第2章路面設(shè)計(jì)參數(shù)

1、第2章 路面設(shè)計(jì)參數(shù)2016年年11月月5日日復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1.對(duì)路面的基本要求；對(duì)路面的基本要求；2.路面結(jié)構(gòu)及層位功能；路面結(jié)構(gòu)及層位功能；3.影響路面結(jié)構(gòu)性能的自然因素。影響路面結(jié)構(gòu)性能的自然因素。（1）交通荷載，交通荷載，包括交通量和荷載大小。包括交通量和荷載大小。路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)：路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)：（2）路面結(jié)構(gòu)參數(shù)，指路面各結(jié)構(gòu)層的厚度。）路面結(jié)構(gòu)參數(shù)，指路面各結(jié)構(gòu)層的厚度。（3）路面材料參數(shù)，路面材料參數(shù)，指路面各結(jié)構(gòu)層的力學(xué)參指路面各結(jié)構(gòu)層的力學(xué)參數(shù)，包括抗壓回彈模量、彎拉模量、劈裂強(qiáng)度和數(shù)，包括抗壓回彈模量、彎拉模量、劈裂強(qiáng)度和泊松比。泊松比。 交通荷載和路面材料參數(shù)交通荷

2、載和路面材料參數(shù)是進(jìn)行路面結(jié)是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的輸入?yún)?shù)，它們決定了路面結(jié)構(gòu)的組合構(gòu)設(shè)計(jì)的輸入?yún)?shù)，它們決定了路面結(jié)構(gòu)的組合形式和路面結(jié)構(gòu)層的厚度。形式和路面結(jié)構(gòu)層的厚度。2.1 交通荷載交通荷載 汽車是路面的服務(wù)對(duì)象，路面的主要功能汽車是路面的服務(wù)對(duì)象，路面的主要功能是長(zhǎng)期保證汽車快速、安全、舒適地通行。汽是長(zhǎng)期保證汽車快速、安全、舒適地通行。汽車荷載也是使路基和路面結(jié)構(gòu)遭受破壞的主要車荷載也是使路基和路面結(jié)構(gòu)遭受破壞的主要肇因肇因。要能設(shè)計(jì)和修建出既符合使用要求又經(jīng)。要能設(shè)計(jì)和修建出既符合使用要求又經(jīng)久耐用的路基和路面結(jié)構(gòu)物，就必須首先對(duì)行久耐用的路基和路面結(jié)構(gòu)物，就必須首先對(duì)行駛在路上的

3、車輛作一考察。駛在路上的車輛作一考察。 客車與貨車兩大類?？蛙嚺c貨車兩大類。一、車輛的種類一、車輛的種類小客車：小客車：5座及以下。座及以下。中客車：中客車：620座。座。大客車：大客車：620座。座。貨車包括：貨車包括：一、車輛的種類一、車輛的種類整車整車牽引式拖車牽引式拖車牽引式半拖車牽引式半拖車一、車輛的種類一、車輛的種類二、車輛的軸型與標(biāo)準(zhǔn)軸載二、車輛的軸型與標(biāo)準(zhǔn)軸載1.汽車軸型汽車軸型 汽車的軸數(shù)、每個(gè)軸的輪數(shù)和輪胎接汽車的軸數(shù)、每個(gè)軸的輪數(shù)和輪胎接地壓強(qiáng)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素。地壓強(qiáng)是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素。 前軸一般為單軸單輪，后軸通常有單前軸一般為單軸單輪，后軸通常有

4、單軸、雙軸和三軸三種。軸、雙軸和三軸三種。車輛的軸型車輛的軸型2.標(biāo)準(zhǔn)軸載確定的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軸載確定的依據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對(duì)路面的響應(yīng)較大，標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對(duì)路面的響應(yīng)較大，同時(shí)又能反映本國(guó)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的總體同時(shí)又能反映本國(guó)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的總體軸載水平。軸載水平。 我國(guó)根據(jù)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)際，規(guī)我國(guó)根據(jù)公路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)車輛的實(shí)際，規(guī)定公路與城市道路路面設(shè)計(jì)以定公路與城市道路路面設(shè)計(jì)以單軸雙輪組重單軸雙輪組重100kN作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，以作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ-100表示。表示。3.超載與超限超載與超限超超載運(yùn)輸：載運(yùn)輸：指車輛所裝載的貨物（或人員）指車輛所裝載的貨物（或人員）超過車輛額

5、定的載貨質(zhì)量（或人員數(shù)）。超過車輛額定的載貨質(zhì)量（或人員數(shù)）。主主要關(guān)注的是汽車性能以及由此而引發(fā)的行車要關(guān)注的是汽車性能以及由此而引發(fā)的行車安全性。安全性。超限運(yùn)輸：超限運(yùn)輸：是指在公路上行駛的車輛、工程是指在公路上行駛的車輛、工程機(jī)械，其總質(zhì)量、軸載質(zhì)量、外形尺寸三者機(jī)械，其總質(zhì)量、軸載質(zhì)量、外形尺寸三者之一超過法定的限制標(biāo)準(zhǔn)，其中之一超過法定的限制標(biāo)準(zhǔn)，其中總質(zhì)量和軸總質(zhì)量和軸載質(zhì)量是直接關(guān)系到對(duì)道路結(jié)構(gòu)破壞的因素。載質(zhì)量是直接關(guān)系到對(duì)道路結(jié)構(gòu)破壞的因素。三、靜態(tài)車輛對(duì)道路的影響三、靜態(tài)車輛對(duì)道路的影響汽車對(duì)道路的作用分為：停駐狀態(tài)和行駛狀態(tài)。汽車對(duì)道路的作用分為：停駐狀態(tài)和行駛狀態(tài)。

