道路工程-行車荷載環(huán)境因素材料的力學(xué)性質(zhì)

道路工程—行車荷載環(huán)境因素材料的力學(xué)性質(zhì)第1頁/共76頁內(nèi)容提要

本章首先介紹汽車對路基路面作用力的大小、特性、分布、持續(xù)時間、在使用期內(nèi)行車的變化情況及數(shù)量等?？疾煸诃h(huán)境因素的影響下路基路面體系內(nèi)的溫度和濕度變化規(guī)律，提出路面溫度和路基濕度的預(yù)估方法。討論材料同路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的兩方面力學(xué)性質(zhì)，即強度特性（極限強度和疲勞強度）和變形特性（應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和變形累積），以及表征這些特性的指標和測定方法；并且專門介紹路基路面頂面在局部荷載作用下荷載－變形關(guān)系的指標及其評定方法。第2頁/共76頁第一節(jié)行車荷載第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

第二節(jié)環(huán)境因素影響

第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性第七節(jié)路面材料的累積變形與疲勞特性第四節(jié)土基的承載能力第六章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)

第3頁/共76頁一、為什么要研究行車荷載？二、行車荷載分析研究的內(nèi)容汽車輪重與軸重的大小與特性；不同車型車軸的布置；設(shè)計年限內(nèi)，汽車軸型的分布以及車軸通行量逐年增長的規(guī)律；汽車靜態(tài)荷載與動態(tài)荷載比較等。第一節(jié)行車荷載第4頁/共76頁

道路上通行的汽車按用途分為客車和貨車兩大類：

1、客車小客車、中客車（6個座位～20個座位的中型客車）；大客車(20個座位以上的大型客車包括鉸接車和雙層客車)2、貨車按載重量可以分為：輕型貨車：自身質(zhì)量和滿載總質(zhì)量小于25KN的貨車中型貨車：自身質(zhì)量和滿載總質(zhì)量為25KN～70KN的貨車重型貨車：自身質(zhì)量和滿載總質(zhì)量大于70KN的貨車.

按車身組合情況分為：整車、牽引式掛車和牽引式半掛車三、車輛的種類

第5頁/共76頁在路面設(shè)計中，不同汽車的影響不同重型貨車與大客車的作用次數(shù)在路面結(jié)構(gòu)計算起作用小汽車一般在路基路面結(jié)構(gòu)計算時不考慮，但對于路面使用的安全性（抗滑性能）和舒適性平整性要求很高。第6頁/共76頁第一節(jié)行車荷載四、汽車的軸型1.軸限

軸重的大小直接關(guān)系到路面的設(shè)計承載力與結(jié)構(gòu)強度。

我國公路與城市道路面的設(shè)計規(guī)范中均以100kN作為設(shè)計標準軸重，通常認為我國道路車輛軸限為100kN。2.軸型

整車形式的客、貨車車軸分前軸和后軸。大部分后軸為雙輪組，少量輕型貨車為單輪，后軸軸載一般在60～130kN間，大部分在100kN以下。為提高整車載重，一般采用多軸多輪形式，以減輕對路面的壓力。

第7頁/共76頁軸型分類圖圖中數(shù)字符號為軸型代號第8頁/共76頁第一節(jié)行車荷載五、汽車對道路的靜態(tài)作用1.靜態(tài)壓力汽車對道路的作用可分為停駐狀態(tài)和行駛狀態(tài)。汽車在停駐狀態(tài)下對路面的作用力稱為靜態(tài)壓力，主要是由輪胎傳給路面的垂直力P。其大小受下述因素的影響:

