同濟(jì)大學(xué) 鋪面工程學(xué) 知識(shí)點(diǎn)歸納1

1、1. 鋪面定義：鋪筑在路基上的、具有一定厚度的、供行人和車輛通行的單層或多層結(jié)構(gòu)物，具有承受荷載，抵抗磨耗，避免揚(yáng)塵、泥濘，保持表面平整、抗滑的作用。2. 路面包括結(jié)構(gòu)和路肩。其中結(jié)構(gòu)包括面層、基層、墊層、路基或路床。面層：直接承受車輛荷載和外界環(huán)境作用，要求足夠強(qiáng)度、抗變形、抗溫度開(kāi)裂、表面特性；基層：承受、擴(kuò)散、傳遞應(yīng)力，要求足夠的水穩(wěn)定性，包括強(qiáng)度穩(wěn)定、變形穩(wěn)定和耐沖刷性；墊層：改善土基的溫度和溫度狀況，保證土基的強(qiáng)度和變形穩(wěn)定性。3. 路面設(shè)計(jì)的基本要求：耐久、平整、抗滑。4. 路面設(shè)計(jì)的要求：功能性要求全天候、安全性、舒適性；結(jié)構(gòu)性要求承載能力要求（尤其是變形性能或剛度性能）、耐久性

2、（結(jié)構(gòu)耐久性和材料耐久性）；環(huán)境要求噪聲、環(huán)保、景觀；經(jīng)濟(jì)性要求工程費(fèi)用、使用者費(fèi)用。5. 鋪面工程的內(nèi)容包括：規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、維修、管理。鋪面設(shè)計(jì)：設(shè)法提供一個(gè)其性能衰減到最低可接受標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間不小于期望的路面壽命的鋪面結(jié)構(gòu)厚度組成和相應(yīng)的材料要求。包括結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、材料、表面特性等內(nèi)容。6. 我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)壽命：15年；水泥混凝土路面設(shè)計(jì)壽命：30年。7. 鋪面工程的特點(diǎn)：a) 荷載大量反復(fù)作用、疲勞設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；b) 有損傷設(shè)計(jì)和使用性能標(biāo)準(zhǔn)；c) 混合材料、復(fù)合結(jié)構(gòu)；d) 設(shè)計(jì)安全度很小；e) 變異性大，不確定因素多。1. 車輛的靜力作用：?jiǎn)螆A圖示、雙圓圖示。2. 車輛的動(dòng)態(tài)作用：荷

3、載作用的瞬時(shí)性、荷載的動(dòng)態(tài)變動(dòng)、水平力的作用。荷載的動(dòng)態(tài)變動(dòng)：可用沖擊系數(shù)反映，與行車速率、路面的平整度、車輛的振動(dòng)特性有關(guān)。3. 軸載譜：不同大小的軸載在整個(gè)車輛組成中所占的比例。4. 我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)軸載：?jiǎn)屋S雙輪100kN（BZZ-100）。5. 軸載等效換算的原則：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時(shí)，不同軸載的相應(yīng)作用次數(shù)被認(rèn)為是等效的。6. 方向系數(shù)：一個(gè)行車方向的交通量占整個(gè)行車道交通量的比例。7. 車道系數(shù)：某一車道上的交通量占該方向的交通量的比例。8. 輪跡的橫向分布頻率：路面單位寬度上受到的作用次數(shù)同車道寬度范圍內(nèi)輪載總作用次數(shù)的比值。輪跡的橫向分布系數(shù)：輪跡寬

4、度范圍內(nèi)的頻率。9. 輪跡橫向分布的影響因素：a) 道路斷面形式、車道數(shù)、車道寬；b) 交通組織類型、交通密度、交通組成；c) 車速、司機(jī)的駕駛習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)。1. 溫度對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響：瀝青路面高溫產(chǎn)生車轍、泛油、擁包；低溫變脆開(kāi)裂；水泥混凝土路面產(chǎn)生較大脹縮應(yīng)力、翹曲應(yīng)力等內(nèi)應(yīng)力。2. 溫度對(duì)路基土影響：凍脹、凍融破壞，材料抗力降低。3. 濕度的影響：a) 影響瀝青和集料的粘結(jié)作用；b) 降低材料模量；c) 產(chǎn)生干縮、濕脹引起開(kāi)裂。4. 影響路面溫度的因素：a) 外部因素（氣候條件）：氣溫（最主要），太陽(yáng)輻射（次主要），風(fēng)速、降水、蒸發(fā)等；b) 內(nèi)部因素（結(jié)構(gòu)層材料的熱特性）：熱傳導(dǎo)率、比熱、