6、當(dāng)汽車處于停駐狀態(tài)下，對(duì)路面的作用力為靜當(dāng)汽車處于停駐狀態(tài)下，對(duì)路面的作用力為靜態(tài)壓力，主要是由輪胎傳給路面的垂直壓力態(tài)壓力，主要是由輪胎傳給路面的垂直壓力p，它，它的大小受下述因素的影響的大小受下述因素的影響： （1） 汽車輪胎的內(nèi)壓力汽車輪胎的內(nèi)壓力pi； 貨車輪胎的標(biāo)準(zhǔn)靜內(nèi)壓力貨車輪胎的標(biāo)準(zhǔn)靜內(nèi)壓力pi一般在一般在0.40.7MPa范圍內(nèi)。通常輪胎與路面接觸面上的壓力范圍內(nèi)。通常輪胎與路面接觸面上的壓力p略小于略小于內(nèi)壓力內(nèi)壓力pi ，約為，約為(0.80.9) pi 。車輪在行駛過程中，。車輪在行駛過程中，內(nèi)壓力會(huì)因輪胎充氣溫度升高而增加，因此，滾動(dòng)內(nèi)壓力會(huì)因輪胎充氣溫度升高而增加，因

7、此，滾動(dòng)的車輪，接觸壓力也有所增加，達(dá)到的車輪，接觸壓力也有所增加，達(dá)到(0.91.1) pi 。三、靜態(tài)車輛對(duì)道路的影響三、靜態(tài)車輛對(duì)道路的影響（2）輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀；輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀；（3）輪載的大小。）輪載的大小。 輪胎的剛度隨輪胎的新舊程度而有不同，接觸輪胎的剛度隨輪胎的新舊程度而有不同，接觸面的形狀和輪胎的花紋也會(huì)影響接觸壓力的分布，面的形狀和輪胎的花紋也會(huì)影響接觸壓力的分布，一般情況下，接觸面上的壓力分布是不均勻的。不一般情況下，接觸面上的壓力分布是不均勻的。不過在路面設(shè)計(jì)中，通常忽略上述因素的影響，而直過在路面設(shè)計(jì)中，通常忽略上述因素的影響，而直接

8、取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上，壓接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上，壓力是均勻分布的。力是均勻分布的。a）單圓圖示）單圓圖示 b）雙圓圖示）雙圓圖示標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 軸軸 載載BZZ100 標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載P（kN）100 輪胎接地壓強(qiáng)輪胎接地壓強(qiáng)p（MPa）0.70 單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d（cm）21.30 兩輪中心距（兩輪中心距（cm）1.5d三、三、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 行駛狀態(tài)的汽車除了施加給路面垂直靜壓力之行駛狀態(tài)的汽車除了施加給路面垂直靜壓力之外，還給路面施加水平力，震動(dòng)力。外，還給路面施加水平力，震動(dòng)力。1.水平作用力水平

9、作用力 主要包括：（主要包括：（1）汽車在道路上等速行駛，車輪受到汽車在道路上等速行駛，車輪受到路面給它的滾動(dòng)摩阻力，路面也相應(yīng)受到車輪施加于它路面給它的滾動(dòng)摩阻力，路面也相應(yīng)受到車輪施加于它的一個(gè)向后的水平力；的一個(gè)向后的水平力；（2）汽車在汽車在啟動(dòng)、加速和爬坡啟動(dòng)、加速和爬坡過程中，為了克服重力與慣性力，需要給路面施加向后過程中，為了克服重力與慣性力，需要給路面施加向后的水平力的水平力；（；（3）在下坡行駛或者在減速行駛過程中，在下坡行駛或者在減速行駛過程中，需要給路面施加向前的水平力需要給路面施加向前的水平力；（；（4）汽車在彎道上行汽車在彎道上行駛，為了克服離心力，保持車身穩(wěn)定不產(chǎn)生

10、側(cè)滑，需要駛，為了克服離心力，保持車身穩(wěn)定不產(chǎn)生側(cè)滑，需要給路面施加側(cè)向水平力。給路面施加側(cè)向水平力。2.2.牽引力引起的水平力牽引力引起的水平力：F Fd d P 通常為通常為0.5-0.7（干燥）（干燥） 0.3-0.5（潮濕）（潮濕） 0.1-0.2（結(jié)冰）（結(jié)冰）1.1.滾動(dòng)阻力：滾動(dòng)阻力：F F0 0= = P =0.01-0.02（AC、CC路面）路面） 向前向前 （輪胎對(duì)路面）（輪胎對(duì)路面） =0.025-0.05=0.025-0.05（砂石路面）（砂石路面）3.3.起動(dòng)（制動(dòng)）阻力：起動(dòng)（制動(dòng)）阻力：F Fs sf s P f s通常為通常為0.7-0.8（干燥）（干燥） fs

