交通荷載及路面設(shè)計參數(shù)分析

1、路面材料設(shè)計參數(shù)路面材料設(shè)計參數(shù)小組成員：鄭超 柯毅 蔣嘉興 楊威 郭琪 歐遠成核心內(nèi)容核心內(nèi)容p基本介紹基本介紹p無機結(jié)合料穩(wěn)定材料無機結(jié)合料穩(wěn)定材料p瀝青混合料瀝青混合料p水泥混凝土材料水泥混凝土材料p級配碎石級配碎石路面材料參數(shù)基本介紹 u 路面材料參數(shù)主要包括模量和泊松比。泊松比一般來說是比較穩(wěn)定的，在路面設(shè)計時，一般對特定的材料選用一定的泊松比。路面材料的模量值是表征材料剛獨特性的指標，常用當軸壓縮實驗、直接劈裂實驗、彎拉實驗等方法進行測試。u 由于路面結(jié)構(gòu)材料具有非線性特性，路面結(jié)構(gòu)模量根據(jù)計入變形的不同，分為形變模量和回彈模量。形變模量中的變形包括會談變形和塑性變形，而回彈模量中

2、的變形僅考慮材料的回彈變形。u 目前國內(nèi)外路面設(shè)計一般采用回彈模量。根據(jù)加載形式（靜態(tài)加載和動態(tài)加載）的不同，材料回彈模量又可以分為靜態(tài)模量和動態(tài)模量。1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓強度試驗無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓強度試驗p按照按照預(yù)定干密度和壓實度預(yù)定干密度和壓實度用靜力壓實法制備試件用靜力壓實法制備試件(試件高：試件高：直徑直徑1：1的圓柱體的圓柱體)、養(yǎng)生時間為、養(yǎng)生時間為材料設(shè)計齡期材料設(shè)計齡期7天天，(整個養(yǎng)生期間的溫度應(yīng)保持整個養(yǎng)生期間的溫度應(yīng)保持202，養(yǎng)生期的最后一，養(yǎng)生期的最后一天，將試件浸泡在水中水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約

3、天，將試件浸泡在水中水的深度應(yīng)使水面在試件頂上約2.5cm）、）、側(cè)向沒有圍壓側(cè)向沒有圍壓時的單軸抗壓強度時的單軸抗壓強度。1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓回彈模量試驗p在養(yǎng)生期的最后一天首先將圓柱形試件的兩個端面應(yīng)用水泥凈漿徹底抹平。然后將試件直立桌上，在表面撒少量0.25-0.5mm的細砂，用直徑打于試件的平面圓形鋼板放在頂面，加壓旋轉(zhuǎn)圓鋼板，使頂面齊平。最后將端面已經(jīng)處理平整的試件浸水一晝夜進行養(yǎng)生。p加載板上的計算單位壓力的選定值：對于無機結(jié)合料穩(wěn)定基層材料，用0.5-0.7MPa；對于無機結(jié)合料穩(wěn)定底基層材料,用0.20.4MPa，實際加載

4、的最大單位壓力應(yīng)略大于選定值。 1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料無機結(jié)合料穩(wěn)定材料劈裂強度試驗劈裂強度試驗（間接抗拉強度）（間接抗拉強度）p試件的制作與無限抗壓強度試驗的試件制作相同，只是在試試件的制作與無限抗壓強度試驗的試件制作相同，只是在試驗時在側(cè)向測定試件的最大劈裂強度，計算得到無機結(jié)合料驗時在側(cè)向測定試件的最大劈裂強度，計算得到無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的穩(wěn)定材料的劈裂強度劈裂強度。p側(cè)向加壓時應(yīng)放置壓條，并將試件橫置在壓條上，同時在試側(cè)向加壓時應(yīng)放置壓條，并將試件橫置在壓條上，同時在試件頂面也放一壓條（上下壓條與試件的接觸線必須位于試件件頂面也放一壓條（上下壓條

