路基路面行車荷載環(huán)境因素材料的力學特性

第二章行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學特性1精選ppt根本內容第一節(jié)行車荷載

第二節(jié)環(huán)境因素影響

第三節(jié)土基的力學強度特性

第四節(jié)土基的承載能力

第五節(jié)路基的變形破壞及防治

第六節(jié)路面材料的力學強度特性

第七節(jié)路面材料的累積變形及疲勞特性2精選ppt第一節(jié)行車荷載研究行車荷載的原因：1、汽車是路基路面的主要效勞對象，又是造成路基路面結構損壞的主要成因。2、汽車對路基路面作用力的大小、特性、分布、持續(xù)時間、在使用期內行車的變化情況及數(shù)量影響路面的使用性能。3、汽車荷載是造成路基路面結構損傷的主要原因。要做好路基路面結構設計，必須對行車荷載進行分析。3精選ppt行車荷載的主要研究內容：車輛的種類；汽車的軸型；汽車對道路的靜態(tài)壓力；運動車輛對道路的動態(tài)影響；交通分析。4精選ppt一、車輛的種類道路上通行的車輛主要分為客車與貨車兩大類?？蛙嚕盒】蛙?、中客車、大客車；貨車：整車、牽引式半掛車、牽引式掛車。汽車的總重量通過車軸和車輪傳遞給路面，所以路面結構設計主要以軸重作為荷載標準。因此，在眾多的車輛組合中，重型貨車和大客車起決定作用。對于小客車，那么主要對路面的外表特性如：平整性、抗滑性等，提出較高的要求。5精選ppt6精選ppt二、汽車的軸〔輪〕型

汽車的重量通過車軸上的車輪作用于路面

因此，路面結構設計而言，應特別重視軸或輪重和其作用次數(shù)，而不是汽車種類和數(shù)量。7精選ppt整車類：前軸、后軸。牽引式半拖車類：牽引車：前軸、后軸；拖車：后軸〔單軸或雙軸〕。拖車類：由一輛或多輛組成，各配有前后二根單軸或單前軸和雙后軸。軸載的大小直接關系到路面結構的設計承載力與結構強度。各個國家均對軸重的最大限度有明確的規(guī)定。我國公路與城市道路設計標準中均以100kN作為標準軸重。目前我國公路是行使的車輛，后軸軸載一般在60～130kN范圍內。

8精選ppt汽車貨運朝大型重載方向開展，貨車的總重量有增加趨勢，超載運輸問題在我國日益突出。要開展多軸多輪。對超載的定義：2000年2月，交通部?超限運輸車輛行駛公路管理條例?規(guī)定：“單軸〔每側單輪胎〕載質量6000kg，單軸〔每側雙輪胎〕載質量10000kg，雙聯(lián)軸〔每側雙輪胎〕載質量18000kg。〞附那么第二十九條規(guī)定，單軸軸載最大不得超過13000kg。9精選ppt某高速公路上重載交通車輛10精選ppt某路上的載重車隊11精選ppt在重載交通條件下，瀝青路面主要損害類型表現(xiàn)為行車道輪跡帶車轍與裂縫(龜裂與縱向裂縫)；假設上述裂縫得不到即使的養(yǎng)護維修，在水的作用下將進一步開展為松散或坑槽等水損害。松散、坑槽嚴重12精選ppt三、汽車對道路的靜態(tài)壓力1、汽車對道路的作用停駐狀態(tài)：對道路的作用力為靜態(tài)垂直壓力。行駛狀態(tài)：對道路的作用力為動態(tài)垂直壓力、水平力、振動力。2、汽車對道路的靜態(tài)壓力靜載的大小與車輛的總質量及輪軸的形式有關。影響靜態(tài)垂直壓力大小的因素：〔1〕汽車輪胎的內壓力pi；〔2〕輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形狀；〔3〕輪載的大小。13精選ppt胎壁受拉胎壁受壓胎壓觸壓力高壓輪胎低壓輪胎14精選ppt