11、為為路面與輪胎間的制動(dòng)摩阻系數(shù)。路面與輪胎間的制動(dòng)摩阻系數(shù)。 f 0同路面類型、路面特性、路面干濕狀況和車速有關(guān)。同路面類型、路面特性、路面干濕狀況和車速有關(guān)。4.4.車輛（加）減速實(shí)時(shí)，路面也受到向（后）前的水平力：車輛（加）減速實(shí)時(shí)，路面也受到向（后）前的水平力：F F= =（0.5-0.6）P5. 5. 離心力：離心力：F Fl l 0.1 P 可見，水平力最大為緊急制動(dòng)時(shí)：可達(dá)豎直力的可見，水平力最大為緊急制動(dòng)時(shí)：可達(dá)豎直力的80%80%，設(shè)計(jì)時(shí)必須考，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮。水平力分布也假設(shè)為均布的，且在豎向力相同的接觸面內(nèi)。慮。水平力分布也假設(shè)為均布的，且在豎向力相同的接觸面內(nèi)。車輛車輛作

12、用于路面的垂直壓力與水平力作用于路面的垂直壓力與水平力 汽車在道路上行駛，由于車身自身的震動(dòng)和路面汽車在道路上行駛，由于車身自身的震動(dòng)和路面的不平整，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路的不平整，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳動(dòng)，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜態(tài)輪載，面上跳動(dòng)，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜態(tài)輪載，時(shí)而小于靜態(tài)輪載，呈波動(dòng)狀態(tài)時(shí)而小于靜態(tài)輪載，呈波動(dòng)狀態(tài)。2.振動(dòng)荷載振動(dòng)荷載 輪載的這種波動(dòng)，可近似地看作為呈正態(tài)分布，其輪載的這種波動(dòng)，可近似地看作為呈正態(tài)分布，其變異系數(shù)變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜載之比標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜載之比)主要隨下述三因素主要隨下述三因素而變化：而變

13、化： (1) 行車速度。車速越高，變異系數(shù)越大；行車速度。車速越高，變異系數(shù)越大； (2) 路面的平整度。平整度越差，變異系數(shù)越大；路面的平整度。平整度越差，變異系數(shù)越大； (3) 車輛的振動(dòng)特性。輪胎的剛度低，減振裝置的車輛的振動(dòng)特性。輪胎的剛度低，減振裝置的效果越好，變異系數(shù)越小。效果越好，變異系數(shù)越小。 正常情況下，變異系數(shù)一般均小于正常情況下，變異系數(shù)一般均小于0.3。 汽車在道路上行駛，由于車身自身的震動(dòng)和路面汽車在道路上行駛，由于車身自身的震動(dòng)和路面的不平整，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路的不平整，其車輪實(shí)際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳動(dòng)，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜態(tài)輪

14、載，面上跳動(dòng)，作用在路面上的輪載時(shí)而大于靜態(tài)輪載，時(shí)而小于靜態(tài)輪載，呈波動(dòng)狀態(tài)時(shí)而小于靜態(tài)輪載，呈波動(dòng)狀態(tài)。2.振動(dòng)荷載振動(dòng)荷載 行駛的汽車對(duì)路行駛的汽車對(duì)路面施加的荷載有瞬時(shí)面施加的荷載有瞬時(shí)性，車輪通過路面上性，車輪通過路面上任一點(diǎn)，路面承受荷任一點(diǎn)，路面承受荷載的時(shí)間是很短的，載的時(shí)間是很短的，大約只有大約只有0.010.10S左右。在路面以下一左右。在路面以下一定深度處，應(yīng)力作用定深度處，應(yīng)力作用的持續(xù)時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)，但仍然是十分短暫，但仍然是十分短暫的。的。3.交通荷載的瞬時(shí)性交通荷載的瞬時(shí)性車速與路面變形的關(guān)系車速與路面變形的關(guān)系1-剛性路面，板角撓度和板邊應(yīng)變量隨

15、車速的變化；剛性路面，板角撓度和板邊應(yīng)變量隨車速的變化；2-柔性路面，表面總彎沉量隨車速的變化。柔性路面，表面總彎沉量隨車速的變化。 汽車荷載對(duì)路面的多次重復(fù)作用也是一項(xiàng)重汽車荷載對(duì)路面的多次重復(fù)作用也是一項(xiàng)重要的動(dòng)態(tài)影響要的動(dòng)態(tài)影響,對(duì)于彈性材料，在重復(fù)荷載作用對(duì)于彈性材料，在重復(fù)荷載作用下，呈現(xiàn)出材料的疲勞性質(zhì)，也就是材料的強(qiáng)度下，呈現(xiàn)出材料的疲勞性質(zhì)，也就是材料的強(qiáng)度將隨荷載重復(fù)次數(shù)的增加而降低。對(duì)于彈塑性材將隨荷載重復(fù)次數(shù)的增加而降低。對(duì)于彈塑性材料，如土基和柔性路面，在重復(fù)荷載作用下，將料，如土基和柔性路面，在重復(fù)荷載作用下，將呈現(xiàn)出變形的逐漸增大，稱為變形的累積，所以呈現(xiàn)出變形的逐

16、漸增大，稱為變形的累積，所以對(duì)于路面設(shè)計(jì)，不僅要重視軸重靜力與動(dòng)力的量對(duì)于路面設(shè)計(jì)，不僅要重視軸重靜力與動(dòng)力的量值，道路通行的各類軸載的通行數(shù)量也是重要的值，道路通行的各類軸載的通行數(shù)量也是重要的因素。因素。4.交通荷載的瞬時(shí)性多次重復(fù)性交通荷載的瞬時(shí)性多次重復(fù)性1.定義定義 為了描述車輪輪跡在橫斷面上的分布特征為了描述車輪輪跡在橫斷面上的分布特征，把路面橫斷面上，把路面橫斷面上某一寬度（例如輪跡寬度某一寬度（例如輪跡寬度）范圍內(nèi)所受到的車輛作用次數(shù)）范圍內(nèi)所受到的車輛作用次數(shù)與與通過該橫通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值斷面的總作用次數(shù)的比值稱為稱為輪跡橫向分布輪跡橫向分布系數(shù)系數(shù)，以此反映輪跡