⑴

汽車輪胎的內(nèi)壓力pi；

⑵輪胎的剛度和輪胎與路面接觸狀況；

⑶輪載的大小。第9頁/共76頁第一節(jié)行車荷載五、汽車對道路的靜態(tài)作用2.當量輪載

輪胎標準靜內(nèi)壓力pi一般在0.4～0.7MPa范圍內(nèi)。在工程設(shè)計中，對接觸壓力p進行如下簡化：①以輪胎內(nèi)壓力為輪胎的接觸壓力，即p=pi；②接觸面形狀為圓形；③接觸面上的壓力為均勻分布。那么當量圓半徑δ或當量圓直徑D（或d）為：

⑴單輪：

P為輪載(kN)；p為輪壓(kPa)；δ為當量圓半徑(m)第10頁/共76頁第一節(jié)行車荷載五、汽車對道路的靜態(tài)作用⑵

雙輪：

①單圓荷載：每一側(cè)的雙輪用一個圓表示時稱為單圓荷載。其圓直徑D為：②雙圓荷載：每一側(cè)的雙輪用兩個圓表示時稱為雙圓荷載。其圓直徑d為：第11頁/共76頁第一節(jié)行車荷載五、汽車對道路的靜態(tài)作用我國現(xiàn)行路面設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的標準軸載BZZ-100的軸重為100kN（單軸雙輪），則當量圓直徑：輪載P=100/4=25kN；輪壓p=700kPa單圓荷載:D=0.302m雙圓荷載:d=0.213m第12頁/共76頁第一節(jié)行車荷載六、運動車輛對道路的動態(tài)影響1.水平力運動狀態(tài)方向大小汽車等速行駛與汽車行駛方向相反較小加速和上坡行駛與汽車行駛方向相反最大減速和下坡行駛與汽車行駛方向相同最大在彎道上行駛與汽車行駛方向垂直較大第13頁/共76頁第一節(jié)行車荷載六、運動車輛對道路的動態(tài)影響

車輛在緊急制動時對路面產(chǎn)生的水平力最大，可達垂直力的80％，在路面設(shè)計時，不容忽視其影響。水平力分布在與垂直力相同的接觸面內(nèi)，通常假設(shè)水平力也是均勻分布的。

在水平荷載的作用下，結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。特別是面層結(jié)構(gòu)，直接承受水平荷載的作用，若抗剪強度不足，則會導(dǎo)致推擠、擁包、波浪、車轍等破壞現(xiàn)象。

水平力作用深度一般不大，約為7～10cm左右。第14頁/共76頁第一節(jié)行車荷載六、運動車輛對道路的動態(tài)影響2.振動力產(chǎn)生：因車身自身的振動和路面的不平整使車輪在路面上跳動而產(chǎn)生。沖擊系數(shù)=振動輪載的最大峰值∕靜載輪載的振動作用可用沖擊系數(shù)來衡量較平整的路面上，車速不超過50km/h，沖擊系數(shù)不超過1.3路面設(shè)計時，有時以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設(shè)計荷載。路面設(shè)計時，由于柔性路面有一定的抗振作用，所以一般不考慮行車荷載的振動力；對于剛性路面則必須考慮振動力的影響。

第15頁/共76頁第一節(jié)行車荷載六、運動車輛對道路的動態(tài)影響3.車輛荷載作用的瞬時性路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)力傳遞是通過相鄰顆粒來完成

瞬時性表現(xiàn)為路面變形的減小，可理解為路面剛度和強度相對增大。

根據(jù)美國各州公路工作者協(xié)會(AASHO)試驗路曾對其作過測定：速度由3.2km/h→56km/h時，瀝青路面總彎沉減少36%

速度由3.2km/h→96.7km/h時，水泥砼路面板角撓度和板邊應(yīng)變量減少29%左右第16頁/共76頁第一節(jié)行車荷載六、運動車輛對道路的動態(tài)影響4.車輛荷載作用的重復(fù)性

