[2]-行车荷载解读课件.ppt

1、第二二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节第一节 行车荷载行车荷载第二节第二节 环境因素影响环境因素影响第三节第三节 土基的力学强度特性土基的力学强度特性第四节第四节 土基的承载能力土基的承载能力第五节第五节 路基的变形、破坏及防治路基的变形、破坏及防治第六节第六节 路面材料的力学强度特性路面材料的力学强度特性第七节第七节 路面材料的累积变形与疲劳特性路面材料的累积变形与疲劳特性第一节 行车荷载一、车辆和类型和轴型一、车辆和类型和轴型（一）车辆的种类（一）车辆的种类客车客车(bus) 小客车小客车自重和满载重量小，车速高，自重和满载重量小，车速高，120km/h以上以上中客车中客车62

2、0个座位个座位大客车大客车20个座位以上，长途客运和城市公共交通个座位以上，长途客运和城市公共交通货车货车(truck)整车整车货箱与汽车发动机一体。货箱与汽车发动机一体。牵引式牵引式挂车挂车牵引车与挂车分离牵引车与挂车分离牵引式牵引式半挂车半挂车牵引车与挂车分离，铰接。牵引车与挂车分离，铰接。n路面结构的设计主要以轴载作为荷载标准。重型路面结构的设计主要以轴载作为荷载标准。重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以忽略不计。车影响很小，有时可以忽略不计。n评定路面表面特征时，如路面的平整度、防滑性，评定路面表面特征时，如路面的

3、平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性和可靠性。应考虑小客车的安全性和可靠性。 不同轴型的货车示意图不同轴型的货车示意图二、汽车的轴型二、汽车的轴型我国以我国以100kN作为设计标准轴重。作为设计标准轴重。三、汽车对道路的静态压力三、汽车对道路的静态压力1. 轮载静态压力影响因素轮载静态压力影响因素1）轮载的大小轮载的大小2）汽车轮胎的内压力汽车轮胎的内压力3）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状 （a）6.5-16走向花纹 （b）6.5-16横向花纹 （c）11.00-20横向花纹-80-60-40-200204060800.00.20.40.60.81.01.2接

4、 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ mm）-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.2接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ mm）-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴 （mm）810kpa/1328kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg 11.00-20走向花纹轮胎接地压力分布实测走向花纹轮胎接地压力分布实测11.00-20横向花纹轮胎接地压力分布实测横向花纹轮胎接地压力分布实测810kp

5、a/1900kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg -80-60-40-200204060800.00.20.40.60.81.0接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）-100 -80 -60 -40 -20020406080 1000.00.20.40.60.81.0接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）-100 -80 -60 -40 -20020406080 1000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 压 力 值 （MPa）横 向 轴（ m m ）2. 轮载静态压力的简化轮载静态压力的简化简化为单圆简化为

6、单圆简化为双圆简化为双圆单圆当量圆直径单圆当量圆直径双圆当量圆直径双圆当量圆直径3. 路面设计的标准轴载路面设计的标准轴载标标 准准 轴轴 载载BZZ100 标准轴载（标准轴载（kN）100 轮胎接地压强轮胎接地压强p（MPa）0.70 单轮传压面当量圆直径单轮传压面当量圆直径d（cm）21.30 两轮中心距（两轮中心距（cm）1.5d四、运动车辆对道路的动态影响四、运动车辆对道路的动态影响纵向水平力纵向水平力横向水平力横向水平力水平力：水平力：QmaxP ，P车轮垂直压力车轮垂直压力，路面附着系数路面附着系数 的最大值一般不超过的最大值一般不超过0.70.8 ；干燥状态的值比潮湿干燥状态的值

7、比潮湿状态高；车速提高时，状态高；车速提高时，将减小将减小1. 轮载对路面的水平力轮载对路面的水平力2. 动态轮载的波动性动态轮载的波动性轴载的动态变化轴载的动态变化车速为车速为60km/h;60km/h;轮胎着地长度轮胎着地长度23cm23cm（着地时间（着地时间0.014s0.014s）路面中等平整度）路面中等平整度 动载波动性即变异系数动载波动性即变异系数( (标准离差与轮载静标准离差与轮载静载之比载之比) )的影响因素：的影响因素：(1) 行车速度行车速度(2) 路面平整度路面平整度(3) 车辆的振动特性车辆的振动特性振动轮载的最大峰值与静载之比称为振动轮载的最大峰值与静载之比称为冲击