17、的橫向分布。，以此反映輪跡的橫向分布。五、車輪輪跡橫向分布五、車輪輪跡橫向分布輪跡橫向分布頻率曲線（單向行駛一個(gè)車道）輪跡橫向分布頻率曲線（單向行駛一個(gè)車道）輪跡橫向分布頻率曲線（混合行駛雙車道）輪跡橫向分布頻率曲線（混合行駛雙車道）3.輪跡橫向分布的測(cè)定在路面設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)輪跡橫向分布的測(cè)定在路面設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)2.輪跡橫向分布的測(cè)定輪跡橫向分布的測(cè)定1）瀝青路面）瀝青路面 在設(shè)計(jì)瀝青混凝土路面時(shí)，采用車道系數(shù)在設(shè)計(jì)瀝青混凝土路面時(shí)，采用車道系數(shù)反映輪跡的橫向分布。反映輪跡的橫向分布。（車道系數(shù)：不同情況車道的橫向分布系數(shù)車道系數(shù)：不同情況車道的橫向分布系數(shù)與單車道橫向分布系數(shù)之比。與單車道橫向分

18、布系數(shù)之比。）2）水泥混凝土路面）水泥混凝土路面采用橫向分布系數(shù)采用橫向分布系數(shù)反映輪跡的橫向分布。反映輪跡的橫向分布。2.2 軸載換算軸載換算1.軸載換算的基本原則軸載換算的基本原則一、軸載換算的原則與方法一、軸載換算的原則與方法 把非標(biāo)準(zhǔn)的作用次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作把非標(biāo)準(zhǔn)的作用次數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)，稱為軸載換算。用次數(shù)，稱為軸載換算。原則：原則：第一、同一種路面結(jié)構(gòu)在換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載第一、同一種路面結(jié)構(gòu)在換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下與未換算的非標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下達(dá)到相同的作用下與未換算的非標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下達(dá)到相同的損傷程度；第二、對(duì)某一種交通組成，不論以哪損傷程度；第二、對(duì)某一種交通組成，不論以

19、哪種軸載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算，由換算所得軸載作用次數(shù)種軸載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計(jì)算的路面厚度相同。計(jì)算的路面厚度相同。2.瀝青路面的軸載換算方法瀝青路面的軸載換算方法2.瀝青路面的軸載換算方法瀝青路面的軸載換算方法3.水泥混凝土路面的軸載換算方法水泥混凝土路面的軸載換算方法1）交通調(diào)查與分析）交通調(diào)查與分析年平均日交通量（年平均日交通量（ADTT）=初期年平均日交初期年平均日交通量（雙向）乘以方向分配系數(shù)和車道分配通量（雙向）乘以方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)系數(shù)2）以軸型為基礎(chǔ)的軸載換算）以軸型為基礎(chǔ)的軸載換算3）以車輛類型為基礎(chǔ)的軸載換算）以車輛類型為基礎(chǔ)的軸載換算二、累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用

20、次數(shù)二、累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)11365(1)1365(1)1(1)tettetNNNN或 道路的交通量會(huì)隨年份而增長(zhǎng)的?，F(xiàn)在的車比以道路的交通量會(huì)隨年份而增長(zhǎng)的?，F(xiàn)在的車比以前多得多，且每年都在增長(zhǎng)，而要求得路面在使用期前多得多，且每年都在增長(zhǎng)，而要求得路面在使用期內(nèi)通過的累計(jì)車輛次數(shù)，必須考慮交通量的年增長(zhǎng)率內(nèi)通過的累計(jì)車輛次數(shù)，必須考慮交通量的年增長(zhǎng)率。當(dāng)然。當(dāng)然 很難正確估計(jì)很難正確估計(jì) ，只能預(yù)估，考慮今后可能，只能預(yù)估，考慮今后可能達(dá)到的飽和量和地方經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展趨勢(shì)等因素確定。達(dá)到的飽和量和地方經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展趨勢(shì)等因素確定。t t為使用年限，為使用年限，N N1 1 為開始年的年平均日

21、交通量。為開始年的年平均日交通量。2.3 路基土的力學(xué)強(qiáng)度特征及設(shè)計(jì)參數(shù)路基土的力學(xué)強(qiáng)度特征及設(shè)計(jì)參數(shù)一、土基的受力特性一、土基的受力特性1.應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變的非線性特征應(yīng)變的非線性特征1）土基頂面的承載板試驗(yàn)）土基頂面的承載板試驗(yàn)方法與步驟方法與步驟（1）根據(jù)需要選擇有代表性的測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)位于水平的路基上，土質(zhì)均勻，不含雜物；）根據(jù)需要選擇有代表性的測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)位于水平的路基上，土質(zhì)均勻，不含雜物；（2）仔細(xì)平整土基表面，撒干燥潔凈的細(xì)砂填平土基凹處，砂子不可覆蓋全部土基表面）仔細(xì)平整土基表面，撒干燥潔凈的細(xì)砂填平土基凹處，砂子不可覆蓋全部土基表面避免形成一層。避免形成一層。（3）安置承載板，