5、對(duì)輻射熱的吸收能力。5. 環(huán)境對(duì)溫度影響的特點(diǎn);a) 接近表面處：幾乎同步；b) 結(jié)構(gòu)下層溫度：滯后性（延遲性），即氣溫、太陽(yáng)輻射對(duì)路面溫度變化的作用要過(guò)一段時(shí)間后才會(huì)顯現(xiàn)，隨深度增加而顯著；c) 結(jié)構(gòu)各層溫度：累積性，即前一時(shí)段的熱量將會(huì)在路面中形成累積，影響路面目前甚至下一時(shí)段的溫度。6. 路面溫度場(chǎng)預(yù)測(cè)的方法：a) 熱傳導(dǎo)方程法：均質(zhì)半無(wú)限體沿深度方向的一維熱傳導(dǎo)方程，Barber公式，適用于估算路面表面或接近面層范圍內(nèi)的溫度變化。b) 相關(guān)分析法：僅考慮氣溫和太陽(yáng)輻射，忽略其他因素影響。Superpave溫度模型：最高、最低溫度；瀝青路面溫度場(chǎng)模型：路面溫度=長(zhǎng)周期變化因素所決定的基準(zhǔn)

6、溫度+由氣候短期波動(dòng)所決定的周期性變化。7. 高濕度引起的問(wèn)題：a) 路面結(jié)構(gòu)層和路基長(zhǎng)期飽和后的軟弱化；b) 與水相互作用造成的材料性質(zhì)惡化；c) 路面結(jié)構(gòu)層飽和后的層間脫開(kāi)。8. 平衡濕度：路面中部區(qū)域以下的濕度在結(jié)構(gòu)修建好2-3年后將逐漸趨近于一個(gè)穩(wěn)定的溫度范圍，稱作平衡溫度。9. 濕度積聚現(xiàn)象：季節(jié)性冰凍地區(qū)，路基在氣溫下降凍結(jié)的過(guò)程中，負(fù)溫度區(qū)內(nèi)水分結(jié)冰，土的吸濕能力增大，促使水分由高溫處向上移動(dòng) ，造成上層路基濕度的大量積聚?？稍斐蓛雒?、翻漿。10. 影響凍脹、翻漿的主要因素：a) 土質(zhì)條件：粉砂土和極細(xì)砂為凍脹土，砂性土和黏性土無(wú)水分積聚現(xiàn)象；b) 水文條件：排水好不產(chǎn)生；c)

7、氣候條件；d) 行車條件；e) 養(yǎng)護(hù)條件。11. 路基濕度預(yù)估方法：a) 地下水相對(duì)高度法；b) 道路沿線現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法；c) 類似道路現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法。1. 路基變形的類型包括：a) 塑性累積變形行車荷載反復(fù)作用下，如車轍的產(chǎn)生；b) 壓密沉降填土自重荷載作用下短期內(nèi)產(chǎn)生的；c) 固結(jié)沉降填土自重荷載作用下隨時(shí)間而增長(zhǎng)的。2. 路基土的變形特性：非線性的彈塑性體。3. 路基土的模量：a) 初始切線模量加荷開(kāi)始時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀況；b) 切線模量某一應(yīng)力級(jí)位的應(yīng)力應(yīng)變狀況；c) 割線模量某一工作應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀況；d) 回彈模量應(yīng)力卸除階段的應(yīng)力應(yīng)狀狀況。前三種包括回彈應(yīng)變和塑性應(yīng)變，反映變形特性；而

8、回彈模量只包括回彈應(yīng)變，反映彈性特性。4. 影響路基土回彈模量的因素：濕度、壓實(shí)度、應(yīng)力狀態(tài)。5. 確定路基土回彈模量值的方法：重復(fù)加載的三軸壓縮試驗(yàn)。6. 路基工作區(qū)：當(dāng)路基中某一點(diǎn)處車輛荷載產(chǎn)生的垂直壓應(yīng)力/自重應(yīng)力=1/10-1/15時(shí)，該點(diǎn)深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。7. 當(dāng)量模量：選取一個(gè)當(dāng)量模量代表空間上變化的回彈模量，使兩者在行車荷載作用下的路基頂面變形量相同。8. 當(dāng)量模量確定方法：a) 圓形剛性承載板試驗(yàn)；b) 由彎沉測(cè)定：用彎沉儀測(cè)定雙輪荷載作用下輪隙中心處的表面回彈彎沉；c) 由本構(gòu)模型預(yù)估：新建道路；d) 查表法：由土的類型、含水量、壓實(shí)度按區(qū)劃查表。9. 表征路基