輪胎/路面接觸面與接觸應力輪跡15精選ppt

對于低壓輪胎：接觸壓力大于胎壓對于高壓輪胎：接觸壓力小于胎壓

在工程設計中，對接觸壓力進行如下簡化：以輪胎內壓力為輪胎的接觸壓力，即p=pi，接觸形狀為圓形，接觸面上的壓力為均勻分布

即將車輪荷載簡化成當量的圓形均布荷載，并采用輪胎內壓作為輪胎接觸壓力p。16精選ppt

當量圓半徑δ可以按下式確定。

式中：P——作用在車輪上的荷載，kN；p——輪胎接觸壓力，kpa；δ——接觸面當量圓半徑，m。

輪胎與路面的接觸形狀如以下圖所示：

17精選ppt18精選ppt四、運動車輛對道路的動態(tài)影響〔1〕水平力〔與運動狀態(tài)有關〕

〔2〕行駛荷載的特性振動性瞬時性重復性運動狀態(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19精選ppt車輛行使過程中的動態(tài)響應和隨機動力荷載圖F(t)

0P0

t20精選ppt

汽車在路面上行使過程中，由于車輛自身各種因素〔如發(fā)動機偏心轉動、輪胎花紋、燃料不均勻、駕駛員操作不穩(wěn)定等〕、地面的不平整度以及輛—地面相互作用耦合，會使產生車體跳起與顛簸、車軸跳起與顛簸的現(xiàn)象、從而使車輛與路面振動，產生使路面受到隨機動力荷載，即荷載大小隨時間隨機變化。21精選ppt五、交通分析1.交通量交通量——在一定時間間隔內各類車輛通過某一斷面的數(shù)量。年平均日交通量——在一年365天內的交通量之和除以365天。交通量調查方法——直接記錄、自動記錄儀。交通量年平均增長率設計年限內累計交通量2.軸載組成與軸載換算軸載換算——道路上行駛的車輛軸載與通行次數(shù)可以按照等效原那么換算為某一標準軸載的當量通行次數(shù)。我國的標準軸載為BZZ-100。

22精選ppt軸載等效換算的原那么——同一種路面結構在不同軸載作用下到達相同的損傷程度。3．輪跡橫向分布輪跡〔車道〕的橫向分布：按一定規(guī)律分布在車道橫斷面上。輪跡〔車道〕橫向分布系數(shù)：對于路面橫斷面上某一寬度〔輪跡寬度和車道寬度〕范圍內的頻率，也即該寬度范圍內所受到的車輛作用次數(shù)與通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值。影響因素：路面寬度和車道寬度、交通組織管理方式〔混合行駛、劃線分車道行駛和分隔帶〔墩〕分車道行駛〕、交通密度和交通組成。23精選ppt第二節(jié)環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響主要表現(xiàn)在溫度和濕度。

溫度和濕度是對路基路面結構有重要影響的自然環(huán)境因素。

路基土和路面材料的強度與剛度隨路面結構內部溫度和濕度的變化有時會有大幅度的增減。

路基土和路面材料的體積隨路面體系內的溫度和濕度升降而脹縮〔脹縮因某種原因受到約束而不能實現(xiàn)時，路基和路面結構內便會產生附加應力，即溫度應力和濕度應力〕。24精選ppt一、公路路面的溫度狀況1、影響機理

路基土和路面材料的體積會隨著路基路面結構內部的溫度的升降而產生膨脹和收縮。由于溫度在路基路面結構內部的變化沿深度方向是不均勻的，所以不同深度處脹縮的變化也是不同的。當這種不均勻脹縮受到某種原因的約束而不能實現(xiàn)時，路基路面結構內部就會產生附加應力，即溫度應力，進而對路基路面產生破壞。

25精選ppt2、溫度狀況預估路面結構內的溫度狀況，可通過在外部和內部影響因素之間建立聯(lián)系的方法來預估。這種方法有兩類，即統(tǒng)計方法和理論方法。統(tǒng)計方法：就是在路面結構層的不同深處埋設測溫元件，連續(xù)觀測年循環(huán)內不同時刻的溫度變化，同時收集當?shù)氐臍庀筚Y料，包括對應的氣溫和輻射熱等，對記錄的路面溫度和氣象因素進行逐步回歸分析。選擇符合顯著性檢驗要求的因素，分別建立不同深度處各種路面溫度指標的回歸方程式。

