rAAA第九章路面結(jié)構(gòu)荷載及材料

1、第八章 交通荷載 環(huán)境因素和力學(xué)參數(shù)大連交通大學(xué)大連交通大學(xué)土木與安全工程學(xué)院土木與安全工程學(xué)院授課：趙麗華授課：趙麗華1主要內(nèi)容主要內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響環(huán)境因素對道路的影響 environmental impact第三節(jié)第三節(jié) 交通荷載參數(shù)交通荷載參數(shù) traffic parameters第四節(jié)第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) structure design parameters第五節(jié)第五節(jié) 路面材料的累積變形與疲勞破壞路面材料的累積變形與疲勞破壞 accumulative deformation and fatigue broken第一節(jié)第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類

2、路面結(jié)構(gòu)及其分類 structure and category2第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 1、瀝青路面(asphalt pavement) 柔性基層瀝青路面柔性基層瀝青路面(asphalt pavement with flexible base) 半剛性基層瀝青路面半剛性基層瀝青路面 (asphalt pavement with semi-rigid base) 剛性基層瀝青路面剛性基層瀝青路面 (asphalt pavement with rigid base) 全厚式瀝青路面全厚式瀝青路面 (full depth asphalt pavement) 瀝青路面瀝青路面 瀝青路面瀝青路面 基層

3、和底基層基層和底基層 基層和底基層基層和底基層 路路 基基 路路 基基 3半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu) 土基土基 (a級或級或 b級）瀝青級）瀝青ac-25 sup-25 6cm-8cm (a級或級或 b級或改性）瀝青級或改性）瀝青ac-20 sup-19 6cm-8cm (a級或改性）瀝青級或改性）瀝青 ac-13 sup-13 sma-13 4cm水泥穩(wěn)定碎石或二灰碎石水泥穩(wěn)定碎石或二灰碎石 30cm-40cm 二灰土或石灰土二灰土或石灰土 20cm-40cm u2、我國常用的高速公路瀝青路面的結(jié)構(gòu)、我國常用的高速公路瀝青路面的結(jié)構(gòu)4第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 3、水泥混凝土

4、路面（水泥路面） 普通混凝土（jpcp） 鋼筋混凝土（jrcp） 連續(xù)配筋混凝土（crcp） 鋼纖維混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土、裝配式混凝土、碾壓混凝土 水泥混凝土路面水泥混凝土路面 路路 基基 基層基層 5 由于行車荷載、自然因素等對路面的影響隨深度的增加由于行車荷載、自然因素等對路面的影響隨深度的增加而逐漸減弱，路面的強度、抗變形能力和穩(wěn)定性也應(yīng)隨深而逐漸減弱，路面的強度、抗變形能力和穩(wěn)定性也應(yīng)隨深度而逐漸降低要求，因此，路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)度而逐漸降低要求，因此，路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)分層鋪筑分層鋪筑、分為、分為若干層次結(jié)構(gòu)若干層次結(jié)構(gòu)，并按各結(jié)構(gòu)層次的特定狀況進行相應(yīng)的材，并按各結(jié)構(gòu)層次的特定狀況進行相應(yīng)的材

5、料要求。料要求。4 4、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求6第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 路面結(jié)構(gòu)按照使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不路面結(jié)構(gòu)按照使用要求、受力狀況、土基支承條件和自然因素影響程度的不同分成若干層次，通常按照各個層位功能的不同劃分為同分成若干層次，通常按照各個層位功能的不同劃分為面層、基層和墊層面層、基層和墊層三個三個層次，基層中包括底基層在內(nèi)。層次，基層中包括底基層在內(nèi)。 面面 層層： 直接同行車荷載、大氣接觸，承受較大的行車荷載作用（包括直接同行車荷載、大氣接觸，承受較大的行車荷載作用（包括沖擊），沖擊），同時受到降水、氣溫等的影響。與其它層

6、次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強度、同時受到降水、氣溫等的影響。與其它層次相比，它應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強度、抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)耐磨、抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應(yīng)耐磨、不透水不透水、抗滑、平、抗滑、平整（另外還應(yīng)能適應(yīng)基層開裂對其影響或舊路面病害的反映）。材料的使用應(yīng)整（另外還應(yīng)能適應(yīng)基層開裂對其影響或舊路面病害的反映）。材料的使用應(yīng)能適應(yīng)此功能要求。能適應(yīng)此功能要求。4 4、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求7第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 基基 層層：主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其擴散到下面的墊層主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其