8、系数冲击系数。在设计路面时，有时以静轮载乘以冲击系数作为在设计路面时，有时以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。设计荷载。3. 轮载作用的瞬时性轮载作用的瞬时性车速同路面变形的关系车速同路面变形的关系1水泥混凝土路面，角隅弯沉水泥混凝土路面，角隅弯沉量或边缘应变量随车速变化；量或边缘应变量随车速变化；2沥青路面，表面总弯沉量随沥青路面，表面总弯沉量随车速的变化。车速的变化。4. 轮载作用的重复性轮载作用的重复性车轮通过路面上任一点，路面承受荷载的时间只车轮通过路面上任一点，路面承受荷载的时间只有有0.010.10s左右。左右。动荷载作用下路面变形量的减小，可以理解为路动荷载作用下路面变形量的减小，

9、可以理解为路面结构刚度的相对提高，或者是路面结构强度的面结构刚度的相对提高，或者是路面结构强度的相对增大。相对增大。路面材料在重复荷载作用下，呈现出材料的疲劳路面材料在重复荷载作用下，呈现出材料的疲劳性质，即材料的强度随荷载重复次数增加而降低；性质，即材料的强度随荷载重复次数增加而降低；弹塑性材料，如土基和柔性路面，呈现出变形的弹塑性材料，如土基和柔性路面，呈现出变形的累积。在设计中要予以考虑。累积。在设计中要予以考虑。五、交通分析五、交通分析交通量调查，将车辆分成交通量调查，将车辆分成11类：类：小型货车小型货车、中型、中型货车、大型货车、货车、大型货车、小型客车小型客车、大型客车、拖挂车、

10、大型客车、拖挂车、小型拖拉机、大中型拖拉机、自行车、人力车和小型拖拉机、大中型拖拉机、自行车、人力车和畜力车畜力车。 路面结构设计中，要考虑设计年限内，车辆路面结构设计中，要考虑设计年限内，车辆对路面的综合累计损伤作用，必须对现有的交通对路面的综合累计损伤作用，必须对现有的交通量、轴载组成及增长规律进行调查和预估，并通量、轴载组成及增长规律进行调查和预估，并通过适当的方式将它们换算成当量标准轴载的累积过适当的方式将它们换算成当量标准轴载的累积作用次数。作用次数。1. 交通量调查车型交通量调查车型对路面造成损坏的主要是对路面造成损坏的主要是2轴轴4轮以上轮以上的客车和货车，的客车和货车，2轴轴4

11、轮和轮和4轮以下的车辆对路面损坏很小，轮以下的车辆对路面损坏很小，道路结构设计道路结构设计可可以不考虑这部分车辆的影响。以不考虑这部分车辆的影响。2轴轴4轮以上的客车和货车：轮以上的客车和货车：按按车型车型可分为整车类、半挂车类和全挂车类；可分为整车类、半挂车类和全挂车类；按车辆的按车辆的轴型轴型可以分为单轴、双联轴和三联轴；可以分为单轴、双联轴和三联轴；按车轴的按车轴的轮型轮型可分为单轮和双轮组。可分为单轮和双轮组。不同轴型货车代表车型：不同轴型货车代表车型：二轴车二轴车三轴车三轴车四轴车四轴车五轴车五轴车六轴车六轴车拖挂车代表车型：拖挂车代表车型： 三轴车三轴车 四轴车四轴车 五轴车五轴车

12、 六轴车六轴车2. 交通（轴载）量调查方法交通（轴载）量调查方法根据实测道路通过轴载次数和重量，获得根据实测道路通过轴载次数和重量，获得典型轴载谱典型轴载谱。 轴载谱轴载谱u方法一方法一(以轴型为基础以轴型为基础)：按照不同的轴轮类型把车轴分类按照不同的轴轮类型把车轴分类(单轴单轮、单轴双轮、双单轴单轮、单轴双轮、双联轴双轮、三联轴双轮联轴双轮、三联轴双轮)，然后对所有车轴进行称重调查，然后对所有车轴进行称重调查，按照轴型归类得到各类轴的轴载谱；按照轴型归类得到各类轴的轴载谱；方法方法(1)的直接对象是轴，适合于对轴型有较好识别能力的的直接对象是轴，适合于对轴型有较好识别能力的快速自动称重仪器

