《C路面概论》ppt课件

1、路基路面工程HongxiaTAN第9章 路面概论9.1 路面构造9.1.1 路面横断面与路拱 横断面方式：槽式、全铺式路基路面工程HongxiaTAN沥青混凝土、水泥混凝土12%沥青碎石、沥青表处、沥青贯入、整齐块石1.52.5%半整齐块石、不整齐块石23%粒料路面碎石、砾石2.53.5%低级路面炉渣土、砾石土、砂砾土34%注：选择时思索路面宽度、降雨量、纵坡大小等要素；路肩横坡比路面横坡大1以上。 路拱路拱 1路拱作用：排水路拱作用：排水 2路拱方式：直线、折线、抛物线形路拱方式：直线、折线、抛物线形 3路拱横坡路拱横坡 路基路面工程HongxiaTAN9.1. 2 路面构造层次面层基层垫层

2、路基中面层基层垫层路基上面层下面层底基层面层资料沥青混凝土、水泥混凝土、沥青碎石等基层资料半刚性资料、碎砾石等垫层资料砂砾、炉渣、稳定土等路基路面工程HongxiaTAN路面各层的功能特点面层：面层是直接同行车及大气接触的外表层次，它接受较大行车荷载的垂直力、程度力和冲击力的作用，同时还遭到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的构造强度、抗变形才干和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，外表还应有良好的抗滑性与平整度。基层：主要接受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其分散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的分散应力的才干；基层受大气

3、影响较面层小，但仍能够受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。垫层：垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度情况、使面层与基层免受土基水温情况变化的不良影响或维护土基处于稳定形状；同时，也可分散基层传送的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。路基路面工程HongxiaTAN路基路面工程HongxiaTAN9.1 .3 路面类型与等级1 1路面类型路面类型按面层资料分为：沥青路面、混凝土路面、粒料路面等按面层资料分为：沥青路面、混凝土路面、粒料路面等按力学特性分为：柔性路面、刚性路面、半刚性路面半刚性基按力学

4、特性分为：柔性路面、刚性路面、半刚性路面半刚性基 层沥青路面层沥青路面路基路面工程HongxiaTAN柔性路面(Flexible pavement)总体构造刚度相对较小， 荷载作用下的弯沉变形 较大，抗弯拉强度较低， 传送给土基的单位压力 也较大，它主要包括各 种未经处置的粒料基层 和各类沥青面层、碎砾 石面层或块石面层组成的 路面构造路基路面工程HongxiaTAN刚性路面(Rigid pavement) 主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面构造，其强度高、弹性模量高、处于板体任务形状，传送给根底的单位压力小。路基路面工程HongxiaTAN半刚性路面(Semi-rigid Pavement

5、) 由半刚性基层和铺筑其上 的沥青面层组成半刚性路 面，也有改善沥青混凝土 性能使其呈现半刚性的 半刚性路面。路基路面工程HongxiaTAN2路面等级路面等级面层类型适用的公路等级高 级水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石、整齐块石或条石高速、一级、二级次高级路拌沥青碎砾石、沥青贯入碎砾石、沥青外表处治、半整齐块石二级、三级中 级水结碎石、泥结碎石、级配碎砾石、不整齐块石、其他粒料三级、四级低 级各种粒料或当地资料改善土，如炉渣土、砾石土、砂砾土等四级路基路面工程HongxiaTAN9. 2 行车荷载路基路面工程HongxiaTAN9.2.1 汽车荷载作用图式轴数 前轴单、双轴；后轴单、双、

6、三轴； 前、后轴分别占1/3、2/3左右； 汽车设计轴载130kN以下。 轴重 换算为标准轴载(Ps=100kN) 轮数 单轮组、双轮组、四轮组 接触压力 近似均匀分布，一般略小于轮胎压力 接触面积 近似圆形，轴载大时，接近椭圆形 当量单圆 当量双圆 轴载一侧双轮组用一个或两个圆形均布荷载表示。 路基路面工程HongxiaTAN9.2.2 汽车荷载对路面的作用静压力 轴载 P 水平力 滚动阻力（小） ； 驱动力、制动力（大） 。 S=f P 正常情况时 f =0.250.3 加速减速时 f =0.500.6 紧急制动时 f =0.750.8 水平力系数与路面表面粗糙度、潮湿程度有关 路基路面工

7、程HongxiaTAN9.2.3 动荷载荷载的动态影响 作用时间短，路面变形不充分。车速越高，变形量越小，路基路面结构动态刚度大于静态刚度。瞬时性效应决定于路面特性、平整度、行车速度、车辆减振特性等，一般K=1.01.3。动 荷 系 数 和冲击系数作用时间短，路面变形不充分。车速越高，变形量越小，路基路面结构动态刚度大于静态刚度。瞬时性效应决定于路面特性、平整度、行车速度、车辆减振特性等，一般K=1.01.3。动 荷 系 数 和冲击系数路基路面工程HongxiaTAN9.2.4 断面交通量,车道交通量,方向系数,车道系数(设计车道)交通量=断面交通量方向系数车道分配系数 方向系数 0.50.6

8、（一般） 车道分配系数 1.0 (1 车道/方向) 0.81.0 (2 车道/方向) 0.60.8 (3 车道/方向) 0.50.75 (4 车道/方向) 路基路面工程HongxiaTAN9.2.5 轴载组成轴载谱道路上各级轴载次数占总次数的比例出现的频率。路基路面工程HongxiaTAN9.2.6 轴载等效换算标准轴载 100kN（中、日、德、俄等国） 82 kN（美、英、南非等国） 130kN（法、比、西等国） 换算原则 不同轴载作用下，相同路面结构达到相同的损坏程度的作用次数比值。 换算公式 nsiisiPPNN)( 反映轴数、轮组数的系数； n 反映路面结构材料的疲劳特性。 沥青混合料