7、擴散到下面的墊層及土基，是路面結(jié)構(gòu)的主要承重層（對于瀝青路面）或重要功能層（對于及土基，是路面結(jié)構(gòu)的主要承重層（對于瀝青路面）或重要功能層（對于水泥砼路面），因此，它也應(yīng)具有足夠的強度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴水泥砼路面），因此，它也應(yīng)具有足夠的強度與剛度，并應(yīng)具有良好的擴散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能被面層滲入雨水浸濕散應(yīng)力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能被面層滲入雨水浸濕或地下水影響，也可受溫度影響變形，因此仍應(yīng)具有足夠的水溫穩(wěn)定性；或地下水影響，也可受溫度影響變形，因此仍應(yīng)具有足夠的水溫穩(wěn)定性；同時，同時，為保證面層平整為保證面層平整，它還應(yīng)具有較好的平整度。，它還

8、應(yīng)具有較好的平整度。 墊層墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同層與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時，也可擴散基層傳遞的荷載應(yīng)力、時，也可擴散基層傳遞的荷載應(yīng)力、減小土基的應(yīng)力與變形減小土基的應(yīng)力與變形，并可阻止路，并可阻止路基土擠入基層。一般墊層修于特定狀況道路工程結(jié)構(gòu)中，如防砂土基礎(chǔ)擠基土擠入基層。一般墊層修于特定狀況道路工程結(jié)構(gòu)中，如防砂土基礎(chǔ)擠入基層、軟土地基擴散應(yīng)力、凍土保溫隔溫等。入基層、軟土地基擴散應(yīng)力、

9、凍土保溫隔溫等。4 4、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求8第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 面層面層： 用水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石、泥灰結(jié)石、塊料等材料。用水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石、泥灰結(jié)石、塊料等材料。 基層（包括底基層）基層（包括底基層）： 材料主要有各種結(jié)合料穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎石、貧水材料主要有各種結(jié)合料穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎石、貧水泥砼、天然砂礫、碎石泥砼、天然砂礫、碎石/塊石塊石/片石片石/礫石、工業(yè)廢渣結(jié)合混合料等。當用不礫石、工業(yè)廢渣結(jié)合混合料等。當用不同材料修筑基層時，最下層的統(tǒng)一材料層稱為底基層，它可就近使用當?shù)赝牧闲拗鶎訒r，最下層的統(tǒng)一材料層稱為底基層，它可

10、就近使用當?shù)氐牟牧匣蛲?。的材料或土?路基及墊層路基及墊層： 材料主要有松散粒料類透水層或穩(wěn)定土等穩(wěn)定隔離層。材料主要有松散粒料類透水層或穩(wěn)定土等穩(wěn)定隔離層。4 4、路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求路面的結(jié)構(gòu)層次與材料要求9第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類路面等級路面等級面層材料類型面層材料類型適用的技術(shù)等級適用的技術(shù)等級高高 級級 瀝青混凝土，水泥混凝土瀝青混凝土，水泥混凝土高速、一級、二級、高速、一級、二級、三級、四級三級、四級次高級次高級瀝青貫入式瀝青貫入式 ，瀝青碎石瀝青碎石 ，瀝青瀝青表面處治表面處治 ，整齊石塊或條石，整齊石塊或條石二級、三級、四級二級、三級、四級中中 級級碎、礫石（泥結(jié)或級配）碎

11、、礫石（泥結(jié)或級配） ，半半整齊塊石整齊塊石 ，其它粒料其它粒料 三級、四級三級、四級低低 級級粒料加固土粒料加固土 ，其它當?shù)夭牧霞悠渌數(shù)夭牧霞庸袒蚋纳仆?，不整齊石塊固或改善土，不整齊石塊四級四級10第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 路面類型可從不同角度來進行劃分，一般常按照路面類型可從不同角度來進行劃分，一般常按照面層面層所用的材料所用的材料來進行區(qū)分，如水泥混凝土路面、瀝青路面來進行區(qū)分，如水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等等。但在、砂石路面等等。但在工程設(shè)計中，則主要從工程設(shè)計中，則主要從路面結(jié)構(gòu)路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和設(shè)計方法的力學(xué)特性和設(shè)計方法的相似性出發(fā)，將路面劃分為的相似性出發(fā)，將路面