22、并用水平尺進(jìn)行校正，使承載板處于水平狀態(tài)。）安置承載板，并用水平尺進(jìn)行校正，使承載板處于水平狀態(tài)。（4）將試驗(yàn)車置于測(cè)點(diǎn)上，在加勁小梁中部懸掛垂球測(cè)試，使之恰好對(duì)準(zhǔn)承載板中心，）將試驗(yàn)車置于測(cè)點(diǎn)上，在加勁小梁中部懸掛垂球測(cè)試，使之恰好對(duì)準(zhǔn)承載板中心，然后收起垂球。然后收起垂球。（5）在承載板上安放千斤頂，上面襯墊鋼圓筒，并將球座置于頂部與加勁橫梁接觸。如）在承載板上安放千斤頂，上面襯墊鋼圓筒，并將球座置于頂部與加勁橫梁接觸。如用測(cè)力環(huán)時(shí)，應(yīng)將測(cè)力環(huán)置于千斤頂與橫梁中間，千斤頂及襯墊物必須保持垂直，以免加用測(cè)力環(huán)時(shí)，應(yīng)將測(cè)力環(huán)置于千斤頂與橫梁中間，千斤頂及襯墊物必須保持垂直，以免加壓時(shí)千斤頂傾倒

23、發(fā)生事故并影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。壓時(shí)千斤頂傾倒發(fā)生事故并影響測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（6）安放彎沉儀，將兩臺(tái)彎沉儀的測(cè)頭分別置于承載板立柱的支座上，百分表對(duì)零或其）安放彎沉儀，將兩臺(tái)彎沉儀的測(cè)頭分別置于承載板立柱的支座上，百分表對(duì)零或其他合適的初始位置。他合適的初始位置。方法與步驟方法與步驟（1）注視測(cè)力環(huán)或壓力表，至預(yù)壓）注視測(cè)力環(huán)或壓力表，至預(yù)壓0.05MPa、穩(wěn)壓、穩(wěn)壓1min，使承載板與土基緊密接觸，同時(shí)檢，使承載板與土基緊密接觸，同時(shí)檢查百分表的工作情況是否正常，然后放松千斤頂油門卸載，穩(wěn)壓查百分表的工作情況是否正常，然后放松千斤頂油門卸載，穩(wěn)壓1min，將指針對(duì)零或記錄初，將指針對(duì)零或記

24、錄初始讀數(shù)。始讀數(shù)。（2）測(cè)定土基的壓力一變形曲線。用千斤頂加載）測(cè)定土基的壓力一變形曲線。用千斤頂加載,采用逐級(jí)加載卸載法，用壓力表或測(cè)力環(huán)采用逐級(jí)加載卸載法，用壓力表或測(cè)力環(huán)控制加載量控制加載量,荷載小于荷載小于0.1MPa時(shí)，每級(jí)增加時(shí)，每級(jí)增加0.02MPa，以后每級(jí)增加，以后每級(jí)增加0.04MPa左右。為了使加左右。為了使加載和計(jì)算方便，加載數(shù)值可適當(dāng)調(diào)整為整數(shù)。每次加載至預(yù)定荷載后，穩(wěn)定載和計(jì)算方便，加載數(shù)值可適當(dāng)調(diào)整為整數(shù)。每次加載至預(yù)定荷載后，穩(wěn)定1min，立即讀記，立即讀記兩臺(tái)彎沉儀百分表數(shù)值，然后輕輕放開千斤頂油門卸載至兩臺(tái)彎沉儀百分表數(shù)值，然后輕輕放開千斤頂油門卸載至0，

25、待卸載穩(wěn)定，待卸載穩(wěn)定1min后，再次讀數(shù)后，再次讀數(shù)，每次卸載后百分表不再對(duì)零。當(dāng)兩臺(tái)彎沉儀百分表讀數(shù)之差小于平均值的，每次卸載后百分表不再對(duì)零。當(dāng)兩臺(tái)彎沉儀百分表讀數(shù)之差小于平均值的30%時(shí)，取平均時(shí)，取平均值。如超過值。如超過30%，則應(yīng)重測(cè)，當(dāng)回彈變形值超過，則應(yīng)重測(cè)，當(dāng)回彈變形值超過1mm時(shí)時(shí),即可停止加載。即可停止加載。（3）各級(jí)荷載的回彈變形和總變形，按以下方法計(jì)算：）各級(jí)荷載的回彈變形和總變形，按以下方法計(jì)算：回彈變形回彈變形L=（加載后讀數(shù)平均值一卸載后讀數(shù)平均值）（加載后讀數(shù)平均值一卸載后讀數(shù)平均值）調(diào)彎沉儀杠桿比調(diào)彎沉儀杠桿比總變形總變形L =（加載后讀數(shù)平均值一加載初始

26、前讀數(shù)平均值）（加載后讀數(shù)平均值一加載初始前讀數(shù)平均值）調(diào)彎沉儀杠桿比調(diào)彎沉儀杠桿比（4）測(cè)定汽車總影響量）測(cè)定汽車總影響量a。最后一次加載卸載循環(huán)結(jié)束后，取走千斤頂，重新讀取百分表初。最后一次加載卸載循環(huán)結(jié)束后，取走千斤頂，重新讀取百分表初讀數(shù)，然后將汽車開出讀數(shù)，然后將汽車開出10m以外，讀取終值數(shù)，兩只百分表的初、終讀數(shù)差之平均值乘彎沉以外，讀取終值數(shù)，兩只百分表的初、終讀數(shù)差之平均值乘彎沉儀杠桿比即為總影響量?jī)x杠桿比即為總影響量a。（5）在試驗(yàn)點(diǎn)下取樣，測(cè)定材料含水率。取樣數(shù)量如下：）在試驗(yàn)點(diǎn)下取樣，測(cè)定材料含水率。取樣數(shù)量如下： 最大粒徑不大于最大粒徑不大于5mm，試樣數(shù)量約，試樣數(shù)

