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文檔簡介
1、多指標瀝青路面結構設計方法多指標瀝青路面結構設計方法 研究成果介紹研究成果介紹 2012.51.1.技術方案技術方案2.2.路面結構層組合方案和損壞類型路面結構層組合方案和損壞類型3.3.使用性能標準、設計壽命和設計可靠度使用性能標準、設計壽命和設計可靠度 4.4.交通荷載作用交通荷載作用 5.5.環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響 6.6.材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù) 7.7.路面結構使用性能路面結構使用性能8.8.各類路面結構使用性能分析各類路面結構使用性能分析9.9.結論、創(chuàng)新點、今后研究結論、創(chuàng)新點、今后研究 1. 1. 技術方案技術方案(1 1)遵循力學)遵循力學- -經(jīng)驗法經(jīng)驗法 (2 2)多個
2、單項設計指標控制對應的路面損壞)多個單項設計指標控制對應的路面損壞 (3 3)損壞模型建立以室內(nèi)試驗為主,現(xiàn)場試驗和性)損壞模型建立以室內(nèi)試驗為主,現(xiàn)場試驗和性 能觀測數(shù)據(jù)標定能觀測數(shù)據(jù)標定 (4 4)當量損傷法計量交通荷載的累積損傷)當量損傷法計量交通荷載的累積損傷 (5 5)材料力學性質(zhì)指標和試驗方法)材料力學性質(zhì)指標和試驗方法 (6 6)參數(shù)確定分三個層次)參數(shù)確定分三個層次 (7 7)以彈性層狀體系解分析力學響應)以彈性層狀體系解分析力學響應 2. 2. 路面結構層組合方案和損壞類型路面結構層組合方案和損壞類型 2.1 路面結構層路面結構層 面層面層表面功能為主表面功能為主 基層基層承
3、載為主承載為主 底基層底基層基層與路基間的過渡基層與路基間的過渡 特定功能層特定功能層排水層、應力吸收層、夾層、排水層、應力吸收層、夾層、 封層、隔離層等封層、隔離層等 2.2 結構層材料結構層材料 瀝青結合料類瀝青結合料類 無機結合料類無機結合料類 無結合料類無結合料類2.3結構層組合方案結構層組合方案 無機結合料類基層瀝青路面無機結合料類基層瀝青路面 瀝青結合料類基層瀝青路面瀝青結合料類基層瀝青路面 無結合料(粒料)類基層瀝青路面無結合料(粒料)類基層瀝青路面 復合式瀝青路面復合式瀝青路面 面面層層磨耗層磨耗層密級配瀝青混凝土、密級配瀝青混凝土、SMA、OGFC、瀝青表面處、瀝青表面處治治
4、 聯(lián)結層聯(lián)結層密級配瀝青混凝土或缺失密級配瀝青混凝土或缺失 基基層層基層基層水泥或石灰水泥或石灰-粉煤灰穩(wěn)定碎石、貧混凝土粉煤灰穩(wěn)定碎石、貧混凝土 底基層底基層級配碎(礫)石、級配碎(礫)石、填隙(水結)碎石填隙(水結)碎石 水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎(礫)石或土石灰穩(wěn)定碎(礫)石或土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求40MPa、60MPa或或100MPa 無機結合料類基層瀝青路面組合方案無機結合料類基層瀝青路面組合方案瀝青結合料類基層瀝青路面組合方案瀝青結合料類基層瀝青路面組合方案面層面層 磨耗層磨耗層密級配瀝青混凝土、密級配瀝青混凝土、SMA、OGFC、瀝
5、青表面處治、瀝青表面處治 聯(lián)結層聯(lián)結層密級配瀝青混凝土或缺失密級配瀝青混凝土或缺失 基層基層 基層基層密級配瀝青碎石、半開級配瀝青碎石、密級配瀝青碎石、半開級配瀝青碎石、開級配瀝青碎石、開級配瀝青碎石、瀝青貫入碎石瀝青貫入碎石底基層底基層級配碎(礫)石級配碎(礫)石水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎(礫)石或石灰穩(wěn)定碎(礫)石或土土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 粒料類基層瀝青路面組合方案粒料類基層瀝青路面組合方案 面層面層磨耗層磨耗層密級配瀝青混凝土、密級配瀝青混凝土、SMA、瀝青表面處治、瀝青表面處治 聯(lián)結層聯(lián)結層密級配
6、瀝青混凝土或缺失密級配瀝青混凝土或缺失 基層基層基層基層級配碎(礫)石、填隙(水結)碎石級配碎(礫)石、填隙(水結)碎石 底基層底基層級配碎(礫)石、級配碎(礫)石、填隙(水結)碎石填隙(水結)碎石 水泥、石灰水泥、石灰- -粉煤灰或粉煤灰或石灰穩(wěn)定碎(礫)石或土石灰穩(wěn)定碎(礫)石或土 路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 復合式瀝青路面結構層組合方案復合式瀝青路面結構層組合方案 面面層層表面層表面層密級配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石密級配瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂碎石下面層下面層瀝青碎石或應力吸收層或缺失瀝青碎石或應力吸收層或缺失連續(xù)配筋混凝土連續(xù)配筋混
7、凝土水泥混凝土或貧混凝土水泥混凝土或貧混凝土基基層層基層基層瀝青碎石、級瀝青碎石、級配碎石配碎石水泥或石灰粉水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石煤灰穩(wěn)定碎石貧混凝土、水泥或石貧混凝土、水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石灰粉煤灰穩(wěn)定碎石底基層底基層級配碎級配碎( (礫礫) )石、石、水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定土水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定土路基路基路床頂面模量要求路床頂面模量要求 40MPa、60MPa或或100MPa 2.4 損壞類型損壞類型 瀝青結合料類結構層的疲勞開裂瀝青結合料類結構層的疲勞開裂 無機結合料類結構層的疲勞開裂無機結合料類結構層的疲勞開裂 瀝青面層的永久變形瀝青面層的永久變形 粒料層和路基的永久變形粒料層和路基
