路面設(shè)計(jì)原理考試題庫(kù)

1、1、汽車車型如何分類？為什么要限制軸載？在我國(guó)路面設(shè)計(jì)方法中如何考慮軸載？答：(1)道路上通行的汽車主要分為貨車和客車兩大類。貨車分為整車，牽引式拖車，和牽引式半拖車；客車分為大客車，中客車，小客車。交通調(diào)查中，一般將汽車分為八類：大型貨車，中型貨車，小型貨車，大型客車，小型客車、拖掛車，集裝箱，大中型拖拉機(jī)。汽車按軸型（輪軸的組合型式）分類，大致可以將行駛在道路上的車輛分為三大類：固定車身類、牽引車類、掛車類。 (2) 汽車的重量通過(guò)車輪傳遞給路面，軸重的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載能力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，為了保護(hù)路面結(jié)構(gòu)不因超載而破壞，許多國(guó)家對(duì)汽車的軸載都有限制； (3) 我國(guó)路面設(shè)計(jì)方法中

2、，一般以后軸重100kn作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ100，低等級(jí)公路也可以采用后軸重60kn作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，表示為BZZ60；把不同類型的軸載作用次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，應(yīng)遵循兩項(xiàng)原則：其一，換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)；其二，對(duì)某一交通組成，不論以哪一種標(biāo)準(zhǔn)軸載進(jìn)行軸載換算，由換算所得的軸載作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度應(yīng)相同。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算使用的交通量是標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)。實(shí)際計(jì)算時(shí)，對(duì)瀝青路面，只將軸載大于25kN的汽車計(jì)入；對(duì)水泥混凝土路面，只將大于40kN的單軸和80kN的雙軸的汽車計(jì)入，小汽車，小客車對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸載的影響極小，可以忽略不計(jì)。2、雙層、三層彈性體系應(yīng)力、應(yīng)變位移分析的

3、基本原理及其存在的問(wèn)題，哪些方法應(yīng)用這一原理？(1) 基本原理：在求解彈性層狀體系應(yīng)力與位移時(shí)，采用下列四條基本假設(shè)：a. 各層都是由均質(zhì)的各向同性的材料組成，用彈性模量E和泊松比m來(lái)表征;b. 假定土基在水平方向和向下的深度方向?yàn)闊o(wú)限，其上各彈性層為厚度有限，水平方向?yàn)闊o(wú)限；c. 假定路面上表層作用有垂直荷載和水平荷載，認(rèn)為水平方向的無(wú)限遠(yuǎn)處和最下一層向下的無(wú)限深處的應(yīng)力和位移等于零；d. 各層間接觸面上采用完全連續(xù)或完全光滑的假定； 根據(jù)以上假定，按柱坐標(biāo)系采用彈性力學(xué)中的幾何方程，物理方程，平衡微分方程，利用應(yīng)力函數(shù)和漢克爾變換方法，可以解出彈性層狀半空間體系中應(yīng)力和位移分量的一般表達(dá)式

4、；然后根據(jù)相應(yīng)的邊界條件和層間結(jié)合條件，可以確定一般表達(dá)式中的待定積分常數(shù)。(2) 存在的問(wèn)題： 我國(guó)多年的研究和實(shí)踐表明，彈性層狀體系理論公式是基本適用的，但是由于路面各層材料的力學(xué)性質(zhì)、路面各層之間的接觸情況以及實(shí)際荷載情況等與理論假設(shè)不完全一致，而且路面材料和土基模量的測(cè)定方法也不能充分反映它在結(jié)構(gòu)層中的實(shí)際工作狀態(tài)，造成理論計(jì)算值與實(shí)際值存在偏差；而且，由不同材料結(jié)構(gòu)層和土基組成的路面結(jié)構(gòu)，在荷載作用下其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系一般呈非線形特征，且形變隨荷載作用時(shí)間而變化，同時(shí)，應(yīng)力卸除后常有一部分變形不能恢復(fù)。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，柔性路面在力學(xué)性質(zhì)上屬于非線形的彈粘塑性體。(3) 殼牌（SHELL）

5、設(shè)計(jì)法、前蘇聯(lián)柔性路面設(shè)計(jì)新法以及我國(guó)柔性路面設(shè)計(jì)法均采用這一原理（三層彈性體系）。粘彈性體：材料在外力作用下產(chǎn)生變形緩慢增加，撤除外力后變形緩慢回復(fù)，這種加-卸荷過(guò)程中變形不隨外力即時(shí)達(dá)到平衡而有所滯后的現(xiàn)象稱為延遲彈性，也稱粘彈性。3、簡(jiǎn)要說(shuō)明下列各種力學(xué)模型，以適當(dāng)?shù)那€（s e ）或（e t）描述它們的特性。 A線形彈性體 B非線形彈性體 C粘彈性體 D彈性塑性體 線形彈性體：應(yīng)力應(yīng)變呈直線關(guān)系，見(jiàn)圖a 非線形彈性體：應(yīng)力應(yīng)變呈曲線變化，見(jiàn)圖b 彈塑性體：在加載、卸載過(guò)程中，有不可恢復(fù)的塑性變形，見(jiàn)圖c 粘彈性體：應(yīng)力、應(yīng)變隨時(shí)間變化，見(jiàn)圖d4、試分析面層厚度和模量、基層厚度對(duì)面層底面

6、拉應(yīng)力的影響。如何指導(dǎo)設(shè)計(jì)？（假設(shè)層間完全連續(xù)） （提示：利用應(yīng)力模量、厚度分布曲線）在垂直荷載作用下，面層底面的徑向應(yīng)力并非都是拉應(yīng)力。面層較薄而相對(duì)剛度較小時(shí)，可能出現(xiàn)壓應(yīng)力。面層厚度較厚和相對(duì)剛度較大時(shí)，便出現(xiàn)拉應(yīng)力。它隨面層的厚度和剛度的增大而增大，特別是面層的剛度很大時(shí)，面層底面的拉應(yīng)力隨面層的剛度的增大而急劇增大。底面最大拉應(yīng)力的位置，一般在荷載面的中軸處，對(duì)于雙圓荷載，也是在某一荷載面的中軸處，但在面層很厚時(shí)，最大拉應(yīng)力的位置隨著層的增加而移向雙圓荷載面的對(duì)稱軸處。當(dāng)面層較薄時(shí)，其底面也會(huì)出現(xiàn)較大的徑向拉應(yīng)力。5、何為路面的結(jié)構(gòu)損壞和路面的功能損壞？簡(jiǎn)述其發(fā)展過(guò)程及其相互之間的聯(lián)

7、系。結(jié)構(gòu)性破壞整個(gè)道面結(jié)構(gòu)或某些組成部分已經(jīng)不能再承受荷載作用的破壞，如斷裂等；一般要徹底翻修。功能性破壞道面結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，在荷載和自然因素的多次循環(huán)重復(fù)作用而出現(xiàn)的使用品質(zhì)的逐漸降低，如車轍的加深，平整度和抗滑性能的降低，一般可通過(guò)維修而恢復(fù)。特點(diǎn)：不一定同時(shí)發(fā)生，但都是經(jīng)逐漸累積而成。功能性破壞一般可通過(guò)維修而恢復(fù)； 結(jié)構(gòu)性破壞一般要徹底翻修。6、試述彈性層狀體系的邊界條件，層間完全連續(xù)和層間完全光滑分別應(yīng)滿足的條件怎樣確定？（請(qǐng)分析我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)采用完全連續(xù)體系的合理性。請(qǐng)舉例說(shuō)明提高瀝青路面層間連續(xù)狀況的技術(shù)措施。）彈性層狀體系的邊界條件：在水平方向無(wú)窮遠(yuǎn)處和垂直方向無(wú)限深處的應(yīng)