27、量約120g； 最大粒徑不大于最大粒徑不大于25mm，試樣數(shù)量約，試樣數(shù)量約250g; 最大粒徑不大于最大粒徑不大于40mm，試樣數(shù)量約，試樣數(shù)量約500g。（6）在緊靠試驗(yàn)點(diǎn)旁邊的適當(dāng)位置，用灌砂法或環(huán)刀法或其他方法測(cè)定土基的密度。）在緊靠試驗(yàn)點(diǎn)旁邊的適當(dāng)位置，用灌砂法或環(huán)刀法或其他方法測(cè)定土基的密度。計(jì)算計(jì)算（1）各級(jí)壓力的回彈變形加上該級(jí)的影響量后，則為計(jì)算回彈變形值。）各級(jí)壓力的回彈變形加上該級(jí)的影響量后，則為計(jì)算回彈變形值。（2）將各級(jí)計(jì)算回彈變形值點(diǎn)繪于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算紙上，排除顯著偏離的異常）將各級(jí)計(jì)算回彈變形值點(diǎn)繪于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算紙上，排除顯著偏離的異常點(diǎn)并繪出順滑的點(diǎn)并繪出順滑的P一一L曲

28、線，如曲線起始部分出現(xiàn)反彎，應(yīng)修正原點(diǎn)。曲線，如曲線起始部分出現(xiàn)反彎，應(yīng)修正原點(diǎn)。（3）計(jì)算相應(yīng)于各級(jí)荷載下的土基回彈模量值。）計(jì)算相應(yīng)于各級(jí)荷載下的土基回彈模量值。（4）取結(jié)束試驗(yàn)前的各回彈變形值按線形回歸方法計(jì)算土基回彈模量）取結(jié)束試驗(yàn)前的各回彈變形值按線形回歸方法計(jì)算土基回彈模量E0 值。值。2）土的三軸試驗(yàn)）土的三軸試驗(yàn)2.土基的彈塑性特征土基的彈塑性特征 (1) 初始切線模量初始切線模量應(yīng)力值為零時(shí)應(yīng)力值為零時(shí)的應(yīng)力的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的應(yīng)變曲線的正切正切，如圖，如圖2-8中中的所示的所示。(2) 切線模量切線模量某一應(yīng)力級(jí)位處應(yīng)某一應(yīng)力級(jí)位處應(yīng)力力-應(yīng)變曲線的斜率，如圖應(yīng)變曲線的斜率，

29、如圖2-8中的中的所示所示，反映該級(jí)應(yīng)力處應(yīng)力反映該級(jí)應(yīng)力處應(yīng)力-應(yīng)變變化應(yīng)變變化的精確關(guān)系的精確關(guān)系。(3) 割線模量割線模量以某一應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起始點(diǎn)相連的以某一應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的曲線上的點(diǎn)同起始點(diǎn)相連的割線的斜率，如圖割線的斜率，如圖2-8中所示中所示，反映反映該應(yīng)力級(jí)該應(yīng)力級(jí)范圍內(nèi)的應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力-應(yīng)變應(yīng)變的平均狀態(tài)的平均狀態(tài)。(4) 回彈模量回彈模量應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力應(yīng)力卸除階段，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的割線模量，如圖應(yīng)變曲線的割線模量，如圖2-8中所示中所示，反映反映土在回彈變形范圍土在回彈變形范圍范圍內(nèi)的應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力-應(yīng)變的平均應(yīng)變的平均情情況。況。3.重復(fù)荷載下土基的變形特征

30、重復(fù)荷載下土基的變形特征 土基承受著車輪荷載的多次重復(fù)作用。每一次荷載作用土基承受著車輪荷載的多次重復(fù)作用。每一次荷載作用之后，回彈變形即時(shí)消失，而塑性變形則不能消失，殘留在土之后，回彈變形即時(shí)消失，而塑性變形則不能消失，殘留在土基之中。隨著作用次數(shù)的增加，產(chǎn)生塑性變形的積累，總變形基之中。隨著作用次數(shù)的增加，產(chǎn)生塑性變形的積累，總變形量逐漸增大。最終會(huì)導(dǎo)致二種不同的情況，一種情況是土體逐量逐漸增大。最終會(huì)導(dǎo)致二種不同的情況，一種情況是土體逐漸壓密，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)生的塑性變形量愈來愈小，直至穩(wěn)定，停止增長(zhǎng)，這種情況不致

31、形成土基形量愈來愈小，直至穩(wěn)定，停止增長(zhǎng)，這種情況不致形成土基的整體性剪切破壞；另一種情況是荷載的重復(fù)作用造成了土體的整體性剪切破壞；另一種情況是荷載的重復(fù)作用造成了土體的破壞，每一次加載作用在土體中產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪切變形的破壞，每一次加載作用在土體中產(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剪裂面，最后達(dá)到破壞階段。，形成能引起土體整體破壞的剪裂面，最后達(dá)到破壞階段。3.重復(fù)荷載下土基的變形特征重復(fù)荷載下土基的變形特征 土基在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生的塑性變形積累，最土基在重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生的塑性變形積累，最終將導(dǎo)致何種狀況，主要取決于：終將導(dǎo)致何種狀況，主要取決于： （1）土的性質(zhì)土的