重復(fù)荷載與一次荷載作用的效果并不一樣：彈性材料→表現(xiàn)出疲勞性質(zhì)，即材料強度隨荷載重復(fù)次數(shù)的增加而降低。彈塑性材料（如土基和柔性路面）→產(chǎn)生變形累積因此，對于路面設(shè)計，在荷載指標上應(yīng)同時考慮軸重靜力和動力量值以及軸載的作用次數(shù)。第17頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析1.交通量交通量是指一定時間間隔內(nèi)各種車輛通過某一道路橫斷面的數(shù)量。交通量通過交通流量調(diào)查分析得到。①通過觀測站的調(diào)查與分折得到

對于公路設(shè)計，不僅要收集交通總量，還要對車型進行分類。4類：小客車、中型車、大型車、拖掛車。

對于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，還應(yīng)確定軸型和軸載大小，同時應(yīng)估計貨車的滿載程度，確定空車率。第18頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析1.交通量利用自動化軸載儀直接記錄通行車輛的軸數(shù)和軸載大小，然后按軸載大小分類統(tǒng)計累計軸載數(shù)。軸載譜調(diào)查與交通量統(tǒng)計相互校核與補充

②軸載譜調(diào)查第19頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析1.交通量②軸載譜調(diào)查第20頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析2.軸載換算①為什么要進行軸載換算？我國水泥砼路面和瀝青路面設(shè)計規(guī)范均選用雙輪組單軸軸載100kN作為標準軸載（BZZ-100），其它各種軸載與通行次數(shù)按照等效換算原則換算成標準軸載的當量通行次數(shù)。②等效換算原則：即同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達到

相同的損傷程度第21頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析2.軸載換算③換算公式軸載換算系數(shù)ηi式中：a為反映軸型和輪組的影響系數(shù)；n為同路面結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的系數(shù)；Ni為第i級軸載作用次數(shù)；Ns為第i級軸載換算為標準軸載的作用次數(shù)。

不同的路面結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)特性不同，損傷標準也不同，因而a、n的取值也不同，具體數(shù)值在以后有關(guān)的章節(jié)分別作介紹。第22頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析3.設(shè)計年限累計交通量

在進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須確定設(shè)計年限內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)Ne。確定步驟如下：①首先，通過調(diào)查分折確定初始年標準軸載日平均當量作用次數(shù)N1②然后，通過分折論證，確定交通量年平均增長率γ

③最后，按下式確定設(shè)計年限內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù)

第23頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析4.輪跡橫向分布①概念：一般而言，軸載通行次數(shù)是按一定規(guī)律分布在車道橫斷面上，這稱為輪跡的橫向分布。軸載橫向分布規(guī)律一般是用頻率曲線表示：

條帶頻率＝條帶上受到車輪的作用次數(shù)/車道上受到的作用次數(shù)第24頁/共76頁第一節(jié)行車荷載七、交通分析4.輪跡橫向分布②影響因素：影響輪跡橫向分布頻率曲線圖的因素有：交通量、交通組成、車道寬度、交通管制規(guī)則等。③輪跡橫向分布系數(shù)：在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，用輪跡橫向分布系數(shù)η來反映輪跡橫向分布頻率的影響。通常取兩個條帶的寬度50cm（因為雙輪組每個輪寬為20cm，輪隙寬10cm）的條帶頻率之和作為輪跡橫向分布系數(shù)。第25頁/共76頁一、溫度變化和濕度變化對路基路面結(jié)構(gòu)的影響

第二節(jié)環(huán)境因素影響1.路基路面材料的強度和剛度隨其溫度和濕度的變化而變化。

2.路基路面材料的體積也隨路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度和濕度的升降而產(chǎn)生膨脹和收縮，當這種脹縮受到約束時便產(chǎn)生溫度應(yīng)力和濕度應(yīng)力。

第26頁/共76頁第二節(jié)環(huán)境因素影響1.路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度變化規(guī)律

二、路面結(jié)構(gòu)溫度變化規(guī)律第27頁/共76頁第二節(jié)環(huán)境因素影響二、路面結(jié)構(gòu)溫度變化規(guī)律2.影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的因素有：外部條件和內(nèi)部因素

