1、 第二章 行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì) 第一節(jié) 行車荷載第二節(jié) 環(huán)境因素的影響第三節(jié) 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性第四節(jié) 土基的承載力第五節(jié) 路基的變形、破壞及防治第六節(jié) 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性第七節(jié) 路面材料的累計(jì)變形與疲勞特性第一節(jié)第一節(jié) 行車荷載行車荷載研究行車荷載的原因研究行車荷載的原因：1 1、汽車是路基路面的主要服務(wù)對(duì)象，又是造成、汽車是路基路面的主要服務(wù)對(duì)象，又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損壞的主要成因。路基路面結(jié)構(gòu)損壞的主要成因。 2 2、汽車對(duì)路基路面作用力的大小、特性、分布、汽車對(duì)路基路面作用力的大小、特性、分布、持續(xù)時(shí)間、在使用期內(nèi)行車的變化情況及數(shù)量持續(xù)時(shí)間、在使用期內(nèi)行車的變化情況

2、及數(shù)量影響路面的使用性能。影響路面的使用性能。 要做好路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須對(duì)行車荷載進(jìn)要做好路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須對(duì)行車荷載進(jìn)行分析。行分析。 行車荷載的主要研究?jī)?nèi)容：車輛的種類；車輛的種類； 汽車的軸型；汽車的軸型； 汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力；汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力； 運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響；運(yùn)動(dòng)車輛對(duì)道路的動(dòng)態(tài)影響； 交通分析。交通分析。一、車輛的種類道路上通行的車輛主要分為客車與貨車兩大類。道路上通行的車輛主要分為客車與貨車兩大類?？蛙嚳蛙嚕盒】蛙?、中客車、大客車；：小客車、中客車、大客車；貨車貨車：整車、牽引式半掛車、牽引式掛車。：整車、牽引式半掛車、牽引式掛車。u汽車的總重量通過(guò)車軸和

3、車輪傳遞給路面，所以汽車的總重量通過(guò)車軸和車輪傳遞給路面，所以路面結(jié)構(gòu)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主要以主要以軸重軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。因此，在眾多的車輛組合作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。因此，在眾多的車輛組合中，重型貨車和大客車起決定作用。對(duì)于小客車，則主要中，重型貨車和大客車起決定作用。對(duì)于小客車，則主要對(duì)路面的對(duì)路面的表面特性表面特性如：平整性、抗滑性等，提出較高的要如：平整性、抗滑性等，提出較高的要求。求。二、汽車的軸（輪）型汽車的重量通過(guò)車軸上的車輪作用于路面汽車的重量通過(guò)車軸上的車輪作用于路面 因此，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，因此，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，應(yīng)特別重視軸或應(yīng)特別重視軸或 輪重和其作用次數(shù)輪重和其作用次數(shù)，而不是汽

4、車種類和數(shù)量。，而不是汽車種類和數(shù)量。整車類：前軸、后軸。整車類：前軸、后軸。 u 牽引式半拖車類：牽引車：前軸、后軸；拖車：牽引式半拖車類：牽引車：前軸、后軸；拖車：后軸（單軸或雙軸）。后軸（單軸或雙軸）。 u 拖車類：由一輛或多輛組成，各配有前后二根拖車類：由一輛或多輛組成，各配有前后二根單軸或單前軸和雙后軸。單軸或單前軸和雙后軸。 軸載的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力軸載的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。各個(gè)國(guó)家均對(duì)軸重的最大限度有與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。各個(gè)國(guó)家均對(duì)軸重的最大限度有明確的規(guī)定。明確的規(guī)定。我國(guó)公路與城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范中我國(guó)公路與城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范中均以均以100kN1

5、00kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸重。作為標(biāo)準(zhǔn)軸重。目前我國(guó)公路是行目前我國(guó)公路是行使的車輛，后軸軸載一般在使的車輛，后軸軸載一般在6060130kN130kN范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 u 汽車貨運(yùn)朝大型重載方向發(fā)展，貨車的汽車貨運(yùn)朝大型重載方向發(fā)展，貨車的總重量有總重量有 增加趨勢(shì)，超載運(yùn)輸問(wèn)題在我增加趨勢(shì)，超載運(yùn)輸問(wèn)題在我國(guó)日益突出。國(guó)日益突出。 要發(fā)展多軸多輪。要發(fā)展多軸多輪。 u對(duì)對(duì)超載超載的定義：的定義：20002000年年2 2月，交通部月，交通部超超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理?xiàng)l例限運(yùn)輸車輛行駛公路管理?xiàng)l例規(guī)定：規(guī)定：“單軸（每側(cè)單輪胎）載質(zhì)量單軸（每側(cè)單輪胎）載質(zhì)量6000kg6000kg，單，單軸（每側(cè)雙

