力p p成正比，而同其它相邻点处的压力无成正比，而同其它相邻点处的压力无成正比，而同其它相邻点处的压力无成正比，而同其它相邻点处的压力无关。关。关。关。第11页/共20页三、加州承载比（三、加州承载比（三、加州承载比（三、加州承载比（CBRCBR）加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定加州承载比是早年由美国

30、加利福尼亚州提出的一种评定加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示以它们的相对比值表示以它们的相对比值表示以

31、它们的相对比值表示CBRCBR值。值。值。值。CBRCBR值的室内测试及现场测试。值的室内测试及现场测试。值的室内测试及现场测试。值的室内测试及现场测试。室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试件，在加载前要浸水件，在加载前要浸水件，在加载前要浸水件，在加载前要浸水4d4d。室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响，必须室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响，必须室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响，必须室外测试结果受现场含水量和压

32、实均匀性的影响，必须加以修正。加以修正。加以修正。加以修正。第12页/共20页2-5路基的变形破坏及防治路基的变形破坏及防治 一、路基的主要病害一、路基的主要病害一、路基的主要病害一、路基的主要病害 1.1.路基沉陷路基沉陷路基沉陷路基沉陷 自身压缩沉陷；自身压缩沉陷；自身压缩沉陷；自身压缩沉陷；天然地基承载力不足引起的沉陷。天然地基承载力不足引起的沉陷。天然地基承载力不足引起的沉陷。天然地基承载力不足引起的沉陷。2.2.边坡滑塌边坡滑塌边坡滑塌边坡滑塌 3.3.碎落和崩塌碎落和崩塌碎落和崩塌碎落和崩塌 4.4.路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动 5.5.不良地质和水文条

33、件造成的路基破坏不良地质和水文条件造成的路基破坏不良地质和水文条件造成的路基破坏不良地质和水文条件造成的路基破坏第13页/共20页 2-6 路面材料的力学强度特性路面材料的力学强度特性路面材料的分类：路面材料的分类：路面材料的分类：路面材料的分类：（1 1）松散颗粒型材料及块料；（）松散颗粒型材料及块料；（）松散颗粒型材料及块料；（）松散颗粒型材料及块料；（2 2）沥青结合料类；）沥青结合料类；）沥青结合料类；）沥青结合料类；（3 3）无机结合料类。按不同的成型方式（密实型、嵌挤型）无机结合料类。按不同的成型方式（密实型、嵌挤型）无机结合料类。按不同的成型方式（密实型、嵌挤型）无机结合料类。按

34、不同的成型方式（密实型、嵌挤型和稳定型）形成各种结构层。和稳定型）形成各种结构层。和稳定型）形成各种结构层。和稳定型）形成各种结构层。一、抗剪强度一、抗剪强度一、抗剪强度一、抗剪强度 路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况：路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况：路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况：路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况：（1 1）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，车轮荷载通）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，车轮荷载通）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，车轮荷载通）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，车轮荷载通过薄层结构传递给土基的剪应力过大

35、，导致路基路面过薄层结构传递给土基的剪应力过大，导致路基路面过薄层结构传递给土基的剪应力过大，导致路基路面过薄层结构传递给土基的剪应力过大，导致路基路面整体结构发生剪切破坏；整体结构发生剪切破坏；整体结构发生剪切破坏；整体结构发生剪切破坏；（2 2）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过大而引起部分结构层产生剪切破坏；大而引起部分结构层产生剪切破坏；大而引起部分结构层产生剪切破坏；大而引起部分结构层产生剪切破坏；（3 3）面层材料的抗剪强度过低，在受到

36、较大水平力作用）面层材料的抗剪强度过低，在受到较大水平力作用）面层材料的抗剪强度过低，在受到较大水平力作用）面层材料的抗剪强度过低，在受到较大水平力作用时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。第14页/共20页二、抗拉强度二、抗拉强度二、抗拉强度二、抗拉强度 沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤降时

37、产生收缩（温缩），水泥混凝土路面和各种半刚性基层降时产生收缩（温缩），水泥混凝土路面和各种半刚性基层降时产生收缩（温缩），水泥混凝土路面和各种半刚性基层降时产生收缩（温缩），水泥混凝土路面和各种半刚性基层在大气湿度发生变化时，产生明显的干缩，这些收缩变形受在大气湿度发生变化时，产生明显的干缩，这些收缩变形受在大气湿度发生变化时，产生明显的干缩，这些收缩变形受在大气湿度发生变化时，产生明显的干缩，这些收缩变形受到约束阻力时，将在结构层内产生拉力，当材料的抗拉强度到约束阻力时，将在结构层内产生拉力，当材料的抗拉强度到约束阻力时，将在结构层内产生拉力，当材料的抗拉强度到约束阻力时，将在结构层内产生拉

38、力，当材料的抗拉强度不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。抗拉强度可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。间接拉伸试验通常采用劈裂试验。间接拉伸试验通常采用劈裂试验。间接拉伸试验通常采用劈裂试验。间接拉伸试验通常采用劈裂试验。第15页/共20页三、抗弯强度三、抗弯强度三、抗弯强度三、抗弯强度 用水泥混凝土、沥青混合料以及半刚性路面材

39、料修筑的用水泥混凝土、沥青混合料以及半刚性路面材料修筑的用水泥混凝土、沥青混合料以及半刚性路面材料修筑的用水泥混凝土、沥青混合料以及半刚性路面材料修筑的结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯曲工作状态。有车轮结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯曲工作状态。有车轮结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯曲工作状态。有车轮结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯曲工作状态。有车轮荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生弯曲断裂。弯曲断裂。弯曲断裂。弯