外部條件：主要是氣候條件，如太陽輻射、氣溫、風速、降水量和蒸發(fā)量等。其中主要是太陽輻射和氣溫。內(nèi)部因素：路面各結(jié)構(gòu)層材料的熱物理特性參數(shù)，如熱傳導(dǎo)率、熱容量和對輻射熱的吸收能力等。3.溫度狀況預(yù)估

預(yù)估路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的方法有統(tǒng)計方法和理論方法兩種

第28頁/共76頁第二節(jié)環(huán)境因素影響二、路面結(jié)構(gòu)溫度變化規(guī)律3.溫度狀況預(yù)估

⑴統(tǒng)計方法：測溫元件測定路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)不同深度處的溫度，同時收集當?shù)貧庀筚Y料（氣溫和輻射熱等），然后進行數(shù)學(xué)上的逐步回歸分折來建立路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度預(yù)估方程（如下式所示）。也只能在本地區(qū)或條件相似地區(qū)使用

理論方法參數(shù)確定難度大，理論預(yù)估的結(jié)果與實測結(jié)果存在一定的差距。

⑵理論方法：則是應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程推演出各項氣象資料和路面材料熱物理性參數(shù)組成的溫度預(yù)估方程式。第29頁/共76頁第30頁/共76頁第二節(jié)環(huán)境因素影響三、路基路面結(jié)構(gòu)濕度變化規(guī)律大氣濕度的變化，通過降水、地面積水和地下水浸入路基路面結(jié)構(gòu)，影響路基路面結(jié)構(gòu)的強度、剛度及穩(wěn)定性。

由于影響路基濕度變化的因素很多，難以從理論上給予準確預(yù)測。保持路基干燥的主要方法是設(shè)置良好的地面、地下排水設(shè)施和路面結(jié)構(gòu)排水設(shè)施

。第31頁/共76頁一、路基受力狀況第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性1、荷載應(yīng)力2、自重應(yīng)力

第32頁/共76頁第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性路基工作區(qū)內(nèi)，土基的強度和穩(wěn)定性很重要。填料選擇和壓實度要有更高要求。在路基某一深度處，當車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很?。s1/n=1/10～1/5）時，該深度范圍的路基稱為路基工作區(qū)。第33頁/共76頁第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性三、路基土的應(yīng)力－應(yīng)變特性總變形的70~95%

1、壓入承載板試驗方法⑴將承載板置于土基頂面，逐級進行加載－卸載并記錄該荷載引起的沉降變形，繪制應(yīng)力與回彈變形關(guān)系曲線如右圖所示。根據(jù)彈性力學(xué)理論，通過試驗測得的回彈變形可用下式計算土基的回彈模量E：第34頁/共76頁第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性三、路基土的應(yīng)力－應(yīng)變特性1、壓入承載板試驗方法⑵裝置同上，采用先逐級加載，然后逐級卸載。①

初始切線模量；②

切線模量；

③

割線模量；④

回彈模量2、應(yīng)力或應(yīng)變函數(shù)表征的方法

如：砂性土路基的回彈模量：

第35頁/共76頁第三節(jié)土基的力學(xué)強度特性四、重復(fù)荷載對路基土的影響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，回彈變形即刻消失而塑性變形則殘留在土基之中，隨著作用次數(shù)的增加，產(chǎn)生塑性變形積累。最終導(dǎo)致兩種可能的結(jié)果：1.

土體逐漸壓密。土體顆粒之間進一步靠擾，每次加載產(chǎn)生的塑性變形愈來愈小，直至穩(wěn)定。2.