式中：Tmax——路面某一深度處的最高溫度，℃；

Ta.max——相應的日最高氣溫，℃；

Q——相應的太陽日輻射熱，J／m2；

a、b、c——

回歸常數(shù)。

26精選ppt

理論法：是應用熱傳導理論方程式推演出各項氣象資料和路面材料熱物理特性參數(shù)組成的溫度預估方程式。通常由于參數(shù)確定的難度大，理論假設的理想化，預估的結果與實測結果有一定的差距。3、影響溫度變化的因素影響路面結構內溫度狀況的因素很多，可分為外部和內部兩類。外部條件主要是氣象條件，如太陽輻射、氣溫、風速、降水量和蒸發(fā)量等。而其中，太陽輻射和氣溫是決定路面溫度狀況的二項最重要的因素。內部因素那么為路面各結構層材料的熱物理特性參數(shù)，如熱傳導率、熱容量和對輻射熱的吸收能力等。27精選ppt二、公路路面的濕度狀況1.對路基的影響

凍脹翻漿〔與溫度作用共同進行〕過大的濕度直接降低路基土的強度和穩(wěn)定性2.做好路基路面排水的重要性

28精選ppt第三節(jié)土基的力學強度特性一、路基受力狀況路基承受著路基自重和汽車輪重這兩種荷載。

在路基上部靠近路面結構的一定深度內，路基土主要承受車輛荷載的影響。正確的設計應保證路基所受的力在路基彈性限度以內，當車輛駛過后，路基能立即恢復原狀，以保證路基的相對穩(wěn)定，路面不致引起破壞。

汽車輪重：計算時，假定車輪荷載為一圓形均布垂

直荷載，路基為一彈性均質半空間體。路基土在車輪荷載作用下所引起的垂直應力σz可以用近似如下公式計算。

29精選pptP：一側輪重荷載〔kN〕；K:系數(shù)，一般取0.5；Z：荷載中心下應力作用點的深度〔m〕。路基土本身自重在路基內深度為Z處所引起的垂直壓應力σB按下式計算：

γ：土的容重〔kN/m3〕；Z:應力作用點深度〔m〕。

路基內任一點處的垂直應力包括由車輪荷載引起的σz和由土基自重引起的σB。30精選ppt二、路基工作區(qū)

概念：在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應力σz與路基土自重引起的垂直應力相比所占比例很小，僅為1／10～1／5時，該深度Za范圍內的路基稱為路基工作區(qū)。

確定：路基工作區(qū)深度Za可以用下式計算。

31精選ppt式中:Za——路基工作區(qū)深度,m；

p——一側輪重荷載,MPa；

K——系數(shù)，取0.5；

γ——土的容重,kN/m3；

n——系數(shù),n＝5～10。

在工作區(qū)范圍內的路基,對于支承路面結構和車輪荷載影響較大,在工作區(qū)范圍以外的路基,影響逐漸減小。路基工作區(qū)內,土基的強度和穩(wěn)定性對保證路面結構的強度和穩(wěn)定性極為重要,對工作區(qū)范圍內的土質選擇、路基的壓實度應提出較高的要求。32精選ppt三、路基土的應力一應變特性1、路基土的非線性變形特性

土應力一應變的非線性特性由三軸壓縮試驗的結果說明：土的變形包括彈性變形和塑性變形兩局部土是非線彈性：具有塑性變形體：

33精選ppt2、土基的荷載－彎沉關系荷載作用下土基內的應力沿豎向和水平方向都是變化的，因而土基內各點的模量值是不同的。目前路面設計而言，最關心的主要是土基外表的總變形〔或總回彈變形〕。壓入承載板試驗是研究土基荷載－彎沉特性最常用的一種方法。把反映荷載－彎沉關系的模量，看作土基一個當量的均勻模量值。方法是以一定尺寸的剛性承載板置于土基頂面,逐級加荷卸荷,記錄施加于承載板上的荷載及由該荷載所引起的沉降變形,根據試驗結果,可繪出土基頂面壓應力與回彈變形的關系曲線。34精選ppt

根據彈性力學理論，通過試驗測得的回彈變形可以計算土基的回彈模量：

式中：l——承載板的回彈變形，m；

D——承載板的直徑，m；

E——土體的回彈模量，kPa；

μ——土體的泊松比；

p——承載板壓強，kpa。

35精選ppt模量：①初始切線模量②切線模量③割線模量④回彈模量36精選ppt3、土基的流變性質土是具有流變性質材料：在荷載作用下的變形不僅與荷載大小有關，而且還與荷載作用時間有關?；貜椬冃闻c荷載的作用時間關系不大，塑性變形與荷載的作用時間關系大，土的流變性主要同塑性變形有關。