8、力和位移都等于0。在彈性層狀體系中，頂面的邊界條件：在第j層和第j+1層之間的結(jié)合面上，若這兩層是完全連續(xù)，則連續(xù)條件：，若這兩層是完全光滑，則光滑條件：，在地基向下的無(wú)限深度和水平方向的無(wú)限遠(yuǎn)處，應(yīng)力與位移都趨向于0，即7、試分析軸重的改變、輪胎壓力的改變對(duì)路面面層強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)層總厚度的敏感性。（提示：可利用應(yīng)力深度分布曲線）在剛性路面中，路面厚度隨著輪胎壓力的增大，軸重的增加而增加，計(jì)算表明，輪胎壓力增大70kpa，則需增加板厚約0.5cm。在瀝青路面中，垂直應(yīng)力的大小取決于荷載輪胎壓力的大小，輪胎壓力對(duì)表層的垂直應(yīng)力影響很大，當(dāng)深度達(dá)90cm（3.6in.）以下時(shí)，輪胎壓力對(duì)垂直應(yīng)力就沒(méi)有

9、影響了。因此，為適應(yīng)高壓輪胎的作用，瀝青路面上層應(yīng)采用高質(zhì)量的材料。輪胎數(shù)量對(duì)瀝青路面體系的垂直應(yīng)力也有影響，采用雙輪比單輪（即軸重減少）可以顯著改善路面體系的垂直應(yīng)力狀態(tài)。而瀝青路面所需的總厚度，受輪胎壓力的影響不大。8、試簡(jiǎn)述威斯特卡德荷載應(yīng)力公式阿靈頓試驗(yàn)修正的主要內(nèi)容，修正后公式的實(shí)用性。（第九章3）1930年美國(guó)在阿靈頓進(jìn)行了混凝土路面足尺試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)力計(jì)算公式進(jìn)行了修正?！尽亢奢d作用于板中阿靈頓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)測(cè)的板中應(yīng)力值比板中加載的威斯特卡德應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算的結(jié)果小。這是因?yàn)榈鼗戳ν瑩隙认啾雀蛹杏诤奢d的周圍，并不像溫克勒地基假設(shè)那樣，地基反力和撓度成正比。因此，荷載附

10、近反力增加，板體的撓度和應(yīng)力就略有降低。布拉德伯利和凱利都提出了板中的板底最大應(yīng)力修正公式，其結(jié)果分別是威斯特卡德公式的8791，7282?！尽亢奢d作用于板邊在沒(méi)有翹曲的情況下，對(duì)于常用的輪印，實(shí)測(cè)應(yīng)力與理論計(jì)算結(jié)果很一致；假如值較大，則實(shí)測(cè)應(yīng)力大于理論計(jì)算結(jié)果；假如較小，則實(shí)測(cè)應(yīng)力小于理論計(jì)算結(jié)果，但差異很小。在白天有翹曲的情況下，對(duì)于常用的輪印，實(shí)測(cè)應(yīng)力略大于理論計(jì)算結(jié)果；在夜晚有翹曲的情況下，對(duì)于常用的輪印，實(shí)測(cè)應(yīng)力明顯大于理論計(jì)算結(jié)果。凱利提出了修正，修正后的計(jì)算公式所得結(jié)果比威氏結(jié)果大617?！尽亢奢d作用于板角阿靈頓試驗(yàn)表明，在正常氣候條件下，在白天，板角向下翹曲，板與地基保持接觸的

11、條件下，實(shí)測(cè)應(yīng)力與威斯特卡德理論計(jì)算結(jié)果完全一致。但在夜間，板角向上翹曲時(shí)，實(shí)測(cè)應(yīng)力比威斯特卡德理論計(jì)算結(jié)果高出很多。且大于布拉德伯利提出的修正公式。他的修正公式相當(dāng)于將原來(lái)板角附近的反應(yīng)模量減少為原有的四分之一，以此提高混凝土路面板的應(yīng)力。9、機(jī)場(chǎng)道面、道路道面各有什么特點(diǎn)，兩者在功能和構(gòu)造方面有什么主要區(qū)別？ 各自的設(shè)計(jì)原理和方法有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？（1）機(jī)場(chǎng)道面是指在民用航空運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)范圍內(nèi)供飛機(jī)運(yùn)行使用的鋪筑在跑道，滑行道，站坪，停機(jī)坪上的結(jié)構(gòu)物。機(jī)場(chǎng)道面是提供適合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，滿足飛行使用要求的道面結(jié)構(gòu)；道路道面主要是滿足人、車使用要求的道面結(jié)構(gòu)。（2）在功能上，由于飛機(jī)運(yùn)

12、行方式對(duì)安全使用的要求高，機(jī)場(chǎng)道面要求比道路道面具有更好的抗滑性能，更好的穩(wěn)定性，更好的平整度，快速的排水能力以及耐久性；在構(gòu)造上，由于飛機(jī)荷載重量和輪胎接地壓力遠(yuǎn)大于車輛荷載等原因，所以要求機(jī)場(chǎng)道面的厚度更厚，面層材料質(zhì)量更好，這樣才會(huì)有更高的承載能力。（3）相同點(diǎn)：公路路面所用的設(shè)計(jì)原理同樣可以用于機(jī)場(chǎng)道面，在水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中，荷載應(yīng)力都是采用彈性地基上的彈性薄板理論和考慮接縫傳荷能力的有限元法計(jì)算；在瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)中，都是采用彈性層狀體系理論分析。不同點(diǎn)：雖然它們考慮的主要因素基本相同，但每一因素所選定的數(shù)值相差很大。飛機(jī)的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于汽車質(zhì)量，機(jī)場(chǎng)道面實(shí)際作用的飛機(jī)荷載較公路路

13、面的汽車荷載也大得多，同時(shí)飛機(jī)胎壓也遠(yuǎn)大于汽車胎壓，但是機(jī)場(chǎng)道面的荷載實(shí)際作用次數(shù)遠(yuǎn)小于公路道面的作用次數(shù)，一般到達(dá)28萬(wàn)次，而公路路面的實(shí)際作用的標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)達(dá)到1001700萬(wàn)次。而且它們?cè)O(shè)計(jì)考慮荷載的方法也不同。公路選擇有代表性的汽車后軸作為標(biāo)準(zhǔn)軸載（用BZZ-100表示），其它軸載的作用次數(shù)按照一定的方法換算成為該標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。而在機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)中，在預(yù)計(jì)使用的飛機(jī)中，以運(yùn)行次數(shù)最多和主起落架輪載較大的機(jī)型作為設(shè)計(jì)機(jī)型，其主起落架上的一個(gè)機(jī)輪的動(dòng)荷載即為設(shè)計(jì)荷載，當(dāng)?shù)烂婀┒喾N飛機(jī)混合使用時(shí)，應(yīng)以設(shè)計(jì)飛機(jī)為換算標(biāo)準(zhǔn)，按換算公式將其它飛機(jī)換算為設(shè)計(jì)飛機(jī)的平均當(dāng)量運(yùn)行次數(shù)。在公路路面設(shè)計(jì)

14、中采用的是移動(dòng)荷載，而在機(jī)場(chǎng)跑道中部采用移動(dòng)荷載，端部采用靜荷載，因此跑道端部的厚度大于中部的厚度。由于飛機(jī)的左右偏離，要考慮它的橫向偏離對(duì)荷載重復(fù)作用次數(shù)的影響。Answer: (1) 考慮的主要因素基本相同，但數(shù)值相差較大 (2) 機(jī)場(chǎng)道面除了強(qiáng)度和剛度、良好的穩(wěn)定性（高溫、低溫及水穩(wěn)定性）、表面平整性、表面抗滑性、耐久性的要求外，還必須表面潔凈。 (2)飛機(jī)重量遠(yuǎn)大于汽車 (3)公路荷載的重復(fù)次數(shù)遠(yuǎn)大于機(jī)場(chǎng)荷載的重復(fù)次數(shù)（機(jī)場(chǎng)為200040000） (4)輪胎壓力差別大 (5)設(shè)計(jì)考慮荷載的方法不同，公路選擇有代表性的汽車軸載作為標(biāo)準(zhǔn)軸載，其它軸載的作用次數(shù)按照一定的方法換算為該標(biāo)準(zhǔn)軸載