5、與試件的接觸線必須位于試件直徑的兩端，并與升降臺垂直）。壓條采用半徑與試件半徑直徑的兩端，并與升降臺垂直）。壓條采用半徑與試件半徑相同的弧面壓條，其長度應(yīng)大于試件高度相同的弧面壓條，其長度應(yīng)大于試件高度。 劈裂實驗劈裂實驗示意圖示意圖1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的劈裂模量試驗劈裂模量試驗p試件成型和加載要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗相同。試件成型和加載要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗相同。p要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，在試件破壞前應(yīng)能記錄在試件破壞前應(yīng)能記錄67次荷載和相應(yīng)形變。

6、然后將次荷載和相應(yīng)形變。然后將試件壓至破壞，讀記破壞時的荷載和形變。并繪制單位試件壓至破壞，讀記破壞時的荷載和形變。并繪制單位壓力與形變的關(guān)系曲線，必要時對曲線進行修正。壓力與形變的關(guān)系曲線，必要時對曲線進行修正。1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料無機結(jié)合料穩(wěn)定材料疲勞強度試驗疲勞強度試驗p通過試件施加重復(fù)應(yīng)力進行試驗，可繪出通過試件施加重復(fù)應(yīng)力進行試驗，可繪出應(yīng)力比水平應(yīng)力比水平與與重復(fù)荷載作用次數(shù)重復(fù)荷載作用次數(shù)的關(guān)系曲線（疲勞曲線），并可回歸的關(guān)系曲線（疲勞曲線），并可回歸出疲勞方程：出疲勞方程： r/ f = - lgNf。p疲勞試驗方法疲勞試驗方法劈裂疲勞

7、試驗（劈裂疲勞試驗（我國我國）小梁疲勞試驗小梁疲勞試驗直接抗拉試驗直接抗拉試驗二灰砂礫（小梁）應(yīng)力強度比疲勞壽命曲線二灰砂礫（小梁）應(yīng)力強度比疲勞壽命曲線1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料水泥砂礫（小梁）應(yīng)力與強度比疲勞壽命曲線水泥砂礫（小梁）應(yīng)力與強度比疲勞壽命曲線1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-疲勞參數(shù)疲勞參數(shù) )lg(lg22TaDsstefkkkRkkbaN未來我國基層疲勞方程未來我國基層疲勞方程1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)

8、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-模量參數(shù)計算模量參數(shù)計算 1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-模量參數(shù)計算模量參數(shù)計算 1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-模量參數(shù)建議值模量參數(shù)建議值 1、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料、無機結(jié)合料穩(wěn)定材料u無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-動態(tài)模量動態(tài)模量建議值建議值 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料抗壓強度和動態(tài)回彈模量參數(shù)無機結(jié)合料穩(wěn)定材料抗壓強度和動態(tài)回彈模量參數(shù)00*E示意圖示意圖2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土的抗壓試驗

9、瀝青混凝土的抗壓試驗瀝青混合料的彎沉計算時抗壓回彈模量的試驗溫度為瀝青混合料的彎沉計算時抗壓回彈模量的試驗溫度為20、彎、彎拉驗算時抗壓回彈模量的試驗溫度為拉驗算時抗壓回彈模量的試驗溫度為15、劈裂強度的試驗溫、劈裂強度的試驗溫度也為度也為15。試驗采用圓柱體試件試驗采用圓柱體試件，其直徑為，其直徑為100mm，高為，高為100mm，試驗，試驗加載的速率為加載的速率為2mm/min。試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓。試件成型采用靜壓法、輪碾法、搓揉法和旋轉(zhuǎn)壓實成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標準擊實密揉法和旋轉(zhuǎn)壓實成型法，試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標準擊實密度度100，用于抗壓強度試驗的試件個數(shù)不得少

10、于，用于抗壓強度試驗的試件個數(shù)不得少于3個，用于個，用于抗壓回彈試驗的試件個數(shù)不得少于抗壓回彈試驗的試件個數(shù)不得少于36個。對抗壓強度要求以個。對抗壓強度要求以2mm/min的加載速率均勻加載直至破壞，由破壞荷載的加載速率均勻加載直至破壞，由破壞荷載P和圓柱和圓柱體試件的面積參數(shù)計算得出試件的抗壓強度（體試件的面積參數(shù)計算得出試件的抗壓強度（MPa）。）。2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土的劈裂試驗瀝青混凝土的劈裂試驗瀝青混凝土的劈裂試驗既瀝青混凝土的劈裂試驗既可以為可以為瀝青路面設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)，瀝青路面設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)，也可以也可以評價瀝青混凝土的低溫特性。當用于評價瀝青混凝土的評價瀝青混