8、的永久變形 瀝青面層的低溫縮裂瀝青面層的低溫縮裂 瀝青層的反射裂縫瀝青層的反射裂縫 損壞類型損壞類型類型類型瀝青結合料類和無結合料類基層瀝青結合料類和無結合料類基層無機結合料類基層無機結合料類基層面層面層厚度厚度厚厚中厚中厚薄薄厚厚中厚、薄中厚、薄主要主要損壞損壞瀝青層瀝青層永久變形永久變形瀝青層瀝青層疲勞開裂疲勞開裂基層和路基基層和路基永久變形永久變形面層面層永久變形永久變形基層基層疲勞開裂疲勞開裂次要次要損壞損壞瀝青層瀝青層疲勞開裂疲勞開裂瀝青層瀝青層永久變形永久變形-面層反射裂縫面層反射裂縫季凍季凍地區(qū)地區(qū) 面層低溫縮裂面層低溫縮裂 3. 使用性能標準、設計壽命和設計可靠度使用性能標準、
9、設計壽命和設計可靠度 3.1 使用性能標準使用性能標準瀝青層疲勞瀝青層疲勞 輪跡帶開裂率輪跡帶開裂率10%(試驗路)(試驗路) 裂縫密度裂縫密度1.0m/m2(加速加載試驗(加速加載試驗) 無機結合料層疲勞無機結合料層疲勞 試件斷裂、裂縫向?qū)禹敂U展試件斷裂、裂縫向?qū)禹敂U展 路表永久變形(車轍)量:路表永久變形(車轍)量:1025mm 高速和一級公路:高速和一級公路: 1015mm 二級公路:二級公路: 1520mm 三級和四級公路:三級和四級公路: 2025mm 永久變形量各層比例永久變形量各層比例(非無機結合料類基層)(非無機結合料類基層)瀝青層厚(瀝青層厚(cm)200瀝青層(瀝青層(%)
10、307080100粒料基層(粒料基層(%)1515100粒料底基層(粒料底基層(%)451050路基(路基(%)10550 低溫縮裂低溫縮裂 公路等級公路等級特重凍區(qū)特重凍區(qū)重凍區(qū)重凍區(qū)中凍區(qū)中凍區(qū)高速高速3級級1或或2級級1級級一級一級4級級2或或3級級1或或2級級二級二級-3或或4級級2或或3級級等級等級一級一級二級二級三級三級四級四級五級五級六級六級開裂間距開裂間距(m)1001005150363526251515裂縫指數(shù)裂縫指數(shù)2334477路面狀況路面狀況優(yōu)優(yōu)良良中中及格及格次,中修次,中修差,大修差,大修 u 設計標準設計標準 u 分級分級3.2 設計壽命和設計分析期設計壽命和設計
11、分析期設計年限設計年限 現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定 不反映交通荷載繁重程度,實際使用年限偏離設計年限不反映交通荷載繁重程度,實際使用年限偏離設計年限 不明確損壞類型及結構層次不明確損壞類型及結構層次 未結合設計思想未結合設計思想設計壽命設計壽命 設計軸載累計軸次設計軸載累計軸次 年平均日貨車交通量年平均日貨車交通量 交通荷載等級交通荷載等級極重極重特重特重 重重中等中等輕輕100kN軸次軸次瀝青層疲勞、路基變形瀝青層疲勞、路基變形(106)4848242412124383812124.64.6150502525121233 設計分析期是對各路面結構設計方案設計分析期是對各路面結構設計方案分析評價
12、采用的時間段分析評價采用的時間段。 設計分析期應至少包含設計分析期應至少包含一次或一次以上一次或一次以上的路面改建活動。的路面改建活動。 設計壽命為設計壽命為10年及以上的路面,分析期一般取為年及以上的路面,分析期一般取為3040年,年, 長壽命路面的分析期可取為長壽命路面的分析期可取為50年。年。 設計分析期設計分析期3.3 設計可靠度設計可靠度概念概念 設計使用性能滿足預定使用性能標準的概率設計使用性能滿足預定使用性能標準的概率 各類損壞的設計可靠度各類損壞的設計可靠度 = 損壞預估的均值損壞預估的均值+s 公路等級公路等級高速高速一級一級二級二級三、四級三、四級設計可靠度設計可靠度(%)
13、9585957585707550可靠指數(shù)可靠指數(shù)1.650.841.650.671.040.520.670 結構損壞設計可靠度結構損壞設計可靠度 瀝青層疲勞開裂、無機結合料層疲勞開裂、路基永久變形瀝青層疲勞開裂、無機結合料層疲勞開裂、路基永久變形3.4 路面結構使用性能評定路面結構使用性能評定交通荷載交通荷載路基承載力路基承載力濕度濕度 溫度溫度路面材料性質(zhì)路面材料性質(zhì)結構層組合設計結構層組合設計公路等級公路等級使用性能分析使用性能分析瀝青層疲勞瀝青層疲勞無機類層疲勞無機類層疲勞瀝青層永久變形瀝青層永久變形粒料層和路基永久變形粒料層和路基永久變形面層低溫縮裂面層低溫縮裂使用性能標準使用性能標準
14、符合?符合?選定路面結構選定路面結構是是否否設計可靠度設計可靠度4. 4. 交通荷載作用交通荷載作用 4.1 交通參數(shù)交通參數(shù)u方向系數(shù)方向系數(shù)u車道分布系數(shù)車道分布系數(shù) (貨車交通)(貨車交通)單向車道數(shù)單向車道數(shù)1234高速公路高速公路- 1.00.700.900.650.450.500.40其他等級其他等級 0.500.75- u橫向分布系數(shù)橫向分布系數(shù)道路類型道路類型標準差(標準差(cm)50cm內(nèi)分布頻率(內(nèi)分布頻率(%)高速高速4050其他其他45454.2 軸重參數(shù)軸重參數(shù) 編號編號說明說明典型車型典型車型其他主要車型其他主要車型12軸軸4輪車輛輪車輛11型車
15、型車22軸軸6輪及以上客車輪及以上客車12客車客車15客車客車32軸軸6輪整體式貨車輪整體式貨車12貨車貨車43軸整體式貨車(非雙前軸)軸整體式貨車(非雙前軸)1554軸及以上整體式貨車(非雙前軸)軸及以上整體式貨車(非雙前軸)176雙前軸整體式貨車雙前軸整體式貨車112,11511774軸及以下半掛貨車(非雙前軸)軸及以下半掛貨車(非雙前軸)12512285軸半掛貨車(非雙前軸)軸半掛貨車(非雙前軸)127,15596軸及以上半掛貨車(非雙前軸)軸及以上半掛貨車(非雙前軸)157 10雙前軸半掛式貨車雙前軸半掛式貨車11271122,1125,1155,1157 11全掛貨車全掛貨車1522