車輛行駛時，車輛荷載對路基的作用時間短，產生的塑性變形比靜載長期作用下的塑性變形小得多。可以在一般情況下，不考慮土基的流變性質。37精選ppt四、重復荷載對路基土的影響土基在重復荷載作用下產生的塑性變形積累，最終將導致何種狀況，主要取決于：〔1〕土的性質〔類型〕和狀態(tài)〔含水量、密實度、結構狀態(tài)〕；〔2〕重復荷載的大小以重復荷載同一次靜載下到達的極限強度之比來表示，即相對荷載；〔3〕荷載作用的性質，即重復荷載的施加速度，每次作用的持續(xù)時間以及重復作用的頻率；〔4〕土基中側向應力的大小。

38精選ppt重復荷載對土基的影響主要表達在塑性變形累積：〔1〕土體逐漸被壓密,每次的塑性變形量逐漸減小,直至最后穩(wěn)定,這種不會導致土體產生剪切破壞.〔2〕每一次加載作用在土體中產生了逐步開展的剪切變形,形成能引起土體整體破壞的剪裂面,最后到達破壞。

在重復應力低于臨界值的范圍內,總應變的累積規(guī)律在半對數(shù)(或對數(shù))坐標上一般呈線性關系,可表示為ε1=a+blgN 式中：a——應力一次作用下的初始應變；b——應變增長回歸系數(shù)；N——應力重復作用次數(shù)。39精選ppt第四節(jié)土基的承載能力路基作為路面結構的根底，它的抵抗車輪荷載能力的大小，主要決定于路基頂面在一定應力級位下抵抗變形的能力。用于表征土基承載力的主要參數(shù)指標：回彈模量地基反響模量加州承載比(CBR)40精選ppt一、土基回彈模量

以回彈模量表征土基的承載能力，可以反映土基在瞬時荷載作用下的可恢復變形性質，因而可以應用彈性理論公式描述荷載與變形之間的關系。有兩種承載板可以用于測定土基回彈模量：

１、柔性壓板：用柔性壓板測定回彈模量，土基與壓板之間的接觸壓力為常量，即：

41精選ppt

承載板的撓度l(r)與坐標r有關，在壓板中心處(r＝0)，即：

在柔性壓板邊緣處r＝a，其撓度可以按下式計算：

42精選ppt２、剛性承載板:板底接觸壓力那么隨r值的變化，成鞍形分布。其撓度值與接觸壓力p值可分別按下式計算。

43精選ppt在實際測定中，剛性承載板用得較多，因為它的撓度易于測量，壓力容易控制。試驗時宜采用逐級加載卸載法，每級增加0.04MPa。待卸載穩(wěn)定1min后讀取回彈彎沉值，再加下一級荷載?；貜椬冃沃党^1mm時，那么停止加載?？牲c繪出荷載——回彈彎沉曲線。在曲線上選取適宜的量值按下式進行計算。

式中：pi，li——分別為各級荷載的單位壓力與相對應的回彈彎沉值。44精選ppt二、地基反響模量用溫克勒(E．Winkler)地基模型描述土基工作狀態(tài)時，用地基反響模量K表征土基的承載力。溫克勒地基假定：土基頂面任一點的彎沉l，僅同作用于該點的垂直壓力p成正比，而同其相鄰點處的壓力無關。地基如同由許多各不相連的彈簧所組成〔稠密液體地基〕壓力p與彎沉l之比稱為地基反響模量K。

45精選ppt地基反響模量用承載板試驗確定：承載板的直徑規(guī)定為76cm。測定方法與回彈模量測定方法相類似，但是采取一次加載到位的方法。施加荷載的量值根據不同的工程對象，有兩種方法供選用。當?shù)鼗^為軟弱時：用0.127cm的彎沉量控制承載板的荷載。因為，通常情況下混凝土路面板的彎沉不會超出這一范圍。地基較為堅實：彎沉值難以到達0.127cm時，那么采用另一種控制方法，以單位壓力p＝70kPa控制承載板的荷載。46精選ppt承載板直徑的大小對其值有一定影響，直徑越小，K值越大。但是由試驗得知，當承載板直徑大于76cm時，其值的變化很小，因此規(guī)定以直徑為76cm的承載板為標準。當采用直徑為30cm的承載板測定時，可按下式進行修正：

