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文档简介
目录道路通行能力1超高2超高缓和段2软基处理2主干路3次干路3沥青玛蹄脂碎石混合料4视距三角形5土工格栅施工要点5应力与应变9回弹模量定义10沥青混合料马歇尔稳定度及浸水马歇尔试验11水泥砂浆12塑性指数12道路通行能力是指道路上某一点某一车道或某一断面处,单位时间内可能通过的最大交通实体(车辆或行人)数,亦称道路通行能量,用辆/h或用辆/昼夜或辆/秒表示,车辆多指小汽车,当有其它车辆混入时,均采用等效通行能力的当量标准车辆(小汽车)为单位(pcu)。 道路通行能力是表示道路所能承担车辆通过的能力。当道路上实际交通量小于其通行能力时,道路上行驶车辆处于自由行驶状态,车速较高,交通密度较小,车头时距分布规律符合负指数分布,车辆能实行超车;当道路上实际交通量接近或等于其通行能力时,道路上行驶的车辆用接近匀速的车速跟踪行驶,出现车队行驶现象,车头时距分布接近均数值;当道路上实际交通量超过其通行能力时,道路上行驶车辆密度增大,车速降低,出现交通拥挤和阻塞现象。因此,在公路规划和设计阶段,应对各类公路设施的通行能力和服务水平进行分析和评价. 影响道路通行能力的主要因素是道路条件、交通条件和交通外环境等。道路条件指的是道路几何组成状况,如车道数、车道宽度、侧向余宽、行车视距、纵坡、路面状况、沿线街道化状况等;交通状况指的是交通流的车辆组成和分布规律特性,如交通量大小、混合车种、行人、非机动车干扰等;交通外环境指的是道路交通以外的自然条件,如沿线地形、地物、景观、气候等。这三方面因素组合起来直接影响行车速度和道路通行能力。 通行能力按车辆运行状态的特征可分为:路段通行能力,交叉口通行能力,在合流、分流状态下的通行能力,交织运行状态的通行能力。 根据通行能力的性质和使用要求,分成基本通行能力、设计通行能力、实际通行能力。 基本通行能力是指在理想的道路、交通、控制和环境条件下,公路设施在四级服务水平时所能通过的最大小时交通量,即理论上所能通行的最大小时交通量。 设计通行能力是指在设计某一公路设施时,根据对交通运行质量的要求,即在一定服务水平要求下,公路设施所能通行的最大小时交通量。因此,设计通行能力与选取的服务水平级别有关。 实际通行能力是指在设计或评价某一具体路段时,根据该设施具体的公路几何构造、交通条件以及交通管理水平,对不同服务水平下的服务交通量(如基本通行能力或设计通行能力)按实际公路条件、交通条件等进行相应修正后的小时交通量。 通行能力的分析和计算,在公路设计中有着十分重要的作用,一是可利用通行能力资料正确选定公路类型和车道数、交织长度等,以适应交通需求;二是可用于评估现有路网对当前交通的承受能力和充分程度,预测将来交通量增长可能超过公路通行能力的时间,以及早作出改善交通的措施;三是可用于对多种目的交通运行分析(如瓶颈路段),并提出改善交通运行的评价。超高【superelevation】指的是汽车在圆曲线上行驶时,受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆,为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力,保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线,在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。 当圆曲线半径小于不设超高的最小半径时,为抵消一部分横向力,将行车道绕旋转轴旋转,逐渐形成外侧高内侧低的单一横向坡度,这种设置称为超高。超高缓和段【superelevation runoff】指的是从直线路段的横向坡渐变到曲线路段有超高单向坡的过渡段。为了使道路从直线段的双坡面顺利转换到具有超高的单坡面,需要一个渐变的过渡段,称为超高缓和段。 软基处理建筑之前如果地基不够坚固,为防止建筑后地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故,需要对软地基进行处理,使其沉降变得足够坚固,提高软地基的固结度和稳定性至设计的要求,这个过程叫做软基处理,又叫软地基处理。 软基处理常用工法及其特点 1、复合地基法:水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等;缺点:造价较高 2、排水固结法 (1)塑料排水板联合堆载:工期长,效果不理想 (2)塑料排水板联合真空预压:工期90天以后,效果容易控制,成本低 3、强夯法:缺点:质量不可控,易形成“弹簧土”。 