12、劃分為柔柔性路面性路面、剛性路面剛性路面和和半剛性路面半剛性路面三類。三類。5 5、路面的分類、路面的分類11第一節(jié) 路面結(jié)構(gòu)及其分類 柔性路面柔性路面 總體結(jié)構(gòu)剛度較小，荷載作用下的彎沉變形較大，抗彎拉強總體結(jié)構(gòu)剛度較小，荷載作用下的彎沉變形較大，抗彎拉強度較低，傳遞給土基的單位壓力也較大，它主要包括各種未經(jīng)處理的度較低，傳遞給土基的單位壓力也較大，它主要包括各種未經(jīng)處理的粒料基層和粒料基層和各類瀝青面層各類瀝青面層、碎（礫）石面層或塊石面層組成的路面結(jié)、碎（礫）石面層或塊石面層組成的路面結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 剛性路面剛性路面主要指用主要指用水泥混凝土水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)，其強度高、彈作面

13、層或基層的路面結(jié)構(gòu)，其強度高、彈性模量高、處于板體工作狀態(tài)，傳遞給基礎(chǔ)的單位壓力小。性模量高、處于板體工作狀態(tài)，傳遞給基礎(chǔ)的單位壓力小。 半剛性路面半剛性路面 主要指半剛性基層和瀝青混凝土面層修筑的路面結(jié)構(gòu)，其主要指半剛性基層和瀝青混凝土面層修筑的路面結(jié)構(gòu)，其剛度介于瀝青混凝土和水泥混凝土之間。剛度介于瀝青混凝土和水泥混凝土之間。5 5、路面的分類、路面的分類12第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響環(huán)境因素對道路的影響 溫度造成路基體的膨脹與收縮，甚至引起路基的凍脹 溫度造成水泥砼路面的溫度應(yīng)力及條塊分割 溫度造成瀝青混凝土路面的塑性變形累積及低溫開裂 1 1、溫度對道路的影響、溫度對道路的影響

14、13第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響圖圖2-11 瀝青面層溫度瀝青面層溫度日變化日變化曲線曲線表面下表面下2cm2cm7cm7cm15cm15cm氣溫氣溫時刻（時刻（h h）4 46 68 81010121214141616181820202222242410102020303040405050溫度（溫度（）1 1、溫度對道路的影響、溫度對道路的影響14第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響圖圖2-15 瀝青面層瀝青面層月平均溫度月平均溫度的年變化曲線的年變化曲線1234567891011121103040020表面下表面下2cm2cm7cm7cm30cm30cm氣溫氣溫月份月份溫度（溫度（）1 1、溫度對

15、道路的影響、溫度對道路的影響15第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響圖圖2-12 水泥混凝土面層溫度水泥混凝土面層溫度日變化日變化曲線曲線810121416182022242468232629323520氣溫氣溫表面下表面下1.5cm5cm11cm16cm時刻（時刻（h h）溫度（溫度（）1 1、溫度對道路的影響、溫度對道路的影響16第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響圖圖2-13 一天內(nèi)不同時刻一天內(nèi)不同時刻沿水泥混凝土面層深度的溫度變化曲線沿水泥混凝土面層深度的溫度變化曲線23273135394101052015溫度（溫度（）深度（深度（cm）5:008:0024:0010:0019:0016:0014:

16、001 1、溫度對道路的影響、溫度對道路的影響17第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響圖圖2-14 水泥混凝土面層水泥混凝土面層溫度梯度與氣溫的日變化溫度梯度與氣溫的日變化曲線曲線0.31710121416182022242468232629322000.60.91.2氣溫氣溫溫度梯度溫度梯度面層厚面層厚22cm時刻（時刻（h）溫度（溫度（）梯度（梯度（cm）1 1、溫度對道路的影響、溫度對道路的影響18第二節(jié) 環(huán)境因素對道路的影響濕度對路基的影響：濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設(shè)置良好的排水設(shè)施，并控制路基的干濕類型濕度對路面的影響：水分積蓄于路基路面體內(nèi)，降低路基路面的強度與剛度，造成路面破壞，并可進