6、輪胎）載質(zhì)軸（每側(cè)雙輪胎）載質(zhì) 量量10000kg10000kg，雙聯(lián)，雙聯(lián)軸（每側(cè)雙輪胎）載質(zhì)量軸（每側(cè)雙輪胎）載質(zhì)量 18000kg18000kg。”附附則第二十九條規(guī)定，單軸軸載最則第二十九條規(guī)定，單軸軸載最 大不得大不得超過(guò)超過(guò)13000kg13000kg。某某 高高 速速 公公 路路 上上 重重 載載 交交 通通 車車 輛輛某某 路路 上上 的的 載載 重重 車車 隊(duì)隊(duì)n在重載交通條件下，瀝青路面主要損害類型表現(xiàn)在重載交通條件下，瀝青路面主要損害類型表現(xiàn) 為行車道輪跡帶車轍與裂縫為行車道輪跡帶車轍與裂縫( (龜裂與縱向裂縫龜裂與縱向裂縫) )； 若上述裂縫得不到即使的養(yǎng)護(hù)維修，在水的

7、作用若上述裂縫得不到即使的養(yǎng)護(hù)維修，在水的作用 下將進(jìn)一步發(fā)展為松散或坑槽等水損害。下將進(jìn)一步發(fā)展為松散或坑槽等水損害。松散、坑槽松散、坑槽嚴(yán)重嚴(yán)重 三、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力 1 1、汽車對(duì)道路的作用、汽車對(duì)道路的作用 停駐狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力。停駐狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力。 行駛狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為動(dòng)態(tài)垂直壓力、水行駛狀態(tài)：對(duì)道路的作用力為動(dòng)態(tài)垂直壓力、水平力、平力、 振動(dòng)力。振動(dòng)力。 2 2、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力、汽車對(duì)道路的靜態(tài)壓力 靜載的大小與車輛的總質(zhì)量及輪軸的形式有關(guān)。靜載的大小與車輛的總質(zhì)量及輪軸的形式有關(guān)。 影響靜態(tài)垂直壓力大小的因素：影響靜態(tài)垂直壓力

8、大小的因素： （1 1）汽車輪胎的內(nèi)壓力）汽車輪胎的內(nèi)壓力pi pi； （2 2）輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀；）輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀； （3 3）輪載的大小。）輪載的大小。 輪胎輪胎/ /路面接觸面與接觸應(yīng)力路面接觸面與接觸應(yīng)力輪跡 在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)接觸壓力進(jìn)行如下簡(jiǎn)化：在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)接觸壓力進(jìn)行如下簡(jiǎn)化： 以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即p=pip=pi， 接觸形狀為圓形，接觸形狀為圓形， 接觸面上的壓力為均勻分布接觸面上的壓力為均勻分布 即即將車輪荷載簡(jiǎn)化成當(dāng)量的圓形均布荷載，將車輪荷載簡(jiǎn)化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓作為輪胎

9、接觸壓力并采用輪胎內(nèi)壓作為輪胎接觸壓力p p。 四、汽車對(duì)路面的動(dòng)態(tài)影響： 1、水平力 -縱向滑移路面附著系數(shù) 公路一般不考慮水平力 城市道路計(jì)算水平力，剪應(yīng)力破壞轉(zhuǎn)彎減速制動(dòng)正常加速起動(dòng)靜止MAXQP 2、輪載的動(dòng)態(tài)變動(dòng) ：呈正態(tài)分布 影響系數(shù) （變異系數(shù)） 沖擊系數(shù)：振動(dòng)輪載的最大峰值與靜載之比 ： Kd=P動(dòng)/P靜 v50Km/h Kd1.3 3、輪載作用的瞬時(shí)性 :v=60Km/h S=0.01-0.03s平整度行車速度車輛振動(dòng)特性滯后性滯后性五、交通分析：五、交通分析： 1、交通量：指一定的時(shí)間間隔內(nèi)各類車輛通過(guò)某一道路橫斷、交通量：指一定的時(shí)間間隔內(nèi)各類車輛通過(guò)某一道路橫斷面的數(shù)量

10、。面的數(shù)量。 a、初始年平均日交通量、初始年平均日交通量 b、交通量年平均增長(zhǎng)率、交通量年平均增長(zhǎng)率 c、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累積交通量、設(shè)計(jì)年限內(nèi)累積交通量 1365 11teNN1365 11teNNiNN3651i=1=/3653 3）軸載的換算）軸載的換算軸載換算的基本原則：等效破壞原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下在使用末期達(dá)到相同的損傷程度（破壞狀態(tài)）；等厚度原則：用不同標(biāo)準(zhǔn)軸載設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)厚度相同。3 3）軸載換算系數(shù)公式：）軸載換算系數(shù)公式：()nsiiisNPNP3、輪跡橫向分布：、輪跡橫向分布： 1） 車輛在道路上行駛時(shí)候，車輪的輪跡總是在橫斷面中心車輛在道路上行駛時(shí)候，車輪的輪