4、无排水砂垫层真空预压:新型工法,工期短 造价低 成本比塑料排水板联合真空预压节约三分之一,效果可靠。 5、爆炸挤淤排水法 施工现场常用处理软土路基方法 在施工中经常碰到的情况多数不是软土地基,因为如果有软土地基一般情况在设计时应该根据地质资料,提出处理方法。多数情况是有局部地段地质情况和原来设计不同,出现局部地基承载力达不到设计要求,或者由于局部地段含水量过大(原有排水系统不畅,原有地基土质渗水性不好)造成地基软弹(翻浆,弹簧土地段)。根据出现的这些情况一般常用的方法主要有: 1、换填。这是最常用的方法。这种方法最大有效处理深度3米。采用人工或机械挖除路堤下全部软土,换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。换填的深度要根据承载力确定。 2、抛石填筑。就是在有软土或弹簧土以及有积水的路段填石头,填石的高度以露出要处理的路段原有土层(或积水)高度为宜。在填石的过程中注意一定要用推土机把石块压实,不能出现软弹现象。然后再填筑土方。 3、盲沟。就是在要处理的路段根据要处理的路段的长度,在横向或纵向挖盲沟,盲沟通常用渗水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同级配的石块起到排水的功能。注意盲沟的出口要与排水沟连接,以便把路基中的水排出路基。 4、排水砂垫层。排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层砂层,作用是在软土顶面增加一个排水面,在填土的过程中,荷载逐渐增加,促使软土地基排水固结渗出的水就可以从砂垫层中排走。为确保砂垫层能通畅排水,要采用渗水性良好的材料。砂垫层一般的厚度为0.61.0米。为了保证砂垫层的渗水作用,在砂垫层上应该填一层粘性土封住水不让水返上路基。在路基两侧要修好排水沟,通过砂垫层渗出的水通过排水沟排出路基外,保持路基的稳定。 5、石灰浅坑法。由于粘性土含水量影响,施工中经常出现“弹簧土”松软现象。一般较轻的可以采用挖土晒干,敲碎回填的方法:“石灰浅坑法”可以用于各种不同面积的路段(就是说大面积可以使用,小面积也可以使用)。具体做法是:挖4050cm方形或圆形,深一般1m上下的坑,清除坑内的渗水(最好挖好坑后,第二天清除渗水),放入深为坑深1/3的生石灰,即可回填碾压。坑的行距和坑距在轻度弹簧路段为56m,在严重弹簧路段为34m。 软基处理广泛地应用在我国沿海及内地。例如:天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、湛江,广州等沿海地区,以及昆明、武汉、南京等内地地区。特别是填海的一些地区,一般建筑前都需要进行勘测,然后进行软基处理,否则存在很大的风险和后患。主干路【arterial road】是城市道路网的骨架,是连接城市各主要分区的交通干道,是城市内部的主要大动脉。 主干路一般设4或6条机动车道和有分隔带的非机动车道,一般不设立体交叉,而采用扩大交叉口的办法提高通行能力,个别流量特别大的主干路交叉口,也可设置立体交叉。次干路【secondary trunk road】是城市中数量较多的一般交通道路,配合主干路组成城市干道网,起联系各部分和集散交通的作用,并兼有服务的功能。 次干路一般可设4条车道,可不设单独非机动车道,交叉口可不设立体交叉,部分交叉口可以做扩大处理,在街道两侧允许布置吸引人流的公共建筑。沥青玛蹄脂碎石混合料沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone matrix asphalt,简称SMA) 是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量,低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。 应用: 我国首次使用改性沥青是1994年首都机场高速公路,使用了奥地利技术NOVOPHALT。其关键技术在于利用间隙可不断调整的大型胶体磨使改性剂反复多次通过磨体而达 到非常均匀与沥青共混,用400倍显微镜面观察切片晶体结构是否混合均匀。PE对改善高温稳定性较好,而SBS对改善低温稳定性较好,96年首都机场东跑道罩面掺入4%PE+2%SBS,另外还掺入0.4%石棉纤维,使用改性剂以后,针入度比原来沥青减少了一个等级,软化点大 为升高,粘度增加了7倍,说明沥青的高温稳定性有显著提高。 形成背景 60年代的德国交通十分发达,根据本国的气候特点(夏季气温20左右,冬季不太冷),习惯修筑“浇筑式沥青混凝土”路面。这种结构中沥青含量12%左右,矿粉含量高。