13、。快速自动称重仪器。 u方法二（以车辆类型为基础）：方法二（以车辆类型为基础）：把车辆按照轴型组成和轴数进行分类把车辆按照轴型组成和轴数进行分类(如三轴整车、三轴如三轴整车、三轴半挂等半挂等)，分别调查各类车辆的通过数，并在各类车辆中，分别调查各类车辆的通过数，并在各类车辆中抽取一定数量进行称重调查，再统计得到各类轴的轴载谱。抽取一定数量进行称重调查，再统计得到各类轴的轴载谱。 方法方法(2)把车辆按照轴型进行分类，调查时统计的是车辆数，把车辆按照轴型进行分类，调查时统计的是车辆数，便于识别，适合于人工配合进行的移动或慢速固定设备测便于识别，适合于人工配合进行的移动或慢速固定设备测定，并与交通

14、量观测数据协调。定，并与交通量观测数据协调。 3. 轴载换算轴载换算调查得到的轴载与通行次数可以按等效原则换算为调查得到的轴载与通行次数可以按等效原则换算为标标准轴载当量通行次数准轴载当量通行次数，我国水泥混凝土路面设计规范，我国水泥混凝土路面设计规范和沥青路面设计规范均选用和沥青路面设计规范均选用单轴双轮组轴载单轴双轮组轴载100kN（BZZ-100）作为标准轴载。作为标准轴载。u各种轴载的作用次数进行各种轴载的作用次数进行等效换算的原则等效换算的原则是：是：第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴载作用种路面结构，甲轴载作

15、用N1次后路面达到预定的临界次后路面达到预定的临界状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次数为数为N2，此时甲乙两种轴载作用是等效的；，此时甲乙两种轴载作用是等效的；第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。度是相同的。轴载换算系数轴载换算系数i nsiisiPPNN)(式中：式中： ii级轴载换算为标准轴载的换算系数；级轴载换算为标准轴载的换算系数；Ps标准轴载重，标准轴载重，kN；Ns标

16、准轴载作用次数；标准轴载作用次数；Pii级轴载重，级轴载重，kN；Nii级轴载作用次数；级轴载作用次数；反映轴型反映轴型( (单轴、双轴或三轴单轴、双轴或三轴) )和轮组轮胎数和轮组轮胎数( (单轮或双轮单轮或双轮) )影影响的系数；响的系数；n同路面结构特性有关的系数。同路面结构特性有关的系数。沥青路面、水泥混凝土路面和半刚性路面的结构特性不同，损伤的标准也沥青路面、水泥混凝土路面和半刚性路面的结构特性不同，损伤的标准也不同，因而系数不同，因而系数和和n n取值各不相同。取值各不相同。4. 沥青路面竣工后第一年沥青路面竣工后第一年双向日平均当量轴次双向日平均当量轴次新建公路新建公路根据根据工

17、程可行性研究报告工程可行性研究报告提供的交通量提供的交通量OD调调查资料，可得到大客车、中型货车、大型货车、拖挂车等查资料，可得到大客车、中型货车、大型货车、拖挂车等各种车型组成的比例，以及预估第一年或设计年末的日平各种车型组成的比例，以及预估第一年或设计年末的日平均汽车交通量。设计时应对各种车型的轴重分布情况进行均汽车交通量。设计时应对各种车型的轴重分布情况进行调查，并应根据交通载重的实际情况，计入空载、满载、调查，并应根据交通载重的实际情况，计入空载、满载、超载等因素，更真实地预估设计交通量。超载等因素，更真实地预估设计交通量。对对改建工程改建工程可根据有代表性的月、日、时的实测轴载谱，可

18、根据有代表性的月、日、时的实测轴载谱，或调查的各类型车的轴载分布资料（可将单轴大于或等于或调查的各类型车的轴载分布资料（可将单轴大于或等于25KN的各种车辆分别按轴重每的各种车辆分别按轴重每10KN分级排列）。分级排列）。轴载换算方法：轴载换算方法：1) 当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时式中：式中：N标准轴载的当量轴次，次标准轴载的当量轴次，次/日；日；ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；日；P标准轴载标准轴载100KN； Pi被换算车辆的各级轴载，被换算车辆的各级轴载，KN；k被换算车辆的类型数；被