16、,1222u 車輛分類車輛分類 u公路貨車交通分類(公路貨車交通分類(TTC) TTC分類分類貨車類型分布系數(shù)貨車類型分布系數(shù) 調(diào)查公路數(shù)調(diào)查公路數(shù)整車比例(整車比例(%)半掛車比例(半掛車比例(%)TTC1508TTC2402014TTC4407070-6u軸數(shù)系數(shù)軸數(shù)系數(shù) 軸型軸型車輛類型車輛類型345678910前軸前軸11111112單軸單軸1000.23 1.01 0.9901雙聯(lián)軸雙聯(lián)軸0100.77 0.99 0.0110三聯(lián)軸三聯(lián)軸001000.9911 4.3 4.3 設計軸重設計軸重u 規(guī)范軸重規(guī)范軸重 現(xiàn)行規(guī)范現(xiàn)行規(guī)范: :單軸單軸- -雙輪雙輪 100kN100kN單軸
17、單軸 修改方案修改方案: (1 1)路上行駛的主要重型車的軸重作為設計軸重;)路上行駛的主要重型車的軸重作為設計軸重;(2 2)按行駛車輛的軸型和軸載譜,計算分析與其)按行駛車輛的軸型和軸載譜,計算分析與其疲勞損傷當量的軸重作為設計軸重;等等。疲勞損傷當量的軸重作為設計軸重;等等。u軸重當量換算軸重當量換算 bsibsififspiPPaaNNk21式中:式中:ii、ss軸載軸載PiPi和設計軸載和設計軸載PsPs所產(chǎn)生的應力或應變變量,如瀝青層底所產(chǎn)生的應力或應變變量,如瀝青層底 面拉應變、無機結合料結構層底面拉應力、路基頂面壓應變等;面拉應變、無機結合料結構層底面拉應力、路基頂面壓應變等;
18、 b b各類損壞預估模型中應力或應變變量項的乘冪數(shù),對各類損壞預估模型中應力或應變變量項的乘冪數(shù),對瀝青層疲瀝青層疲 勞,勞,b b = 3.97= 3.97,對,對水泥穩(wěn)定碎石層疲勞,水泥穩(wěn)定碎石層疲勞,b b = 12 = 12,對,對路基頂面路基頂面 壓應變時,壓應變時,b b = 4.30 = 4.30等;等; a1a1輪組系數(shù),與輪組類型和結構層厚度有關的參數(shù);輪組系數(shù),與輪組類型和結構層厚度有關的參數(shù); a2a2軸型系數(shù),與軸型和結構層厚度有關的參數(shù)。軸型系數(shù),與軸型和結構層厚度有關的參數(shù)。 損壞指標損壞指標瀝青層底拉應變?yōu)r青層底拉應變路基頂壓應變路基頂壓應變無機層底拉應力無機層底
19、拉應力輪輪-軸型軸型單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)單輪單輪雙聯(lián)雙聯(lián)三聯(lián)三聯(lián)系數(shù)系數(shù)122122122數(shù)值數(shù)值2.32.02.4 路基濕度指標路基濕度指標 飽和度飽和度 swwwwssvGwS1sswGwS1wsvww 采用稠度表征路基的濕度,無法反映非粘性土的濕度狀態(tài),單以含水率表征濕采用稠度表征路基的濕度,無法反映非粘性土的濕度狀態(tài),單以含水率表征濕度,也無法準確反映它對回彈模量的影響,因為含水率變化會同時引起土密實度發(fā)度,也無法準確反映它對回彈模量的影響,因為含水率變化會同時引起土密實度發(fā)生變化,而后者也是影響回彈模量的一項主要因素。土
20、的飽和度反映了含水率及密生變化,而后者也是影響回彈模量的一項主要因素。土的飽和度反映了含水率及密實度的影響。實度的影響。 飽和度飽和度按下式確定:按下式確定: 或或 式中:式中:S飽和度(飽和度( % );); w v體積含水率(體積含水率(%);); w質(zhì)量含水率(質(zhì)量含水率(%););s、w土的干密度和水的密度(土的干密度和水的密度(g/cm3) Gs土的相對密度。土的相對密度。5. 環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響5.1 路基濕度與基質(zhì)吸力路基濕度與基質(zhì)吸力 或或 土土水特性曲線水特性曲線 非飽和土的基質(zhì)吸力與含水率關系試驗曲線非飽和土的基質(zhì)吸力與含水率關系試驗曲線 (1)(1)塑性指數(shù)塑性指數(shù)
21、PIPI大于大于0 0的塑性土的塑性土 采用指標:采用指標:0.0750.075篩通過率篩通過率P P0.0750.075和塑性指數(shù)和塑性指數(shù)PIPI乘積乘積 wPIwPI (2) (2)塑性指數(shù)塑性指數(shù)PIPI等零的非塑性土等零的非塑性土 采用指標:通過率采用指標:通過率6060對應的土顆粒直徑對應的土顆粒直徑D60 土的基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 路基濕度路基濕度決定于土吸持水分的能力,歸之于土顆粒的分子引力決定于土吸持水分的能力,歸之于土顆粒的分子引力作用和孔隙的毛細管力作用,即土的作用和孔隙的毛細管力作用,即土的基質(zhì)吸力基質(zhì)吸力。5.2 路基濕度類型路基濕度類型 平衡濕度狀態(tài)平衡濕度狀態(tài)Ju
22、nAugOctDecFebAprJunAugOct91011121314151617181920h=229cmh=76cmh=198cmh=168cmh=137cmh=107cmh=76cm 路基含水率w/%時間1966-1977h=46cm路基濕度類型路基濕度類型 潮濕類潮濕類:地下水位控制:地下水位控制 干燥類干燥類:氣候因素控制:氣候因素控制 中濕類中濕類:兼有二者影響:兼有二者影響 5.3 潮濕類路基潮濕類路基 行車道下路基含水率沿深度變化(例:滬寧路)行車道下路基含水率沿深度變化(例:滬寧路) 地下水位處地下水位處HGWT-3m3m 基質(zhì)吸力與地下水位基質(zhì)吸力與地下水位 路基路基土基
23、質(zhì)吸力土基質(zhì)吸力hm與地下水位與地下水位y之間關系之間關系wmyh土土- -水特性曲線水特性曲線 Fredlund & Xing模型模型 粵、蘇、豫、冀、渝粵、蘇、豫、冀、渝12個路段土樣標定個路段土樣標定 平衡濕度平衡濕度 由地下水位高度由地下水位高度土的基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 土土- -水特性曲線水特性曲線飽和度和含水率飽和度和含水率 各類土距地下水位不同距離處的平衡濕度(各類土距地下水位不同距離處的平衡濕度(% %) 土組土組 0.5地下水位地下水位深深 1.0 1.5 2.0低液限低液限 粉土粉土S(%)10093.789.980.585.876.183.473.1w(%)24.