11、跡總是在橫斷面中心線附近一定范圍內(nèi)左右搖擺，并按一定的規(guī)律分布在車道橫線附近一定范圍內(nèi)左右搖擺，并按一定的規(guī)律分布在車道橫斷面上，稱為車輪的橫向分布。斷面上，稱為車輪的橫向分布。 2）輪跡橫向分布頻率曲線影響因素：）輪跡橫向分布頻率曲線影響因素： 交通量、交通組成、車道寬度、交通管制。交通量、交通組成、車道寬度、交通管制。第三節(jié)第三節(jié) 環(huán)境因素的影響環(huán)境因素的影響 直接暴露于大氣中，受溫度、濕度影響大直接暴露于大氣中，受溫度、濕度影響大 溫度濕度變化溫度濕度變化體積變化體積變化脹縮應(yīng)力脹縮應(yīng)力破壞破壞瀝青面層日溫度變?yōu)r青面層日溫度變化曲線大于氣溫化曲線大于氣溫 水泥混凝土面水泥混凝土面層溫度日

12、變化層溫度日變化一一 、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度變化可通過(guò)外部和內(nèi)部影響因素之間聯(lián)系來(lái)、路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度變化可通過(guò)外部和內(nèi)部影響因素之間聯(lián)系來(lái)預(yù)估。預(yù)估。 方法方法1： 統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法 路面結(jié)構(gòu)層不同深處埋設(shè)測(cè)溫元件連續(xù)觀測(cè)，收集當(dāng)?shù)貧庀舐访娼Y(jié)構(gòu)層不同深處埋設(shè)測(cè)溫元件連續(xù)觀測(cè)，收集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料（氣溫、輻射熱），對(duì)記錄的路面溫度和氣象因素進(jìn)行逐年資料（氣溫、輻射熱），對(duì)記錄的路面溫度和氣象因素進(jìn)行逐年回歸分析?；貧w分析。 特點(diǎn)：不包含所有復(fù)雜因素，精度有地區(qū)局限性，只可特點(diǎn)：不包含所有復(fù)雜因素，精度有地區(qū)局限性，只可在條件相似的地區(qū)參考使用。在條件相似的地區(qū)參考使用。方法方法2： 理論法理論法 應(yīng)用熱傳導(dǎo)

13、理論方程式推導(dǎo)出。應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程式推導(dǎo)出。 各種氣象資料和路面材料熱物理特性參數(shù)組成的溫度各種氣象資料和路面材料熱物理特性參數(shù)組成的溫度預(yù)估方程。預(yù)估方程。 特點(diǎn)：參數(shù)確定難度大，理論假設(shè)理想化，結(jié)果與特點(diǎn)：參數(shù)確定難度大，理論假設(shè)理想化，結(jié)果與實(shí)測(cè)有一定的誤差。實(shí)測(cè)有一定的誤差。溫度、濕度溫度、濕度 對(duì)路基的影響：北方對(duì)路基的影響：北方 凍脹翻漿凍脹翻漿2 南方南方雨季積水濕軟路基雨季積水濕軟路基 Tmax 路面某一深度處的最高溫度，路面某一深度處的最高溫度，； Ta.max相應(yīng)的日最高氣溫，相應(yīng)的日最高氣溫， ； Q相應(yīng)的太陽(yáng)日輻射熱，相應(yīng)的太陽(yáng)日輻射熱，J/； a.b.c回歸常數(shù)?；?/p>

14、歸常數(shù)。第三節(jié) 土基的力學(xué)強(qiáng)度特性一一. .土基的力學(xué)強(qiáng)度特性土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 （一）路基工作區(qū)：（一）路基工作區(qū)：1、路基受力：自重、路基受力：自重 車輛荷載車輛荷載 P車輪荷載換算的均布荷載車輪荷載換算的均布荷載 KN/D圓形均布荷載作用面積的直徑。圓形均布荷載作用面積的直徑。Z應(yīng)力作用點(diǎn)深度。應(yīng)力作用點(diǎn)深度。r土的容重。土的容重。路基工作區(qū)路基工作區(qū)：在路基某一深度處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直在路基某一深度處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為10%20%時(shí)候，該深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。時(shí)候，

15、該深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。 3、要求：、要求： 1 ）對(duì)工作區(qū)深度范圍內(nèi)的土質(zhì)選擇，路基壓實(shí)度）對(duì)工作區(qū)深度范圍內(nèi)的土質(zhì)選擇，路基壓實(shí)度提出較高要求。提出較高要求。 2 ）當(dāng)工作區(qū)深度大于填土高度時(shí)，荷載不僅施加）當(dāng)工作區(qū)深度大于填土高度時(shí)，荷載不僅施加于路堤而且施加于天然地基上，所以天然地基也應(yīng)充分壓實(shí)。于路堤而且施加于天然地基上，所以天然地基也應(yīng)充分壓實(shí)。 4、正確的設(shè)計(jì)：應(yīng)使路基所受、正確的設(shè)計(jì)：應(yīng)使路基所受的力在路基彈性限度范圍內(nèi)，即的力在路基彈性限度范圍內(nèi)，即當(dāng)車輛駛過(guò)后，路基能恢復(fù)變形。當(dāng)車輛駛過(guò)后，路基能恢復(fù)變形。保證路基相對(duì)穩(wěn)定，路面不致引保證路基相對(duì)穩(wěn)定，路面不致引起