11、凝土的低溫特性。當用于評價瀝青混凝土的低溫特性時的試驗溫度為低溫特性時的試驗溫度為-10（試驗加載速率為（試驗加載速率為1mm/min）。）。我國瀝青混凝土路面的設(shè)計參試采用靜參數(shù)，采用的試驗溫度我國瀝青混凝土路面的設(shè)計參試采用靜參數(shù)，采用的試驗溫度為為15、試驗加載速率為、試驗加載速率為50mm/min，計算時相應(yīng)的泊松比采，計算時相應(yīng)的泊松比采用用0.30。試件馬歇爾擊實成型的方法、輪碾機成型的板體試件和道路現(xiàn)試件馬歇爾擊實成型的方法、輪碾機成型的板體試件和道路現(xiàn)場鉆孔試件。采用場鉆孔試件。采用馬歇爾擊實成型馬歇爾擊實成型的試件的尺寸要求為直徑的試件的尺寸要求為直徑101.6mm，高為，高

12、為63.5mm；輪碾機成型的板體試件輪碾機成型的板體試件和和道路現(xiàn)場道路現(xiàn)場鉆孔試件鉆孔試件的尺寸要求為直徑的尺寸要求為直徑100mm或或150mm，高為，高為40mm。2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土疲勞強度試驗瀝青混凝土疲勞強度試驗p有有控制應(yīng)力控制應(yīng)力與與控制應(yīng)變控制應(yīng)變兩種試驗方法；兩種試驗方法；厚瀝青路面厚瀝青路面宜采用控制應(yīng)力的方法；宜采用控制應(yīng)力的方法；薄瀝青路面薄瀝青路面宜采用控制應(yīng)變的方法；宜采用控制應(yīng)變的方法；一般路面厚度一般路面厚度可采取其中一種方法?？刹扇∑渲幸环N方法。p目前一般建議采用目前一般建議采用控制應(yīng)變的方法控制應(yīng)變的方法。33. 341. 5024. 041

13、. 5024. 085. 043. 072. 258. 197. 311)37. 06 .15(11)(3 . 01)(111032. 6aahhaaTfeeVFAEVFAEkN未來我國基層疲勞方程未來我國基層疲勞方程2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)-疲勞參數(shù)疲勞參數(shù) 2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)-靜態(tài)模量參數(shù)靜態(tài)模量參數(shù)2、瀝青材料、瀝青材料u瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)-動態(tài)模量參數(shù)動態(tài)模量參數(shù)常用瀝青混合料常用瀝青混合料20、10Hz 動態(tài)回彈模量參數(shù)建議值動態(tài)回彈模量參數(shù)建議值3、水

14、泥混凝土材料、水泥混凝土材料u水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料u水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量水泥混凝土抗折強度試件為直角棱柱體小梁，標準試件尺寸為水泥混凝土抗折強度試件為直角棱柱體小梁，標準試件尺寸為150mm*150mm*550mm，在標準條件下，經(jīng)養(yǎng)護，在標準條件下，經(jīng)養(yǎng)護28d后，按三后，按三分點處雙點加載分點處雙點加載 (圖圖6-11)測定其抗折強度測定其抗折強度(fcf) 和和抗折彈性模量。抗折彈性模量。u疲勞參數(shù)疲勞參數(shù)3、水泥混凝土材料、水

