交通荷载及路面设计参数PPT课件

1 路面材料设计参数 小组成员 郑超柯毅蒋嘉兴杨威郭琪欧远成 2 核心内容 基本介绍无机结合料稳定材料沥青混合料水泥混凝土材料级配碎石 3 路面材料参数基本介绍 路面材料参数主要包括模量和泊松比 泊松比一般来说是比较稳定的 在路面设计时 一般对特定的材料选用一定的泊松比 路面材料的模量值是表征材料刚独特性的指标 常用当轴压缩实验 直接劈裂实验 弯拉实验等方法进行测试 由于路面结构材料具有非线性特性 路面结构模量根据计入变形的不同 分为形变模量和回弹模量 形变模量中的变形包括会谈变形和塑性变形 而回弹模量中的变形仅考虑材料的回弹变形 目前国内外路面设计一般采用回弹模量 根据加载形式 静态加载和动态加载 的不同 材料回弹模量又可以分为静态模量和动态模量 4 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件 试件高 直径 1 1的圆柱体 养生时间为材料设计龄期7天 整个养生期间的温度应保持20 2 养生期的最后一天 将试件浸泡在水中水的深度应使水面在试件顶上约2 5cm 侧向没有围压时的单轴抗压强度 5 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量试验在养生期的最后一天首先将圆柱形试件的两个端面应用水泥净浆彻底抹平 然后将试件直立桌上 在表面撒少量0 25 0 5mm的细砂 用直径打于试件的平面圆形钢板放在顶面 加压旋转圆钢板 使顶面齐平 最后将端面已经处理平整的试件浸水一昼夜进行养生 加载板上的计算单位压力的选定值 对于无机结合料稳定基层材料 用0 5 0 7MPa 对于无机结合料稳定底基层材料 用0 2 0 4MPa 实际加载的最大单位压力应略大于选定值 6 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料劈裂强度试验 间接抗拉强度 试件的制作与无限抗压强度试验的试件制作相同 只是在试验时在侧向测定试件的最大劈裂强度 计算得到无机结合料稳定材料的劈裂强度 侧向加压时应放置压条 并将试件横置在压条上 同时在试件顶面也放一压条 上下压条与试件的接触线必须位于试件直径的两端 并与升降台垂直 压条采用半径与试件半径相同的弧面压条 其长度应大于试件高度 劈裂实验示意图 7 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的劈裂模量试验试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同 要求在加载过程中 每到一定荷载 就读记一次形变 在试件破坏前应能记录6 7次荷载和相应形变 然后将试件压至破坏 读记破坏时的荷载和形变 并绘制单位压力与形变的关系曲线 必要时对曲线进行修正 8 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料疲劳强度试验通过试件施加重复应力进行试验 可绘出应力比水平与重复荷载作用次数的关系曲线 疲劳曲线 并可回归出疲劳方程 r f lgNf 疲劳试验方法劈裂疲劳试验 我国 小梁疲劳试验直接抗拉试验 9 二灰砂砾 小梁 应力强度比疲劳寿命曲线 1 无机结合料稳定材料 10 水泥砂砾 小梁 应力与强度比疲劳寿命曲线 1 无机结合料稳定材料 11 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的设计参数 疲劳参数 未来我国基层疲劳方程 12 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的设计参数 模量参数计算 13 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的设计参数 模量参数计算 14 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的设计参数 模量参数建议值 15 1 无机结合料稳定材料 无机结合料稳定材料的设计参数 动态模量建议值 无机结合料稳定材料抗压强度和动态回弹模量参数 示意图 16 2 沥青材料 沥青混凝土的抗压试验沥青混合料的弯沉计算时抗压回弹模量的试验温度为20 