15、的作用次數(shù)；而機(jī)場(chǎng)道面則選取該機(jī)場(chǎng)最重的飛機(jī)輪載作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 (6)平面布置不同（跑道，聯(lián)絡(luò)道，滑行道等） (7)飛機(jī)漫行及公路車轍（公路行車的橫向位置幾乎都是在距離邊緣34英尺的范圍內(nèi)，而飛機(jī)的運(yùn)行則主要集中在機(jī)場(chǎng)跑道中央。） (8)板厚相差較大10、AASHO當(dāng)量軸載換算方法、原理及應(yīng)用前景。AASHO設(shè)計(jì)法是以試驗(yàn)路行車試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)的方法，它將道路試驗(yàn)所得的大量數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析把路面耐用性的變化、荷載大小、荷載重復(fù)次數(shù)和路面各層的厚度聯(lián)系起來(lái)，得出AASHO設(shè)計(jì)法中的基本方程式： 從這個(gè)基本方程式可以得到在給定的耐用性指數(shù)下加權(quán)的各種荷載作用總次數(shù)w與結(jié)構(gòu)數(shù)的關(guān)系。把基本方程式寫成

16、： logw=logr+G/b= f(,軸重,軸數(shù),G)，即在給定的結(jié)構(gòu)（為定值）和給定的耐用性指數(shù)（G為定值） 下，w是軸重、軸數(shù)的函數(shù)。AASHO選定的標(biāo)準(zhǔn)軸載為單軸、軸重為80千牛，這樣對(duì)不同的軸載，可以算得在給定的耐用性指數(shù)下加權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用總次數(shù)與其它不同軸載作用總次數(shù)的比值/，這個(gè)比值稱為軸載當(dāng)量換算系數(shù)。有了軸載當(dāng)量換算系數(shù)，就可以把不同軸載作用次數(shù)很方便地?fù)Q算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)。 AASHO軸載當(dāng)量換算方法建立了不同軸載間的等效關(guān)系，使軸載輕、重與交通量多寡對(duì)路面的作用建立了合理的關(guān)系，解決了過(guò)去設(shè)計(jì)方法中一直未能解決的交通荷載問(wèn)題。特別是單后軸間的軸載換算關(guān)系被許多國(guó)家的

17、設(shè)計(jì)法所采用。AASHO軸載當(dāng)量換算方法簡(jiǎn)單可行，應(yīng)用方便，還考慮了路面耐用性（即工作狀態(tài)的概念）與軸載作用總次數(shù)的關(guān)系，至今仍然具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)其它國(guó)家軸載當(dāng)量換算法有很大的影響。但是它全部是建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)不明確，未能揭示路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系，這是它的缺陷，如何在其中加入力學(xué)的概念和力學(xué)的分析方法將是它將來(lái)一個(gè)重要發(fā)展方向。11、何為飛機(jī)漫行？在飛機(jī)道面設(shè)計(jì)方法中如何考慮飛機(jī)漫行的影響？飛機(jī)輪載在機(jī)場(chǎng)跑道橫斷面上的隨機(jī)分布稱為飛機(jī)漫行。（飛機(jī)的漫行程度與道面類型有顯著的關(guān)系。例如在劃有中線標(biāo)志的滑行道上呈渠化交通狀態(tài)，機(jī)輪軌跡橫向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏離值為0.61.05m（

18、23.5ft）。在跑道上，其標(biāo)準(zhǔn)偏離在很大程度上取決于飛機(jī)的類型以及飛機(jī)是在著陸還是在起飛。對(duì)于起飛情況，不同飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)偏離值大約在2.25-4.5m（7.5-15ft）之間；對(duì)于著陸情況，在3.9-6m（13-20ft）。所以滑行道采用的設(shè)計(jì)值為0.6m（2ft），跑道為4.8m（16ft）。）在設(shè)計(jì)中需要考慮飛機(jī)的漫行對(duì)荷載重復(fù)作用次數(shù)的影響。波特蘭水泥協(xié)會(huì)為考慮飛機(jī)的橫向漫行作用而引進(jìn)了一個(gè)荷載重復(fù)系數(shù)（LRF）。LRF1.0表示每通過(guò)一次都是滿載的重復(fù)。各種飛機(jī)的荷載重復(fù)系數(shù)可以預(yù)先計(jì)算出來(lái)。將各種飛機(jī)的預(yù)計(jì)通過(guò)次數(shù)乘以其荷載重復(fù)系數(shù)，就可以計(jì)算出實(shí)際荷載重復(fù)作用次數(shù)。瀝青協(xié)會(huì)法直接采

19、用當(dāng)量輪載系數(shù)（EWLF）的概念，我們可以得到不同軸載在時(shí)間t之內(nèi)作用于路面的次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)車的作用次數(shù)（）為： 式中：為第j種軸載的作用次數(shù) 為第j種軸載的作用頻率 為第j種軸載的單位破壞值12、何為冰凍指數(shù)？如何用冰凍指數(shù)來(lái)預(yù)估土基冰凍深度？土基的凍結(jié)在很大程度上取決于氣溫下降時(shí)間的長(zhǎng)短。通常習(xí)慣上按度日數(shù)計(jì)量時(shí)間與溫度，負(fù)的一度日表示一日的平均氣溫為零下一度，而正的一度日表示一日的平均氣溫為零上一度。在累積度日?qǐng)D中的最大和最小點(diǎn)之差稱為冰凍指數(shù)。在任何冰凍季節(jié)，冰凍指數(shù)可以用來(lái)衡量低于冰點(diǎn)氣溫的持續(xù)時(shí)間和大小。在地面以上4.5ft處的氣溫指數(shù)稱為空氣冰凍指數(shù)，在路面下的溫度指數(shù)稱為路面冰

20、凍指數(shù)。冰凍深度可以用以度日為單位的冰凍指數(shù)表示，將冰凍深度與冰凍指數(shù)建立關(guān)系，就可以作為一個(gè)要素進(jìn)行路面設(shè)計(jì)和評(píng)定。冰凍深度可以通過(guò)冰凍指數(shù)與冰凍深度曲線圖查得，這是一些經(jīng)驗(yàn)方法（如美國(guó)的工程師兵團(tuán)）；也可以用公式來(lái)估算，提出的公式主要有以下幾種： (1) stefan公式導(dǎo)熱率 度日體積熱，g(2)公式 (3) 中國(guó)公式道路材料系數(shù)道路橫斷面系數(shù)道路濕度環(huán)境系數(shù)13、試簡(jiǎn)述殼牌（SHELL）瀝青路面設(shè)計(jì)方法，評(píng)述其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景。（1） 路面模型a） 假定路面在行車荷載作用下表現(xiàn)為彈性性質(zhì)，用彈性層狀體系理論計(jì)算各層的應(yīng)力和應(yīng)變，一般以三層連續(xù)體系為基礎(chǔ)，用彈性模量和泊松比表征路面材料，

