第六章行车荷载讲述.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * ⑥无机结合料稳定材料的设计参数 无机结合料稳定材料 ⑥无机结合料稳定材料的设计参数 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料抗压模量和劈裂强度参数 ①沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量 沥青混合料的弯沉计算时抗压回弹模量的试验温度为20℃、弯拉验算时抗压回弹模量的试验温度为15℃、劈裂强度的试验温度也为15℃。 试验采用圆柱体试件，其直径为100mm，高为100mm，试验加载的速率为2mm/min。试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉法和旋转压实成型法，试件的密度应符合马歇尔标准击实密度100％，用于抗压强度试验的试件个数不得少于3个，用于抗压回弹试验的试件个数不得少于6个。抗压强度要求以2mm/min的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载P和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（MPa）。 沥青混合料 ②沥青混凝土的劈裂试验 此既可以为沥青路面设计提供设计参数，也可以评价沥青混凝土的低温特性。当用于评价沥青混凝土的低温特性时的试验温度为-10℃（试验加载速率为1mm/min）。 我国沥青混凝土路面的设计参试采用静参数，采用的试验温度为15℃、试验加载速率为50mm/min，计算时相应的泊松比采用0.30。 沥青混合料 ②沥青混凝土的劈裂试验 试件马歇尔击实成型的方法、轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件。采用马歇尔击实成型的试件的尺寸要求为直径101.6mm，高为63.5mm；轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件的尺寸要求为直径100mm或150mm，高为40mm。 沥青混合料 ③沥青混凝土材料的设计参数-模量参数建议值 沥青混合料 ①水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量 水泥混凝土抗折强度试件为直角 棱柱体小梁，标准试件尺寸为 150mm*150mm*550mm，在 标准条件下，经养护28d后，按 三分点处双点加载(如图6-10)测 定其抗折强度(fcf) 和抗折弹性模 量。 水泥混凝土材料 ② 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量参数值 水泥混凝土材料 路面材料的累积变形与疲劳破坏 ※ 1）路面材料处于弹塑性工作状态：重复荷载作用引起塑形变形累积，当累积变形超出一定限度即造成路面使用功能下降至允许限度以下，从而出现破坏极限状态（此为使用极限状态） 2）路面材料处于弹性工作状态：重复荷载作用虽不产生塑性变形，但结构内产生微裂缝，当微量损伤累积到一定限度时即致使路面材料出现疲劳断裂，达到破坏极限状态（即结构承载疲劳极限状态）（*这种重复荷载的大小远小于材料一次性受力破坏时的荷载大小） 1、路面结构破坏的极限状态 水泥混凝土：处于弹性工作状态，呈现疲劳破坏。 沥青混合料：低温环境中基本处于弹性工作状态，出现疲劳破坏；高温环境处于弹塑性工作状态，出现累积变形；温度在上述范围内变化时则兼有疲劳破坏和累积变形两种极限状态。 无机结合料稳定材料：低龄期时处于低塑性的弹塑性状态，其后基本处于弹性工作状态，因此使用过程中主要为疲劳破坏极限状态。 碎（砾）石：属于松散类材料，具有移动变形，可引起结构塑性变形累积，但在其上有结合料类材料时可因支撑不足引起其上材料的疲劳破坏。 土（碎石土）：细粒土受大气湿度影响，因此路面结构处于弹塑性工作状态，塑性变形累积是主要极限状态形式。 2、路面材料在重复载下破坏类型 疲劳：路面材料在承受重复荷载作用时会出现比静载一次作用破坏应力值低的材料破坏，这种材料强度降低的现象称为疲劳。 疲劳破坏：材料由于微结构不均匀诱发应力集中而出现微损伤，在重复应力作用下微量损伤累积扩大而导致的结构破坏称为疲劳破坏。 疲劳强度：承受规定重复荷载作用所对应的应力（应变）值称为疲劳强度。 3、疲劳概念 疲劳极限：重复作用次数随重复应力（应变）值的减少而随增加，当重复应力（应变）值减少到重复荷载作用次数无限大时的重复应力（应变）值即称为疲劳极限。 疲劳寿命：材料从开始加载到破坏所对应的重复荷载作用次数称为疲劳寿命。 疲劳曲线：将重复弯拉应力（应变）σr（εr ）与一次加载破坏的极限弯拉应力（应变）的比值(称为应力比或应变比)作为纵坐标，绘制出σ r/ σ f或εr/εf与重复作用次数Nf的关系曲线，即称为疲劳曲线。 3、疲劳概念 通过小梁试件施加重复应力（应变）来试验，可点绘出不同应力（应变）比水平对应的重复荷载作用次数，从而得到疲劳曲线，并可回归出疲劳方程： 水泥混凝土材料，Nf=107时应力比σ r/ σ f =0.50，此时不出现疲劳破坏