32、性質(zhì)(類型類型)和狀態(tài)和狀態(tài)(含水量、密實(shí)度、結(jié)含水量、密實(shí)度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)構(gòu)狀態(tài))； （2）重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載同一次靜載下達(dá)重復(fù)荷載的大小以重復(fù)荷載同一次靜載下達(dá)到的極限強(qiáng)度之比來表示，即相對(duì)荷載；到的極限強(qiáng)度之比來表示，即相對(duì)荷載； （3）荷載作用的性質(zhì)，即重復(fù)荷載的施加速度、荷載作用的性質(zhì)，即重復(fù)荷載的施加速度、每次作用的持續(xù)時(shí)間以及重復(fù)作用的頻率。每次作用的持續(xù)時(shí)間以及重復(fù)作用的頻率。二、土基的強(qiáng)度指標(biāo)二、土基的強(qiáng)度指標(biāo) 用于表征土基承載力的參數(shù)指標(biāo)有回彈模量、用于表征土基承載力的參數(shù)指標(biāo)有回彈模量、地基反應(yīng)模量和加州承載比地基反應(yīng)模量和加州承載比(CBR)等。等。1.土基回彈模量土

33、基回彈模量 試驗(yàn)時(shí)，常用鋼質(zhì)的剛性承載板，以逐級(jí)加載、卸試驗(yàn)時(shí)，常用鋼質(zhì)的剛性承載板，以逐級(jí)加載、卸載法測(cè)得各級(jí)荷載下回彈變形值，畫出荷載載法測(cè)得各級(jí)荷載下回彈變形值，畫出荷載- -回彈變形曲回彈變形曲線。承載板直徑大小對(duì)測(cè)定結(jié)果也有影響，規(guī)定采用標(biāo)線。承載板直徑大小對(duì)測(cè)定結(jié)果也有影響，規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)軸載（準(zhǔn)軸載（100kN100kN）一側(cè)雙輪組輪胎的傳壓面的當(dāng)量圓直徑）一側(cè)雙輪組輪胎的傳壓面的當(dāng)量圓直徑，D=30cmD=30cm。iipDE)1(42 路面設(shè)計(jì)中，按路面設(shè)計(jì)中，按1mm1mm線性歸納法來確定土基線性歸納法來確定土基的回彈模量。的回彈模量。剛性圓形承載板加載時(shí)：剛性圓形承載板加載

34、時(shí)：4)1 (220Ep壓板本身不變形壓板本身不變形p(r)l ( r )二、土基的強(qiáng)度指標(biāo)二、土基的強(qiáng)度指標(biāo)1.土基回彈模量土基回彈模量 試驗(yàn)時(shí)，常用鋼質(zhì)的剛性承載板，以逐級(jí)加載、卸試驗(yàn)時(shí)，常用鋼質(zhì)的剛性承載板，以逐級(jí)加載、卸載法測(cè)得各級(jí)荷載下回彈變形值，畫出荷載載法測(cè)得各級(jí)荷載下回彈變形值，畫出荷載- -回彈變形曲回彈變形曲線。承載板直徑大小對(duì)測(cè)定結(jié)果也有影響，規(guī)定采用標(biāo)線。承載板直徑大小對(duì)測(cè)定結(jié)果也有影響，規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)軸載（準(zhǔn)軸載（100kN100kN）一側(cè)雙輪組輪胎的傳壓面的當(dāng)量圓直徑）一側(cè)雙輪組輪胎的傳壓面的當(dāng)量圓直徑，D=30cmD=30cm。iipDE)1(42 路面設(shè)計(jì)中，按路

35、面設(shè)計(jì)中，按1mm1mm線性歸納法來確定土基線性歸納法來確定土基的回彈模量。的回彈模量。2.地基地基反應(yīng)模量反應(yīng)模量 在水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中，采用文克勒（在水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中，采用文克勒（Winker)Winker)地基。假定地基（路基）頂面任一點(diǎn)的下沉量地基。假定地基（路基）頂面任一點(diǎn)的下沉量l l僅同作僅同作用于該點(diǎn)的單位壓力用于該點(diǎn)的單位壓力p p 成正比，成正比，l=p/kl=p/k 綜合上述假設(shè)的地基好象由許多各不相連的彈簧所綜合上述假設(shè)的地基好象由許多各不相連的彈簧所組成或像稠密的液體。這種假設(shè)雖與實(shí)際不符，但便于組成或像稠密的液體。這種假設(shè)雖與實(shí)際不符，但便于分析路面板的應(yīng)力。

36、國(guó)外多用。分析路面板的應(yīng)力。國(guó)外多用。 K( K(地基反應(yīng)模量地基反應(yīng)模量) )也用承載板試驗(yàn)測(cè)定，用逐級(jí)加載也用承載板試驗(yàn)測(cè)定，用逐級(jí)加載法測(cè)得法測(cè)得p-lp-l曲線，可知曲線，可知K K隨隨p p而變?？紤]到而變?？紤]到CCCC路面板下地基路面板下地基（基層）頂面可能達(dá)到的下沉量或壓力值，常規(guī)定（基層）頂面可能達(dá)到的下沉量或壓力值，常規(guī)定l=0.127cml=0.127cm（地基較軟弱時(shí)）（地基較軟弱時(shí)）, ,或或p=0.07MPap=0.07MPa（地基較堅(jiān)硬（地基較堅(jiān)硬時(shí)）時(shí)）, ,由由k=p/lk=p/l確定確定k k值。值。k k值與承載板直徑也有關(guān)，值與承載板直徑也有關(guān)，D D越