9、力學(xué)性能的其他指標(biāo)：a) 地基反應(yīng)模量：文克勒彈性地基模型，用承載板試驗(yàn)測(cè)定；b) 加州承載比（CBR）：用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定。1. 路面材料的分類：a) 顆粒材料；b) 半剛性材料；c) 瀝青混合料；d) 水泥混凝土。2. 路面材料的模量及測(cè)試方法：a) 回彈模量：彈性特性，用三軸壓縮、間接拉伸（劈裂）、小梁彎曲試驗(yàn)加載波形荷載測(cè)試，用于路面結(jié)構(gòu)分析；b) 動(dòng)態(tài)模量：流變特性，用單軸壓縮加載正弦波形荷載測(cè)試，用于路面結(jié)構(gòu)分析；c) 蠕變模量：表征抗塑性變形的能力，加載恒定的單軸或三軸荷載測(cè)試，分析車轍量。3. 摩爾庫(kù)侖強(qiáng)度理論：抗剪強(qiáng)度由兩部分組成：一是摩擦阻力部分，與作用在剪切面上的法向應(yīng)力

10、成正比；二是粘結(jié)力，與法向力無(wú)關(guān)。即=c+*tan。4. 路面材料強(qiáng)度：a) 抗剪強(qiáng)度三軸壓縮試驗(yàn)（確定c、），單軸貫入試驗(yàn)（得）；b) 抗拉強(qiáng)度直接拉伸試驗(yàn)、間接拉伸（劈裂）試驗(yàn)；c) 抗彎拉強(qiáng)度小梁試驗(yàn)；d) 松散材料承載能力CBR試驗(yàn)。5. 材料變形特性：a) 顆粒類材料重復(fù)三軸壓縮試驗(yàn)；b) 瀝青混合料靜態(tài)蠕變（單軸壓縮）、重復(fù)三軸壓縮試驗(yàn)。6. 疲勞：材料強(qiáng)度隨重復(fù)荷載作用次數(shù)的增加而降低的現(xiàn)象。疲勞壽命：材料達(dá)到破壞時(shí)荷載反復(fù)作用的次數(shù)。疲勞強(qiáng)度：出現(xiàn)疲勞時(shí)的重復(fù)應(yīng)力的大?。此┘拥闹貜?fù)應(yīng)力大?。Ｆ跇O限：當(dāng)疲勞強(qiáng)度小于某一數(shù)值時(shí)，某些材料所能承受的重復(fù)作用次數(shù)可以非常大，甚至

11、不會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞，此時(shí)的疲勞強(qiáng)度稱為該材料的疲勞極限。7. 疲勞試驗(yàn)方法：a) 小梁彎拉疲勞試驗(yàn)；b) 劈裂疲勞試驗(yàn)。加載常用低應(yīng)力為零的波形。加載模式：a) 控制應(yīng)力法；b) 控制應(yīng)變法。8. Miner定律：各級(jí)荷載（應(yīng)力）作用下材料所出現(xiàn)的疲勞損耗可以線性迭加。9. 荷載等效換算原則：a) 相同的路面損壞狀態(tài)；b) 對(duì)于同一個(gè)交通組成，無(wú)論以其中哪一種軸載作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等效換算，所得到的路面結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算結(jié)果應(yīng)當(dāng)是相同的。10. 顆粒材料的組成狀態(tài)：a) 骨架結(jié)構(gòu)；b) 骨架-填充結(jié)構(gòu)；c) 懸浮結(jié)構(gòu)。11. 顆粒類材料的回彈模量由三軸試驗(yàn)得到，Er=f（應(yīng)力，形狀，級(jí)配，密實(shí)度）。12.