土體被破壞。在重復(fù)荷載的作用下，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，最后達到破壞。第36頁/共76頁第四節(jié)土基的承載能力一、土基回彈模量1.柔性壓板法2.剛性壓板法土基的承載能力都采用一定應(yīng)力級位下的抗變形能力來表征。用于表征土基承載力的參數(shù)指標有回彈模量、地基反應(yīng)模量和加州承載比（CBR）等。第37頁/共76頁第四節(jié)土基的承載能力二、土基反應(yīng)模量1.定義：用溫克勒（E.Winkler）地基模型描述土基工作狀態(tài)時，用地基反應(yīng)模量K表征土基的承載力。（溫克勒地基也稱K地基、彈簧地基、稠密液體地基）2.K的測定用承載板試驗確定，板直徑為76cm，采用一次加載到位的方法。第38頁/共76頁第四節(jié)土基的承載能力三、加州承載比（CBR）1.定義

加州承載比是美國加利福尼亞州（California）提出的一種評定土基及路面材料承載能力的指標。承載能力以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并采用高質(zhì)量標準碎石為標準，以它們的相對比值表示CBR值。2.試驗方法

用一個端部面積為19.35cm2的標準壓頭，以0.127cm∕min的速度壓入土中，記錄每貫入0.254cm時的單位壓力，直至壓入深度達到1.27cm時為止。此外，標準壓力ps值是用高質(zhì)量標準碎石由試驗求得。第39頁/共76頁一、路基的主要病害第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

1.路基的沉陷與沉縮路基沉陷：是指路基表面在垂直方向產(chǎn)生大的沉落，主要是由于路基下部天然地基承載能力不足，在路基自重的作用下引起下陷或向兩側(cè)擠出而造成的。路基沉縮：是由于路基填料選擇不當或填筑方法不合理或壓實度不足，在路基堤身內(nèi)部形成過濕的夾層等因素，在荷載和水溫綜合作用下引起的，一般沉降量不大。圖2-25路基的沉陷和沉縮（P49）a）路基沉陷及b）路基沉縮

c）地基沉陷第40頁/共76頁一、路基的主要病害第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

2.邊坡滑塌

溜方：由于少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動而形成。通常指的是邊坡上表面薄層土體下溜，主要是由于流動水沖刷邊坡或施工不當而引起的。圖2-26路基邊坡溜方（P49）第41頁/共76頁滑坡：一部分土體在重力作用下沿某一滑動面滑動。主要是由于土體的穩(wěn)定性不足所引起的。路堤滑坡產(chǎn)生原因：邊坡坡度過陡，或坡腳被沖刷淘空，或填土層次安排不當。路塹滑坡產(chǎn)生原因：邊坡高度和坡度與天然巖土層次的性質(zhì)不相適應(yīng)。粘性土層和蓄水的砂石層交替分層，特加是存在傾向于路塹方向的斜坡層理存在。第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

第42頁/共76頁3.碎落和崩塌

碎落：是指路塹邊坡風化巖層表面在大氣溫度與濕度的交替作用以及雨水沖刷和動力作用下，表面巖土從坡面上剝落下來。主要危害是碎落的堆積會堵塞邊溝和侵占部分路基。崩塌：是指大的石塊或土塊脫離原有巖體或土體而沿邊坡滾落。

第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

第43頁/共76頁4.路基沿山坡滑動

在較陡的山坡路基，若路基底部被雨水浸濕形成滑動面，坡腳未設(shè)支撐或支撐不足，在路基自重和行車荷載作用下沿傾斜的原地面向下滑動。5.不良地質(zhì)和水文條件造成的路基破壞

主要是指不良地質(zhì)條件（如泥石流、溶洞等）和較大自然災(zāi)害（如大暴雨）等引起的路基大規(guī)模毀壞。第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

第44頁/共76頁第45頁/共76頁第46頁/共76頁第47頁/共76頁溜方、滑坡第48頁/共76頁第49頁/共76頁第50頁/共76頁第51頁/共76頁第52頁/共76頁第53頁/共76頁第54頁/共76頁第55頁/共76頁第五節(jié)路基的變形、破壞及防治