21、假定路面材料為均質(zhì)，各向同性，各層水平方向和土基向下的深度方向?yàn)闊o(wú)限。b） 荷載圖式采用標(biāo)準(zhǔn)的雙輪荷載，即雙圓圖式，并以80kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載。（2） 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)a） 主要標(biāo)準(zhǔn)：路基頂面的壓應(yīng)變，控制路基頂面的永久變形，防止車轍；瀝青面層層內(nèi)的水平拉應(yīng)變，控制瀝青面層的開(kāi)裂。b） 次要標(biāo)準(zhǔn)：其它有機(jī)或無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定基層的容許拉應(yīng)力或拉應(yīng)變以及路面表面總變形。c） 再次要標(biāo)準(zhǔn)：瀝青層低溫縮裂，基層或底基層粒料材料最小模量值的要求。（3）設(shè)計(jì)步驟14、試簡(jiǎn)述波特蘭水泥協(xié)會(huì)剛性機(jī)場(chǎng)道面設(shè)計(jì)方法，評(píng)述其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景。方法： (1) 必須調(diào)查當(dāng)?shù)赝寥狼闆r，并用承載板試驗(yàn)路基反應(yīng)模量 (2) 必須知道設(shè)計(jì)輪

22、載和混凝土彎拉模量和安全系數(shù) (3) 為不同機(jī)型提供板內(nèi)荷載的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) (4) 對(duì)混合航空采用疲勞概念，提出在容許荷載下的應(yīng)力比，應(yīng)力比小于0.5可承受無(wú)限次重復(fù)荷載，應(yīng)力比增大，則容許荷載次數(shù)相應(yīng)減少 (5) 考慮飛機(jī)漫行的影響 (6) 確定厚度并驗(yàn)算優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)方法重視工程試驗(yàn)，實(shí)用性強(qiáng)缺點(diǎn)：以威斯特卡德方法計(jì)算應(yīng)力為基礎(chǔ)的理論發(fā)展緩慢，計(jì)算公式的參數(shù)和假定有局限。15、已知彈性半空間體表面位移表達(dá)式為：荷載采用圓形均布荷載，地基采用Kelvin模型，試推導(dǎo)粘彈性半空間體表面位移解。如果荷載為一個(gè)移動(dòng)的均布荷載，請(qǐng)給出任意一點(diǎn)彎沉的求解思路。已知的拉普拉斯逆變換為。答： 要得到粘彈性問(wèn)題的解

23、，首先要求出彈性問(wèn)題的解，然后對(duì)解中的模量及荷載求Laplace變換，將粘彈性算子代入，再求Laplace逆變換得到。1) 彈性半空間體表面（z=0）位移解為：2) 圓形均布荷載（半徑為d，大小為q）p( r ) 的零階漢克爾積分變換為： 3) Kelvin模型： 4) Laplace變換： 代入： Laplace逆變換： 16、當(dāng)溫度沿一獨(dú)立長(zhǎng)混凝土板的深度均勻變化時(shí)，通過(guò)描述板底摩擦力沿長(zhǎng)度方向的分布狀態(tài)，推導(dǎo)滑動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度計(jì)算式?；瑒?dòng)區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算公式 當(dāng)路面板的溫度改變時(shí)，體積也隨之變化，路面與基層之間的摩擦力對(duì)變形起抑制作用，從而引起路面板內(nèi)部的溫度應(yīng)力。圖6-18表示一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的混凝土路

24、面板在溫度發(fā)生變化時(shí)，所產(chǎn)生的位移，作用于板底的摩擦應(yīng)力，以及混凝土板體內(nèi)部應(yīng)力沿板長(zhǎng)L的分布。圖6-18由圖6-18可以看出，位移的分布，在板的兩端最大，因?yàn)槎瞬坎皇苋魏渭s束，從端部向板長(zhǎng)的中心O點(diǎn)發(fā)展，由于累計(jì)的摩擦阻力逐漸加大，約束逐漸增大，則位移量逐漸減小，至L1以后，則完全沒(méi)有位移發(fā)生。摩擦阻力的分布與位移的趨勢(shì)有關(guān)，據(jù)調(diào)查，當(dāng)位移的趨勢(shì)至少為1.5mm時(shí)摩擦應(yīng)力才能產(chǎn)生，因此由面板端部至L1的范圍以內(nèi)，是均勻分布的。 （6-117）式中：路面板與基礎(chǔ)之間的摩擦應(yīng)力； 混凝土的密度(單位重)； h路面板的厚度； f摩擦阻力系數(shù)，取值為1.02.0，平均取1.5。 根據(jù)路面板的位移趨勢(shì)

25、與承受摩擦阻力的情況，可以將長(zhǎng)度為L(zhǎng)的路面板分為滑動(dòng)區(qū)(AB、CD)和固定區(qū)(BC)。在固定區(qū)內(nèi)面板無(wú)位移發(fā)生，因而也不產(chǎn)生摩擦阻力。在滑動(dòng)區(qū)，面板產(chǎn)生不同程度的位移，同時(shí)存在摩擦阻力。 路面板內(nèi)應(yīng)力的分布，對(duì)于兩個(gè)不同的區(qū)段，可分別計(jì)算。在固定區(qū)BC以內(nèi)，面板無(wú)位移發(fā)生，形似完全固端約束，其溫度應(yīng)力為： （6-118）式中：Tn溫差，通?？扇∈┕囟扰c最高(或最低)溫度之差。在滑動(dòng)區(qū)AB、CD以內(nèi)，板體應(yīng)力可按下式計(jì)算： （6-119）式中：x計(jì)算位置至端部的距離。若將L1代入式(6-119)，即可得到滑動(dòng)區(qū)內(nèi)最大的應(yīng)力(B點(diǎn)、C點(diǎn))即 （6-120）由于B點(diǎn)C點(diǎn)的應(yīng)力與固定區(qū)應(yīng)力是相等的，

26、將式(6-120)代入式(6-118)，可以得出滑動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度L1。 （6-121）由式(6-121)可以明顯看出，滑動(dòng)區(qū)的范圍L1與路面板的長(zhǎng)度L無(wú)關(guān)，并不同人們認(rèn)為的板越長(zhǎng)，滑動(dòng)的范圍越大?；瑒?dòng)區(qū)范圍的影響因素，除了混凝土本身的物理特性(，E，)之外，主要決定于Tn與f，所以只要選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ竟?jié)，采用摩擦阻力較大的基層，便可以對(duì)滑動(dòng)區(qū)的范圍進(jìn)行控制。對(duì)于端部A點(diǎn)及D點(diǎn)的位移量A、D也可以進(jìn)行如下估算，將完全處于自由無(wú)約束狀態(tài)的路面板，因溫度產(chǎn)生的位移，減去約束力所抵消的那部分位移，便可得出A及D， （6-122） 由式(6-122)可以看出，路面板兩端的最大位移量除了決定于混凝土材料的物理

27、特性之外，主要決定于溫差Tn與摩擦系數(shù)f。若能對(duì)施工溫度及最大溫差嚴(yán)格控制，并且通過(guò)選擇基層材料，以增大f值，同樣可以控制端部的位移量。位移量同路面的總長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。這一結(jié)論對(duì)于設(shè)計(jì)長(zhǎng)脹縫或無(wú)脹縫混凝土路面有現(xiàn)實(shí)意義。由式(6-122)還可以看出，為了控制位移，應(yīng)該選取f值較大的基層材料。早期的混凝土路面結(jié)構(gòu)，采用很厚的砂墊層，結(jié)果由于f值很小而產(chǎn)生過(guò)大的推移，因此，大部分國(guó)家已不再使用。17、對(duì)如圖所示的兩塊板系統(tǒng)，假定其中一塊板不受荷載作用，荷載通過(guò)接縫處僅傳遞剪力，接縫傳荷能力e=w2/w1，w2為未受荷邊的撓度，w1為受荷邊的撓度，請(qǐng)用壓縮系數(shù)法說(shuō)明板的有限元分析方法，并說(shuō)明總剛矩陣的形成