使用中发现路面的车辙十分严重,另外当时该国家的汽车为了防滑的需要,经常使用带钉的轮胎(包括欧洲一些国家亦如此),其结果是路面磨耗十分严重(1年可减薄4cm左右)。为了克服日益严重的车辙,减少路面的磨耗,公路工作者对沥青混合料的配合比进行调整,增大粗集料的比例,添加纤维稳定剂,形成了SMA结构的初形。1984年德国交通部门正式制定了一个SMA路面的设计及施工规范,SMA路面结构形式基本得以完善。这种新型的路面结构先后在德国、欧洲一些国家逐渐被推广、运用。90年代初,美国公路界认为其公路路面质量不如欧洲国家的路面质量好。经考察发现存在两个方面的差距:在改性沥青的运用上;在路面的结构形式上(即SMA)。1991、1992年开始加以研究、推广SMA这种结构形式,最典型的是:1995年亚特兰大市为举办奥运会对公路网进行改建和新建,全部采用了SMA这种结构形式做路面。 沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的组成原理及特点 沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面:含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架;细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起,并填充骨架空隙,使混合料有较好的柔性及耐久性。 SMA的结构组成可概括为“三多一少,即:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。具体讲:SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70%80%,矿粉的用量达7%13%,(“粉胶比”超出通常值1.2的限制)。由此形成的间断级配,很少使用细集料;为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;沥青用量较多,高达6.5%7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青) SMA的特点:沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认(使用较多)的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤,混合料有非常好的高温抗车辙能力,同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用,低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂,使沥青结合料保持高粘度,其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙,构造深度大,抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,从而全面提高了沥青混合料的路面性能。视距三角形【sight triangle】指的是平面交叉路口处,由一条道路进入路口行驶方向的最外侧的车道中线与相交道路最内侧的车道中线的交点为顶点,两条车道中线各按其规定车速停车视距的长度为两边,所组成的三角形。在视距三角形内不允许有阻碍司机视线的物体和道路设施存在。 保证两条相交道路上直行车辆都有安全的停车视距的前提是必须保证驾驶员视线不受遮挡,由两车的停车视距和视线组成了交叉口视距空间和限界,又称视距三角形。要求在视距三角形限界内清除高度超过12m的障碍物。按最不利情况,考虑最靠右的一条直行车道中轴线与相交路最靠中心线的直行车道中轴线的组合确定视距三角形的位置。 为了保证交叉口行车安全,由交叉口内最不利的冲突点,即最靠右侧的直行机动车与右侧横向道路上最靠中心线驶入的机动车在交叉口相遇的冲突点起向后各退一个停车视距,将这两个视点和冲突点相连构成的三角形称为视距三角形。土工格栅施工要点1、施工场地:要求压实平整、呈水平状、清除尖刺突起物。 2、格栅铺设:在平整压实的场地上,安装铺设的格栅其主要受力方向(纵向)应垂直于路堤轴线方向,铺设要平整,无皱折,尽量张紧。用插钉及土石压重固定,铺设的格栅主要受力方向最好是通长无接头,幅与幅之间的连接可以人工绑扎搭接,搭接宽度不小于10cm。如设置的格栅在两层以上,层与层之间应错缝。大面积铺设后,要整体调整其平直度。当填盖一层土后,未碾压前,应再次用人工或机具张紧格栅,力度要均匀,使格栅在土中为绷直受力状态。 