二、路基病害防治1.正確設(shè)計路基橫斷面；2.選擇良好的路基用土填筑路基，必要時對路基上層填土作穩(wěn)定處理；3.采取正確的填筑方法，充分壓實路基，保證達到規(guī)定的壓實度；4.適當提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或地下水位升入路基工作范圍；5.正確進行排水設(shè)計（包括地面排水、地下排水、路面結(jié)構(gòu)排水以及地基特殊排水）；6.必要是設(shè)置隔離層隔絕毛細水上升，設(shè)置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積，設(shè)置砂墊層以疏干土基；7.采取邊坡加固、修筑擋土結(jié)構(gòu)物、土體加筋等防護與加固技術(shù)措施，以提高其整體穩(wěn)定性。第56頁/共76頁第57頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性路面所用的材料，按其不同的形態(tài)及成型性質(zhì)大致可分為三類：⑴松散顆粒型材、瀝青結(jié)合料類、無機結(jié)合料類第58頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性一、抗剪強度

路面結(jié)構(gòu)層抗剪強度不足可導(dǎo)致路面整體結(jié)構(gòu)發(fā)生剪切破壞、部分結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切破壞和材料層的各種剪切破壞。按摩爾(Mohr-Coulumb)強度理論，材料的抗剪強度包括摩擦阻力和粘結(jié)力兩部分組成，即：對于松散粒料無法進行直剪試驗時，可以由三軸壓縮試驗，繪制摩爾圓和相應(yīng)的包絡(luò)線，按上式直線關(guān)系近似確定c、φ值。第59頁/共76頁二、抗拉強度

當路面結(jié)構(gòu)層因收縮受到約束阻力而產(chǎn)生拉應(yīng)力超過材料的抗拉強度時，路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生拉伸斷裂。路面材料的抗拉強度主要由混合料中結(jié)合料的粘結(jié)力提供，可用直接拉伸或間接拉伸試驗測定。間接拉伸試驗抗拉強度由下式計算確定：

第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性第60頁/共76頁三、抗彎拉強度

水泥混凝土、瀝青混凝土以及各種半剛性路面材料修筑的結(jié)構(gòu)層，在車輪荷載作用下，處于受彎工作狀態(tài)。由車輪荷載引起的彎拉應(yīng)力超過材料的抗彎拉強度時，材料會產(chǎn)生彎曲斷裂。路面材料的抗彎拉強度，大多通過簡支小梁試驗進行評定。采用三分點加載，抗彎拉強度按下式計算：

第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性第61頁/共76頁四、應(yīng)力－應(yīng)變特性

1.碎、礫石材料

三軸壓縮試驗得到的應(yīng)力～應(yīng)變關(guān)系曲線表明，無結(jié)合料的碎、礫石材料的應(yīng)力～應(yīng)變特性具有明顯的非線性特征。彈性模量Er值可用以下形式表示：

碎、礫石材料的回彈模量值同材料的級配、顆粒形狀、密實度等因素有關(guān)，取值范圍為100～700MPa。密實度越高，模量值越大；顆粒棱角多，模量高；細料含量不多時，含水量的影響很小。第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性第62頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性四、應(yīng)力－應(yīng)變特性

2.水泥混凝土和無機結(jié)合料處治的混合料

⑴單軸試驗：單軸試驗適用于養(yǎng)護一定期限后且具有一定強度的水泥混凝土或無機結(jié)合料處治的混合料。

先測定抗壓強度，然后取同樣試件施加40％的抗壓強度測定抗壓彈性模量，用傳感器或千分表測定軸向壓縮變形。式中：PA為終荷載（kN）；P0為初荷載（kN）；△a為加載P0及PA作用下之變形差(m)；L為試件軸向標距長度(m)；F為試件橫截面積(m2)。第63頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性四、應(yīng)力－應(yīng)變特性