24、119.121.916.420.915.520.314.9低液限低液限 粘土粘土S(%)10093.293.180.389.975.687.872.7w(%)29.019.626.616.925.715.925.115.3 5.4 干燥類路基干燥類路基濕度指數(shù)(濕度指數(shù)(TMI) 氣候因素指標氣候因素指標 式中:式中:RyyRyy年的水徑流量(年的水徑流量(cmcm);); DFyyDFyy年的水不足量年的水不足量(cm)(cm); PEyyPEyy年的潛在蒸散量年的潛在蒸散量(cm)(cm)。 TMITMI計算以年為周期,逐月計算累加得到。各月降水量減去蒸散量為正計算以年為周期,逐月計算累加
25、得到。各月降水量減去蒸散量為正時,多余水被土層存儲。當蒸散量大于降水量時,缺少的水從土層儲存水中時,多余水被土層存儲。當蒸散量大于降水量時,缺少的水從土層儲存水中提取出,其余量即為土層的含水率;當土層內(nèi)儲水量不能滿足提取數(shù)量要求提取出,其余量即為土層的含水率;當土層內(nèi)儲水量不能滿足提取數(shù)量要求時,不滿足部分即為不足量時,不滿足部分即為不足量DFDF。 yyyyPEDFRTMI60100 400400個氣象站降水量與蒸發(fā)量資料計算分析個氣象站降水量與蒸發(fā)量資料計算分析 各公路自然區(qū)劃的各公路自然區(qū)劃的TMITMI值值 公路自然區(qū)劃公路自然區(qū)劃1(黑)(黑)111TMITMI變動范圍變動范圍-0.
26、1-0.8-21.2-25.721.825.1-25.16.9 土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)TMITMI關系關系粵、蘇、豫、冀、渝粵、蘇、豫、冀、渝12個路段土樣和個路段土樣和TMI值與值與Perera44個數(shù)據(jù),個數(shù)據(jù),標定曲線;川、渝疆標定曲線;川、渝疆12個路段驗證個路段驗證 土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)土基質(zhì)吸力與濕度指數(shù)TMITMI關系式關系式 式中:式中:、模型回歸系數(shù),與土的性質(zhì)有關。模型回歸系數(shù),與土的性質(zhì)有關。 100/ TMIseh TMI與土基質(zhì)吸力與土基質(zhì)吸力 y=x+20y=x-20干燥類路基的平衡濕度干燥類路基的平衡濕度 由由TMITMI值和土參數(shù)值和土參數(shù)土的
27、基質(zhì)吸力土的基質(zhì)吸力 土土- -水特性曲線水特性曲線飽和度和含水率飽和度和含水率 各類土在不同各類土在不同TMITMI值時的平衡濕度值時的平衡濕度( (% %) ) 土組土組TMI-30-101030低液限低液限粉土粉土S(%)59.363.475.976.584.186.291.091.4w(%)14.412.918.515.620.317.622.018.6低液限低液限粘土粘土S(%)57.264.175.275.986.291.0w(%)16.317.521.516.624.618.126.019.1 5.5 中濕類路基中濕類路基 路床頂路床頂?shù)叵滤坏叵滤粀equ路基工作區(qū)路基工作區(qū)
28、受地下水影響受地下水影響受氣候因素影響受氣候因素影響 6. 6. 環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響6.1 瀝青路面溫度瀝青路面溫度路面溫度觀測站結構與數(shù)據(jù)信息路面溫度觀測站結構與數(shù)據(jù)信息 站點站點 所在地所在地路面結構與路面結構與傳感器位置傳感器位置 數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式建模數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)廣廣 州州 下圖下圖 a)路面溫度分鐘數(shù)據(jù);小時氣溫數(shù)據(jù)、日最高氣溫、日最低氣溫;分鐘路面溫度分鐘數(shù)據(jù);小時氣溫數(shù)據(jù)、日最高氣溫、日最低氣溫;分鐘太陽輻射凈輻射、總輻射、日最大太陽輻射;地溫、氣壓、空太陽輻射凈輻射、總輻射、日最大太陽輻射;地溫、氣壓、空氣濕度、風向風速、云量云狀、能見度、降水、蒸發(fā)、日照、氣濕度、風向風速
29、、云量云狀、能見度、降水、蒸發(fā)、日照、雪深雪深寧寧 波波大大 同同模型檢驗模型檢驗哈哈 密密 下圖下圖 a)路面溫度路面溫度(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù));輻射、氣溫、風速;輻射、氣溫、風速(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))齊齊哈爾齊齊哈爾 下圖下圖 a) 僅路面溫度數(shù)據(jù)僅路面溫度數(shù)據(jù)(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))鎮(zhèn)鎮(zhèn) 江江 下圖下圖 b)路面溫度路面溫度(15分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))、氣溫、風速、太陽輻射、氣溫、風速、太陽輻射(15分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))濟濟 南南 下圖下圖 c) 路面溫度路面溫度(30分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))、氣溫、風速、氣溫、風速(10分鐘數(shù)據(jù)分鐘數(shù)據(jù))6.1.1 瀝青路面瀝青路面溫度場溫度場及及溫度特征值溫
30、度特征值u 溫度場觀測溫度場觀測 溫度觀測站的路面結構與溫度傳感器埋設示意圖溫度觀測站的路面結構與溫度傳感器埋設示意圖 n路面結構的日溫度極值的路面結構的日溫度極值的理論理論- -經(jīng)驗模型經(jīng)驗模型 路表日最高溫度路表日最高溫度u 路面溫度特征值路面溫度特征值0.2510.0152d30dsa.hls.ha.hpaaad0.1e0.081.8960.20.3 0.0128svaQTTTTTTwt路表日最高溫度實測值與估算值路表日最高溫度實測值與估算值 0.250.0152d30da.hls.la.lpaaa0.2e0.5690.120.3 0.0128vTTTTTTw路表日最低溫度路表日最低溫度
31、路表日最低溫度實測值與估算值路表日最低溫度實測值與估算值 n 路表溫度日變化規(guī)律路表溫度日變化規(guī)律 s.hs.ls.hs.ls.ls.ls.cs.hs.ls+s.css.cs.cs.lcos22exp24TTTTt ttttttT tTAt tAttt +s.ls.cs.ls.c+s.ls.cex p2 41ex p2 4TTttAtt 路表溫度日變化采用二階段法擬合。白天升溫過程及高溫區(qū)段采用余弦函數(shù),降溫路表溫度日變化采用二階段法擬合。白天升溫過程及高溫區(qū)段采用余弦函數(shù),降溫過程采用負指數(shù)函數(shù)表征。過程采用負指數(shù)函數(shù)表征。 路表溫度日變化擬合示意圖路表溫度日變化擬合示意圖 s.hs.ls.