19、换算车辆的类型数；C1轴载系数，轴载系数， C1=1+1.2(m-1),m是轴数。当轴间距大于是轴数。当轴间距大于3米时，按单独米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于的一个轴载计算，当间距小于3米时，按双轴或多轴计算。米时，按双轴或多轴计算。C2轮组系数，单轮组为轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为，双轮组为1，四轮组为，四轮组为0.38。不计不计25KN以下轴载以下轴载35. 4211)(PPnCCNiiKi2) 当进行半刚性基层层底拉应力验算时当进行半刚性基层层底拉应力验算时不计小于不计小于50KN的轴载的轴载8121)(kiiiPpnccN式中：式中： C1 轴数系数；当间距小于轴数系数；

20、当间距小于3米时，按双轴或米时，按双轴或多轴计算多轴计算C1 =1+2(m-1), m是轴数。是轴数。 C2 轮组系数，双轮组为轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为，单轮组为18.5，四轮组为四轮组为0.09 。上述轴载换算公式，适用于单轴轴载小于上述轴载换算公式，适用于单轴轴载小于130kN，双轴轴载小于，双轴轴载小于220kN，三轴轴，三轴轴载小于载小于260kN的情况。的情况。5. 水泥混凝土路面水泥混凝土路面设计车道设计车道使用初期的设计轴载使用初期的设计轴载日作用次数日作用次数1) 各类车辆各类车辆按轴型称重和统计按轴型称重和统计时，随机统计时，随机统计3000辆辆2轴轴6轮轮及以上车

21、辆中单轴、双联轴和三联轴等不同轴型出现的单及以上车辆中单轴、双联轴和三联轴等不同轴型出现的单轴次数（双联轴按轴次数（双联轴按2次单轴计，三联轴按次单轴计，三联轴按3次单轴计），并次单轴计），并分别称取其单轴轴重，按单轴轴重级位统计整理后得到轴分别称取其单轴轴重，按单轴轴重级位统计整理后得到轴载谱。载谱。不同单轴轴重级位不同单轴轴重级位i的设计轴载当量换算系数的设计轴载当量换算系数kp,i：16,()ip isPkP式中：式中：Pi单轴级位单轴级位i的轴重（的轴重（kN） Ps设计轴载的轴载（设计轴载的轴载（kN）依据单轴轴载谱和相应的设计轴载当量换算系数，计算依据单轴轴载谱和相应的设计轴载当量

22、换算系数，计算得到设计车道使用初期的设计轴载日作用次数得到设计车道使用初期的设计轴载日作用次数Ns轴次轴次/(车道车道日日),()3000sp iiinNADTTkp式中：式中：ADTT设计车道的年平均日货车交通量设计车道的年平均日货车交通量辆辆/(车道车道日日)； n随机调查随机调查3000辆辆2轴轴6轮以上车辆中出现的单轴总轴数；轮以上车辆中出现的单轴总轴数； Pi单轴轴重级位单轴轴重级位i的频率的频率(以分数计以分数计)。设计车道设计车道为道路行车道内承受交通最繁重的一个车道，是整个路面的最不利车道。为道路行车道内承受交通最繁重的一个车道，是整个路面的最不利车道。初期年平均日货车交通量（

23、初期年平均日货车交通量（双向双向）乘以）乘以方向分配系数方向分配系数和和车道分配系数车道分配系数，即为设计，即为设计车道的年平均日货车交通量车道的年平均日货车交通量(ADTT)。2) 以车辆类型为基础以车辆类型为基础进行各种轴型的轴载称重和统计时，进行各种轴型的轴载称重和统计时，可将可将2轴轴6轮及以上车辆分为整车、半挂和多挂轮及以上车辆分为整车、半挂和多挂3大类，大类，每类车再按轴数细分，分别按车型称重后得到单轴轴载每类车再按轴数细分，分别按车型称重后得到单轴轴载谱。谱。各类车辆的设计轴载当量换算系数：各类车辆的设计轴载当量换算系数：,p kp iiikkp式中：式中：kp,kk类车辆的设计