3、填料的选择:填料应按设计要求选取。实践证明,除冻结土、沼泽土、生活垃圾、白垩土、硅藻土外均可用做填料。但砾类土和砂类土力学性能稳定,受含水量影响很小,宜优先选用。填料粒径不得大于15cm,并注意控制填料级配,以保证压实重量。 4、填料的摊铺和压实:当格栅铺设定位后,应及时填土覆盖,裸露时间不得超48小时,亦可采取边铺设边回填的流水作业法。先在两端摊铺填料,将格栅固定,再向中部推进。碾压的顺序是先两侧后中间。碾压时压轮不能直接与筋材接触,未压实的加筋体一般不允许车辆在上面行驶,以免筋材错位。分层压实度为20-30cm。压实度必须达到设计要求,这也是加筋土工程的成败关键。 5、防排水措施:在加筋土工程中,一定要作好墙体内外的排水处理;要做好护脚,防冲刷;在土体内要设置滤、排水措施,必要时,应设置土工布、透水管(或盲沟)。采取疏导的方式排水,不能堵塞,否则产生隐患。 土工格栅施工工艺(1)首先精确放出路基边坡线,为了保证路基宽度,每侧各加宽0.5m,把晾晒好的基底土进行整平后用25T振动压路机静压两遍,再用50T震压四遍,不平整的地方人工配合整平。 (2)铺垫0.3m厚的中(粗)砂,人工配合机械整平后,25T的振动压路机静压两遍。 (3)铺设土工格栅,土工格栅铺设时底面应平整、密实,一般应平铺,拉直、不得重叠,不得卷曲、扭结,相邻的两幅土工格栅需搭接0.2m,并沿路基横向对土工格栅搭接部分每隔1米用8号铁丝进行穿插连接,并在铺设的格栅上,每隔1.5-2m用U型钉固定于地面。 (4)第一层土工格栅铺好后,开始填设第二层0.2m厚的中(粗)砂,其方法:汽车运砂到工地卸于路基一侧,而后用推土机向前赶推,先把路基两侧2米范围内填筑0.1m后,把第一层土工格栅折翻上来再填上0.1米的中(粗)砂,禁止两侧向中间填筑和推进,禁止各种机械在没有填筑中(粗)砂的土工格栅上通行作业,这样能保证土工格栅平整,不起鼓,不起皱,待第二层中(粗)砂平整后,要进行水平测量,防止填筑厚度不均匀,待抄平无误后用25T振动压路机静压两遍。 (5)第二层土工格栅施工方法同第一层方法一样,最后再填筑0.3m的中(粗)砂,填筑方法同第一层一样,用25T压路机静压两遍后,这样路基基底加固就处理完毕。 (6)在第三层中(粗)砂碾压好后,沿线路纵向在边坡两侧各铺设土工格栅两幅,搭接0.16m,并用同样方法连接好,然后开始土方施工作业,铺设土工格栅进行边坡防护,必须每层测量出铺设的边线,每侧要保证边坡整修后土工格栅埋于边坡内0.10m。 (7)边坡土工格栅每填筑两层土,即厚度0.8m时就需两侧同时铺设一层土工格栅,然后以此类推,直至铺到路肩表面土下。 (8)路基填筑好后,及时进行边坡整修,并进行坡脚的干砌片石防护,对该段路基除每侧加宽0.3m外,并预留1.5%的沉降量。 土工格栅施工注意事项土工格栅的铺筑面应较为平整,铺筑层经验收合格后,为防纵向歪斜现象,先按幅宽在铺筑层划出白线或挂线,即可开始铺筑,然后用铁钉固定格栅的端部(每米宽用钉8根,均匀距离固定),固定好格栅端部后,用铺筑机将格栅缓缓向前拉铺,每铺10米长进行人工拉紧和调直一次,直至一卷格栅铺完,再铺下一卷,操作同前,铺完一卷后用6T-10T的压路机从起始点开始向前进方向碾压一遍即可,(如铺筑在中面层上和找平层上,用钢辊压路机为宜;如格栅直接铺在混凝土路面上,用胶辊压路机为宜,)接铺:以卷长为单位作为铺设的段长,在应铺格栅的段长内铺满以后,再整体检查一次铺筑质量,然后接着铺筑下一段,下一段铺筑时,格栅与格栅可以用10-15CM的搭接长度,并用铁钉或木楔固定后继续向前进方向铺第二段,依次类推,操作要求同前。 土工格栅施工工艺流程检测、清理下承层人工铺设土工格栅搭接、绑扎、固定摊铺上层路基土碾压检测, 土工格栅在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设,其上下层填料无刺坏土工格栅的杂物,铺设土工格栅时,将强度高的方向垂直于路堤轴线方向布置,土工格栅横向铺设,铺设时绷紧,拉挺,避免折皱、扭曲或坑洼,土工格栅沿纵向拼接采用搭接法,搭接宽度不小于20cm。 铺好土工格栅后,人工铺设上层填料,及时完成碾压,避免长期暴晒,然后采用机械运料、整平、碾压,机械摊铺、碾压从两边向中间推进,碾压自两边向中间进行,其压实度保持达到规范要求。 杜绝一切施工车辆和施工机械行驶或停放在已铺好的土工格栅上,施工中随时检查土工格栅的质量,发现有折损、刺破、撕裂等损坏时,视程度修补或更换。 土工格栅的铺设方法锚固法 不带自粘胶的玻璃纤维土工格栅增强沥青混凝土路面和防止路面与路面反射裂缝,可采用锚固法施工,但宜先铺设玻纤土工格栅,再洒布热沥青作粘曾油,施工人员必须戴手套,施工方法如下: a.