15、泥混凝土材料u 水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量參數(shù)值水泥混凝土抗折強度和水泥混凝土抗折彈性模量參數(shù)值水泥混凝土強度和彈性模量經(jīng)驗參考參考值水泥混凝土強度和彈性模量經(jīng)驗參考參考值4 4、級配碎石、級配碎石 級配碎石回彈模量級配碎石回彈模量是瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析的重要參是瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)分析的重要參數(shù)之一，他是級配碎石性質(zhì)、狀態(tài)（含水率和密實度）和應(yīng)力狀數(shù)之一，他是級配碎石性質(zhì)、狀態(tài)（含水率和密實度）和應(yīng)力狀況等的函數(shù)。況等的函數(shù)。 對于處于特定狀態(tài)（一定含水率和密實度值）的各類級配碎對于處于特定狀態(tài)（一定含水率和密實度值）的各類級配碎石和路基土來說，石和路基土來說，應(yīng)力狀況應(yīng)

16、力狀況是影響其模量取值得主要因素。是影響其模量取值得主要因素。4、級配碎石、級配碎石 影響因素影響因素影響粒料層模量的因素以及變化趨勢影響粒料層模量的因素以及變化趨勢4、級配碎石、級配碎石小組討論小組討論u交通荷載是路面設(shè)計的最主要參數(shù)，請組成小組，進行路段交交通荷載是路面設(shè)計的最主要參數(shù)，請組成小組，進行路段交通量調(diào)查，統(tǒng)計分析軸載作用次數(shù)。調(diào)查時注意：如何獲取軸通量調(diào)查，統(tǒng)計分析軸載作用次數(shù)。調(diào)查時注意：如何獲取軸載數(shù)據(jù)和軸載類型，如何進行軸載分類統(tǒng)計。載數(shù)據(jù)和軸載類型，如何進行軸載分類統(tǒng)計。u超載是我國道路交通的重要問題，請結(jié)合習(xí)題超載是我國道路交通的重要問題，請結(jié)合習(xí)題8 到習(xí)題到習(xí)題

17、11 分析分析超載對路面的影響。對礦區(qū)重載道路，請說明應(yīng)該選擇瀝青混超載對路面的影響。對礦區(qū)重載道路，請說明應(yīng)該選擇瀝青混凝土路面還是選擇水泥混凝土路面？凝土路面還是選擇水泥混凝土路面？練習(xí)與討論練習(xí)與討論u1、為什么要進行車輛類型和軸載類型的分類？路面設(shè)計用的、為什么要進行車輛類型和軸載類型的分類？路面設(shè)計用的交通量和道路等級確定的交通量有何差別？交通量和道路等級確定的交通量有何差別？u2、荷載對路面的作用有哪些？什么情況下用哪種荷載作用方、荷載對路面的作用有哪些？什么情況下用哪種荷載作用方式？式？u3、什么是標準軸載？我國用什么做為標準軸載？其他國家為、什么是標準軸載？我國用什么做為標準軸

18、載？其他國家為什么用不同的標準軸載？什么用不同的標準軸載？u4、為什么要進行軸載換算？水泥混凝土路面很瀝青混凝土路、為什么要進行軸載換算？水泥混凝土路面很瀝青混凝土路面如何進行軸載換算？面如何進行軸載換算？u5、何謂路面設(shè)計累計當量軸次、何謂路面設(shè)計累計當量軸次Ne？怎樣確定？它在路面設(shè)計？怎樣確定？它在路面設(shè)計中有何用處？中有何用處？u6、不同軸載通行次數(shù)是按等效原理進行換算的，請說明該、不同軸載通行次數(shù)是按等效原理進行換算的，請說明該“等效原理等效原理”的主要依據(jù)是什么？的主要依據(jù)是什么？u7、碎礫石在不同偏應(yīng)力下抵抗累積變形性能有何不同？、碎礫石在不同偏應(yīng)力下抵抗累積變形性能有何不同？練習(xí)與討論練習(xí)與討論u8、請下表中的車輛類型按瀝青路面要求進行軸載換算系數(shù)？、請下表中的車輛類型按瀝青路面要求進行軸載換算系數(shù)？u9、假如上表中的汽車載重超載、假如上表中的汽車載重超載10、20、50，請再按瀝，請再按瀝青路面要求進行軸載換算系數(shù)？青路面要求進行軸載換算系數(shù)？u10、請上表中的車輛類型按按水泥混凝土路面要求進行軸載換、請上表中的車輛類型按按水泥混凝土路面要求進行軸