24、轴载当量换算系数；类车辆的设计轴载当量换算系数； pik类车辆单轴轴重级位类车辆单轴轴重级位i的频率（以分数计）。的频率（以分数计）。依据调查所得的车辆类型组成数据，计算确定设计车道依据调查所得的车辆类型组成数据，计算确定设计车道使用初期的设计轴载日作用次数。使用初期的设计轴载日作用次数。,()sp kkkNADTTkp式中：式中：p pk kk k类车辆的组成比例（以分数计）类车辆的组成比例（以分数计）6. 轮迹横向分布轮迹横向分布我们在统计各种轴载的累计作用次数时，往往以通过某车我们在统计各种轴载的累计作用次数时，往往以通过某车道道( (或路面或路面) ) 断面的轴载数表示。实际上，车辆轮

25、迹仅具一断面的轴载数表示。实际上，车辆轮迹仅具一定宽度，车辆通过时只能复盖一小部分路面。因此，路面定宽度，车辆通过时只能复盖一小部分路面。因此，路面横断面上各点所受到的轴载作用次数，仅为通过该断面轴横断面上各点所受到的轴载作用次数，仅为通过该断面轴载总数的一部分。载总数的一部分。 轮迹横向分布频率：轮迹横向分布频率：各点实际受到的作用次数同通过该断各点实际受到的作用次数同通过该断面的总次数之比。面的总次数之比。 轮迹横向分布系数：轮迹横向分布系数：路面横断面上某一宽度路面横断面上某一宽度( (例如轮迹宽度例如轮迹宽度50cm) ) 范围内的频率，也即该宽度范围内所受到的车辆作范围内的频率，也即

26、该宽度范围内所受到的车辆作用次数同通过该横断面的总作用次数的比值。用次数同通过该横断面的总作用次数的比值。 分车道单向行驶时轮迹分车道单向行驶时轮迹横向分布频率曲线横向分布频率曲线轮迹横向分布频率曲线轮迹横向分布频率曲线 ( (混合行驶双车道混合行驶双车道) ) 影响轮迹横向分布系数的主要因素：交通组织和管理、影响轮迹横向分布系数的主要因素：交通组织和管理、交通量及车道宽度。交通量及车道宽度。7. 设计年限设计年限(t)(沥青路面沥青路面)/设计基准期（水泥路面）设计基准期（水泥路面）内设计车道上标准轴载累计当量数内设计车道上标准轴载累计当量数Ne1(1)1 365teNN式中：式中： N1路

27、面营运第一年路面营运第一年双向双向日平均当量轴次（沥青路面），日平均当量轴次（沥青路面）， 路面营运第一年路面营运第一年设计车道设计车道日平均当量轴次（水泥路面）；日平均当量轴次（水泥路面）；车道系数车道系数，即方向分配系数和车道分配系数的乘积（沥青路，即方向分配系数和车道分配系数的乘积（沥青路 面），面）， 临界荷位处的临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数车辆轮迹横向分布系数（水泥路面）；（水泥路面）；设计年限内交通量年平均增长率。设计年限内交通量年平均增长率。沥青路面沥青路面设计年限设计年限是指路面完工开始营运起，在正常养护和维修、罩面的是指路面完工开始营运起，在正常养护和维修、罩面的条件下至

28、路面服务性能下降到需大修时的时间。条件下至路面服务性能下降到需大修时的时间。水泥路面水泥路面设计基准期设计基准期是指计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时是指计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间段。间关系所取用的基准时间段。 第二节 环境因素影响 受温度和湿度影响，道路材料产生不均匀胀受温度和湿度影响，道路材料产生不均匀胀缩，胀缩受到约束而不能实现时，道路结构内缩，胀缩受到约束而不能实现时，道路结构内部会产生附加应力，即部会产生附加应力，即温度应力温度应力和和湿度应力湿度应力。一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲

29、线变化曲线 温度梯度：单位深度内的平均温度坡差。温度梯度：单位深度内的平均温度坡差。水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线 路面路面 路基路基 太阳直接辐射太阳直接辐射 风风 热交换热交换 地面辐射地面辐射 热热传传导导 散射辐射散射辐射 大气逆辐射大气逆辐射 影响路面结构内温度状况的因素：影响路面结构内温度状况的因素：外部外部：气象条件，包括太阳辐射、气温、风速、降水量、：气象条件，包括太阳辐射、气温、风速、降水量、蒸发量蒸发量内部内部：材料热物理特性参数，如热传导率、热容量、对辐：材料热物理特性参数，如热传导率、热容量、对辐射热的吸收能力射热的吸收