17、一步加劇路面透水性 2 2、濕度對道路的影響、濕度對道路的影響19第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 1、行車荷載及其對路面的影響 汽車荷載既是路基路面的服務(wù)對象，又是造成路基路面結(jié)構(gòu)損傷的主要原因； 它是不斷移動著的、具有振動和沖擊影響的動荷載； 汽車荷載的特性包括汽車輪重與軸重的大小與特性、車軸的布置、汽車軸載的時間分布特性、以及汽車靜態(tài)與動態(tài)荷載的特性比較等不同方面。20第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 2、車輛的種類與作用特點道路上通行的汽車車輛主要分為客車與貨車兩大類。客車又分為小客車、中客車與大客車；貨車又分為整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。汽車及其客貨總重量通過車身傳遞到車軸，再傳遞到車輪，最終由輪胎傳遞

18、到路面，因此，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計主要以軸重或者輪壓來進行控制。21第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 2、車輛的種類與作用特點軸載軸型分布 單軸單輪 單軸雙輪 雙軸單輪 雙軸雙輪 多軸多輪22第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 汽車的軸型汽車的軸型23第三節(jié) 交通荷載參數(shù)圖圖2-1 2-1 不同軸型的貨車示意圖不同軸型的貨車示意圖 汽車的軸型汽車的軸型24第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 3 3、軸輪組與軸重：、軸輪組與軸重：整車分前軸和后軸，絕大部分車輛的整車分前軸和后軸，絕大部分車輛的前軸為兩個單輪組成的單軸（軸載約為前軸為兩個單輪組成的單軸（軸載約為p/3p/3），極少數(shù)汽），極少數(shù)汽車前軸為雙軸單輪組（軸重約為車前軸為雙軸單輪組（

19、軸重約為p/2p/2）。大部分貨車后軸）。大部分貨車后軸由雙輪組組成，有單軸、雙軸和三軸等三種，大部分軸重由雙輪組組成，有單軸、雙軸和三軸等三種，大部分軸重在在100kn100kn以下，通常都在以下，通常都在6060130kn130kn范圍以內(nèi)。范圍以內(nèi)。 4 4、輪壓與壓圓：、輪壓與壓圓：輪胎對路面的靜態(tài)壓力大小與胎內(nèi)壓強輪胎對路面的靜態(tài)壓力大小與胎內(nèi)壓強接近，壓面近似為圓形，接近，壓面近似為圓形，d d由由p p、p p來計算，來計算，p p可近似取輪胎可近似取輪胎氣壓。氣壓。25圖圖2-2 車輪荷載計算圖式車輪荷載計算圖式a)單圓圖式；單圓圖式；b)雙圓圖式雙圓圖式 汽車的輪壓與壓圓汽車

20、的輪壓與壓圓pppppdppdddd1.5dd路面路面路面路面a)b)第三節(jié) 交通荷載參數(shù)26對于雙輪組車軸，可以按雙圓考慮，也可以按單圓對待，其當量圓的直徑計算如下：a)雙圓荷載的當量圓半徑：b)單圓荷載的當量圓直徑d：第三節(jié) 交通荷載參數(shù)82pddppp 荷載圓半徑和直徑荷載圓半徑和直徑27第三節(jié) 交通荷載參數(shù)5、運動車輛對道路的動態(tài)影響 道路上行駛的汽車除給路面施加垂直靜壓力外，還施加水平力和振動力，對路面固定點而言，這種影響又具有瞬時性和重復(fù)性。圖圖2-3車輪作用于路面的垂直壓力與水平壓力車輪作用于路面的垂直壓力與水平壓力a)停駐；停駐；b)啟動、一般行駛、加速；啟動、一般行駛、加速；

21、c)減速、制動；減速、制動；d)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向ppppvqqa)b)c)d)28第三節(jié) 交通荷載參數(shù)1 1）水平力：）水平力： 行車安全要求行車安全要求 q qmaxmax p p ，其中，其中 為路表與車輪的附著系數(shù)，它同路為路表與車輪的附著系數(shù)，它同路面類型與濕度以及行車速度有關(guān)。路表層水平力過大易導(dǎo)致推擠、擁包、面類型與濕度以及行車速度有關(guān)。路表層水平力過大易導(dǎo)致推擠、擁包、波浪及車轍等病害波浪及車轍等病害。2 2）振動力：）振動力： 振動輪載最大峰值與靜載之比稱為沖擊系數(shù)，設(shè)計路面時，應(yīng)以靜輪振動輪載最大峰值與靜載之比稱為沖擊系數(shù)，設(shè)計路面時，應(yīng)以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設(shè)計荷載。載乘以沖擊系