32、hs.lTTTTn 多云天氣多云天氣修正修正修正后的路表日最高溫度修正后的路表日最高溫度的計算式為:的計算式為:多云天氣修正系數(shù)多云天氣修正系數(shù)可用日照可用日照率率S S來表達:來表達:1 0.80.9800.8SSS式中:式中:S為日照率:為日照率: sundStt 式中:式中:t tsunsun為實際日照時間,為實際日照時間,h h; t td d為日長,為日長,h.h. 與路表溫度日變化規(guī)律類似,不同深度處的路面溫度日變化與路表溫度日變化規(guī)律類似,不同深度處的路面溫度日變化T(t,z)也可用二階段模型擬合。但路面結構的日最低溫度出現(xiàn)時刻也可用二階段模型擬合。但路面結構的日最低溫度出現(xiàn)時刻
33、tl、日最高溫、日最高溫度出現(xiàn)時刻度出現(xiàn)時刻th,二階段分界時刻,二階段分界時刻tc均比路表溫度的均比路表溫度的ts.l、ts.h、ts.c 延后,延后,可近似表示為:可近似表示為: ls.l2tzttz hs.h3.5tztt zcs.c3tttzn 不同深度處的路面溫度日變化規(guī)律不同深度處的路面溫度日變化規(guī)律式中:式中:tt(z)(z)為理論滯后時間。為理論滯后時間。 24t zz 路面溫度日變化擬合圖路面溫度日變化擬合圖( (寧波站,瀝青路面,寧波站,瀝青路面,2009-7-17)2009-7-17)晴天時瀝青路面結構各深度處的實測溫度與擬合曲線晴天時瀝青路面結構各深度處的實測溫度與擬合
34、曲線 u瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜 01, dhT h tT z t zh 瀝青面層厚度瀝青面層厚度h, 時刻時刻 t 沿厚度方向的沿厚度方向的平均溫度平均溫度 2300612, d,dhhgT h tT z t zT z t z zhh 瀝青面層內(nèi)的瀝青面層內(nèi)的溫度梯度溫度梯度 詳細分析詳細分析98個地區(qū)的瀝青路表年均溫與當?shù)乇姸鄽庀竽陚€地區(qū)的瀝青路表年均溫與當?shù)乇姸鄽庀竽昃鶇?shù)之間關系發(fā)現(xiàn),瀝青路表年均溫均參數(shù)之間關系發(fā)現(xiàn),瀝青路表年均溫Ts與月平均氣溫的年極與月平均氣溫的年極差及一些氣象參數(shù)之間具有良好地相關關系,在已知太陽輻射量差及一些氣象參數(shù)之間
35、具有良好地相關關系,在已知太陽輻射量情況下,路表年均溫情況下,路表年均溫Ts與溫度年標準差與溫度年標準差Ts可表示為:可表示為: 式中:式中:Ta年均氣溫,年均氣溫,C; Ta月平均氣溫的年極差,月平均氣溫的年極差,; 年平均日太陽輻射量,年平均日太陽輻射量,kJ/m2/d .dQsadasd1.1030.2590.0381.6670.3190.2753.374mTTQTTTQ n 依據(jù)一維熱傳導偏微分方程和路表熱流函數(shù),采用依據(jù)一維熱傳導偏微分方程和路表熱流函數(shù),采用有限差分法求解瀝青路面的溫度場,建立瀝青層表面日有限差分法求解瀝青路面的溫度場,建立瀝青層表面日最高溫度和日最低溫度估算模型,
36、用于估計瀝青層不同最高溫度和日最低溫度估算模型,用于估計瀝青層不同深度的溫度特征值。模型估算值與大同、寧波和廣州三深度的溫度特征值。模型估算值與大同、寧波和廣州三地溫度觀測站的實測值相對比,二者具有較好的一致性,地溫度觀測站的實測值相對比,二者具有較好的一致性,其偏差的平均值和標準差相應為其偏差的平均值和標準差相應為0.4和和3.3。n 對瀝青層表面和不同深度的溫度日變化規(guī)律進行對瀝青層表面和不同深度的溫度日變化規(guī)律進行了擬合。在此基礎上,利用全國各地了擬合。在此基礎上,利用全國各地98個有日輻射觀個有日輻射觀測資料的氣象站的氣象資料,計算各地不同厚度瀝青層測資料的氣象站的氣象資料,計算各地不
37、同厚度瀝青層(6、12、18、24cm)的平均溫度和溫度梯度,并給)的平均溫度和溫度梯度,并給出了全國出了全國95個地區(qū)相應的分布頻譜表。個地區(qū)相應的分布頻譜表。 n瀝青路面溫度分布頻譜的計算步驟瀝青路面溫度分布頻譜的計算步驟:(1)根據(jù)氣溫、太陽輻射、濕度、風速,求路表日最高溫度)根據(jù)氣溫、太陽輻射、濕度、風速,求路表日最高溫度Ts.h,路表日最低溫度路表日最低溫度Ts.l(2)對多云天氣的路表日最高溫度進行修正;)對多云天氣的路表日最高溫度進行修正;(3)求不同深度)求不同深度z處的路面日最高溫度和日最低溫度。處的路面日最高溫度和日最低溫度。(4)求任一時刻的路表溫度,及任一時刻不同深度)
38、求任一時刻的路表溫度,及任一時刻不同深度z處的路面溫度;處的路面溫度;(5)求出給定瀝青面層厚度)求出給定瀝青面層厚度(分四檔分四檔00.06,00.12,00.18,00.24m)條件下,任一時刻的瀝青層平均溫度和溫度梯度;條件下,任一時刻的瀝青層平均溫度和溫度梯度;(6)計算給定瀝青面層厚度溫度和溫度梯度分布頻譜表。)計算給定瀝青面層厚度溫度和溫度梯度分布頻譜表。 全國瀝青路表溫度年均值等值線圖全國瀝青路表溫度年均值等值線圖 C 瀝青混合料模量具有強烈溫度依賴性。瀝青層的使用性能和瀝青混合料模量具有強烈溫度依賴性。瀝青層的使用性能和使用壽命也與溫度狀況密切相關。使用壽命也與溫度狀況密切相關
39、。 現(xiàn)行規(guī)范統(tǒng)一采用現(xiàn)行規(guī)范統(tǒng)一采用20 C(計算彎沉時)和(計算彎沉時)和15 C(驗算彎拉應(驗算彎拉應力時)。力時)。 在結構設計方法中,對于溫度影響的考慮可采用在結構設計方法中,對于溫度影響的考慮可采用增量損傷法增量損傷法,或或當量損傷法當量損傷法。 增量損傷法增量損傷法美國力學經(jīng)驗法路面設計指南采用,在其系統(tǒng)軟美國力學經(jīng)驗法路面設計指南采用,在其系統(tǒng)軟件內(nèi)包含全國近件內(nèi)包含全國近800個氣象站的有關數(shù)據(jù)。個氣象站的有關數(shù)據(jù)。 當量損傷法當量損傷法需要選擇典型狀況和條件事先進行大量運算分析,需要選擇典型狀況和條件事先進行大量運算分析,提出相應的溫度當量系數(shù)。該方法可減輕設計人員的資料收