28、過(guò)程。如圖五塊板體系。假定四塊邊板不受荷載作用，荷載通過(guò)接縫處的某種剪力傳遞形式，由中心板傳至邊板。假定每塊板的尺寸相同，并且劃分為相同的矩形單元。為了敘述方便，每塊板分為4個(gè)單元、9個(gè)結(jié)點(diǎn)。 采用位移法，每塊板的平衡條件可以表達(dá)如下：KP式中：(-板和地基的綜合剛度矩陣； -位移向量； P-力向量。 對(duì)所示的板體，K是一個(gè)27×27的對(duì)稱矩陣。 為了分析中心板，必須得知邊板跨越接縫傳來(lái)的力?？芍刂恳粭l縫的力可以用沿著該接縫的位移來(lái)表達(dá)。求式的逆得到P式中：F-1為板和地基的綜合柔度矩陣，由所示的板體可得以中心板與左側(cè)邊板之間的接縫為例，假如除了跨越接縫傳來(lái)的剪力P1、P2、P3

29、之外，沒(méi)有任何其它外加荷載施加于左側(cè)邊板，則所有的力向量元素除P1、P2、P3之外全部為零。則公式(3-80)壓縮為一個(gè)3×3的矩陣：式也可寫成通式PW求式的逆得邊板傳給中心板的垂直力向量為W 下面分兩種情況敘述壓縮法計(jì)算路面應(yīng)力的有限元法。 (一) 企口縫或骨料鎖結(jié) 當(dāng)使用企口縫或骨料鎖結(jié)傳遞剪力時(shí)，剪力傳遞效率可以按下式確定：WeW 將式代入可得PeKW在已知接縫傳遞的剪力之后，中心板的平衡條件可以表達(dá)如下：KP-eKW或 KcP式中：c為組合矩陣，其值只要在矩陣中將接縫結(jié)點(diǎn)i的垂直力與同一接縫上節(jié)點(diǎn)j的垂直位移相關(guān)聯(lián)的元素加上ekij修正項(xiàng)就可得到。 (二) 傳力桿由式可知，傳

30、力桿系數(shù)WdWW則：WWWd假定C1Cw，則有dC將式合并得經(jīng)整理后可得上式可簡(jiǎn)寫成W則中心板的平衡方程為P-W可簡(jiǎn)寫成cP綜合剛度矩陣c的生成與式相類似，只是壓縮柔度矩陣有所不同。18、若路面板上下溫度差為Dt，又無(wú)其它外力作用，路面變形完全受阻，試推導(dǎo)路面內(nèi)任一點(diǎn)翹曲應(yīng)力的一般解。Answer：在沒(méi)有其它外力作用下，板橫斷面上的應(yīng)力因符合靜力平衡條件，即： 完全自由 Þ 約束后的實(shí)際應(yīng)變?yōu)椋?約束變形為： 19、由于溫度梯度和內(nèi)力引起的彈性曲面方程如下所示。若路面板上下溫度差為Dt，呈線形分布，又無(wú)其它外力作用，路面變形完全受阻，試推導(dǎo)路面中心處翹曲應(yīng)力表達(dá)式。 Answer：

31、因路面變形完全受阻，可得Z=0Þ Þ Þ 20簡(jiǎn)述彈性半空間地基剛性路面有限元分析方法中，地基剛度矩陣形成的原理與方法，并列出矩陣各項(xiàng)元素的表達(dá)式（提示：參見(jiàn)圖式與撓度公式）將彈性半空間地基上薄板的假定用于剛性路面應(yīng)力的有限元分析，其地基剛度矩陣的建立，可以采用布辛尼斯克公式。假定在結(jié)點(diǎn)i四周的地基反力是均勻分布的，由該反力荷載引起的任意點(diǎn)的撓度可寫為： （6-59）式中：由集中力引起的其他點(diǎn)n處得撓度為：式中： 由于彈性半空間體表面各結(jié)點(diǎn)處的力對(duì)各點(diǎn)的垂直位移都有影響，可以運(yùn)用矩陣運(yùn)算，即：簡(jiǎn)化后可寫成： 式中為地基柔度矩陣。 則： 式中：為地基剛度矩陣，是柔度

32、矩陣的逆矩陣。 將彈性半空間地基的反力視為節(jié)點(diǎn)外力，施加于單元節(jié)點(diǎn)上則有：可得到： 此時(shí)，地基剛度矩陣的形式為：21、簡(jiǎn)述美國(guó)AASHTO試驗(yàn)路提出的耐用性指數(shù)PSI與路面使用品質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系。答：現(xiàn)有耐用性指數(shù)PSI是根據(jù)路面使用性能，對(duì)路面作出定量評(píng)價(jià)的方法。該法分兩步著手：a）路面狀況觀測(cè)評(píng)級(jí)，這是一種定性的觀測(cè)，它不去判斷路面現(xiàn)有狀況造成的原因，僅根據(jù)路面使用要求，對(duì)當(dāng)時(shí)路況給予評(píng)級(jí)，所以稱為路面耐用性評(píng)級(jí)（PSR）。b）路面質(zhì)量評(píng)定，這是一種定量的評(píng)定，其目的就是要確定路面結(jié)構(gòu)的適宜程度，并判定產(chǎn)生該路況的原因，因此要對(duì)路面作一定的物理量的量測(cè)，把各段的物理量的測(cè)定結(jié)果和PSR相比較，

33、經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，使兩者結(jié)合，得出路面評(píng)價(jià)指標(biāo)路面耐用性指數(shù)，因測(cè)定的是當(dāng)時(shí)的狀況，故稱為路面現(xiàn)有耐用性指數(shù)。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)回歸分析，可以得出PSI與不平整度、裂縫與修補(bǔ)面積、車轍量的一個(gè)關(guān)系式。從數(shù)據(jù)分析可知，PSI與不平整度的相關(guān)性較好，而裂縫和修補(bǔ)面積，車轍量對(duì)PSI的影響不大。22、總結(jié)柔性路面發(fā)展的主要特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)方法中近來(lái)有一種趨勢(shì)，即由經(jīng)驗(yàn)法向理論法過(guò)渡，分析其內(nèi)在原因。柔性路面從早期的薄型結(jié)構(gòu)到40年代的較厚的結(jié)構(gòu)組合和強(qiáng)度較高的材料，提高了瀝青路面的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體剛度，使用壽命大為延長(zhǎng)。而到了60年代，對(duì)使用品質(zhì)和功能的要求更高了（要求瀝青路面具有良好的平整度，抗滑性和耐磨性

34、，以保證車輛高速行駛平穩(wěn)，安全，舒適），甚至超過(guò)了對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。柔性路面設(shè)計(jì)方法的發(fā)展是隨著交通的發(fā)展與路面結(jié)構(gòu)，材料不斷地更新而同步發(fā)展的。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是人們通過(guò)大量的野外測(cè)試，修筑試驗(yàn)路對(duì)實(shí)際車輛的行駛效果進(jìn)行系統(tǒng)觀察，形成了以車輛荷載作用下確保路面結(jié)構(gòu)承載能力為核心的一種方法，能緊密聯(lián)系實(shí)際。其缺點(diǎn)主要是只能適用于給定的環(huán)境，材料和荷載，如果這些條件變化了，那設(shè)計(jì)也就不可靠了，又必須通過(guò)大量的試驗(yàn)提出適用于新情況的新方法。由于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法有這樣的地區(qū)性和局限性，所以人們致力于研究更有普遍性或適用性的方法。理論法不受經(jīng)驗(yàn)的限制，任何新材料，新結(jié)構(gòu)組合，只要符合理論分析結(jié)果，都可以作為選