弯拉验算时抗压回弹模量的试验温度为15 劈裂强度的试验温度也为15 试验采用圆柱体试件 其直径为100mm 高为100mm 试验加载的速率为2mm min 试件成型采用静压法 轮碾法 搓揉法和旋转压实成型法 试件的密度应符合马歇尔标准击实密度100 用于抗压强度试验的试件个数不得少于3个 用于抗压回弹试验的试件个数不得少于3 6个 对抗压强度要求以2mm min的加载速率均匀加载直至破坏 由破坏荷载P和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度 MPa 17 2 沥青材料 沥青混凝土的劈裂试验沥青混凝土的劈裂试验既可以为沥青路面设计提供设计参数 也可以评价沥青混凝土的低温特性 当用于评价沥青混凝土的低温特性时的试验温度为 10 试验加载速率为1mm min 我国沥青混凝土路面的设计参试采用静参数 采用的试验温度为15 试验加载速率为50mm min 计算时相应的泊松比采用0 30 试件马歇尔击实成型的方法 轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件 采用马歇尔击实成型的试件的尺寸要求为直径101 6mm 高为63 5mm 轮碾机成型的板体试件和道路现场钻孔试件的尺寸要求为直径100mm或150mm 高为40mm 18 2 沥青材料 沥青混凝土疲劳强度试验有控制应力与控制应变两种试验方法 厚沥青路面宜采用控制应力的方法 薄沥青路面宜采用控制应变的方法 一般路面厚度可采取其中一种方法 目前一般建议采用控制应变的方法 未来我国基层疲劳方程 19 2 沥青材料 沥青混凝土材料的设计参数 疲劳参数 20 2 沥青材料 沥青混凝土材料的设计参数 静态模量参数 21 2 沥青材料 沥青混凝土材料的设计参数 动态模量参数 常用沥青混合料20 10Hz动态回弹模量参数建议值 22 3 水泥混凝土材料 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量 23 3 水泥混凝土材料 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量水泥混凝土抗折强度试件为直角棱柱体小梁 标准试件尺寸为150mm 150mm 550mm 在标准条件下 经养护28d后 按三分点处双点加载 图6 11 测定其抗折强度 fcf 和抗折弹性模量 疲劳参数 24 3 水泥混凝土材料 水泥混凝土抗折强度和水泥混凝土抗折弹性模量参数值 水泥混凝土强度和弹性模量经验参考参考值 25 4 级配碎石 级配碎石回弹模量是沥青路面结构力学响应分析的重要参数之一 他是级配碎石性质 状态 含水率和密实度 和应力状况等的函数 对于处于特定状态 一定含水率和密实度值 的各类级配碎石和路基土来说 应力状况是影响其模量取值得主要因素 26 4 级配碎石 影响因素 影响粒料层模量的因素以及变化趋势 27 4 级配碎石 28 小组讨论 交通荷载是路面设计的最主要参数 请组成小组 进行路段交通量调查 统计分析轴载作用次数 调查时注意 如何获取轴载数据和轴载类型 如何进行轴载分类统计 超载是我国道路交通的重要问题 请结合习题8到习题11分析超载对路面的影响 对矿区重载道路 请说明应该选择沥青混凝土路面还是选择水泥混凝土路面 29 练习与讨论 1 为什么要进行车辆类型和轴载类型的分类 路面设计用的交通量和道路等级确定的交通量有何差别 2 荷载对路面的作用有哪些 什么情况下用哪种荷载作用方式 3 什么是标准轴载 我国用什么做为标准轴载 其他国家为什么用不同的标准轴载 4 为什么要进行轴载换算 水泥混凝土路面很沥青混凝土路面如何进行轴载换算 5 何谓路面设计累计当量轴次Ne 怎样确定 它在路面设计中有何用处 6 不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的 请说明该 等效原理 的主要依据是什么 7 碎砾石在不同偏应力下抵抗累积变形性能有何不同 30 练习与讨论 8 请下表中的车辆类型按沥青路面要求进行轴载换算系数 9 假如上表中的汽车载重超载10 20 50 请再按沥青路面要求进行轴载换算系数 10 请上表中的车辆类型按按水泥混