22、數(shù)作為設(shè)計荷載。3 3）瞬時作用及重復(fù)：）瞬時作用及重復(fù)： 路面點的車輪作用時間約為路面點的車輪作用時間約為0.010.010.10s0.10s，結(jié)構(gòu)變形來不及呈現(xiàn)，瞬時，結(jié)構(gòu)變形來不及呈現(xiàn)，瞬時作用利于結(jié)構(gòu)，但多次重復(fù)作用又易使其疲勞。作用利于結(jié)構(gòu)，但多次重復(fù)作用又易使其疲勞。29表表2-2 縱向滑移路面附著系數(shù)縱向滑移路面附著系數(shù)路面狀況路面類型車速（km/h）123264干燥碎石0.60瀝青混凝土0.701.000.500.65水泥混凝土0.700.850.600.80潮濕碎石0.40瀝青混凝土0.400.650.100.50水泥混凝土0.600.700.350.55路表與車輪的附著系數(shù)

23、路表與車輪的附著系數(shù)第三節(jié) 交通荷載參數(shù)30第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 6、標準軸載 standard load 作用在路面的設(shè)計荷載千變?nèi)f化，一般選用一種軸載作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的標準軸載，其他各種軸載按照一定原則換算成標準軸載。 標準軸載要求對路面的響應(yīng)較大、又能反映本國公路運輸運營車輛的總體軸載水平。31第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 7、超載與超限 overload and over limit 超載運輸是車輛所裝載貨物超過車輛額定載貨質(zhì)量。 超限運輸指運輸車輛超過路面結(jié)構(gòu)的容許承載能力。 超載但不超限的車輛對路面的使用壽命有一定的影響，超載且超限的車輛對路面的使用壽命有很大的影響，有的甚至超過路面或橋梁

24、結(jié)構(gòu)的極限承載力，使路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞、使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體破壞、產(chǎn)生嚴重的安全事故。32第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 1 1）交通調(diào)查與重復(fù)荷載 交通量調(diào)查與分析：調(diào)查內(nèi)容包括交通總量、車型分布、軸型軸載、實載率等，有的還調(diào)查軸載譜；分析主要是確定交通量年平均增長率，并求算獲得設(shè)計年限內(nèi)累計交通量。對路面而言，主要是軸重。 軸載組成與軸載換算：不同軸載的作用次數(shù)的頻率組成即為軸載譜，各不同軸載應(yīng)根據(jù)某一指標按其對路面結(jié)構(gòu)的損傷作用的等效性換算成其它軸載的作用次數(shù)，從而可使用標準軸載來綜合累計。 2）輪跡橫向分布：總軸載作用按一定規(guī)律分布于車道橫斷面的現(xiàn)象稱為，車道綜合累計需考慮。8 8、交通荷載軸

25、載換算和統(tǒng)計計算、交通荷載軸載換算和統(tǒng)計計算33第三節(jié) 交通荷載參數(shù)序號序號軸型分布軸型分布代表車型代表車型代號代號整整車車類類1中型貨車中型貨車(載重載重2.510t)躍進、解放、東風(fēng)等躍進、解放、東風(fēng)等u1.12重型貨車重型貨車(載重載重10t)黃河、羅曼、斯太爾等黃河、羅曼、斯太爾等u1.1大通、交通、太脫拉等大通、交通、太脫拉等u1.2半半掛掛類類33軸半掛車軸半掛車解放、東風(fēng)等國產(chǎn)牽引解放、東風(fēng)等國產(chǎn)牽引車車s1.1.144軸半掛車軸半掛車斯堪尼亞、沃爾沃、斯斯堪尼亞、沃爾沃、斯太爾等進口牽引車或紅太爾等進口牽引車或紅巖、黃河等引進技術(shù)生巖、黃河等引進技術(shù)生產(chǎn)的牽引車產(chǎn)的牽引車 s1

26、.1.255軸半掛車軸半掛車s1.2.2s1.2.36=6軸半掛車軸半掛車s1.2.3按軸型分類的車輛類別按軸型分類的車輛類別 1）交通調(diào)查與重復(fù)荷載交通調(diào)查與重復(fù)荷載34第三節(jié) 交通荷載參數(shù) 軸型分類及代號軸型示意圖整車類整車類single unit trucku1.1u1.2半掛類半掛類semi-tractor trailors1.1.1s1.1.2s1.2.2s1.2.3各類軸型示意圖各類軸型示意圖 1）交通調(diào)查與重復(fù)荷載交通調(diào)查與重復(fù)荷載35第三節(jié) 交通荷載參數(shù)2）車輛荷載的輪跡橫向分布車輛荷載的輪跡橫向分布圖圖2-7 輪跡橫向分布頻率曲線輪跡橫向分布頻率曲線（單向行駛一個車道）（單向