粘层油选用AH-70或AH-90重油热沥青,粘层油的规格及质量应符合公路沥青路面施工技术规范JTJ032-94,采用专用车辆喷洒。粘层油每平方米用量约0.4kg-0.6kg。 b.铺设玻璃纤维土工格栅时,应保持铺设平顺,拉紧,横向搭接长度宜为50-100mm,纵向搭接长度 宜为150-200mm,并根据摊铺方向,将后一端压在前一端之下。 c.用胶轮压路机碾压。 d. 50?0?.3mm的固定铁皮,要求平整不翘角,周边宜倒角处理,2英寸钢钉(优质水泥钉) e 钉子固定法铺设玻纤土工格栅时,先将一端用固定铁皮和钉子固定在已洒布粘层沥青的下层结构上,钉子可用锤击或射枪射入。再将格栅纵向拉紧时玻纤横向均处于挺直张紧状态。 f.钉子固定时,格栅搭接距离为:纵向接头搭接距离不小于15cm,横向搭接距离不小于5cm。纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。 g.固定时不能将钉子钉玻纤上,也不能用锤子直接敲击玻纤。固定后如发现钉子断裂或铁皮松动,则需予重新固定。 h.为防止施工车辆的轮胎将玻纤格栅和粘油粘起来。和沥青混凝土摊铺机机轮打滑的现象,应在粘层油表面撒石屑,石屑用量为3m3/1000m2-5m3/1000m2。 i.大气温度低于10摄氏度或路面潮湿时不得施工。 j.沥青面层施工方法与普通沥青路面面层施工方法一致,但应注意施工车辆不得在玻纤格栅表面表面急转弯,急刹车。 (2)自粘式玻璃纤维土工格栅直铺法 自粘式玻璃纤维土工格栅是我集团的专利产品,其施工方法便捷,质量稳定。施工方法如下: a.对旧沥青混凝路面和旧水泥混凝路面,做20mm-30mm厚的调平层,使用真空车或洒水车保证路表面清洁干净。 b.喷洒AH-70或AH-90重油热沥青,用量宜为0.3kg-0.4kg/m2。 c.采用我集团提供的专用摊铺车,铺设自粘式玻纤格栅,铺设应平顺,拉紧。 d.横向搭接长度宜为50mm-100mm,纵向搭接长度宜为150mm-200mm,搭接重叠方向与沥青混凝土摊铺机运行的方向一致。 e.使用胶轮压路机碾压(胶轮压路机需有洒水装置)。 土工格栅产品特点1. 强度大、变形小; 2. 蠕变小; 3. 耐腐蚀、寿命长:钢塑土工格栅以塑料材料为保护层,在辅以各种助剂使其具有抗老化、氧化性能,可耐酸、碱、盐等恶劣环境的腐蚀。因此,钢塑土工格栅可以满足各类永久性工程100年以上的使用需求,且性能优,尺寸稳定性好。4. 施工方便快捷、周期短、成本低:钢塑土工格栅铺设、搭接、定位容易、平整,避免了重叠交叉,可有效的缩短工程周期,节约工程造价的10%-50%。 工程应用领域: 公路、铁路、桥台、引道、码头、水坝、渣场等的软土地基加固、挡墙和路面抗裂工程等领域。 工程作用: 1、强度大、蠕变小、适应各类环境土壤,完全可以满足高等级公路中的高大挡墙使用。 2、能有效的提高加筋承载面的嵌锁、咬合作用、极大程度的增强地基的承载力、有效的约束土体的侧向位移,增强地基稳固性能。 3、与传统格栅相比更具有强度大、承载力强、抗腐蚀、防老化、摩擦系数大、孔眼均匀、施工方便、使用寿命长等特点。 4、更适应于深海作业、堤岸加固,从根本上解决了其他材料做石笼因长期受海水冲蚀而造成的强度低、耐腐蚀性能差、使用寿命短等技术难题。 5、能有效的避免在施工过程中被机具碾压、破坏而造成的施工损伤 土工格栅应用领域: 1.、适用于各种公路、铁路、机场的路基增强路面增强。零 五 叁。肆,捌 贰,捌 贰。壹,柒 柒。东方悦 有最专业的双向塑料土工格栅厂家行业信息,我们竭诚为您提供优秀的信息产品服务。 2、适用于大型停车场和码头货场等永久性承载的地基增强。 3、适用铁路、公路的边坡防护。 4、适用的涵洞增强。 5、适用于单向拉伸土工格栅增强后的土坡的二次增强,进一步增强土坡,防止水土流失。 6、矿山、坑道加固。 用途 土工格栅适用于各种堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强,壹 叁,柒 玖,壹 叁。壹 贰。壹,捌 捌,东方敏。大型机场、停车场、码头货场等永久性承载的地基补强。 1. 土工格栅用于增大路(地)基的承载力,延长路(地)基的使用寿命。 2. 土工格栅用于防止路(地)面塌陷或产生裂纹,保持地面美观整齐。 3.土工格栅用于施工方便,省时,省力,缩短工期,减少维修费用。 4. 土工格栅用于防止涵洞产生裂纹。 5. 土工格栅用于增强土坡,防止水土流失。 6.土工格栅用于减少垫层厚度,节约造价。 7. 土工格栅用于支撑边坡植草网垫的稳定性绿化环境。应力与应变应力概念物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力,同截面相切的称为剪应力或切应力。