16、破壞。起破壞。（二）路基土的應(yīng)力（二）路基土的應(yīng)力應(yīng)變特性應(yīng)變特性 彈性變形和塑性變形彈性變形和塑性變形 提高路基土的抗變形能力是提高路基路面整體強(qiáng)度和剛提高路基土的抗變形能力是提高路基路面整體強(qiáng)度和剛度重要方面。度重要方面。 壓入承載板試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線（三）重復(fù)荷載對(duì)路基土的影響（三）重復(fù)荷載對(duì)路基土的影響 一、土體逐漸壓密，土體顆粒之間進(jìn)一步靠攏，每一、土體逐漸壓密，土體顆粒之間進(jìn)一步靠攏，每一次加載產(chǎn)生的塑性變形量越來(lái)越小，直至穩(wěn)定。一次加載產(chǎn)生的塑性變形量越來(lái)越小，直至穩(wěn)定。 二、荷載的重復(fù)作用做成土體的破壞，每一次加載二、荷載的重復(fù)作用做成土體的破壞，每一次加載作

17、用載兔體重產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪切變形，形成能引起土作用載兔體重產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪切變形，形成能引起土體整體破壞的破裂面，最后達(dá)到破壞階段。體整體破壞的破裂面，最后達(dá)到破壞階段。 主要決定因素：主要決定因素： （1）土的性質(zhì)和狀態(tài)（含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)）土的性質(zhì)和狀態(tài)（含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)） （2）重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載）重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載 （3）荷載作用的性質(zhì)）荷載作用的性質(zhì) 第四節(jié)第四節(jié) 土基承載力土基承載力 土基的強(qiáng)度和剛度指標(biāo)：回彈模量、地基土基的強(qiáng)度和剛度指標(biāo)：回彈模量、地基反映模量、加州荷載比反映模量、加州荷載比1 1、回彈模量：反映地基瞬時(shí)荷載作用下的、回彈模量：反映

18、地基瞬時(shí)荷載作用下的可恢復(fù)變形性質(zhì)?？苫謴?fù)變形性質(zhì)。 測(cè)定方法：測(cè)定方法： 1 1）查表法：無(wú)實(shí)測(cè)條件是時(shí)采用。）查表法：無(wú)實(shí)測(cè)條件是時(shí)采用。 2 2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法：）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法： 大型承載板法大型承載板法：測(cè)定土基在：測(cè)定土基在00.5mm00.5mm的變形壓力曲線的變形壓力曲線. . 用彎沉儀測(cè)定用彎沉儀測(cè)定. .2、地基反應(yīng)模量、地基反應(yīng)模量根據(jù)文克勒地基假定，根據(jù)文克勒地基假定，土基頂面的沉降僅同該點(diǎn)的壓力大小成正土基頂面的沉降僅同該點(diǎn)的壓力大小成正比，而同相臨點(diǎn)處的壓力無(wú)關(guān)，此時(shí)壓力比，而同相臨點(diǎn)處的壓力無(wú)關(guān)，此時(shí)壓力與沉降的比成為地基反映模量。與沉降的比成為地基反映模量。文克勒地基模

19、型3 3、加州荷載比：土基或基層、底基層材料的加、加州荷載比：土基或基層、底基層材料的加利福尼亞州荷載比。利福尼亞州荷載比。 其值以一標(biāo)準(zhǔn)面的貫入棒在一定速度下壓入試其值以一標(biāo)準(zhǔn)面的貫入棒在一定速度下壓入試樣內(nèi)，達(dá)到某一規(guī)定深度所許的壓力與壓入標(biāo)準(zhǔn)碎樣內(nèi)，達(dá)到某一規(guī)定深度所許的壓力與壓入標(biāo)準(zhǔn)碎石試樣同一深度所需要的壓力的百分比。石試樣同一深度所需要的壓力的百分比。 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)：浸泡四天，飽水狀態(tài)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)：浸泡四天，飽水狀態(tài) 野外實(shí)驗(yàn)：施工時(shí)濕度狀態(tài)野外實(shí)驗(yàn)：施工時(shí)濕度狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用一個(gè)斷面積為用一個(gè)斷面積為19.35c的標(biāo)準(zhǔn)壓頭，以的標(biāo)準(zhǔn)壓頭，以0.127cm/min的速度壓入土中，記錄每貫的

20、速度壓入土中，記錄每貫入入0.245時(shí)的單位壓力，直至壓入到時(shí)的單位壓力，直至壓入到1.27時(shí)為止。標(biāo)準(zhǔn)壓力值是用高標(biāo)準(zhǔn)碎石由時(shí)為止。標(biāo)準(zhǔn)壓力值是用高標(biāo)準(zhǔn)碎石由試驗(yàn)求得，如圖所是。試驗(yàn)求得，如圖所是。 標(biāo)準(zhǔn)壓力值標(biāo)準(zhǔn)壓力值貫入度0.2540.5080.7621.0161.270標(biāo)準(zhǔn)壓力值KPa703010550133601617018230第五節(jié) 路基的變形、破壞及防治一、路基的主要病害1、路基沉陷一、路基沉陷 路基沉陷是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落。路基沉陷是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生較大的沉落。包括路基沉縮和地基沉縮。包括路基沉縮和地基沉縮。 1、路基沉縮是指因路基填料選擇不當(dāng)，填筑方