35、擇評(píng)比方案，在技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的原則下?lián)駜?yōu)使用，因此，理論分析法已成為瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展趨勢(shì)。23、簡(jiǎn)述路面結(jié)構(gòu)非線性分析的基本原理及在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義答：在彈性層狀體系理論中，假設(shè)路面各層材料是線彈性的，但這假設(shè)并不符合實(shí)際情況，因?yàn)槁访娌牧暇哂袘?yīng)力應(yīng)變的非線性特性，因此對(duì)路面結(jié)構(gòu)應(yīng)采取非線性分析的方法。路面結(jié)構(gòu)非線性分析的基本原理是將局部線性化和經(jīng)驗(yàn)方法結(jié)合起來(lái)，也就是說(shuō)把材料的非線性在一定的應(yīng)力水平上當(dāng)作線彈性處理，并通過(guò)試驗(yàn)加以修正。這種處理方法在一定程度上反應(yīng)了路面材料在路面結(jié)構(gòu)中的實(shí)際工作狀態(tài)，但是其應(yīng)用有一定的局限性。另一方面，由于有限元法可以真實(shí)反應(yīng)路面中每

36、一點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)，國(guó)內(nèi)外都特別重視將有限元法和非線性模型相結(jié)合的方法。這一方法是在有限元分析中采用一定的非線性模型，通過(guò)循環(huán)和迭代運(yùn)算求得解答。24、請(qǐng)推導(dǎo)隔離式雙層混凝土路面板有限元分析的單元?jiǎng)偠染仃嚰暗鼗仃嚨男纬蛇^(guò)程（地基為彈性半空間體）25、簡(jiǎn)述用ESWL處理多輪荷載的原理與方法及其發(fā)展前景。當(dāng)量單輪荷載（ESWL）定義：在一定路面體系的指定位置上，單輪荷載產(chǎn)生預(yù)選參量（應(yīng)力、應(yīng)變、位移、損壞）的量與多輪荷載在路面結(jié)構(gòu)相同位置處產(chǎn)生相等的量。選用的方法根據(jù)輪胎壓力按ESWL的接觸面積等于多輪荷載的一個(gè)輪胎的作用來(lái)決定。研究表明，采用基于應(yīng)力、應(yīng)變和撓度等不同的準(zhǔn)則，確定的ESWL也不

37、同，而不管哪種準(zhǔn)則，隨著路面厚度和模量比的增加，或隨著多輪間距的減少，ESWL也隨之增加。發(fā)展前景：由于公路路面和飛機(jī)道面作用的車輛和飛機(jī)種類不同，對(duì)路面的作用也不同。為比較不同類型車輛對(duì)路面的相對(duì)作用大小，使用當(dāng)量單輪荷載可以很好地實(shí)現(xiàn)。在機(jī)場(chǎng)道面的設(shè)計(jì)中，飛機(jī)總質(zhì)量相同，主起落架形式和輪胎壓力不同，對(duì)道面的的影響不同，采用當(dāng)量單輪荷載描述道面承載力，可避免這一缺陷。因此，當(dāng)量單輪荷載處理多輪荷載在機(jī)場(chǎng)道面中將有較好的應(yīng)用。 26、彈性薄板假定的內(nèi)容及地基假定的類型，各類地基假定的前提及真實(shí)性分析。第九章227、假定接縫混凝土路面的傳力桿系數(shù)為Cw，請(qǐng)推導(dǎo)接縫混凝土路面有限元分析中總剛度矩陣

38、的形成原理。 圖 分析模型 根據(jù)有限元理論，對(duì)圖兩板系統(tǒng)，結(jié)點(diǎn)力與結(jié)點(diǎn)位移之間的平衡方程為： 由于接縫邊界條件的處理僅與撓度項(xiàng)有關(guān)，故下式只列出了與撓度有關(guān)的項(xiàng)式中：q1、q2為接縫處傳遞的剪力，與撓度差Wd及傳力桿系數(shù)Cw(或彈簧系數(shù)Cs)有關(guān)： 將q1、q2代入平衡方程式，并將此剪力項(xiàng)疊加到總剛度矩陣中，則平衡方程可轉(zhuǎn)化為 由上式可知，對(duì)接縫混凝土路面板，只要在總剛度矩陣中對(duì)有關(guān)項(xiàng)的剛度系數(shù)進(jìn)行一定的處理，就可生成接縫混凝土路面板的總剛度矩陣。 生成板的總剛度矩陣后，另外一個(gè)問(wèn)題是地基剛度矩陣的疊加。對(duì)溫克勒地基模型，仍按前述方法，以單元為單位疊加到總剛度矩陣中去。對(duì)彈性半空間地基板，則要

39、進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?在形成板的剛度矩陣時(shí)，將接縫看成縫寬為零的虛設(shè)單元，也就是將兩塊板分開(kāi)計(jì)算，然后將傳力桿系數(shù)疊加到適當(dāng)?shù)奈恢?，在劃分地基單元時(shí)，如果單元?jiǎng)澐植捎门c板單元一相同的方法，則在接縫兩側(cè)的地基就要被分割開(kāi)來(lái)?？紤]到地基單元各結(jié)點(diǎn)是相互關(guān)聯(lián)的，按上述方法建立的地基柔度矩陣中與接縫相應(yīng)結(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的元素?zé)o疑會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為避免這種錯(cuò)誤，在地基處理時(shí)，先將接縫不予考慮，即認(rèn)為結(jié)點(diǎn)3、4與結(jié)點(diǎn)5、6為同一點(diǎn)，在這種情況下可求得地基剛度矩陣Ks。但為了使地基單元?jiǎng)澐峙c板單元?jiǎng)澐忠恢?，并可疊加到總剛度矩陣中去，必須將地基剛度矩陣沿接縫處分割開(kāi)來(lái)，使得Ks擴(kuò)展與板的剛度矩陣一致的Ks。這就要求對(duì)與接縫

40、有關(guān)結(jié)點(diǎn)的地基剛度矩陣的元素作一定修改，修改的準(zhǔn)則是使修改前后地基對(duì)板的影響等效。圖中左邊數(shù)字是節(jié)點(diǎn)號(hào)，下三角中的數(shù)字表示對(duì)原地基剛度矩陣的修改系數(shù)。28、半剛性基層材料的特性，半剛性基層材料在剛性、柔性路面結(jié)構(gòu)中的重要作用。由于無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料其剛度介于粒料和水泥混凝土之間，常稱此為半剛性材料，以此修筑的基層或底基層亦稱為半剛性基層。半剛性基層材料的特性包括強(qiáng)度剛度特性、材料參數(shù)變異特性疲勞特性、干縮特性、溫縮特性。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定路面的重要特點(diǎn)之一是強(qiáng)度和模量隨齡期的增長(zhǎng)而不斷增長(zhǎng)，逐漸具有一定的剛性性質(zhì)。由于材料的變異性和試驗(yàn)過(guò)程的不穩(wěn)定性，同一種材料不同的試驗(yàn)方法、同一種試驗(yàn)方法不同的

41、材料、同一種試驗(yàn)方法不同齡期試驗(yàn)結(jié)果存在差異性。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，路面結(jié)構(gòu)承受交通荷載的重復(fù)作用，因此路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須評(píng)價(jià)材料的抗彎拉疲勞強(qiáng)度。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料經(jīng)拌和壓實(shí)后，由于蒸發(fā)和混合料內(nèi)部發(fā)生水化作用，混合料的水份會(huì)不斷減少。由于水的減少而發(fā)生的毛細(xì)管作用、吸附作用、分子間力的作用、材料礦物晶體或凝膠體間層間水的作用和碳化收縮作用等會(huì)引起半剛性材料產(chǎn)生體積收縮。半剛性材料的外觀脹縮性是三相在降溫過(guò)程中相互作用，使半剛性材料產(chǎn)生體積收縮，即為溫度收縮。作用：29、半剛性基層材料的設(shè)計(jì)參數(shù)與材料的工程特性的關(guān)系。30、已知水泥混凝土材料的疲勞方程為，荷載應(yīng)力的簡(jiǎn)

