模块一 公路基本知识(二)

1、路基施工与构造模块一 公路基本知识（二）甘肃交通职业技术学院公路桥梁系关于路基工程学习应了解的几个问题 问题清单问题清单一、路基如何受力？一、路基如何受力？路基强度力学特性路基强度力学特性二、路基如何变形？二、路基如何变形？路基抗变形能力及材料参数路基抗变形能力及材料参数一、路基的力学强度特性一、路基的力学强度特性 核心内容 路基土的受力分析 路基工作区及其应用 路基土的受力特性 重复荷载对路基土的影响路基自重应力：路基自重应力： ZB 路基任意点：路基任意点：BZ1、路基受力分析25.21DZpz 1）均布荷载）均布荷载 2）集中荷载）集中荷载0.5K ,2一般ZPKZ车轮荷载应力：车轮荷载

2、应力：假设：路基为一弹性半空间体，车轮荷载为一圆形均布垂直荷载。在路基某一深度在路基某一深度Za处，当处，当车轮荷载引起的垂直应力车轮荷载引起的垂直应力与与路基土自重引起的垂直应力路基土自重引起的垂直应力相相比大于等于比大于等于0.1时对应的深度，该深度时对应的深度，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。范围内的路基称为路基工作区。概念：概念： 对模量不同的路面结构 ，应将路面折算为与路基同一性质的整体后，再进行计算。5.2011EEhhinii要求：要求： 2、路基工作区（ subgrade workzone ）路基工作区深度0.5K,3一般KnPZa该深度该深度Za随车辆荷载增大而增大，随

3、路面的强度和厚度的增加而减小。随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。 1.工作区工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高内：强度、稳定性重要，压实度提高。2.说明：路基结构指的是路基工作区范围，采用上路床与下路床（传统叫法）范围近似说明：路基结构指的是路基工作区范围，采用上路床与下路床（传统叫法）范围近似界定公路路基结构。在本门课程中，路基工作区范围指的就是路床范围。界定公路路基结构。在本门课程中，路基工作区范围指的就是路床范围。2、路基工作区的应用3、路基土的受力特性 （1）路基土的非线性特性 路基土的应力应变关系除了非线性特性之外，还表现出弹塑性性质。 （2）路基土应力应变状

4、态测定-模量 lpaEr 002021lpaEra41020 lpaE214020路基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线路基在圆形承载板下的压力与挠度分布曲线（a）柔性承载板）柔性承载板 （b）刚性承载板）刚性承载板p rPr 2 p rpaar1222 （2）路基土应力应变状态测定-模量 承载板试验曲线 （2）路基土应力应变状态评定-模量 （1）初始切线模量应力值为零时的应力-应变曲线的正切，如图，代表加荷开始时路基土的应力-应变关系。 （2）切线模量某一应力级位处应力-应变曲线的斜率，如图，反映路基土在该级位应力-应变变化的精确关系。 （3）割线模量以某一应力值对应的曲线上的点同起始点相连

5、的割线的斜率，如图，反映该应力范围内的应力-应变关系的平均情况。 （4）回弹模量应力卸除阶段应力-应变曲线的割线模量，如图，反映路基土在回弹变形范围内的应力-应变关系的平均情况。 （3）路基土的流变性质 Rheological property 路基土的变形随时间变化的关系。路基土在荷载作用下的变形不仅与荷载大小有关，而且还与荷载作用的持续时间有关，是一种具有流变性质的材料。 4 4、重复荷载对路基土的影响、重复荷载对路基土的影响 随着作用次数的增加，产生塑性变形的积累，总变形量逐渐增大-由此路面设计规定了路基顶面压应变。重复荷载较小，逐渐压密至稳定；重复荷载较大，产生剪切破坏，路基破坏。 一

6、般采用重复加载的三轴压缩试验确定土的回弹模量。节尾节尾二、路基抗变形能力及材料参数二、路基抗变形能力及材料参数表征路基抗变形能力的主要参数1.路基回弹模量E02.地基反应模量K3.加州承载比CBR 表征土体强度的主要参数1.粘聚力C2.内摩擦角（一）、路基的抗变形能力参数u（1）路基回弹模量 回弹模量能较好地反映路基所具有的部分弹性性质，可以用回弹模量表示路基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。我国公路水泥混凝土路面、沥青路面设计方法都以回弹模量E作为路基的刚度指标 lpaEr 002021lpaEra41020 lpaE214020p rpaar1222 测定时宜采用逐级加载卸载法（直径30.

7、0cm的板）。每一级荷载经过加载和卸载，取得稳定的回弹弯沉之后，再加下一级荷载，如此施加n级荷载后，即可点绘出荷载-弯沉曲线。 在多数情况下，试验曲线呈非线性。在确定模量时，可以根据路基实际受的压力范围或可能产生的弯沉范围在曲线上取值。 路面设计中，按1mm线性归纳法来确定路基的回弹模量。niiniilpaE1120012一、路基的抗变形能力参数 （2）路基土动态回弹模量标准试验方法 路基土动态回弹模量是施加于试件的重复应力峰值与试件相应方向回弹应变峰值之比。 对最大粒径大于19mm的路基土与粒料，应筛除大于26.5mm的颗粒，采用振动或冲击压实成型，试件尺寸应符合直径150mm2mm，高30

8、0mm2mm的要求。 对最大粒径不超过9.5mm，且0.075mm号筛通过百分率小于10%的路基土，应采用振动压实成型，试件尺寸应符合直径100mm2mm，高200mm2mm的要求。 对最大粒径不超过9.5mm，且0.075mm号筛通过百分率不小于10%的路基土，应采用冲击或静压压实成型，试件尺寸应符合直径100mm2mm，高200mm2mm的要求。 （2）路基土动态回弹模量标准试验方法 应力幅值确定 应变幅值确定 动态回弹模量（3）路基反应模量 文克勒地基模型是原捷克斯洛伐克工程师文克勒(Winkler)1876年提出的，其基本假定是地基上任一点的弯沉仅与作用于该点压力p成正比，而与相邻点处压力无关。 直径76cm的刚性板测定。 当路基较软弱时， 取l=0.127cm时相对应的压力p计算路基反应模量； 当路基较为坚硬时，取单位压力p=0.07MPa时相对应的弯沉值l计算路基反应模量。 直径为30cm时，称为K30。K76=0.4K30N/m3 MPa/m lpk （4）加州承载比CBR 加州承载比CBR是美国加利福尼亚州提出的一种评定基层材料承载能力的试验方法。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。%1000ppCBR