长安大学路基路面之第二章__行车荷载、环境因素、材料的力学性质.ppt

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质 3、加州承载比（CBR） 定义——早年由美国California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CBR值。 测定方法 标准压头——面积为19.35cm2 加载速率——0.127cm/min  记录每贯入 取0.254cm对应贯入深度为时的单位压力。 1）路基沉陷 2）边坡滑塌 （1）溜方 （2）滑坡 3）碎落和崩塌 4）.路基沿山坡滑动 5）.不良地质和水文条件造成的路基破坏 5.路基的主要病害 二、路基病害防治 路基病害防治措施包括： 1.正确设计路基横断面，如坡度和高度等； 2.选择良好的填料，必要时对上层填土作稳定处理； 3.正确的进行填筑，确保压实度； 4.适当提高路基，改善路基的干湿状况； 5.正确进行排水设计； 6.设置隔离层和隔温层； 7.边坡防护与加固。 1. 抗剪强度 1)定义：为材料受剪切时的极限或最大应力。 2)原因：车辆行驶，特别是刹车时会产生较大的水平力，即剪力。 3)抗剪不足会产生如下破坏： （1）路面结构层厚度较薄，路基中的剪应力过大，土基中剪切破坏； （2）无机结合料基层剪切破坏； （3）面层剪切破坏，造成推移等破坏。 4) 公式：摩尔－库仑强度理论。 5）测定 直剪试验或三轴压缩试验。 六、 路面材料的力学强度特性  * *目的要求 1 了解车辆的分类。 2掌握轴载的换算、累计轴载的计算。 3 掌握环境因素对路基路面的影响。 4 掌握土基力学强度特性以及路基土的应力－应变特性。 5掌握影响土基的承载能力。 6 掌握路面材料的力学强度特性。 7掌握路面材料的累积变形与疲劳特性。 *课时：4学时 *授课内容 一、行车荷载 二、环境因素的影响 三、土基的力学强度特性 四、土基的承载能力 五、路基的变形、破坏与防治 六、路面材料的力学强度特性 七、路面材料的累积变形与疲劳特性 *重点 1.环境对路基路面使用性能的影响 2.土基的力学特性 3.路基的常见破坏 4.路面材料的力学特性 *难点 土基的力学特性 路面材料的力学特性 *教学方法 利用多媒体以课堂讲授为主，结合课堂讨论。 一、行车荷载 1.车辆的种类 小客车 中客车 根据：座位 整车 牵引式挂车 牵引式半挂车 车 大客车 客车 货车 汽车荷载主要是考虑轴重。我国设计标准轴载——100kN。 前轮一般单轴，单轮组。后轴有单轴、双轴、三轴等。 所谓双轴、三轴指多个轴非常靠近。 轮组：一个轴的单侧的轮数，一般有单轮组，双轮组。 我国常用汽车路面设计参数。 2.汽车的轴型 移动荷载——实际施加的是大小和位置均变化的，比较复杂。 目前成熟方法——将车辆荷载视作静态荷载。 1）大小与分布 2）轮胎与路面的接触面形状 实际椭圆形——简化成当量圆 3.汽车对道路的静态压力 4.运动车辆对道路的动态影响 水平力——路面结构承受剪力，车辆在启动或制动时水平力很大。 垂直力——大小和位置均变化的移动荷载。 考虑动荷载有几种方法： （1）大小不变的移动荷载； （2）大小变化、位置不变的动态荷载； （3）静态荷载修正法：加入冲击系数，将静态荷载修正后成为设计荷载。即动荷载的峰值大于静载。 动荷载的反复作用：塑性累积变形，疲劳等。 图2-5 车速与路面变形的关系 逐年增加。 式中： 为设计的初始年平均日交通量； 为设计年限。 5.交通分析 确定公路等级。 交通组成很复杂，要进行换算。即在设计年限内以固定的增长率 一般依据设计年限内累计交通量 1）交通量 2）轴载组成与等效换算 轴载谱：各级轴载所占的比例，即轴载组成。 轴载换算：标准轴载－双轮组单轴轴载100kN。 换算原则－等效破坏原则，即同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。 ——标准轴载作用次数； —— 级轴载作用次数； ——级轴载换算为标准轴载的换算系数。 ——系数，反映轴型和轮组轮胎数； —— 级荷载重； ——标准轴载重； ——系数，与路面结构特性有关。 换算公式 式中： 3）轮迹横向分布 所有交通量并不是作用在同一点上，也不是全断面上，而是按一定规律分布在车道横断面上，称作轮迹横向分布。 混合行驶的双车道上轮迹横向分布频率曲线。 1．温度和湿度的影响 （1）对材料力学性质的影响 一般随温