K76＝0.4K30

47精選ppt三、加州承載比(CBR)加州承載比是早年由美國加利福尼亞州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，并采用高質量標準碎石為標準，以它們的相比照值表示CBR值。CBR值有室內測試和現(xiàn)場測試。室內要按施工現(xiàn)場的含水量和壓實度成型圓柱形標準試件，在加載前要浸水4d。室外測試結果受現(xiàn)場含水量和壓實均勻性的影響，必須加以修正。48精選ppt49精選ppt四、土基各強度指標之間的關系回彈模量E0與地基反響模量k的關系

Ec－－水泥混凝土板的彈性模量，Mpa；h－－水泥混凝土板厚度，m；

50精選ppt回彈模量E與加州承載比CBR的關系

n－－為常數(shù)，一般為2~11之間

地基反響模量k與加州承載比CBR的關系：51精選ppt第五節(jié)路基的變形、破壞及防治一、路基的主要病害路基的主要病害有以下幾種:1、路基沉陷：(1)自身壓縮沉陷(2)天然地基承載力缺乏引起的沉陷。

52精選ppt53精選ppt2．邊坡滑塌：溜方、滑坡

54精選ppt3．碎落和崩塌4．路基沿山坡滑動5．不良地質和水文條件造成的路基破壞

55精選ppt56精選ppt二、路基病害防治為提高路基的穩(wěn)定性，防治各種病害的產生，主要有以下一些措施：1．正確設計路基橫斷面。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，保證到達規(guī)定的壓實度。4．適當提高路基，防止水分從側面滲入或從地下水位上升進入路基工作區(qū)范圍。

57精選ppt

5．正確進行排水設計(包括地面排水、地下排水、路面結構排水以及地基的特殊排水)。6．必要時設計隔離層隔絕毛細水上升，設置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積，設置砂墊層以疏干土基。7．采取邊坡加固、修筑擋土結構物、土體加筋等防護技術措施，以提高其整體穩(wěn)定性。以上各項技術措施的宗旨在于限制水分侵入路基，或使已侵路基的水分迅速排除，保持枯燥，提高路基的整體強度與穩(wěn)定性。58精選ppt59精選ppt第六節(jié)路面材料的力學強度特性路面所用材料的分類

(1)松散顆粒型材料及塊料；

(2)瀝青結合料類；

(3)無機結合料類。這些材料按不同的成型方式(密實型、嵌擠型和穩(wěn)定型)形成各種結構層。60精選ppt一、抗剪強度抗剪強度－－材料受剪切時的極限或最大應力路面結構層因抗剪強度缺乏而產生破壞的情況有：(1)路面結構層厚度較薄，總體剛度缺乏，車輪荷載通過薄層結構傳給土基的剪應力過大，導致路基路面整體結構發(fā)生剪切破壞；(2)無結合料的粒料基層因層位不合理，內部剪應力過大而引起局部結構層產生剪切破壞；(3)面層結構的材料抗剪強度較低，如高氣溫條件下的瀝青面層、級配碎石面層等，經受較大的水平推力時，面層材料產生縱向或橫向推移等各種剪切破壞。

61精選ppt摩爾(Mohr—Coumbnb)強度理論，材料的抗剪強度包括摩擦阻力和粘結力兩局部組成，摩擦阻力同作用在剪切面上的法向正應力成正比；粘結力為材料固有性質，與法向正應力無關，即：

式中τ——抗剪強度，kPa；c——材料的粘結力，kPa；σ——法向正應力，kPa；φ——材料的內摩阻角。c和φ是表征路面材料抗剪強度的兩項參數(shù)，通過直接剪切試驗，繪出τ-φ曲線后，按上式確定。62精選ppt對于松散粒料無法進行直剪試驗時，可以由三軸壓縮試驗，繪制摩爾圓和相應的包絡線，按上式直線關系近似確定c、φ值。由于三軸試驗較接近實際受力狀態(tài)，因此得到廣泛應用。對于能作抗拉和無側限抗壓試驗的材料，可以根據抗拉強度σt和抗壓強度σc推算c、φ值。

