公路路基荷载.pptx

1、汽车荷载当量计算,边坡稳定性分析时 将车辆按最不利情况排列，将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力的土层厚度来代替荷载)，以h0表示。,2、公路路基挡土墙 土压力计算 作用于墙后破裂棱体上的车辆荷载，使土体中出现附加的竖直应力，从而产生附加的侧向压力。 均布荷载,车辆荷载换算 1 按墙高确定的附加荷载强度进行换算,2 根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算,动荷载的影响,1、路基填土在动荷载作用下具有临界动应力路基填土的永久变形是否随重复加载次数而稳定取决于路基填土的临界动应力与荷载产生的路基动应力。 2、路基填土的临界动应力不仅与填土本身的物理力学性质(如含水量、容重、颗粒级配等)有关

2、，而且还与重复荷载的特征有关，例如荷载的重复次数、荷载频率和荷载幅值等。,蔡英、曹新文利用室内动三轴试验，研究荷载频率、荷载大小及围压对路基填土的临界动应力和永久变形的影响 图1是无侧限条件下、加载频率为5Hz时，永久应变与重复加载次数的关系曲线，根据曲线特点，可分为三类即衰减型、破坏型和临界型。有侧限情况，永久应变与重复次数的关系具有相同特点,图1. 永久应变与加载次数关系曲线,（1）动应力水平小时表现为衰减型曲线（1、2、3、4、5），加载初期，应变增加较快，到一定次数后，试样密度达到一定程度，能够抵抗外荷载的作用，试样只产生弹性应变，永久应变基本趋于稳定。 （2）破坏曲线如图1中曲线9、

3、10、11、12。试样的永久应变随加载次数非线性增加，一定的加载次数后，由于重复加载导致试样的结构破坏，试样强度降低，变形增量迅速增加，直到破坏。 （3）介于衰减型与破坏型之间的曲线为临界型(图1中曲线6、7、8)，其特点是:应变有时变化较大，有时变化较小，处于波动状态，表明土体处于稳定与破坏的临界状态，是区分变形稳定与破坏的界限。,（4）临界型曲线所对应的动应力定义为“临界动应力” ，它是衰减型和破坏型的动应力分界点，也可以作为土体动强度指标。将土体受到的动应力与土体的临界动应力之比定义为动应力水平。 加载频率的影响,图2、加载频率与临界动应力的关系曲线,加载时，土体的结构要受到破坏，卸载时

4、，土体结构部分恢复，破坏结构的恢复需要一定的时间，加载频率较低，结构能部分或大部分恢复，加载频率较高，结构只能小部分或很小部分得以恢复，加载频率达到一定程度后，结构没有恢复时间，完全不能恢复，土体的临界动应力不再变化。,图3、加载频率与永久应变关系曲线,相同动应力水平时，相同加载次数的永久应变随加载频率线性降低(左图)，而且次数多的斜率大，这说明永久应变不仅与加载频率和动应力水平有关，而且还与动应力大小有关，相同动应力水平时，由于对应加载频率高的临界动应力小，因而实际的动应力小，因此，永久应变小。,动应力的影响深度研究,最大竖向压应力 随路面深度的变化规律,单景松、黄晓明等人采用有限元方法对沥

5、青路面在移动荷载下的响应进行分析。对于正常行驶情况，取行驶速度为30 m/s，有限元模型中只考虑垂直均布荷载。荷载移动带中心线下，当荷载经过时，最大垂直应力 位于表面06 cm范围内，随深度继续增加,最大 迅速减小。,不同车型的影响,赵俊明、刘松玉等人结合连盐高速低路堤，采用如左图路基模型，对路堤进行了动应力、振动响应等现场测试，分析了路基中附加动应力及振动位移的变化规律,在水泥稳碎石基层和面层未施工的情况下，从底基层顶面算起,沿路基深度选取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5m共5个测点进行动应力测试,选取1.0、2.0、3.0、4.0、5.0m共5个测试点进行振动测试，采用20t和2t两

6、种不同车辆和车速进行试验,利用BISAR程序模拟路堤土中不同深度z处的竖向应力P,河海大学查文华、洪宝宁则从路基土工程特性和耦合动力学的角度，建立路基动力分析耦合力学模型，推导出耦合运动方程，同样连盐高速公路为研究背景，建立路基的耦合动力模型,他们得到了20t和2t两种不同车型下路基振动加速度沿深度方向的衰减情况：随车型自重的加大，加速度和传递深度也相应增大，车重较大时，振动加速度传递影响深度约为6 m,峰值接近0.06 m/s2，车重较小时，加速度最大值只有0. 015 m/s2 。,车速的影响,河海大学的模型计算结果显示：路基中的竖向最大动应力随行车速度增加而增大,但速度的提高对路基最大竖

7、向动应力的影响并不显著,并且增加的幅度随速度的增大而减小,东南大学的研究结果：,东大从路堤动应力峰值和路堤振动位移峰值两方面研究了车速对路堤的动态作用，随着行车速度的增加影响深度也在增加。 由于车速越高振动频率越高，而高频主要是对车辆自身的振动产生影响，对路基的影响较小，因此动应力峰值随着行车速度的增加而增大的程度不太明显。 与河海大学的模型计算结果是一致的。,加载方式对路基的影响,河海大学利用模型计算研究了加载方式对路基的影响：在矩形波荷载作用下，引起的振动影响范围约为7 m左右，7 m以下几乎不产生振动；正弦荷载作用下约为6. 5 m左右；恒载作用下影响深度则更小。,不同加载方式下加速度沿深度的变化曲线,路面结构的影响,王国昀通过现场试验研究了路面的影响，其所用的路基断面如图所示：,结果显示：,河海大学利用模型计算了不同路面基层刚度对路基的影响,以上两者的研究均表明在交通