40、集和運算提出相應的溫度當量系數(shù)。該方法可減輕設計人員的資料收集和運算工作,并與軸載當量系數(shù)的考慮方法相對應。工作,并與軸載當量系數(shù)的考慮方法相對應。6.1.2 溫度當量換算系數(shù)溫度當量換算系數(shù) 溫度當量系數(shù)溫度當量系數(shù) 參照溫度主要用作瀝參照溫度主要用作瀝青混合料性質(zhì)測試時的標準試驗溫度,或者在結青混合料性質(zhì)測試時的標準試驗溫度,或者在結構分析時用于選取與該溫度相對應的瀝青混合料性質(zhì)參數(shù)值。對于我國構分析時用于選取與該溫度相對應的瀝青混合料性質(zhì)參數(shù)值。對于我國情況,情況,疲勞分析疲勞分析時可選用時可選用20 C,永久變形分析永久變形分析時可選用時可選用35 C。按照瀝青路面結構設計指標,分別有
41、相應當量損傷的溫度當量系數(shù)。按照瀝青路面結構設計指標,分別有相應當量損傷的溫度當量系數(shù)。TEFi = Ns / Ni 溫度當量系數(shù)溫度當量系數(shù)的定義,某時刻的定義,某時刻 i 溫度溫度 Ti 的設計軸載作用次數(shù)的設計軸載作用次數(shù)Ni,按損傷相當?shù)脑瓌t轉(zhuǎn)換成某參照溫度按損傷相當?shù)脑瓌t轉(zhuǎn)換成某參照溫度Ts的設計軸載作用次數(shù)的設計軸載作用次數(shù)Ns的乘數(shù),的乘數(shù),即為即為: 溫度當量系數(shù)的具體分析步驟溫度當量系數(shù)的具體分析步驟(以瀝青結合料類結構層疲勞開裂指(以瀝青結合料類結構層疲勞開裂指標為例):標為例): (1)分析時,假設軸載隨時間為均勻分布。)分析時,假設軸載隨時間為均勻分布。 (2)按所在地
42、區(qū)和瀝青層厚度,選取相應的瀝青層平均溫度和溫度梯度)按所在地區(qū)和瀝青層厚度,選取相應的瀝青層平均溫度和溫度梯度分布頻譜表。將瀝青層分為若干個亞層。由頻譜表確定各個頻段每個亞分布頻譜表。將瀝青層分為若干個亞層。由頻譜表確定各個頻段每個亞層的溫度。層的溫度。 (3)利用瀝青混合料動態(tài)模量與溫度的經(jīng)驗關系式,由不同時段各亞層)利用瀝青混合料動態(tài)模量與溫度的經(jīng)驗關系式,由不同時段各亞層的溫度值得到相應的動態(tài)模量值。然后應用彈性層狀體系程序,依據(jù)動的溫度值得到相應的動態(tài)模量值。然后應用彈性層狀體系程序,依據(jù)動態(tài)模量值計算得到瀝青層底面的拉應變值。再利用瀝青層疲勞壽命預估態(tài)模量值計算得到瀝青層底面的拉應變
43、值。再利用瀝青層疲勞壽命預估模型,由層底拉應變和動態(tài)模量值計算得到各個頻段的疲勞壽命模型,由層底拉應變和動態(tài)模量值計算得到各個頻段的疲勞壽命Nti,并,并算出對應的疲勞損傷率算出對應的疲勞損傷率Dti = 1/Nti。 (4)累計各個頻段的疲勞損傷率得到平均損傷率)累計各個頻段的疲勞損傷率得到平均損傷率Dt,并進而得到平均疲,并進而得到平均疲勞作用次數(shù)勞作用次數(shù)Nt = 1 / Dt。 (5)計算瀝青層平均溫度(參照溫度)計算瀝青層平均溫度(參照溫度)20C時,相應的瀝青混合料動時,相應的瀝青混合料動態(tài)模量、層底拉應變和疲勞壽命,得到參照溫度下的總疲勞作用次數(shù)態(tài)模量、層底拉應變和疲勞壽命,得到
44、參照溫度下的總疲勞作用次數(shù)Nts。 (6)二者相比,即得到溫度當量系數(shù))二者相比,即得到溫度當量系數(shù)kt = Nts / Nt。 (7)按參照溫度)按參照溫度20C計算得到的疲勞壽命,乘以與設計路面所在地相計算得到的疲勞壽命,乘以與設計路面所在地相應的溫度當量系數(shù),即可得到該地設計路面結構的疲勞壽命應的溫度當量系數(shù),即可得到該地設計路面結構的疲勞壽命Nf。 對于其它幾項設計指標,也采用相似的分析步驟,只是將瀝青層層對于其它幾項設計指標,也采用相似的分析步驟,只是將瀝青層層底拉應變改為其他設計指標。底拉應變改為其他設計指標。 依據(jù)損傷等效原則,推演出三種情況下的瀝青層等效溫度計依據(jù)損傷等效原則,
45、推演出三種情況下的瀝青層等效溫度計算式,并按全國算式,并按全國95個地區(qū)的瀝青層溫度分布頻譜提出相應的瀝青個地區(qū)的瀝青層溫度分布頻譜提出相應的瀝青層等效溫度。后圖為標準工作狀態(tài)下瀝青層疲勞、永久變形及無機層等效溫度。后圖為標準工作狀態(tài)下瀝青層疲勞、永久變形及無機結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖。結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖。 路面等效溫度路面等效溫度 瀝青層疲勞等效溫度瀝青層疲勞等效溫度 無機結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度無機結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度 瀝青層永久變形等效溫度瀝青層永久變形等效溫度u等效溫度等值線圖等效溫度等值線圖 標準狀態(tài)下瀝青路面各種損壞標準等效溫度全國等值線圖標準狀態(tài)
46、下瀝青路面各種損壞標準等效溫度全國等值線圖 標準狀態(tài)路面結構及材料參數(shù):標準狀態(tài)路面結構及材料參數(shù): 面層厚度面層厚度h取取0.18m 20的面層與地基的模量比的面層與地基的模量比20取取40 瀝青混合料的熱敏系數(shù)瀝青混合料的熱敏系數(shù)取取0.02 瀝青面層疲勞(應變控制)等效溫度全國等值線圖瀝青面層疲勞(應變控制)等效溫度全國等值線圖 瀝青面層疲勞(應力控制)等效溫度全國等值線圖瀝青面層疲勞(應力控制)等效溫度全國等值線圖 無機結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖無機結合料穩(wěn)定層疲勞等效溫度全國等值線圖 瀝青層永久變形等效溫度全國等值線圖瀝青層永久變形等效溫度全國等值線圖 TCF = (TEF