63精選ppt

土和顆粒材料的抗剪強度是由礦質顆粒之間的摩擦、嵌擠以及毛細和吸附等作用形成的。其參數(shù)同顆粒的大小和形狀、礦物成分和級配、密實度和含水量、受力條件等因素有關。瀝青混合料的抗剪強度不僅同礦料的級配組成、形狀和外表特性有關，也同瀝青的粘度和用量有關，還與試驗溫度、加荷速率等因素有關?；旌狭现械牡V質粒料因有瀝青涂敷，其摩阻力比純粒料有所下降。

64精選ppt二、抗拉強度抗拉強度－－材料受拉時的極限或最大應力瀝青路面、水泥混凝土路面及各種半剛性基層在氣溫急驟下降時產生收縮，水泥混凝土路面和各種半剛性基層在大氣濕度變化時，產生明顯的干縮，這些收縮變形受到約束阻力時，將在結構層內產生拉力，當材料的抗拉強度缺乏以抵抗上述拉應力時，路面結構會產生拉伸斷裂?？估瓘姸鹊臏y定－－通常用以下兩種方法測定：直接拉伸試驗間接拉伸試驗〔即劈裂試驗〕65精選ppt66精選ppt抗拉強度主要由混合料中結合料的粘結力提供。瀝青混合料在常溫下，抗拉強度，隨瀝青含量和加荷速率的增加而增加，隨針入度和溫度的增加而下降；瀝青混合料在負溫下，抗拉強度隨瀝青針入度和溫度的降低會略有下降；水硬性材料，影響抗拉強度的因素有集料〔或土〕組成、結合料含量和活性〔或水灰比〕，伴制均勻性和壓實程度，齡期。67精選ppt三、抗彎拉強度抗彎拉強度－－材料受彎拉時的極限或最大應力

路面材料的抗彎拉強度，大多通過簡支小梁試驗進行評定。小梁截面邊長的尺寸應不低于混合料中集料最大粒徑的4倍。通常采用三分點加載，材料的抗彎拉強度按下式計算：

式中：p——破壞荷載，kN；

l——支點間距，m；

b，h——試件截面的寬度和高度，m。

68精選ppt四、應力一應變特性1、顆粒材料無結合料碎礫石材料應力—應變特性具有明顯的非線性特征，即彈性模量Er，隨偏應力σd(σ1–σ3)的增大而減小，隨側壓力σ3的增大而增大。采用三軸壓縮試驗進行測定。2、水泥穩(wěn)定類材料的應力－應變特性水泥穩(wěn)定材料的應力－應變關系可以通過單軸或三軸壓縮試驗或小梁彎曲試驗得到。

69精選ppt應力－應變關系也呈現(xiàn)出非線性狀，模量是應力〔偏應力和側限應力〕函數(shù)；在應力級位低于極限荷載的50%~60%時，應力應變曲線可近似為線性的。

在不具備三軸壓縮試驗條件時，可以采用室內承載板法測定無機結合料混合料早期抗壓回彈模量。70精選ppt3、瀝青混合料的應力－應變特性1)瀝青混合料的應力－應變關系瀝青及瀝青混合料的應力－應變關系具有隨溫度和荷載作用時間而變化的特性，具有粘彈性性狀。彈性應變－加載或卸載時，立即產生或恢復的應變；粘彈性應變－應變隨加載時間或卸載時間增加而增加或減少的應變；塑性應變－在卸載后應變不能恢復的應變。隨施加荷載的大小和作用時間的不同，表現(xiàn)出不同的彈性性質、粘彈性性質和粘彈塑性性質。瀝青及瀝青混合料的力學特性受溫度與加載時間的影響較大。71精選ppt2)瀝青混合料勁度模量