12、黏性土、顆粒類材料、穩(wěn)定類材料的應(yīng)力-應(yīng)變性能的區(qū)別：a) 黏性土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（橫軸為、縱軸為）為上凸形，即回彈模量Er隨偏應(yīng)力的增大而減??；b) 顆粒類材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（橫軸為、縱軸為）為下凹形，即回彈模量Er隨偏應(yīng)力的增大而增大；c) 穩(wěn)定類材料在應(yīng)力級(jí)位較低（低于極限荷載的50%60%）時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以近似看作是線性的，即回彈模量為常數(shù)。13. 瀝青的應(yīng)力-應(yīng)變特性：隨施加應(yīng)力的級(jí)位和作用時(shí)間的不同，瀝青混合料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系分別呈現(xiàn)出彈性、彈-黏性和彈-黏-塑性。受溫度影響較大，由低溫、常溫到高溫依次呈現(xiàn)彈性、彈-黏性和彈-黏-塑性。14. 勁度：反映瀝青和瀝青混合料在給

13、定的溫度和加荷時(shí)間條件下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的參數(shù)。15. 時(shí)溫等效原理：溫度和加荷時(shí)間對(duì)勁度的影響的互換性，即高溫、短時(shí)作用與低溫、長(zhǎng)時(shí)作用等效。16. 諾謨圖：當(dāng)瀝青的勁度高于10MPa時(shí)，瀝青混合料的勁度SB=f（瀝青勁度、瀝青含量、混合料中集料數(shù)量）。17. 瀝青混合料的泊松比=f（溫度、加荷時(shí)長(zhǎng)、應(yīng)力狀態(tài)、瀝青含量、集料特性）18. 瀝青混合料永久變形的三個(gè)階段：a) 初始階段壓密變形；b) 變形速率階段剪切變形； c) 加速階段剪切變形，直至破壞。19. 瀝青混合料累積變形量=f（加荷時(shí)間、溫度、應(yīng)力大小、瀝青含量、瀝青勁度、集料棱角、級(jí)配、壓實(shí)方法、側(cè)限應(yīng)力）。20. 瀝青混合料強(qiáng)度特

14、性：a) 抗剪強(qiáng)度=f（粒料級(jí)配、形狀、表面特性、瀝青含量、瀝青粘度、溫度、剪切速率、細(xì)料含量）；b) 抗拉強(qiáng)度=f（瀝青含量、施載速率、針入度、溫度、礦粉含量）c) 抗彎拉強(qiáng)度，同抗拉強(qiáng)度。21. 瀝青混合料疲勞特性試驗(yàn)方法：a) 間接拉伸疲勞試驗(yàn)；b) 梯形梁旋轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)；c) 四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)（趨勢(shì)）。22. 控制應(yīng)力法：試驗(yàn)過(guò)程中保持荷載或應(yīng)力值始終不變，斷裂為止?？刂茟?yīng)變法：試驗(yàn)過(guò)程中不斷調(diào)節(jié)所施加的荷載或應(yīng)力，使應(yīng)變量始終保持不變，取勁度下降到時(shí)初始勁度的50%或40%作為疲勞破壞的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?？刂茟?yīng)變法得到的疲勞壽命要比控制應(yīng)力法大得多。破壞機(jī)理的差異：應(yīng)力集中點(diǎn)產(chǎn)生微裂隙后，在應(yīng)力控制試驗(yàn)中，隨材料勁度的降低，裂隙迅速擴(kuò)展，而在應(yīng)變控制試驗(yàn)中，應(yīng)力不斷減小，裂隙的擴(kuò)展便延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，材料的勁度越低，延續(xù)的時(shí)間越勁度低的材料其疲勞壽命越長(zhǎng)。對(duì)于厚的瀝青面層宜采用控制應(yīng)力法，對(duì)于薄的瀝青面層應(yīng)采用控制應(yīng)變法。23. 影響瀝青混合料疲勞壽命的因素：因 素因素變化勁度疲勞壽命應(yīng)力控制應(yīng)變控制荷載加荷速率增大增大增大減小加荷時(shí)間增大減小減小增大材料組成瀝青含量增大增大增大瀝青針入度增大減小減小增大集料類型增粗糙棱角增大增大減小集料級(jí)配由開(kāi)到密增大增大影響可忽略空隙率增大減小減小減小環(huán)境溫度增大減小減小增大1. 彈性多層結(jié)構(gòu)軸對(duì)稱模型假設(shè)：a) 路面結(jié)構(gòu)是