应力会随着外力的增加而增长,对于某一种材料,应力的增长是有限度的,超过这一限度,材料就要破坏。对某种材料来说,应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验来测定。将测定的极限应力作适当降低,规定出材料能安全工作的应力最大值,这就是许用应力。材料要想安全使用,在使用时其内的应力应低于它的极限应力,否则材料就会在使用时发生破坏。 工程构件,大多数情形下,内力并非均匀分布,通常“ 破坏”或“ 失效”往往从内力集度最大处开始,因此,有必要区别并定义应力概念。 有些材料在工作时,其所受的外力不随时间而变化,这时其内部的应力大小不变,称为静应力;还有一些材料,其所受的外力随时间呈周期性变化,这时内部的应力也随时间呈周期性变化,称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常材料承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时,破坏就可能发生。另外材料会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增大,这种现象称为应力集中。对于组织均匀的脆性材料,应力集中将大大降低构件的强度,这在构件的设计时应特别注意。 无单位量单位 应变概念 机械零件和构件等物体内任一点(单元体)因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。与点的正应力和切应力(见应力)相对应,应变分为线应变和角应变。受力零件和构件上的每一点都可取一个微小的正六面体,称为单元体。单元体任一边的线长度的相对改变称为线应变或正应变;单元体任意两边所夹直角的改变称为角应变或切应变,以弧度来度量。线应变和角应变是度量零件内一点处变形程度的两个几何量。零件变形后,单元体体积的改变与原单元体体积之比,称为体积应变。线应变、角应变和体积应变都是无量纲的量。当单元体各个面上的切应力都等于零,而只有正应力作用时,称该单元体为主单元体,它的各个面称为主平面,各主平面交线的方向称为主方向。沿主方向的线应变称为主应变。当外力卸除后,物体内部产生的应变能够全部恢复到原来状态的,称为弹性应变;如只能部分地恢复到原来状态,其残留下来的那一部分称为塑性应变。 A 线应变1 在直角坐标中所取单元体为正六面体时,三条相互垂直的棱边的长度在变形前后的改变量与原长之比,定义为线应变,用表示。一点在x、y、z方向的线应变分别为x、y、z。线应变以伸长为正,缩短为负。 B 切应变 单元体的两条相互垂直的棱边,在变形后的直角改变量,定义为角应变或切应变,用表示。一点在x-y方向、y-z方向、z-x方向的切应变,分别为xy、yz、zx。切应变以直角减少为正,反之为负。 C 一点的应变状态 一点的应变分量x、y、z、xy、yz、zx已知时,在该点处任意方向的线应变,以及通过该点任意两线段间的直角改变量,都可根据应变分量的坐标变换公式求出。该点的应变状态也就确定。 表示一点应变状态的9个应变分量x、y、z、xy、yx、yz、zy、zx、xz组成的应变张量,即 式中 右边的张量中的切应变用xy、xz、-表示,适用于使用张量的附标标号的表示法; 左边张量中的切应变用xy、xz、-表示,是工程习惯表示法。 二者概念相同,大小相差一倍。应变张量也是二阶对称量,其中切应变分量xy=yx,.。回弹模量定义回弹模量是指路基,路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值,土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内,在垂直荷载作用下,抵抗竖向变形的能力,如果垂直荷载为定值,土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小;如果竖向位移是定值,回弹模量值愈大,则土基承受外荷载作用的能力就愈大,因此,路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。 确定回弹模量的方法现场实测法、室内试验法、换算法、查表法。 回弹模量测试步骤(1)用千斤顶开始加载,注视测力环或压力表,至预压0.05MPa,稳压1min,使承载板与土基紧密接触,同时检查百分表的工作情况是否正常,然后放松千斤顶油门卸载,稳压1min,将指针对零或记录初始读数。 (2)测定土基的压力-变形曲线。