42、化計(jì)算式為，請(qǐng)分析我國(guó)水泥混凝土路面軸載換算的基本原理及換算關(guān)系。不同軸載間作用次數(shù)的換算依據(jù)是等效原則，即同一路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達(dá)到相同的疲勞損壞程度。把荷載應(yīng)力公式代入疲勞方程可得出疲勞壽命同軸載、板厚和路面結(jié)構(gòu)剛度的關(guān)系式：，同一路面結(jié)構(gòu)和軸載，作用下，其疲勞壽命均可按上式估計(jì)：兩式均遵守統(tǒng)一損壞標(biāo)準(zhǔn)，故（，）和（，）是等效的。上面兩式相減可得若在同一路面結(jié)構(gòu)上進(jìn)行相同軸數(shù)和荷位的軸載間的換算，則，。上式即為：31、Jeffreys模型為 Maxwell（即彈性元件與粘性元件串聯(lián)）與粘壺的并聯(lián),請(qǐng)推導(dǎo)其廣義本構(gòu)方程。Jeffreys模型： Maxwell與粘壺的并聯(lián)。假定為第二號(hào)粘

43、壺的應(yīng)變（其與模型的總應(yīng)變相同），為彈簧的應(yīng)變，為第一號(hào)粘壺的應(yīng)變。因：； 或 ； ；由：，可得： ；同理由，可得：；兩邊求導(dǎo)可得： 將代入可得：化簡(jiǎn)后可得廣義本構(gòu)方程：Burgers模型為 Maxwell（即彈性元件與粘性元件串聯(lián)）與Kelvin的串聯(lián)，請(qǐng)推導(dǎo)其廣義本構(gòu)方程。假定，為Kelvin模型部分的總應(yīng)變和總應(yīng)力，由：，；， ，合并同類項(xiàng)后可得：兩邊同乘以，可得到廣義本構(gòu)方程：32、對(duì)四層體系路面結(jié)構(gòu)，分析底基層和土基模量變化對(duì)路表輪隙彎沉、底基層彎拉應(yīng)力變化有何特征，如何指導(dǎo)瀝青路面的設(shè)計(jì)與施工。路表彎沉（三層體系）【】當(dāng)各層模量固定時(shí)，基層厚度具有較大的影響。【】當(dāng)上、中層厚度不變

44、時(shí)，的影響較大得多。增加相當(dāng)于增加倍。面層底面的拉應(yīng)力 【】面層厚度較小（d）和常用模量（），面層底面可能處于受壓狀態(tài)?！尽慨?dāng)d時(shí)，在下，拉應(yīng)力變化不大。說(shuō)明面層厚度在較合理。【】基層模量對(duì)面層拉應(yīng)力影響較大，基層的影響較小?；鶎拥酌娴睦瓚?yīng)力 【】基層模量的提高，拉應(yīng)力也提高。【】強(qiáng)的土基，對(duì)基層的拉應(yīng)力影響較大。面層內(nèi)的剪應(yīng)力【】一般自軸線處的零值起向作用面邊緣垂直線上逐漸增至最大；【】路面表面受剪應(yīng)力作用時(shí)，表面應(yīng)力最大，但變化很快。【】在垂直和水平荷載共同作用下，路面表面受最大剪應(yīng)力在荷載面邊緣處。33、為什么水泥混凝土路面出現(xiàn)唧泥的概率大于瀝青混凝土路面？請(qǐng)問(wèn)瀝青混凝土又為什么會(huì)產(chǎn)生唧

45、泥？唧泥:就是車輛行經(jīng)接縫時(shí),由縫內(nèi)噴濺出稀泥漿。主要是由于基層塑性變形與面層板脫離,地面水沿接縫下滲,長(zhǎng)期積累在空隙內(nèi),然后在輪載作用下,將積水與浸濕的細(xì)料混攪成泥漿,再沿接縫噴濺而出。唧泥指在車輛荷載作用下,基礎(chǔ)中的細(xì)粒材料從接縫和裂縫處與水一同噴出,致使板體與基礎(chǔ)逐步脫空,常在接縫或裂縫附近有污跡存在。水泥砼路面施工過(guò)程中,由于現(xiàn)場(chǎng)澆筑砼的水泥漿下滲,使板與基礎(chǔ)之間形成一個(gè)具有一定抗剪能力的整體材料,但受溫度的影響,板要伸縮,反反復(fù)復(fù)的作用使水平抗剪能力下降。同時(shí),板內(nèi)溫度的非線性分布引起板向上或向下翹曲,加速板與基礎(chǔ)之間的分離,再加上車輪荷載的重復(fù)作用,使板底基礎(chǔ)發(fā)生微小的塑性變形,于

46、是水泥砼路面板底與基層之間出現(xiàn)微小空隙,即原始脫空區(qū)。由于硬化后的水泥板在環(huán)境溫度的影響下產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力,為避免板的斷裂或拱起,設(shè)置了縱縫和橫縫。在自然環(huán)境下,正是由于縱縫、橫縫的存在,大氣降水沿縫隙下滲,并積滯在上述脫空區(qū)內(nèi)。在重載車輛的作用下,車輪駛過(guò)板體回彈時(shí)形成真空,這種負(fù)壓進(jìn)一步將水泵入業(yè)已形成的原始空隙中。隨著砼板下水的累積,基礎(chǔ)材料趨于自由水飽和狀態(tài),開(kāi)始表現(xiàn)為少量的冒水現(xiàn)象。在重載車頻繁的作用下,板后方的邊緣或角隅先向下彎沉,將脫空區(qū)積滯的水?dāng)D向前方,而后車輪行駛到板前方時(shí)又將水?dāng)D向后方。移動(dòng)荷載引起的動(dòng)水壓力使某些未經(jīng)處治的細(xì)粒料和聯(lián)結(jié)較弱的膠結(jié)料受到?jīng)_刷,并隨著水的擠出

47、而被帶出,這些懸浮的液體就形成了唧泥現(xiàn)象。由于面層開(kāi)裂，地表水滲透、沖刷及車載沖擊作用，使部分集料表面的瀝青被水剝落，在荷載、水和集料的綜合作用下，基層被沖刷。在重載車頻繁的作用下，基層中的細(xì)顆粒隨著水的擠出被帶走，形成唧泥。主要是由于水損害的作用。34、分析組合式瀝青路面、半剛性基層瀝青路面、柔性基層瀝青路面的主要破壞類型及應(yīng)該采取的相應(yīng)的技術(shù)措施。組合式瀝青路面：橫縫反射裂縫,縱縫反射裂縫,角隅破壞,瀝青面層擁包,瀝青層剝落,路面沉陷,車轍,坑槽,翻漿等。半剛性基層瀝青路面的典型病害可劃分為兩大類型: 非結(jié)構(gòu)性損壞和結(jié)構(gòu)性損壞。該類病害主要有橋頭跳車、路表裂縫( 包括間距規(guī)則的橫向裂縫、縱

48、向裂縫及局部網(wǎng)裂) 、路表破損( 包括路面坑槽、松散、磨光等) 、正常車轍等。結(jié)構(gòu)性損害主要有路面局部凹陷龜裂和非正常車轍（結(jié)構(gòu)性轍槽）。水損壞: 松散、坑槽、凍脹、翻漿和唧泥等; 裂縫: 橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)裂等; 路面變形: 車轍、波浪、擁抱、沉陷等; 路表?yè)p壞: 泛油和剝落等。功能性損壞泛油 松散 車轍。結(jié)構(gòu)性損壞水損壞 開(kāi)裂 剪切 疲勞破壞 沉陷 坑槽 車轍。柔性基層路面的破壞一般始于面層,由于面層的車轍、開(kāi)裂,這些破壞從上到下的順序發(fā)展、延伸,其破壞屬于功能性破壞。面層破壞形式有車轍、top -down 裂縫和down - top 裂縫，但主要破壞形式最主要的是車轍。受力特點(diǎn)：半剛