反映瀝青和瀝青混合料在給定溫度和加荷時間條件下的應力－應變關系的參數(shù)，稱為勁度。式中：St,T——勁度模量，kPa；

σ——施加的應力，kPa；

ε——總應變；

t——荷載作用時間，s；

T——混合料試驗溫度，oC。72精選ppt由瀝青勁度試驗曲線可以看出：〔1〕當加荷時間短或溫度較低時，曲線接近水平，說明材料處于彈性狀態(tài)?！?〕加荷時間很長或溫度較高時，那么表現(xiàn)為粘滯性狀；中間過渡段兼有彈一粘性狀態(tài)。〔3〕各種溫度條件下的曲線形狀有相似性，只是在水平方向有一個時間間隔?！?〕這說明溫度對勁度的影響與加荷時間對勁度的影響具有等效互換性。73精選ppt五、測定瀝青混合料的勁度試驗方法1、蠕變模量試驗對瀝青混合料試件施加恒定的單軸和三軸荷載測定試件的壓縮應變隨時間的增長。荷載可以是靜態(tài)的〔大小隨時間不變〕，也可以是動態(tài)的〔連續(xù)的正弦波形〕或重復的〔正弦或梯形〕波形，但各次脈沖之間有一段應力為零的間隙時間。74精選ppt2、動態(tài)模量試驗對試件施加連續(xù)的正弦波形軸向應力

量測由此產生的正弦變化的軸向應變

復數(shù)模量或動態(tài)模量

75精選ppt3、回彈模量試驗對試件重復施加梯〔矩〕形或半正弦〔三角〕形軸向應力或荷載，量測軸向回彈應變、徑向回彈應變或回彈撓度進行。三軸壓縮回彈模量

間接拉伸〔劈裂〕回彈模量

彎曲回彈模量76精選ppt第七節(jié)路面材料的累積變形與

疲勞特性

由于重復荷載作用引起的路面結構破壞極限狀態(tài),不同于最大極限荷載引起的破壞極限狀態(tài)。路面結構在荷載應力重復作用下，可能出現(xiàn)的破壞極限狀態(tài)有二類：

77精選ppt第一類:假設路面材料處于彈塑性工作狀態(tài)，那么重復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)；第二類:路面材料處于彈性工作狀態(tài)，在重復荷載作用下雖不產生塑性變形，但是結構內部將產生微量損傷，當微量損傷累積到達一定限度時，路面結構產生疲勞斷裂，出現(xiàn)破壞極限狀態(tài)。78精選ppt一、累積變形路面結構在車輪荷載重復作用下因塑性變形累積而產生沉陷或車轍，是路面結構的主要病害。這種永久性的變形是路基路面各結構層材料塑性變形的綜合。1.碎、礫石混合料

碎、礫石混合料在重復應力作用下的塑性變形累積規(guī)律同細粒土相似。

79精選ppt

2、瀝青混合料

塑性應變量隨重復作用次數(shù)的增加而增加的情況。溫度越高，塑性應變累積量越大。影響累積變形的因素，除了溫度、施加應力大小以及加荷時間之外，同集料的狀況也有關系。80精選ppt二、疲勞特性對于彈性狀態(tài)的路面材料承受重復應力作用時，可能在低于靜載一次作用下的極限應力值時出現(xiàn)破壞，這種材料強度的降低現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞的出現(xiàn)，是由于材料微結構的局部不均勻，誘發(fā)應力集中而出現(xiàn)微損傷，在應力重復作用之下微量損傷逐步累積擴大，終于導致結構破壞，稱為疲勞破壞。疲勞強度－－在一定的重復作用次數(shù)下，材料結構出現(xiàn)疲勞破壞的重復應力值疲勞壽命－－在一定的重復應力作用下，材料結構出現(xiàn)疲勞破壞的重復作用次數(shù)。81精選ppt疲勞極限－－材料在應力重復作用一定次數(shù)(例如106～107次)后，疲勞強度不再下降，趨于穩(wěn)定值，此穩(wěn)定值稱為疲勞極限。當重復應力低于此值時，材料可經受無限屢次的作用而不出現(xiàn)破壞。研究疲勞特性的目的：了解影響材料疲勞特性的因素，以便改進材料組成，提高其使用壽命。尋求材料的疲勞強度同反復應力作用次數(shù)間的定量關系〔即疲勞方程〕，以便估計路面的疲勞壽命。82精選ppt1.水泥混凝土及無機結合料處治混合料

的疲勞性質試驗方法：小梁試驗應力比－－重復彎拉應力與一次加載得出的極限彎拉應力(抗折強度)σf值之比；疲勞曲線－－繪制應力比與重復作用次數(shù)的關系曲線規(guī)律；(1)隨著應力比的增大，出現(xiàn)疲勞破壞的重復作用次數(shù)Nf降低；(2)重復應力級位相同時，Nf的變動幅度較大，說明試驗