37、小越小，k k越大，但當(dāng)越大，但當(dāng)D76cmD76cm時(shí)，時(shí)，k k趨于穩(wěn)定。趨于穩(wěn)定。3.3.加州承載比（加州承載比（CBR):CBR): CBR CBR是美國(guó)加利福尼亞州提出的一種評(píng)定路基土和路面材料承載能力的是美國(guó)加利福尼亞州提出的一種評(píng)定路基土和路面材料承載能力的指標(biāo)（試驗(yàn)方法），它用來表征材料抵抗局部荷載壓入變形的能力，并采指標(biāo)（試驗(yàn)方法），它用來表征材料抵抗局部荷載壓入變形的能力，并采用碎石的承載力為標(biāo)準(zhǔn)，以相對(duì)值表示用碎石的承載力為標(biāo)準(zhǔn)，以相對(duì)值表示。 1 1）室內(nèi)試驗(yàn)：）室內(nèi)試驗(yàn)：路基土試件則按施工時(shí)的含水率和壓實(shí)度要求在試驗(yàn)桶路基土試件則按施工時(shí)的含水率和壓實(shí)度要求在試驗(yàn)桶內(nèi)

38、制備，并于加載前浸在水中飽水內(nèi)制備，并于加載前浸在水中飽水4 4天。為模擬路面的約束作用，在浸水和天。為模擬路面的約束作用，在浸水和壓入試驗(yàn)時(shí)，試件頂面附加相應(yīng)的環(huán)形砝碼，壓頭以壓入試驗(yàn)時(shí)，試件頂面附加相應(yīng)的環(huán)形砝碼，壓頭以0.127cm/min0.127cm/min的速度壓的速度壓入試件內(nèi)，測(cè)得不同貫入深度時(shí)的荷載值。入試件內(nèi)，測(cè)得不同貫入深度時(shí)的荷載值。 CBR=p/ps CBR=p/ps100% 100% ；p p為所測(cè)得材料在某一貫入量時(shí)的單位壓力；為所測(cè)得材料在某一貫入量時(shí)的單位壓力；psps為標(biāo)準(zhǔn)碎為標(biāo)準(zhǔn)碎石在相同貫入量時(shí)的單位壓力，計(jì)算石在相同貫入量時(shí)的單位壓力，計(jì)算CBRCBR

39、時(shí)，常取貫入量時(shí)，常取貫入量2.5mm2.5mm時(shí)的數(shù)值。但當(dāng)貫時(shí)的數(shù)值。但當(dāng)貫入量為入量為2.5mm2.5mm時(shí)的時(shí)的CBRCBR小于貫入量為小于貫入量為5.0mm5.0mm時(shí)時(shí)CBRCBR值時(shí)，以值時(shí)，以5.0mm5.0mm時(shí)的為準(zhǔn)。時(shí)的為準(zhǔn)。 做做CBRCBR試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)模擬材料在使用過程中所處的最不利狀態(tài)。當(dāng)潮濕試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)模擬材料在使用過程中所處的最不利狀態(tài)。當(dāng)潮濕程度和一般情況下試件飽水程度和一般情況下試件飽水4 4天時(shí)的含水量有明顯差異，則可適當(dāng)改變?cè)囂鞎r(shí)的含水量有明顯差異，則可適當(dāng)改變?cè)嚰娘査椒ê蜁r(shí)間，使件的飽水方法和時(shí)間，使CBRCBR試驗(yàn)更符合實(shí)際。試驗(yàn)更符合實(shí)際。 CBR

40、 CBR試驗(yàn)也可在野外現(xiàn)場(chǎng)做，由于野外試驗(yàn)不受試筒側(cè)限影響，所以試驗(yàn)也可在野外現(xiàn)場(chǎng)做，由于野外試驗(yàn)不受試筒側(cè)限影響，所以CBRCBR值與室內(nèi)不全相同。值與室內(nèi)不全相同。 CBR CBR值與地基反應(yīng)模量值與地基反應(yīng)模量k k在一定程度上反映了某一級(jí)位時(shí)荷載與變形（在一定程度上反映了某一級(jí)位時(shí)荷載與變形（回彈變形、殘余變形）的關(guān)系，兩者之間可建立關(guān)系曲線。同樣回彈變形、殘余變形）的關(guān)系，兩者之間可建立關(guān)系曲線。同樣CBRCBR與回彈與回彈模量間也可建立這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，以便于利用模量間也可建立這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，以便于利用CBRCBR試驗(yàn)估算大型承載板的試驗(yàn)估算大型承載板的E E。4.土基強(qiáng)度不同指標(biāo)間關(guān)系土基強(qiáng)度不同指標(biāo)間關(guān)系如果如果E0為靜彈性模量，則可取為靜彈性模量，則可取E0=5CBR；如果如果E0為動(dòng)彈性模量，則可取為動(dòng)彈性模量，則可取E0=10CBR。三、土基的設(shè)計(jì)參數(shù)三、土基的設(shè)計(jì)參數(shù)現(xiàn)行規(guī)范采用現(xiàn)行規(guī)范采用回