27、行駛一個車道）圖圖2-8 輪跡橫向分布頻率曲線輪跡橫向分布頻率曲線（混合行駛雙車道）（混合行駛雙車道）36第三節(jié) 交通荷載參數(shù)3 3）軸載的換算）軸載的換算軸載換算的基本原則：軸載換算的基本原則：等破壞原則：等破壞原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下在使用末期達到相同的損傷程度（破壞狀態(tài)）；下在使用末期達到相同的損傷程度（破壞狀態(tài)）；等厚度原則：等厚度原則：用不同標準軸載設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)用不同標準軸載設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)厚度相同厚度相同。3 3）軸載換算系數(shù)公式：）軸載換算系數(shù)公式：()nsiiisnpnp37第三節(jié) 交通荷載參數(shù)4）瀝青路面軸載換算系數(shù)公式：）瀝青路面軸載

28、換算系數(shù)公式：38第三節(jié) 交通荷載參數(shù)4）瀝青路面軸載換算系數(shù)公式：）瀝青路面軸載換算系數(shù)公式：39第三節(jié) 交通荷載參數(shù)5）水泥混凝土路面軸載換算系數(shù)公式：）水泥混凝土路面軸載換算系數(shù)公式：40 6）累計軸載作用次數(shù) 初始年平均日交通量n1 設(shè)計年限內(nèi)累計交通量 設(shè)計年限內(nèi)一個車道內(nèi)的累計交通量en第三節(jié) 交通荷載參數(shù)11365(1)1365(1)1(1)tettetnnnn36511365iinn41第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)l 1）主要材料類型松散顆粒型材料及塊料 granular, block瀝青結(jié)合類材料 asphalt binder無機結(jié)合料類材料 inorganic binding

29、material水泥混凝土材料 cement concrete 由于材料（整體性材料和非整體性材料）的基本性質(zhì)和成型方式的不同，各種路面結(jié)構(gòu)具有不同的力學(xué)強度特性（即應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系），也使得路面具有不同的使用品質(zhì)和使用壽命。1、路面材料的幾種強度、路面材料的幾種強度42第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2）抗剪強度 shear strength 摩爾庫侖強度理論： =c+ tg 其中c和是表征路面材料抗剪強度的兩項參數(shù)，c是材料的粘結(jié)力（kpa），是材料內(nèi)摩阻角，對于土，可以通過直剪試驗得到；對于松散粒料無法做直接剪切試驗，可用三軸壓縮試驗測定。2、路面材料的幾種強度、路面材料的幾種強度圖圖2-27

30、2-27 三軸試驗確定三軸試驗確定c.c.c43第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的幾種強度、路面材料的幾種強度 3）抗壓強度）抗壓強度 compressive strength 指試樣在無側(cè)向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限指試樣在無側(cè)向壓力條件下，抵抗軸向壓力的極限應(yīng)力。材料經(jīng)過標準成型和養(yǎng)生后通過無側(cè)限抗壓應(yīng)力。材料經(jīng)過標準成型和養(yǎng)生后通過無側(cè)限抗壓試驗測定的強度。試驗測定的強度。 一般有大試件、中試件和小試件。一般有大試件、中試件和小試件。 小試件小試件指指50mm *5 0mm； 中試件中試件指指 100mm *100mm； 大試件大試件指指 150 m m* 1 50mm。 44

31、第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4）抗拉強度）抗拉強度 tensile strength 氣溫變化會引起路面材料收縮，濕度變化能產(chǎn)生半剛性材料干縮，氣溫變化會引起路面材料收縮，濕度變化能產(chǎn)生半剛性材料干縮，當收縮變形受到約束，即在材料內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，材料抗拉強度不足當收縮變形受到約束，即在材料內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，材料抗拉強度不足即可引起路面結(jié)構(gòu)拉伸斷裂。即可引起路面結(jié)構(gòu)拉伸斷裂。 路面材料的抗拉強度主要由混合料中的結(jié)合料粘結(jié)力提供，可采用路面材料的抗拉強度主要由混合料中的結(jié)合料粘結(jié)力提供，可采用直接拉伸或間接拉伸試驗直接拉伸或間接拉伸試驗測定材料的抗拉強度。測定材料的抗拉強度。 5）抗彎拉強度）抗彎拉強度