21、法不、路基沉縮是指因路基填料選擇不當(dāng)，填筑方法不合理，壓實(shí)度不足，在路基堤身內(nèi)部形成過(guò)濕的夾層等因合理，壓實(shí)度不足，在路基堤身內(nèi)部形成過(guò)濕的夾層等因素，在荷載和水溫綜合作用下，引起的路基沉陷。素，在荷載和水溫綜合作用下，引起的路基沉陷。 路基沉縮路基沉縮2、地基沉陷 原天然地面有軟土、泥沼或不密實(shí)的松土存在，原天然地面有軟土、泥沼或不密實(shí)的松土存在，承載能力極低，路基修筑前未經(jīng)處理，在路基自重作用承載能力極低，路基修筑前未經(jīng)處理，在路基自重作用下，地基下沉或向兩側(cè)擠出，引起路基下陷。如圖所示下，地基下沉或向兩側(cè)擠出，引起路基下陷。如圖所示地基沉陷地基沉陷二、邊坡滑塌 路基邊坡滑塌是最常見(jiàn)的路基

22、病害，根據(jù)邊坡土質(zhì)類路基邊坡滑塌是最常見(jiàn)的路基病害，根據(jù)邊坡土質(zhì)類別，破壞原因和規(guī)模的不同，可分為溜方與滑坡兩種情況。別，破壞原因和規(guī)模的不同，可分為溜方與滑坡兩種情況。 1、溜方：由少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動(dòng)所形成。、溜方：由少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動(dòng)所形成。a) b) 溜方清澗段所轄路段 210國(guó)道K455+600M 永漳路溜方永漳路溜方董樂(lè)線S345道班工人在清理K13+400上邊陂塌方下邊陂擋土墻防撞欄坍塌 2、滑坡、滑坡 一部分土體在重力作用下沿某一滑動(dòng)面滑動(dòng)。一部分土體在重力作用下沿某一滑動(dòng)面滑動(dòng)。滑坡3、碎落和崩塌、碎落和崩塌203省道青口段，一處高20多米的石質(zhì)邊坡突然發(fā)生溜方

23、，2塊巨石挾裹其他碎石從天而降 4、路基沿山坡滑動(dòng)、路基沿山坡滑動(dòng)5、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞、不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞 公路不良地質(zhì)條件和較大自然災(zāi)害地區(qū)，均可能公路不良地質(zhì)條件和較大自然災(zāi)害地區(qū)，均可能導(dǎo)致路基大規(guī)模的毀壞。導(dǎo)致路基大規(guī)模的毀壞。貴州省S209 K327+500處沖毀路基 二、路基病害防治二、路基病害防治 1、正確設(shè)計(jì)路基橫斷面。、正確設(shè)計(jì)路基橫斷面。 2、選擇良好的路基用土填筑路基，必要、選擇良好的路基用土填筑路基，必要時(shí)對(duì)路基上層填土作穩(wěn)定處理。時(shí)對(duì)路基上層填土作穩(wěn)定處理。 3、采取正確的填筑方法，充分壓實(shí)路基，、采取正確的填筑方法，充分壓實(shí)路基，保證達(dá)

24、到規(guī)定的壓實(shí)度。保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。 4、適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入、適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上升進(jìn)入路基工作區(qū)范圍?；驈牡叵滤簧仙M(jìn)入路基工作區(qū)范圍。 5、正確進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。、正確進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。 6、采取加固措施。、采取加固措施。 抗滑樁排（蘭青公路享堂滑坡抗滑樁排（蘭青公路享堂滑坡）預(yù)應(yīng)力錨索框架治理滑坡預(yù)應(yīng)力錨索框架治理滑坡（太原古交公路K13+800）第四節(jié)第四節(jié) 路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性和變形路面材料的力學(xué)強(qiáng)度特性和變形路面材料按形態(tài)和成型性質(zhì)分為三類：路面材料按形態(tài)和成型性質(zhì)分為三類： 1、松散顆粒型材料及塊料、松散顆粒型材料及塊料 密實(shí)型密實(shí)型 2、

25、瀝青結(jié)合料類瀝青結(jié)合料類 嵌擠型嵌擠型 3、無(wú)機(jī)結(jié)合料類、無(wú)機(jī)結(jié)合料類 穩(wěn)定型穩(wěn)定型一、力學(xué)強(qiáng)度特性一、力學(xué)強(qiáng)度特性1、抗剪強(qiáng)度：、抗剪強(qiáng)度： 剪切破壞剪切破壞 ： 1）路面結(jié)構(gòu)層厚度較?。┞访娼Y(jié)構(gòu)層厚度較薄總體剛度不足總體剛度不足 2）無(wú)機(jī)結(jié)合料基層層位不合理）無(wú)機(jī)結(jié)合料基層層位不合理內(nèi)部剪力過(guò)內(nèi)部剪力過(guò)大大 3）面層結(jié)構(gòu)的材料抗剪強(qiáng)度較低）面層結(jié)構(gòu)的材料抗剪強(qiáng)度較低高溫條件高溫條件下瀝青面層下瀝青面層 瀝青材料抗剪：瀝青的粘度、用量多瀝青材料抗剪：瀝青的粘度、用量多下降。下降。 試驗(yàn)試驗(yàn)溫度、加荷的速率有關(guān)。溫度、加荷的速率有關(guān)。2、抗拉強(qiáng)度：、抗拉強(qiáng)度： 氣溫變化收縮，氣溫變化收縮， 濕