9、 n=4.35 半刚性材料 n=8 水泥混凝土 n=16 路基路面工程HongxiaTAN9.2.7 设计年限内累计轴载作用次数路面设计年限：1(1)1365terNNr柔性(沥青)路面： 高速、一级15年，二级12年，三级10年，四级6年水泥混凝土路面：高速、一级30年，其他公路20年 路基路面工程HongxiaTAN9.2.8 轮迹横向分布系数一个车道内，轮迹带宽（50cm 左右）作用次数的累计频率。 沥青路面 0.50.6 纵缝边缘 横缝边缘 0.170.22 0.40.55 0.340.39 0.50.6 混凝土路面 高速公路、一级公路 其他公路行车道 7m 以上 其他公路行车道 7m

10、 以下 0.540.62 0.60.7 路基路面工程HongxiaTAN9.3 环境要素9.3.1 路面温度变化规律1周期性变化按年、日，与气温变化规律类似2路面内最高温度高于最高气温 路基路面工程HongxiaTAN9.3.2 路面温度情况影响要素材料热传导率、热容量、热吸收能力内部因素太阳辐射、气温、风速、降水、蒸发外部因素材料热传导率、热容量、热吸收能力内部因素太阳辐射、气温、风速、降水、蒸发外部因素路基路面工程HongxiaTAN9.3.3 路面温度情况预测方法统计法 沥青路面最高温度： QTTa124. 0874. 068. 8maxmax 混凝土路面最大温度梯度：QTTag0011

11、2. 000348. 0086. 0max 理论法 基本方程为： tTkrsZT22 其中，r密度； s热容量； k热传导率。 对于半无限体：可用解析法求解。 对于层状体系：可用数值法（有限元、有限差分法）求解。 路基路面工程HongxiaTAN9. 4 路面资料的力学强度特性摩尔-库伦强度实际：tgc C, 值如何确定： 直剪实验； 三轴紧缩实验：开式、闭式1. 抗剪强度路基路面工程HongxiaTAN 2. 抗压强度 3. 抗拉强度路基路面工程HongxiaTAN4. 抗弯拉强度路基路面工程HongxiaTAN24ctPAPPAD22(sin 2)ttPhDPahaD2232ffP Lbh

12、P Lbh（三分点加载）（中点加载）3）抗折强度直接拉伸：间接拉伸（劈裂）：（线接触时）（弧形压条）2）抗拉强度圆柱体或棱柱体试件：1）无侧限抗压强度（三分点加载）（中点加载）3）抗折强度直接拉伸：间接拉伸（劈裂）：（线接触时）（弧形压条）2）抗拉强度圆柱体或棱柱体试件：1）无侧限抗压强度路基路面工程HongxiaTANe 瞬时弹性应变 ve 粘弹性应变 vpe 粘塑性应变 弹性参数 E 粘性参数 劲度 TtTtSS,)( 5. 沥青混合料流变特性路基路面工程HongxiaTAN1）概念 疲劳 低于材料极限强度（f）的应力（）多次（fN）重复作用导致材料破坏的现象。 疲劳强度 fN 疲劳寿命

13、f 应力水平 疲劳方程 fNs关系，或ffNss关系 疲劳机理 损伤累积，即局部缺陷（微裂纹）应力集中缺陷扩大应力再集中缺陷再扩大破坏。 6. 疲劳特性路基路面工程HongxiaTAN2路面资料的疲劳特性 水泥混凝土 不考虑高低应力比时： lg0.9440.077 lg0.8850.063lgrffrffrffNNNsabsssss=- =-=- 考虑高低应力比时： maxmaxminmax0.05160.0570.0650.0724(1) lglglg0.0422(1) lg()()fffffefefeRNARNRKNKNKN普通混凝土碾压混凝土sasssss=-=-= 路基路面工程Hong

14、xiaTAN0.110.111 0.075lg0.35/0.45/rfffsfCrfsfCrNKNAKNA 12120.221()1()0.09/nfrnfrfsafCrNKNKKA NA沥青混合料半刚性材料沥青混合料半刚性材料路基路面工程HongxiaTAN3）Miner 定律（损伤线性累积） 某一应力级位i作用疲劳寿命为iN，实际 作用次数为in，则损伤为iiNn。若有 K 个应力作 用，则累积损伤为kiiiNnD1。当 D=1 时，达到 破坏状态。 路基路面工程HongxiaTAN本章根本要求：路面构造及层位功能、路面的等级与分类；掌握行车荷载的分析方法；了解环境要素的影响；路面资料的力学强度特性；了解路面资料的累积变形与疲劳特性。路基路面工程HongxiaTAN思索题：路面构造可分成哪几个主要层次？各层的作用和要求是什么？在路基路面设计中，要思索哪些行车荷载要素？简述荷载单圆图式和双圆图式的含义。比较交通量与轴载谱在概念、观测方法、用途方面的不同之处。影响路面温度情况的要素有哪些？它们的影响有何规律性？评述估算路面构造内温度形状的两类方法。路面资料的抗拉强度与抗弯拉强度有哪些测试方法？其强度大小取决于哪些要素？分析比较