32、flexible strength 路面材料的實際工作狀態(tài)是彎曲反復(fù)變化的，結(jié)構(gòu)層底首先容易出路面材料的實際工作狀態(tài)是彎曲反復(fù)變化的，結(jié)構(gòu)層底首先容易出現(xiàn)局部拉裂、產(chǎn)生彎曲斷裂。材料的抗彎拉強度一般采用現(xiàn)局部拉裂、產(chǎn)生彎曲斷裂。材料的抗彎拉強度一般采用簡支梁三簡支梁三分點加載分點加載進行測定。進行測定。2、路面材料的幾種強度、路面材料的幾種強度45第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 1）抗壓強度試驗 一般有大試件、中試件和小試件。 小試件指50mm *5 0mm； 中試件指 100mm *100mm； 大試件指 150 m m* 1 50mm。3、路面材料的強度試驗、路面材料的強度試驗46第四節(jié) 路面結(jié)

33、構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2）抗拉強度試驗直接拉伸試驗和間接拉伸試驗圖圖2-28 2-28 直接拉伸試驗直接拉伸試驗1-1-上蓋帽；上蓋帽；2-2-變形傳感器；變形傳感器；3-3-金屬箍；金屬箍；4-4-下蓋帽；下蓋帽；5-5-試件試件圖圖2-29 2-29 間接拉伸試驗間接拉伸試驗1-1-壓條；壓條；2-2-試件試件pp112321543、路面材料的強度試驗、路面材料的強度試驗47第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 3）抗拉強度試驗彎拉試驗圖圖2-30 2-30 小梁試驗加載圖式小梁試驗加載圖式( (1-1-試驗梁；試驗梁；2-2-承壓板；承壓板；3-3-支點；支點；4-4-頂桿；頂桿；5-5-千分表千分表) )l

34、phl/3l/321345l1l03、路面材料的強度試驗、路面材料的強度試驗48第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù)、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 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 按照預(yù)定干密度和壓實度用按照預(yù)定干密度和壓實度用靜力壓實法靜力壓實法制備試件、試件高：直徑制備試件、試件高：直徑1：1的圓柱體、養(yǎng)生時間為的圓柱體、養(yǎng)生時間為設(shè)計齡期設(shè)計齡期（整個養(yǎng)生期間的溫度，在北方地區(qū)（整個養(yǎng)生期間的溫度，在北方地區(qū)應(yīng)保持應(yīng)保持202，在南方地區(qū)應(yīng)保持，在南方地區(qū)應(yīng)保持252，養(yǎng)生期的最后一天，將，養(yǎng)生期

35、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）、側(cè)向沒有圍壓時的單軸抗壓強度。有圍壓時的單軸抗壓強度。49第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的劈裂強度試驗（間接抗拉強度） 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)合料穩(wěn)定材料的劈裂強度。 側(cè)向加壓時應(yīng)放置壓條，并將試件橫置在壓條上，同時在試件的頂面也放一壓條（上下壓條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相同的弧

36、面壓條，其長度應(yīng)大于試件的高度。 50第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)4、路面材料的設(shè)計參數(shù)、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓回彈模量試驗無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的無側(cè)限抗壓回彈模量試驗 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。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。

37、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。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。 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，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，用用0.5-0.7mpa；對于無機結(jié)合料穩(wěn)定底基層材料；對于無機結(jié)合料穩(wěn)定底基層材料,用用0.20.4mpa，實際，實際加載的最大單位壓力應(yīng)略大于選定值。加載的最大單位壓力應(yīng)略大于選定值。 51第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù)、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的劈裂模量試驗無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的劈裂模量試驗 試件成型

38、和加載的要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗相同試件成型和加載的要求與無側(cè)限抗壓回彈模量試驗相同. 要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，在試要求在加載過程中，每到一定荷載，就讀記一次形變，在試件破壞前應(yīng)能記錄件破壞前應(yīng)能記錄67次荷載和相應(yīng)形變。然后將試件壓至次荷載和相應(yīng)形變。然后將試件壓至破壞，讀記破壞時的荷載和形變。并繪制單位壓力與形變的破壞，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。關(guān)系曲線，必要時對曲線進行修正。 52第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料疲勞強度的試驗 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料抗拉