26、度變化干縮產(chǎn)生拉應(yīng)力濕度變化干縮產(chǎn)生拉應(yīng)力 抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力提供抗拉強(qiáng)度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力提供試驗(yàn)試驗(yàn) ： 直接拉伸試驗(yàn)直接拉伸試驗(yàn)圓柱型試件、變形傳感器、應(yīng)力圓柱型試件、變形傳感器、應(yīng)力應(yīng)變值。應(yīng)變值。 劈裂試驗(yàn)（間接拉伸）劈裂試驗(yàn)（間接拉伸）圓柱型試件、壓條、試件圓柱型試件、壓條、試件開(kāi)裂破壞。開(kāi)裂破壞。 水泥混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度采用邊長(zhǎng)水泥混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度采用邊長(zhǎng)150mm的立方體試的立方體試件。件。 試驗(yàn)：簡(jiǎn)支小梁試驗(yàn)評(píng)定試驗(yàn)：簡(jiǎn)支小梁試驗(yàn)評(píng)定 三分點(diǎn)加載三分點(diǎn)加載混凝土抗折強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)尺寸：混凝土抗折強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)尺寸：150mm150mm550mm 集料粒徑不大

27、于集料粒徑不大于40mm4應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變特性：應(yīng)變特性：用于基層和底基層的碎礫石材料無(wú)法作成試件，但可由三軸試驗(yàn)可得到應(yīng)用于基層和底基層的碎礫石材料無(wú)法作成試件，但可由三軸試驗(yàn)可得到應(yīng)力力應(yīng)變的非線性。應(yīng)變的非線性。3 、抗彎拉強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度 水泥混凝土、瀝青混合料及半剛性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層。水泥混凝土、瀝青混合料及半剛性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層。車輛的荷載作用下處于受彎曲工作狀態(tài)。車輛的荷載作用下處于受彎曲工作狀態(tài)。、水泥混凝土、無(wú)機(jī)結(jié)合料處治的混合料。、水泥混凝土、無(wú)機(jī)結(jié)合料處治的混合料。 采用規(guī)則試件進(jìn)行測(cè)定：三軸試驗(yàn)、單軸試驗(yàn)、小梁試驗(yàn)。采用規(guī)則試件進(jìn)行測(cè)定：三軸試驗(yàn)、單軸試驗(yàn)、小梁試驗(yàn)

28、。 、瀝青混合料、瀝青混合料 ：低溫（單軸或小梁試驗(yàn)）：低溫（單軸或小梁試驗(yàn)） 高溫（溫度敏感性強(qiáng)用三軸壓縮試驗(yàn)）高溫（溫度敏感性強(qiáng)用三軸壓縮試驗(yàn)） 應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變特性：隨溫度和加載時(shí)間變化的粘應(yīng)變特性：隨溫度和加載時(shí)間變化的粘彈性體，用彈性體，用勁度模量來(lái)表示。勁度模量來(lái)表示。 瀝青混合料勁度模量瀝青混合料勁度模量是在給定溫度和加載條件下的應(yīng)是在給定溫度和加載條件下的應(yīng)力力應(yīng)變的關(guān)系參數(shù)。應(yīng)變的關(guān)系參數(shù)。試驗(yàn)表明：加載時(shí)間短或溫度較低時(shí)（材料處于彈性狀態(tài)）試驗(yàn)表明：加載時(shí)間短或溫度較低時(shí)（材料處于彈性狀態(tài)） 中間過(guò)程（彈中間過(guò)程（彈粘性狀態(tài)）粘性狀態(tài)） 加載時(shí)間很長(zhǎng)或溫度較高時(shí)（粘滯性狀態(tài)）加

29、載時(shí)間很長(zhǎng)或溫度較高時(shí)（粘滯性狀態(tài)）第七節(jié) 路面材料的累積變形與 疲勞特性u(píng) 由于重復(fù)荷載作用引起的路面結(jié)構(gòu)破壞極限狀由于重復(fù)荷載作用引起的路面結(jié)構(gòu)破壞極限狀態(tài)態(tài), ,不同于最大極限荷載引起的破壞極限狀態(tài)。不同于最大極限荷載引起的破壞極限狀態(tài)。 u 路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)的路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)的破壞極限狀態(tài)有二類：破壞極限狀態(tài)有二類： 第一類第一類: :若路面材料處于若路面材料處于彈塑性工作狀態(tài)彈塑性工作狀態(tài)，則重復(fù)，則重復(fù)荷載作用將引起塑性變形的累積，當(dāng)累積變形超荷載作用將引起塑性變形的累積，當(dāng)累積變形超出一定限度時(shí)，路面使用功能將下降至允許限度出一定限度時(shí)