30、能力路面结构内的温度状况，可通过当地的气象资路面结构内的温度状况，可通过当地的气象资料及路面结构的热特性参数之间建立联系的方料及路面结构的热特性参数之间建立联系的方法来预估，预估方法分为统计法和理论法。法来预估，预估方法分为统计法和理论法。cQbTaTamax,max式中式中：maxT路面某一深度处的最高温度路面某一深度处的最高温度( () ) max,aT相应的日最高气温相应的日最高气温( () ) Q相应的太阳相应的太阳日辐射热日辐射热( (J/mJ/m2 2) ) a a, ,b,cb,c回归系数回归系数 (1) 统计法统计法(2) 理论法理论法应用热传导理论方程式推导出。应用热传导理论

31、方程式推导出。特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。与实测有一定的误差。第三节 土基的力学强度特性一、路基受力状况一、路基受力状况路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力Z2ZPKZ路基土本身自重力在路基内深度为路基土本身自重力在路基内深度为Z处所引处所引起的垂直压应力起的垂直压应力BZB式中式中：P一侧轮轴荷载一侧轮轴荷载(kN) K系数，一般取系数，一般取K=0.5 Z应力作用点深度应力作用点深度(m) 土的容重土的容重(kN/m3)二、路基工作区二、路基工作区在在路基路基某一深度某一深度

32、aZ处处，当车轮荷载引起的当车轮荷载引起的垂直应力垂直应力Z与路基土自重与路基土自重力引起的垂直力引起的垂直应力应力B相比相比所占比例很小，所占比例很小， 仅为仅为 1/101/5 时，时， 该该深度深度aZ范围内的路基称为范围内的路基称为路基工作区路基工作区。 2ZPKZnZB3KnPZa1. 定义定义工作区深度和路基高度关系工作区深度和路基高度关系a.路堤高度大于路堤高度大于Za；b.路堤高度小于路堤高度小于Za路基工作区范围内的路基，受车轮荷载的影响路基工作区范围内的路基，受车轮荷载的影响较大较大; ;当当ZaH时时, ,不仅填筑方受荷载作用不仅填筑方受荷载作用, ,天然地基天然地基也受

33、影响。也受影响。2. 路基工作区的意义路基工作区的意义三、路基土的应力三、路基土的应力应变特性应变特性土的应力应变关系曲线土的应力应变关系曲线初始切线模量初始切线模量切线模量切线模量割线模量割线模量回弹模量回弹模量土基应力土基应力- -应变的特性：非线性、弹塑性。应变的特性：非线性、弹塑性。土体在应力作用下产生变形：土体在应力作用下产生变形：微观：微观：土的颗粒之间的相对移动，当移动的距离土的颗粒之间的相对移动，当移动的距离超出一定限度时，即使将应力解除，土体的颗粒超出一定限度时，即使将应力解除，土体的颗粒已不再能回复原位；已不再能回复原位；宏观：宏观：土基产生不可恢复的残余变形。土基产生不可

34、恢复的残余变形。通过试验测得的回弹变形计算土基的回弹模量：通过试验测得的回弹变形计算土基的回弹模量：lpDE)1 (2式中：式中：l承载板的回弹变形承载板的回弹变形(m) D承载板的直径承载板的直径(m) E土体的回弹模量土体的回弹模量(kPa) 土体的泊松比土体的泊松比 p承载板压强承载板压强(kPa)压入承载板试验压入承载板试验三轴压缩试验三轴压缩试验路基土的回弹模量路基土的回弹模量ER21KRKE式中式中：RE土基土基回弹回弹模量模量(KPa) 全应力全应力，即三向即三向主应力主应力之和之和，321(kPa)； 1K, ,2K回归系数回归系数 四、重复荷载对路基土的影响四、重复荷载对路基