39、強度試驗方法主要有直接抗拉試驗、間接抗拉試驗和彎拉試驗。常用的疲勞強度試驗有彎拉疲勞試驗和劈裂疲勞試驗。 我國規(guī)范采用劈裂疲勞試驗方法。53第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-疲勞參數(shù) 54第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-疲勞參數(shù) 55第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-模量參數(shù) 56第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料的設(shè)計參數(shù)-模

40、量參數(shù) 57第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 4、路面材料的設(shè)計參數(shù) 1）無機結(jié)合料穩(wěn)定材料 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 58第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 2）瀝青混凝土材料 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20、彎拉驗算時抗壓回彈模量的試驗溫度為15、劈裂強度的試驗溫度也為15。 試驗采用圓柱體試件，其直徑為100mm，高為100mm，試驗加載的速率為2mm/min。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度100，用于抗壓強度試驗的試件個數(shù)不得少于3個，用于抗壓回彈試驗的試件個數(shù)不

41、得少于36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p和圓柱體試件的面積參數(shù)計算得出試件的抗壓強度（mpa）。59第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 2）瀝青混凝土材料 瀝青混凝土的劈裂試驗 瀝青混凝土的劈裂試驗既可以為瀝青路面設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)，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低溫特性時的試驗溫度為-10（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)，采用的試驗溫度為15、試驗加載速率為50mm/min，計算時相應(yīng)的泊松比采用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)場鉆孔試件

42、。采用馬歇爾擊實成型的試件的尺寸要求為直徑101.6mm，高為63.5mm；輪碾機成型的板體試件和道路現(xiàn)場鉆孔試件的尺寸要求為直徑100mm或150mm，高為40mm。60第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 2）瀝青混凝土材料 瀝青混凝土材料的設(shè)計參數(shù)-模量參數(shù)建議值61第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 3）水泥混凝土材料 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150mm*150mm*550mm，在標準條件下，經(jīng)養(yǎng)護28d后，按三分點處雙點加載 (如圖6-11)測定其抗折強度(fcf) 和抗折彈性模量。62

43、第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 3）水泥混凝土材料 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63第四節(jié) 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù) 2、路面材料的設(shè)計參數(shù) 4）無粘結(jié)材料 重復(fù)荷載三軸試驗 無粘結(jié)粒狀材料的回彈反應(yīng)通常是通過回彈模量和泊松比表現(xiàn)其特性。對于有恒定圍壓的重復(fù)荷載三軸試驗。 無粘結(jié)材料參數(shù)取值64第五節(jié) 路面材料的累積變形與疲勞破壞 1）路面材料處于彈塑性工作狀態(tài)：重復(fù)荷載作用引起塑形變形累積，當累積變形超出一定限度即造成路面使用功能下降至允許限度以下，從而出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)（此為使用極限狀態(tài)） 2）路面材料處于彈性工作狀態(tài)：重復(fù)荷載作用雖不產(chǎn)生塑性變形，但結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生

44、微裂縫，當微量損傷累積到一定限度時即致使路面材料出現(xiàn)疲勞斷裂，達到破壞極限狀態(tài)（即結(jié)構(gòu)承載疲勞極限狀態(tài)）（*這種重復(fù)荷載的大小遠小于材料一次性受力破壞時的荷載大?。? 1、路面結(jié)構(gòu)破壞的極限狀態(tài)、路面結(jié)構(gòu)破壞的極限狀態(tài)65第五節(jié) 路面材料的累積變形與疲勞破壞 水泥混凝土：處于彈性工作狀態(tài)，呈現(xiàn)疲勞破壞。 瀝青混合料：低溫環(huán)境中基本處于彈性工作狀態(tài)，出現(xiàn)疲勞破壞；高溫環(huán)境處于彈塑性工作狀態(tài)，出現(xiàn)累積變形；溫度在上述范圍內(nèi)變化時則兼有疲勞破壞和累積變形兩種極限狀態(tài)。 無機結(jié)合料穩(wěn)定材料：低齡期時處于低塑性的彈塑性狀態(tài)，其后基本處于彈性工作狀態(tài)，因此使用過程中主要為疲勞破壞極限狀態(tài)。 碎（礫）石：屬于松散類材料，具有移動變形，可引起結(jié)構(gòu)塑性變形累積，但在其上有結(jié)合料