30、，路面使用功能將下降至允許限度以下，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)；以下，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)； 第二類第二類: :路面材料處于路面材料處于彈性工作狀態(tài)彈性工作狀態(tài)，在重復(fù)荷載作，在重復(fù)荷載作用下雖不產(chǎn)生塑性變形，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微用下雖不產(chǎn)生塑性變形，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微量損傷，當(dāng)微量損傷累積達(dá)到一定限度時(shí)，路面量損傷，當(dāng)微量損傷累積達(dá)到一定限度時(shí)，路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。一、累積變形 u路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形累積而路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形累積而產(chǎn)生產(chǎn)生沉陷沉陷或或車轍車轍，是路面結(jié)構(gòu)的主要病害。這種永，是路面結(jié)構(gòu)的主要病害。

31、這種永久性的變形是路基路面各結(jié)構(gòu)層材料塑性變形的綜久性的變形是路基路面各結(jié)構(gòu)層材料塑性變形的綜合。合。 1. 1.碎、礫石混合料碎、礫石混合料 碎、礫石混合料在重復(fù)應(yīng)力作用下的塑性變形累積碎、礫石混合料在重復(fù)應(yīng)力作用下的塑性變形累積規(guī)律同細(xì)粒土相似。規(guī)律同細(xì)粒土相似。 2 2、瀝青混合料、瀝青混合料 塑性應(yīng)變量隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而增加的情塑性應(yīng)變量隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而增加的情況。溫度越高，塑性應(yīng)變累積量越大。況。溫度越高，塑性應(yīng)變累積量越大。 影響累積變形的因素，除了溫度、施加應(yīng)力大影響累積變形的因素，除了溫度、施加應(yīng)力大小以及加荷時(shí)間之外，小以及加荷時(shí)間之外， 同集料的狀況也有關(guān)系。同集

32、料的狀況也有關(guān)系。二、疲勞特性二、疲勞特性u(píng)對(duì)于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時(shí)，對(duì)于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復(fù)應(yīng)力作用時(shí)，可能在低于靜載一次作用下的極限應(yīng)力值時(shí)出現(xiàn)可能在低于靜載一次作用下的極限應(yīng)力值時(shí)出現(xiàn)破壞，這種材料強(qiáng)度的降低現(xiàn)象稱為破壞，這種材料強(qiáng)度的降低現(xiàn)象稱為疲勞疲勞。 u疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結(jié)構(gòu)的局部不均勻，疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結(jié)構(gòu)的局部不均勻，誘發(fā)應(yīng)力集中而出現(xiàn)微損傷，在應(yīng)力重復(fù)作用之誘發(fā)應(yīng)力集中而出現(xiàn)微損傷，在應(yīng)力重復(fù)作用之下微量損傷逐步累積擴(kuò)大，終于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，下微量損傷逐步累積擴(kuò)大，終于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，稱為稱為疲勞破壞疲勞破壞。 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度在一定的重復(fù)作

33、用次數(shù)下，材料結(jié)構(gòu)在一定的重復(fù)作用次數(shù)下，材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值 疲勞壽命疲勞壽命在一定的重復(fù)應(yīng)力作用下，材料結(jié)構(gòu)在一定的重復(fù)應(yīng)力作用下，材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)作用次數(shù)。出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)作用次數(shù)。疲勞極限疲勞極限材料在應(yīng)力重復(fù)作用一定次數(shù)材料在應(yīng)力重復(fù)作用一定次數(shù)( (例如例如10101010次次) )后，疲勞強(qiáng)度不再下降，趨后，疲勞強(qiáng)度不再下降，趨于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。當(dāng)重復(fù)當(dāng)重復(fù)應(yīng)力低于此值時(shí)，材料可經(jīng)受無(wú)限多次的作應(yīng)力低于此值時(shí)，材料可經(jīng)受無(wú)限多次的作用而不出現(xiàn)破壞。用而不出現(xiàn)破壞。 研究疲勞特性的目的：研

34、究疲勞特性的目的： 了解影響材料疲勞特性的因素，以便改進(jìn)了解影響材料疲勞特性的因素，以便改進(jìn)材料組成，提高其使用壽命。尋求材料的疲材料組成，提高其使用壽命。尋求材料的疲勞強(qiáng)度同反復(fù)應(yīng)力作用次數(shù)間的定量關(guān)系勞強(qiáng)度同反復(fù)應(yīng)力作用次數(shù)間的定量關(guān)系（即疲勞方程），以便估計(jì)路面的疲勞壽命。（即疲勞方程），以便估計(jì)路面的疲勞壽命。 1. 1.水泥混凝土及無(wú)機(jī)結(jié)合料處治混合料水泥混凝土及無(wú)機(jī)結(jié)合料處治混合料的疲勞性質(zhì)的疲勞性質(zhì)試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法：小梁試驗(yàn)小梁試驗(yàn)應(yīng)力比應(yīng)力比重復(fù)彎拉應(yīng)力與一次加載得出的重復(fù)彎拉應(yīng)力與一次加載得出的極限彎拉極限彎拉 應(yīng)力應(yīng)力( (抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度) ) f f值值 之比；之比；