⑵室內(nèi)承載板試驗

無機結(jié)合料早期抗壓彈性模量不宜采用無側(cè)限單軸試驗方法確定。理想的試驗方法：三軸壓縮試驗。應(yīng)力級位較低時（<極限應(yīng)力的50%），應(yīng)力－應(yīng)變可近似看作是線性的，按回彈應(yīng)變量確定的回彈模量可看作是常數(shù)

不具備三軸試驗條件時，抗壓彈性模量可用室內(nèi)承載板法測定。試件尺寸：直徑×高=150mm×150mm，承載板直徑為37.4mm，面積為11cm2?；貜椖Ａ恐蛋聪率接嬎悖?/p>

第64頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性四、應(yīng)力－應(yīng)變特性

⑶小梁試驗

測定水泥混凝土與無機結(jié)合料處治的混合料的抗折彈性模量。先測定抗折強度，然后取同樣試件施加50％的抗折強度測抗折彈性模量，用傳感器或千分表測定跨中撓度。按下式計算抗折彈性模量：

第65頁/共76頁第六節(jié)路面材料的力學(xué)強度特性四、應(yīng)力－應(yīng)變特性

3.

瀝青混合料

瀝青混合料的應(yīng)力一應(yīng)變特性與加載溫度和加荷時間有很大關(guān)系。在低溫的條件下可采用單軸試驗或小梁試驗測定；在高溫的條件下用三軸試驗測定。對瀝青混合料進行三軸壓縮試驗，在不變應(yīng)力的作用下，可以得出應(yīng)變同應(yīng)力作用時間的關(guān)系曲線。

第66頁/共76頁a)圖表明：當瀝青混合料受力較小，且力的作用時間十分短暫時，基本上處于彈性狀態(tài)并兼有彈粘性性質(zhì)。b)圖表明：當瀝青混合料受力較大，且力的作用時間較長時，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)出彈性、彈-粘性和彈-粘-塑性等不同性狀。第67頁/共76頁第七節(jié)路面材料的累積變形與疲勞特性一、路面結(jié)構(gòu)破壞極限狀態(tài)

路面結(jié)構(gòu)在荷載應(yīng)力重復(fù)作用下，可能出現(xiàn)二類破壞極限狀態(tài)⑴

彈塑性工作狀態(tài)，則重復(fù)荷載作用將引起塑性變形的累積，當累積變形超出一定限度時，路面使用功能將下降至允許限度以下，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)；⑵

彈性工作狀態(tài)，在重復(fù)荷載作用之下雖不產(chǎn)生塑性變形，但是結(jié)構(gòu)內(nèi)部將產(chǎn)生微量損傷累積，當微量損傷累積達到一定限度時，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。兩種破壞極限的共同點就是破壞極限的發(fā)生與荷載應(yīng)力大小和荷載應(yīng)力作用次數(shù)都有關(guān)。二、累積變形

路面結(jié)構(gòu)在車輪荷載重復(fù)作用下因塑性變形累積而產(chǎn)生沉陷或車轍，是路面結(jié)構(gòu)的主要病害。此類路面材料主要包括碎、礫石混合料及瀝青混合料.第68頁/共76頁第69頁/共76頁三、疲勞特性

疲勞：材料承受重復(fù)應(yīng)力或重復(fù)應(yīng)變作用時產(chǎn)生的材料強度降低現(xiàn)象。疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結(jié)構(gòu)的局部不均勻，誘發(fā)應(yīng)力集中而出現(xiàn)微損傷，在應(yīng)力重復(fù)作用之下微量損傷逐步累積擴大，終于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。疲勞破壞：材料在低于極限應(yīng)力下經(jīng)受重復(fù)應(yīng)力或應(yīng)變作用而出現(xiàn)的破壞。疲勞強度：出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值。疲勞強度隨重復(fù)作用次數(shù)的增加而降低。有些材料在應(yīng)力