40、曲断裂。弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。第16页/共20页四、应力应变特性四、应力应变特性四、应力应变特性四、应力应变特性 1.1.无结合料的碎石、砾石材料无法通过成型试件测试应力无结合料的碎石、砾石材料无法通过成型试件测试应力无结合料的碎石、砾石材料无法通过成型试件测试应力无结合料的碎石、砾石材料无法通过成型试件测试应力应变特性，可用三轴压缩试验结果来反映。其表现出明显应变特性，可用三轴压缩试验结果来反映。其表现出明显应变特性，可用三轴压缩试验结果来反映。其表现出明显应变特

41、性，可用三轴压缩试验结果来反映。其表现出明显的非线性特征。的非线性特征。的非线性特征。的非线性特征。2.2.水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体的水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体的水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体的水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体的单轴加压进行测试。单轴加压进行测试。单轴加压进行测试。单轴加压进行测试。3.3.无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力应变特性应变特性应变特性应变特性关系。结果也呈现出非线性特征。关系。结果也呈

42、现出非线性特征。关系。结果也呈现出非线性特征。关系。结果也呈现出非线性特征。4.4.沥青混合料的应力应变特性测试也相同。在低温下，沥青混合料的应力应变特性测试也相同。在低温下，沥青混合料的应力应变特性测试也相同。在低温下，沥青混合料的应力应变特性测试也相同。在低温下，可采用单轴试验或小梁试验，在高温下，可用三轴压缩试验可采用单轴试验或小梁试验，在高温下，可用三轴压缩试验可采用单轴试验或小梁试验，在高温下，可用三轴压缩试验可采用单轴试验或小梁试验，在高温下，可用三轴压缩试验测定。测定。测定。测定。由于沥青混合料中的结合料由于沥青混合料中的结合料由于沥青混合料中的结合料由于沥青混合料中的结合料沥青

43、具有依赖于温度和加沥青具有依赖于温度和加沥青具有依赖于温度和加沥青具有依赖于温度和加荷时间的粘荷时间的粘荷时间的粘荷时间的粘弹性性状，所以不能用一个常量弹性模量来表弹性性状，所以不能用一个常量弹性模量来表弹性性状，所以不能用一个常量弹性模量来表弹性性状，所以不能用一个常量弹性模量来表征沥青混合料的引力征沥青混合料的引力征沥青混合料的引力征沥青混合料的引力应变特性关系。应变特性关系。应变特性关系。应变特性关系。第17页/共20页 2-7路面材料的累积变路面材料的累积变形及疲劳特性形及疲劳特性 由于重复荷载作用引起的路面结构破坏极限状态，不由于重复荷载作用引起的路面结构破坏极限状态，不由于重复荷载

44、作用引起的路面结构破坏极限状态，不由于重复荷载作用引起的路面结构破坏极限状态，不同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：路重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：路重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：路重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：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面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将引起塑性面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将引起塑性面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将

45、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变形的累积，超过一定限度时，路面使用功能将下降至允变形的累积，超过一定限度时，路面使用功能将下降至允变形的累积，超过一定限度时，路面使用功能将下降至允许限度以下；另一种是路面材料处于弹性工作状态，重复许限度以下；另一种是路面材料处于弹性工作状态，重复许限度以下；另一种是路面材料处于弹性工作状态，重复许限度以下；另一种是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，荷载导致材料内部产生微量损伤，累积到一定限度以后，荷载导致材料内部产生微量损伤，累积到一定限度以后，荷载导致材料内部产生微量损伤，累积到一定限

46、度以后，路面结构发生疲劳断裂。路面结构发生疲劳断裂。路面结构发生疲劳断裂。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累积变形与疲劳破坏这两种破坏发生的共同特点就是累积变形与疲劳破坏这两种破坏发生的共同特点就是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，而且和荷载破坏极限的发生不仅同荷载的应力大小有关，而且和荷载破坏极限的发生不仅同荷载的应力大小有关，而且和荷载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。的作用次数有关。的作用次数有关。的作用次数有关。第18页/共20页一、累积变形一、累积变形一、累积变形一

47、、累积变形 路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生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。这种永久性的变形的沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。这种永久性的变形的沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。这种永久性的变形的沉陷或车辙，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。是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。二、二、二、二、疲劳及疲劳破坏的有关

48、概念疲劳及疲劳破坏的有关概念疲劳及疲劳破坏的有关概念疲劳及疲劳破坏的有关概念 材料在经受重复荷载作用后其强度的降低现象称之为疲材料在经受重复荷载作用后其强度的降低现象称之为疲材料在经受重复荷载作用后其强度的降低现象称之为疲材料在经受重复荷载作用后其强度的降低现象称之为疲劳。劳。劳。劳。材料在经受低于其一次作用下的极限应力值的重复荷载材料在经受低于其一次作用下的极限应力值的重复荷载材料在经受低于其一次作用下的极限应力值的重复荷载材料在经受低于其一次作用下的极限应力值的重复荷载作用下会出现破坏，这种破坏称之为疲劳破坏。作用下会出现破坏，这种破坏称之为疲劳破坏。作用下会出现破坏，这种破坏称之为疲劳破坏。作用下会出现破坏，这种破坏称之为疲劳破坏。疲劳极限：在应力作用一定次数后，材料的疲劳强度不疲劳极限：在应力作用一定次数后，材料的疲劳强度不疲劳极限：在应力作用一定次数后，材料的疲劳强度不疲劳极限：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再下降而趋于稳定，此稳定值称为疲劳极限再下降而趋于稳定，此稳定值称为疲劳极限再下降而趋于稳定，此稳定值称为疲劳极限第19页/共20页