35、 疲勞曲線疲勞曲線繪制應(yīng)力比與重復(fù)作用次數(shù)的繪制應(yīng)力比與重復(fù)作用次數(shù)的關(guān)系曲線規(guī)律；關(guān)系曲線規(guī)律； (1) (1) 隨著應(yīng)力比的增大，出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)隨著應(yīng)力比的增大，出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)作用次作用次 數(shù)數(shù)N Nf f降低；降低； (2) (2) 重復(fù)應(yīng)力級(jí)位相同時(shí)，重復(fù)應(yīng)力級(jí)位相同時(shí)，N Nf f的變動(dòng)幅度較大，的變動(dòng)幅度較大，表明試驗(yàn)結(jié)果離散，但其概率分布基本符表明試驗(yàn)結(jié)果離散，但其概率分布基本符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，因此若要得到合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，因此若要得到 可靠的均可靠的均值必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)；值必須進(jìn)行大量的試驗(yàn)； (3)(3)通過(guò)回歸分析，可得到描述應(yīng)力比和作用次數(shù)通過(guò)回歸分析，可得到描述

36、應(yīng)力比和作用次數(shù)關(guān)系的關(guān)系的疲勞方程疲勞方程。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，。在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，N Nf f10102 210107 7之間呈直線型，可用下式表征：之間呈直線型，可用下式表征： 式中：式中： 、由試驗(yàn)確定的系數(shù)，混凝土的性由試驗(yàn)確定的系數(shù)，混凝土的性質(zhì)和試驗(yàn)條件有關(guān)。質(zhì)和試驗(yàn)條件有關(guān)。 (4)(4)當(dāng)應(yīng)力比當(dāng)應(yīng)力比 0.550.55時(shí)，重復(fù)作用次數(shù)為時(shí)，重復(fù)作用次數(shù)為10107 7，此時(shí)，此時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)有疲勞現(xiàn)象；尚未發(fā)現(xiàn)有疲勞現(xiàn)象； (5)(5)當(dāng)應(yīng)力比當(dāng)應(yīng)力比0.750.75時(shí)，重復(fù)應(yīng)力施加的頻率對(duì)試時(shí)，重復(fù)應(yīng)力施加的頻率對(duì)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)結(jié)果( (即疲勞方程即疲勞方程) )的影響很微小的影響

37、很微小ffrNlg 2. 2. 瀝青混合料的疲勞性質(zhì)瀝青混合料的疲勞性質(zhì)u有兩種試驗(yàn)方法：控制應(yīng)力和控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)。有兩種試驗(yàn)方法：控制應(yīng)力和控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)。 （1 1）控制應(yīng)力試驗(yàn)是在試驗(yàn)過(guò)程中保持荷載或）控制應(yīng)力試驗(yàn)是在試驗(yàn)過(guò)程中保持荷載或應(yīng)力值始終不變，而應(yīng)變量的增長(zhǎng)速率不斷增應(yīng)力值始終不變，而應(yīng)變量的增長(zhǎng)速率不斷增加；控制應(yīng)力試驗(yàn)，材料的疲勞破壞往往以試加；控制應(yīng)力試驗(yàn)，材料的疲勞破壞往往以試件出現(xiàn)斷裂為標(biāo)志。件出現(xiàn)斷裂為標(biāo)志。 （2 2）控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)，是在試驗(yàn)過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)）控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)，是在試驗(yàn)過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)所施加的荷載或應(yīng)力值，使應(yīng)變量始終保持不所施加的荷載或應(yīng)力值，使應(yīng)變量始終保持

38、不變，試驗(yàn)中材料的勁度仍不斷下降，保持不變變，試驗(yàn)中材料的勁度仍不斷下降，保持不變應(yīng)變量所需要的力不斷減小。應(yīng)變量所需要的力不斷減小。 控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)并不會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞破壞現(xiàn)控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)并不會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞破壞現(xiàn)象，可以以勁度模量下降到初始模量值的象，可以以勁度模量下降到初始模量值的50%50%作為疲勞破壞的標(biāo)準(zhǔn)。采用控制應(yīng)力試驗(yàn)方法作為疲勞破壞的標(biāo)準(zhǔn)。采用控制應(yīng)力試驗(yàn)方法可以用以下方程估算材料的疲勞壽命：可以用以下方程估算材料的疲勞壽命： 控制應(yīng)變?cè)囼?yàn)方法，也可得到同上式相似的?？刂茟?yīng)變?cè)囼?yàn)方法，也可得到同上式相似的疲勞方程式：勞方程式： 但是從試驗(yàn)結(jié)果看來(lái)，有同控制應(yīng)力試驗(yàn)方法但是從試驗(yàn)結(jié)果看來(lái)，有同控制應(yīng)力試驗(yàn)方法相反的規(guī)相反的規(guī) 律，即律，即隨著溫度的升高隨著溫度的升高( (即勁度降低即勁度降低) )，材料的疲勞壽命反而增加材料的疲勞壽命反而增加 。 1()