35、土的影响每次荷载作用后，回弹变形消失，塑性变形残留每次荷载作用后，回弹变形消失，塑性变形残留在土基中。随作用次数增加，塑性变形不断累积，在土基中。随作用次数增加，塑性变形不断累积，总变形量不断增大。总变形量不断增大。产生两种情况：产生两种情况：1) 土体逐渐压密，土体颗粒之间进一步靠拢，每土体逐渐压密，土体颗粒之间进一步靠拢，每一次加载产生的塑性变形量越来越小，直至稳定。一次加载产生的塑性变形量越来越小，直至稳定。2) 每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪切面，最切变形，形成能引起土体整体破坏的剪切面，最后达到破坏阶

36、段。后达到破坏阶段。影响土体塑性变形的参数：影响土体塑性变形的参数：1) 土的性质（类型）和状态（含水率、密实度、土的性质（类型）和状态（含水率、密实度、结构状态）；结构状态）；2) 重复荷载的大小（相对荷载），重复荷载的大小（相对荷载），3) 荷载作用性质（速度、作用持续时间、频率）荷载作用性质（速度、作用持续时间、频率）53第四节 土基的承载能力 路基的承载能力，取决于路基顶面在一定应力级路基的承载能力，取决于路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力。位下抵抗变形的能力。一、土基回弹模量一、土基回弹模量土基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线土基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线（a.a.柔性

37、承载板；柔性承载板；b.b.刚性承载板）刚性承载板）刚性承载板测定土基回弹模量：刚性承载板测定土基回弹模量：22221)(4)1 (2raparpEpal式中：式中：l挠度挠度 p(r)接触压力接触压力 p平均单位压力平均单位压力 试验采用逐级加载卸载法，荷载小于试验采用逐级加载卸载法，荷载小于0.1MPa时，时，每级增加每级增加0.02MPa，以后每级增加，以后每级增加0.04MPa。待卸。待卸载稳定载稳定1min后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载。回弹变形值超过回弹变形值超过1mm时，则停止加载。时，则停止加载。)1 (2200iilpaE式中：式中：pi，

38、li分别为各级荷载的单位压力与相对分别为各级荷载的单位压力与相对应的回弹弯沉值应的回弹弯沉值二、地基反应模量二、地基反应模量温克勒地基假定，土基顶面任一点的弯沉温克勒地基假定，土基顶面任一点的弯沉l，仅同，仅同作用于该点的垂直压力作用于该点的垂直压力p成正比，而同其相邻点处成正比，而同其相邻点处的压力无关。的压力无关。地基反应模量：地基反应模量： K=p/l (kN/m3)三、加州承载比三、加州承载比CBR (California Bearing Ratio)承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并用高质量标准碎石为标准，以它们的相对征，并用高

39、质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示比值表示CBR值。值。100sppCBR式中：式中：p对应于某一贯入度的土基单位压力对应于某一贯入度的土基单位压力(kPa) ps相应贯入度的标准压力相应贯入度的标准压力适用于适用于CBR经验路面设计法，或用于对土或其他经验路面设计法，或用于对土或其他筑路材料以及土基本身进行强度评价。可以与弹筑路材料以及土基本身进行强度评价。可以与弹性模量建立相关性很好的换算关系。性模量建立相关性很好的换算关系。野外：施工时的湿度状态；换算成饱水状态的野外：施工时的湿度状态；换算成饱水状态的CBR。室内外室内外CBR试验试验室内：试件按路基施工时的含水量及压实度要室内：

40、试件按路基施工时的含水量及压实度要求在试筒内制备，并在加载前浸泡在水中饱水求在试筒内制备，并在加载前浸泡在水中饱水天。为了模拟路面结构对土基的附加应力，天。为了模拟路面结构对土基的附加应力，在浸水过程中及压入试验时，在试件顶面施加在浸水过程中及压入试验时，在试件顶面施加环形砝码，其质量应根据预计的路面结构重力环形砝码，其质量应根据预计的路面结构重力来确定。来确定。第五节 路基的变形、破坏及防治路基沉陷路基沉陷路基沉缩路基沉缩地基沉陷地基沉陷一、路基的主要病害一、路基的主要病害1. 路基沉陷路基沉陷2. 边坡滑塌边坡滑塌1）溜方溜方2）滑坡滑坡3. 碎落和崩塌碎落和崩塌4. 路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动二、路基病害防治二、路基病害防治5. 不良地质和水文条件造成的路基破坏不良地质和水文条件造成的路基破坏