用千斤顶加载采用逐级加载卸载法,用压力表或测力环控制加载量,荷载小于0.1MPa时,每级增加0.02MPa,以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后,稳定1min,立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0,待卸载稳定1min后,再次读数,每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时,取平均值。如超过30%,则应重测。当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。 (3)各级荷载的回弹变形和总变形,按以下方法计算: 回弹变形L=(加载后读数平均值一卸载后读数平均值)弯沉仪杠杆比 总变形L=(加载后读数平均值一加载初始前读数平均值)弯沉仪杠杆比 (4)测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后,取走千斤顶,重新读取百分表初读数,然后将汽车开出10m以外,读取终值数,两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量。 (5)在试验点下取样,测定材料含水量。取样数量如下: 最大粒径不大于4.75mm,试样数量约120g; 最大粒径不大于19mm,试样数量约250g; 最大粒径不大于31.5mm,试样数量约500g. (6)在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法及其他方法测定土基的密度。 沥青混合料马歇尔稳定度及浸水马歇尔试验 过程马歇尔试验是确定沥青混合料油石比的试验。其试验过程是对标准击实的试件在规定的温度和湿度等条件下受压,测定沥青混合料的稳定度和流值等指标,经一系列计算后,分别绘制出油石比与稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度的关系曲线,最后确定出沥青混合料的最佳油石比。 具体操作(一)试验目的以进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定试验供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力时使用,通过测试其水稳定性检验配合比设计的可行性。 (二)仪器设备沥青混合料马歇尔试验仪、恒温水槽等。 (三)试验步骤1、准备工作 (1) 按标准击实法成型马歇尔试件,其尺寸应符合规范规定,一组试件的数量最少不得少于4个。 (2) 量测试件的直径及高度。 (3) 按规范规定的方法测定试件的密度、计算有关物理指标。 (4) 将恒温水槽调节至要求的试验温度。 (一) 标准马歇尔试验方法 1、将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温。 2、将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度。 3、当采用自动马歇尔试验仪时,连接好接线。 4、启动加载设备,使试件承受荷载,加载速度为505mm/min。 5、记录或打印试件的稳定度和流值。 (二) 浸水马歇尔试验方法:与标准马歇尔试验方法的不同之处在于,试件在已达规定温度恒温水槽中的保温时间为48h,其余均与标准马歇尔试验方法相同。 马歇尔试验仪(四)注意事项1、如标准马歇尔试件高度不符合63.5mm1.3mm的要求或两侧高度差大于2mm时,此试件应作废。 2、从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间,不得超过30s。 3、当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时,该测定值应予舍弃,并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6个时,k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。 试验技术指标1、高温稳定性检验 2、浸水马歇尔试验 3、冻融劈裂试验 4、水稳定检验 5、低温抗裂性检验以及渗水系数检验。水泥砂浆水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆。通常所说的1:3水泥砂浆是用1份水泥和3份砂配合,实际上忽视了水的
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