49、性路面的承載能力約為相同厚度柔性路面的1. 37 倍。半剛性路面具有良好的板體作用和大得多的荷載分布能力。因此,半剛性路面下土基頂面的壓應(yīng)力或壓應(yīng)變比柔性路面下的小,柔性基層瀝青路面，瀝青層與瀝青層之間模量相差較小，而瀝青層與級(jí)配碎石之間模量相差較大，此時(shí)瀝青層底的拉應(yīng)力較大，應(yīng)選用各結(jié)構(gòu)層間模量逐漸減少的材料組合，受力更合理。剛性基層的模量比半剛性基層大，層底拉應(yīng)力有所增加，瀝青層的剪應(yīng)力、瀝青層與剛性基層界面之間的剪應(yīng)力增大。剛性基層上的瀝青面層應(yīng)有適當(dāng)?shù)臑r青層厚度，更應(yīng)重視提高瀝青混合料抗減強(qiáng)度和層間界面的緊密結(jié)合，防止層間推移。35、請(qǐng)問(wèn)永久性路面各結(jié)構(gòu)層的功能要求？永久性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

50、時(shí)結(jié)構(gòu)厚度應(yīng)滿足那些基本要求才能滿足長(zhǎng)壽命路面的基本特征？ 永久性路面各層要求為:表面層:抗車轍、抗磨耗、不透水、抗滑; 磨耗層應(yīng)具備抗車轍、表面開(kāi)裂、抗滑,減少水濺、水漂、低噪聲等性能。聯(lián)結(jié)層:高模量、抗車轍、耐久;基層:高柔性、抗疲勞、耐久、水穩(wěn)定性好。 歐洲永久性路面設(shè)計(jì)要求考慮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次、荷載和輪胎壓力等;而美國(guó)永久性路面理念一般不考慮交通量,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為控制瀝青層層底彎拉應(yīng)變小于極限應(yīng)變值,路基土垂直壓應(yīng)變小于200,所用荷載為道路上行駛的所能預(yù)測(cè)的最大荷載,并考慮一定超載后的荷載,極限彎拉應(yīng)變值目前還不統(tǒng)一,一般認(rèn)為對(duì)于非改性瀝青為6070,改性瀝青可以提高到l00。 從結(jié)構(gòu)整體上

51、來(lái)說(shuō), 面層必須有合適的厚度和剛度以抵抗基層材料和路基的變形。同時(shí), 面層也必須有足夠的厚度和良好的材料性能以抵抗源于結(jié)構(gòu)層底部的疲勞開(kāi)裂。Mon ism ith 和Long 建議控制瀝青層底的彎拉應(yīng)變60, 基頂壓應(yīng)變200。 力學(xué)設(shè)計(jì)的核心是確定路面對(duì)氣候和荷載的反映。明確路面質(zhì)量的主要影響因素后,可以通過(guò)選擇合適的材料和厚度避免各類病害。36、請(qǐng)說(shuō)明路面結(jié)構(gòu)承載力的基本內(nèi)涵。對(duì)剛性基層瀝青路面、半剛性基層瀝青路面、柔性基層瀝青路面分析路面的實(shí)際承載力？ 路面結(jié)構(gòu)承載力，是指路面結(jié)構(gòu)在達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前能承受的行車荷載作用次數(shù)，或者能使用的年數(shù)。 雖然半剛性路面瀝青面層的反射裂縫會(huì)多于

52、柔性路面，但柔性路面的承載能力明顯小于半剛性路面，瀝青面層很容易被壓壞，且柔性路面的基層與底基層層在車輛荷載作用下的壓密變形大于半剛性路面，所有這些都使得柔性路面的路用性能與使用壽命會(huì)明顯短于半剛性路面。因此，為滿足重載交通的要求，高等級(jí)公路應(yīng)來(lái)用半剛性路面. 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路交通量劇增，汽車軸載日益重型化，許多早期建設(shè)的水泥混凝土路面產(chǎn)生了多種破損現(xiàn)象：結(jié)構(gòu)承載能力不足、行車舒適性差、車速難以提高。在近年來(lái)縣際和農(nóng)村公路改建和擴(kuò)建中，為節(jié)約工程投資，有效地利用舊水泥混凝土路面，在其上加鋪瀝青混凝土，以改善其使用性能，剛性基層瀝青路面承載能力較大，能承受重載交通。但加鋪的瀝青混凝土常出現(xiàn)反

53、射裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致面層的開(kāi)裂和剝落，表面水下滲，造成路面損壞。37、06.3什么是路面的微觀紋理和宏觀紋理？分析在潮濕狀態(tài)下高速和低速運(yùn)行狀態(tài)下的抗滑性與微觀和宏觀紋理間的關(guān)系。微觀紋理主要由石料本身的微觀構(gòu)造、石料顆粒形狀及棱角構(gòu)成,瀝青膠漿構(gòu)造和結(jié)合料對(duì)其也有一定影響。宏觀紋理由路面表層的石料的間隙組成, 受路面表層混合料的集料級(jí)配、顆粒形狀和棱角等影響。路面微觀紋理決定基本摩擦力的大小, 粗糙的路面微觀紋理有助于增大摩擦力。在潮濕狀態(tài)時(shí)，在車輛速度較低時(shí), 路面微觀紋理對(duì)抗滑性能起決定性作用。但在高速行車時(shí), 宏觀紋理和微觀紋理同時(shí)起作用。 宏觀紋理的存在能為輪胎與路面界面上的積水提供排泄

54、空間, 保障輪胎與路面間的接觸面積。若宏觀紋理不足, 行車速度較高, 積水不能及時(shí)排出, 則可能由于動(dòng)水壓力的作用而將車輪抬起, 使輪胎與路面完全或部分失去接觸。當(dāng)輪胎與路面完全失去接觸時(shí)稱為水漂, 即使是部分失去接觸, 也會(huì)由于減少了附著力而使路面摩擦系數(shù)大幅衰減。宏觀紋理的第二個(gè)重要作用是它有利排水而減少濺水噴霧, 提高能見(jiàn)度。宏觀紋理的作用是為路表水提供通道,使輪胎下的路表水能迅速排除,讓車輪與路表面接觸,保證細(xì)紋理構(gòu)造的抗滑能力發(fā)揮作用。車速越高,為迅速排除路表水所需的粗紋理深度就越大。車輪的反復(fù)作用會(huì)使集料表面逐漸磨光,從而使微觀紋理構(gòu)造逐步喪失,路表摩阻系數(shù)隨時(shí)間而下降,即路面抗滑性能隨道路的使用而降低。38、06.7。瀝青路面各結(jié)構(gòu)層（路基，半剛性基層，瀝青面層）模量的測(cè)定方法，分析各結(jié)構(gòu)層模量取值的建議。（見(jiàn)5）對(duì)于瀝青混合料面層及基層材料，其無(wú)側(cè)限抗壓回彈模量的測(cè)試方法是對(duì)室內(nèi)試件采取重復(fù)加載卸載，測(cè)試其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，選取一定壓力下的割線模量為最終測(cè)試結(jié)果。這種測(cè)試結(jié)果是在試件無(wú)側(cè)限的條件下進(jìn)行的。39、06.10.可靠度設(shè)計(jì)方法的意義，評(píng)述現(xiàn)行水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。路