第二章路基土讲述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.3.1路基受力状况 P:一侧轮轴荷载（KN） K：系数，0.5 Z：圆形均布荷载中心下应力作用点的深度m 2.3.1路基受力状况 路基土在某一深度处的垂直总应力为： 2.3.2路基工作区 路基工作区概念： 在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。 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。 对模量不同的路面结构，应将路面折算为与路基同一性质的整体后，再进行计算。 2.3.2路基工作区 路基工作区计算： Za：路基工作区深度m P：一侧轮重荷载KN K：系数0.5 γ ：土的重度KN/m3 n： 系数，取5或10 2.3.2路基工作区 路基工作区的要求： 路基工作区内，路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，对工作区深度范围内的土质选择、路基的压实度应提出较高的要求。 当路基工作区深度＞路基填土高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。 2.3.3路基土的受力特性 路基土的应力——应变特性对路基路面结构的整体强度和刚度有很大影响。 路基土变形：弹性、塑性 弹性变形过大，使沥青面层或水泥混凝土面板产生疲劳开裂； 塑性变形过大，使沥青路面产生车辙和纵向不平整，使水泥混凝土路面板块断裂。 在路面结构总变形中，路基土的变形约占70%~95% 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措施。 2.3.3路基土的受力特性 1、土的非线性特性 路基土的应力——应变关系除了非线性特性之外，还表现出弹塑性性质。 模量：①初始切线模型②切线模量③割线模量④回弹模量 2.3.3路基土的受力特性 路基土的应力——应变特性对路基路面结构的整体强度和刚度有很大影响。 试验：压入承载板和三轴压缩试验。 压入承载板试验是研究路基土应力-应变特性最常用的方法。以一定尺寸的刚性承载板置于路基顶面，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。 通过承载板试验，得出路基顶面压应力与回弹变形的关系。 2.3.3路基土的受力特性 2.3.4重复荷载对路基土的影响 路基土承受着车轮荷载的多次重复作用。 每次荷载作用后，回弹变形即时消失，塑性变形不能消失，残留在路基土之中，导致塑性变形不断积累，总变形量逐渐增大。 塑性变形的积累导致： 土体逐渐压密，土颗粒之间进一步靠拢直至达到稳定 逐步发展的剪切变形，引起土体整体发生剪切破坏 2.3.4重复荷载对路基土的影响 土基在重复荷载作用下产生塑性累积变形，最终导致何种状况，主要取决于： 土的性质（类型）和状态（含水率、密实度、结构状态） 重复荷载的大小：以重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比来表示称为相对荷载。 荷载的性质：重复荷载的施加速度、每次作用的时间及重复作用的频率。 路基的承载能力和材料参数 2.4 2.4.2路基材料参数 2.4.1路基的承载力参数 2.4.1路基的承载力参数 路基作为路面结构的基础，它抵抗车轮荷载能力的大小，主要取决于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力，即路基承载力都采用一定应力级位下的抗变形能力来表征； 具体表征路基承载力的参数指标有： 路基回弹模量 路基反应模量 加州承载比（CBR） 2.4.1路基的承载力参数 路基回弹模量： 反应土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质，即弹性性质，因而可以用弹性理论公式描述荷载与变形之间的关系 通常以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量 承载板可分为：柔性压板和刚性压板，其中刚性压板使用较多 承载板的直径通常采用标准车辆轮印当量圆直径。 通过承载板的挠度反算回弹模量 2.4.1路基的承载力参数 路基回弹模量： 荷载-回弹弯沉曲线的绘制： 采用逐级加载-卸载法，每级增加0.05MPa，待卸载稳定1min后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。回弹弯沉超过1mm时，则停止加载。 根据荷载-回弹弯沉曲线计算回弹模量： E0：路基的回弹模量MPa μ0：泊松比 pi、li :各级荷载的单位压力MPa和对应的实际回弹弯沉m a: 承载板半径m 2.4.1路基的承载力参数 路基反应模量： 路基模型：温克勒地基（弹簧地基） 温克勒地基假定：土基顶面任何一点的弯沉仅与作用于该点的垂直压力p成正比，而与其相邻点的压力无关。 反应模量即单位压力p（MPa）与弯沉l（m）之比 用温克勒路基模型描述路基工作状态时，用路基反应模量表征路基的承