47、i pi)瀝青層厚瀝青層厚(mm)大連大連西安西安北京北京 濟南濟南鄭州鄭州安陽安陽 長沙長沙 合肥合肥 上海上海 武漢武漢 杭州杭州福州福州韶關韶關南寧南寧廣州廣州成都成都 騰騰沖沖 昆明昆明拉薩拉薩1000.750.720.740.700.740.710.740.690.700.800.870.852000.840.860.941.011.061.151.291.321.421.461.021.080.62瀝青層疲勞損壞溫度當量系數(shù)瀝青層疲勞損壞溫度當量系數(shù) TCF 瀝青路面損壞溫度當量系數(shù)可表示為溫度當量系數(shù)瀝青路面損壞溫度當量系數(shù)可表示為溫度當量系數(shù)TEFi與與溫度頻率溫度頻率pi的乘
48、積:的乘積: 瀝青路面疲勞溫度當量系數(shù)瀝青路面疲勞溫度當量系數(shù) 當已知面層疲勞等效溫度當已知面層疲勞等效溫度Tpef時,可通過參數(shù)來綜合考慮設計時,可通過參數(shù)來綜合考慮設計年限內(nèi)路面溫度分布對面層疲勞壽命的影響。通過計算分析得到路年限內(nèi)路面溫度分布對面層疲勞壽命的影響。通過計算分析得到路面不同損壞的溫度當量系數(shù)等值線圖,如后圖。面不同損壞的溫度當量系數(shù)等值線圖,如后圖。 u 瀝青路面損壞溫度當量系數(shù)等值線瀝青路面損壞溫度當量系數(shù)等值線標準狀態(tài)瀝青路面各種損壞的溫度當量系數(shù)等值線如后圖。標準狀態(tài)瀝青路面各種損壞的溫度當量系數(shù)等值線如后圖。非標準狀標準狀態(tài)路面結構及材料應進行修正非標準狀標準狀態(tài)路
49、面結構及材料應進行修正n 瀝青層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線瀝青層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線n 無機結合料穩(wěn)定層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線無機結合料穩(wěn)定層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線n 瀝青層永久變形溫度當量系數(shù)全國等值線瀝青層永久變形溫度當量系數(shù)全國等值線 瀝青層疲勞(應變控制)溫度當量系數(shù)全國等值線圖瀝青層疲勞(應變控制)溫度當量系數(shù)全國等值線圖 瀝青層疲勞(應力控制)溫度當量系數(shù)全國等值線圖瀝青層疲勞(應力控制)溫度當量系數(shù)全國等值線圖 無機結合料穩(wěn)定層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線圖無機結合料穩(wěn)定層疲勞溫度當量系數(shù)全國等值線圖 瀝青層永久變形溫度當量系數(shù)全國等值線圖瀝青層永久變形溫度當量系數(shù)全
50、國等值線圖 6.2 6.2 材料性質(zhì)參數(shù)材料性質(zhì)參數(shù)6.2.1 6.2.1 瀝青混合料動態(tài)模量瀝青混合料動態(tài)模量周期加載單軸壓縮動態(tài)模量標準試驗方法周期加載單軸壓縮動態(tài)模量標準試驗方法 試件為直徑試件為直徑100mm、高、高150mm的圓柱體,由旋轉(zhuǎn)壓的圓柱體,由旋轉(zhuǎn)壓實儀成型直徑實儀成型直徑150mm、高、高170mm試件中鉆取芯樣得到試件中鉆取芯樣得到 頻率頻率2525、1010、5 5、1 1、0.50.5、0.1Hz0.1Hz 溫度溫度1010、5 5、2020、3535、5050C C 簡化方法簡化方法: :頻率頻率1010、5 5、1 1、0.1Hz,0.1Hz,溫度溫度5 5、2
51、020、3535C C 通過沿圓周等間距安放在試件中部的通過沿圓周等間距安放在試件中部的3個位移傳感器,個位移傳感器,量測荷載作用下的軸向變形。量測荷載作用下的軸向變形。 計算軸向應力幅值和可恢復軸向應變幅值,由二者之比計算軸向應力幅值和可恢復軸向應變幅值,由二者之比計算得到壓縮動態(tài)模量,并按最后計算得到壓縮動態(tài)模量,并按最后5次加載循環(huán)中變形峰值與荷次加載循環(huán)中變形峰值與荷載峰值的平均滯后時間和平均加載時間之比計算相位角。載峰值的平均滯后時間和平均加載時間之比計算相位角。 試驗結果首先整理成等溫度動態(tài)模量曲線,隨后以參照試驗結果首先整理成等溫度動態(tài)模量曲線,隨后以參照溫度為溫度為20C將各條
52、等溫度曲線平移后得到主曲線。將各條等溫度曲線平移后得到主曲線。 u動態(tài)模量建模試驗動態(tài)模量建模試驗 33種瀝青、種瀝青、3 3種瀝青混合料、種瀝青混合料、3 3種瀝青含量、種瀝青含量、3 3種種 集料公稱最大粒徑、集料公稱最大粒徑、3 3種空隙率、種空隙率、3 3種溫度、種溫度、3 3種種 頻率、頻率、3 3種應變水平,共種應變水平,共168168次試驗次試驗 驗證試驗驗證試驗188188次次 88個影響變量,個影響變量,6 6個模量模型和個模量模型和2 2個相位角模型個相位角模型 PenGVCAVMAfTHEPenGVCAvvfTFECsradCDRCCsradCDRCabg或或或或0000
53、60*/10,60*60*/10,60*,mixbgbgVCAvTIvTG, 動態(tài)模量預估模型(共動態(tài)模量預估模型(共6 6個)個)bgvGfTE1426. 0*5758. 20199. 00320. 02316. 5*lg0627. 0lg0334. 00478. 0*0604. 30296. 00412. 0fGTVCAvfDRCaabgDRCfTvfvfVCAT00012. 00031. 00325. 02147. 0lg1436. 01536. 0 常用瀝青混合料動態(tài)模量參考值常用瀝青混合料動態(tài)模量參考值 標準條件(標準條件(2020C C,10Hz10Hz) ACAC、AKAK、SM
54、A SMA 瀝青混合料(瀝青混合料(-10-10、-16-16、-25-25) AH-70AH-70、-90-90、-110-110 瀝青含量瀝青含量4%4%、5%5%、6%6% 空隙率空隙率3%3%、4%4%、5%5%、6%6%、7%7% AC-16 AC-16 動態(tài)模量參考值動態(tài)模量參考值(MPa)(MPa) 瀝青瀝青用量用量AH-70AH-1104%5%6%4%5%6%空空隙隙率率(%)313074142331002710916769083711103212010846192116489706441210013172928010102711777471021011115783085246
55、0056537511198121908588934965867170944910286724678895557605061036311282794886526095663587459520670673015143559979591104417355800765416141809388106206675647605182 瀝青碎石動態(tài)模量參考值瀝青碎石動態(tài)模量參考值 混合料類型混合料類型加載頻率加載頻率(Hz)動態(tài)模量(動態(tài)模量(MPa) 標準差(標準差(MPa)最小最小最大最大ATB-251500070001500101100013000LSPM-25140006000140010900011
56、0006.2.2 無機結合料類材料彈性模量和強度無機結合料類材料彈性模量和強度特點特點 數(shù)值變化范圍很大,由接近于水泥混凝土到接近于粒料數(shù)值變化范圍很大,由接近于水泥混凝土到接近于粒料 集料粒徑較大的混合料,試件成型較困難,試件的均質(zhì)集料粒徑較大的混合料,試件成型較困難,試件的均質(zhì) 性較差,使其試驗測定值的變異性很大;性較差,使其試驗測定值的變異性很大; 現(xiàn)場材料來源和質(zhì)量以及施工工藝和控制水平的差異很現(xiàn)場材料來源和質(zhì)量以及施工工藝和控制水平的差異很 大,使結構層混合料性質(zhì)的變異性很大,并且與室內(nèi)測大,使結構層混合料性質(zhì)的變異性很大,并且與室內(nèi)測 定結果的差別也很大;定結果的差別也很大; 環(huán)境
57、因素(溫度和濕度)的影響(收縮裂隙或裂縫),環(huán)境因素(溫度和濕度)的影響(收縮裂隙或裂縫), 使結構層與試件的力學性質(zhì)和參數(shù)值有較大的差異。使結構層與試件的力學性質(zhì)和參數(shù)值有較大的差異。 測試方法測試方法 壓縮、彎拉、直接拉伸、間接拉伸壓縮、彎拉、直接拉伸、間接拉伸 單調(diào)、反復、周期加載單調(diào)、反復、周期加載 頂?shù)酌娣ê椭虚g段法應變量測頂?shù)酌娣ê椭虚g段法應變量測 由測試結果得到由測試結果得到:(1)周期加載壓縮彈性模量與單調(diào)加載壓縮彈性模量測定值相近。)周期加載壓縮彈性模量與單調(diào)加載壓縮彈性模量測定值相近。(2)彎拉彈性模量值與壓縮彈性模量值相近。)彎拉彈性模量值與壓縮彈性模量值相近。 可以采用
58、操作較簡便且精度較有保證的可以采用操作較簡便且精度較有保證的單調(diào)加載壓縮試驗單調(diào)加載壓縮試驗測測定無機結合料類材料的彈性模量。定無機結合料類材料的彈性模量。u各種方法比較各種方法比較 u 頂?shù)酌娣ㄅc側(cè)面法比較頂?shù)酌娣ㄅc側(cè)面法比較 采用頂?shù)酌娣繙y試件壓縮變形,采用頂?shù)酌娣繙y試件壓縮變形, 兩端端面有摩阻約束影響,兩端端面有摩阻約束影響, 國外的試驗國外的試驗規(guī)程中已摒棄這種方法。規(guī)程中已摒棄這種方法。 頂?shù)酌娣ê椭虚g段法的對比測試結果相差一個數(shù)量級。頂?shù)酌娣ê椭虚g段法的對比測試結果相差一個數(shù)量級。采用直徑與高度比為采用直徑與高度比為1:2的試件,在其的試件,在其中間段量測壓縮應變中間段量測壓
59、縮應變,消除端面摩阻的,消除端面摩阻的影響,得到真實應力影響,得到真實應力-應變關系的壓縮彈性模量。應變關系的壓縮彈性模量。 v單調(diào)加載壓縮試驗(中間段應變、單調(diào)加載壓縮試驗(中間段應變、0.3Pmax) 試件模量與結構層模量比較試件模量與結構層模量比較結構層模量為試件模量的結構層模量為試件模量的0.58(穩(wěn)定碎石)和(穩(wěn)定碎石)和0.71倍(穩(wěn)定土)倍(穩(wěn)定土) 抗壓強度與彎拉強度關系抗壓強度與彎拉強度關系 彎拉強度約為抗壓強度的彎拉強度約為抗壓強度的20%彎拉強度與彎拉模量關系彎拉強度與彎拉模量關系60.010209rrfE 無機結合料類材料彈性模量參考值無機結合料類材料彈性模量參考值 彈
60、性模量參考值彈性模量參考值 (MPa)材料材料抗壓強度抗壓強度彎拉強度彎拉強度試件模量試件模量結構層模量結構層模量水泥碎石、水泥碎石、二灰碎石二灰碎石強強8.012.01.62.4135001700068008500弱弱5.08.01.01.6100001350050006800水泥土、二灰土水泥土、二灰土1.55.00.31.050001000025005000石灰土石灰土0.51.0-3000500015003000 6.3 6.3 路基和粒料層回彈模量路基和粒料層回彈模量試驗測試試驗測試u反復加載三軸壓縮標準試驗方法反復加載三軸壓縮標準試驗方法 試件尺寸、試件制備和預加載條件試件尺寸、試件制備和
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