交通荷载及路面设计参数ppt课件

第六章第六章 交通荷载及路面设计参数交通荷载及路面设计参数第六章 交通荷载及路面设计参数School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科主要内容主要内容u第一节第一节 交通荷载及其对路面的作用交通荷载及其对路面的作用u第二节第二节 标准轴载及轴载换算标准轴载及轴载换算u第三节第三节 路面材料设计参数路面材料设计参数主要内容第一节 交通荷载及其对路面的作用School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一第一节 交通荷交通荷载及其及其对路面的作用路面的作用u核心内容核心内容p车辆的种类车辆的种类p汽车的轴型汽车的轴型p汽车对道路的静态压力汽车对道路的静态压力p运动车辆对道路的动态影响运动车辆对道路的动态影响p交通分析交通分析第一节 交通荷载及其对路面的作用核心内容School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一第一节 交通荷交通荷载及其及其对路面的作用路面的作用u交通荷载交通荷载p汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；结构损伤的主要原因；p它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载；动荷载；p汽车荷载的特性包括：汽车荷载的特性包括：汽车轮重与轴重的大小与特性汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置车轴的布置、汽车轴载汽车轴载的时间分布特性的时间分布特性、汽车静态与动态荷载特性汽车静态与动态荷载特性等。等。第一节 交通荷载及其对路面的作用交通荷载School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、车辆的种的种类p道路上通行的汽车车辆主要分为道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车客车与货车两大类。两大类。p客车又分为客车又分为小客车、中客车与大客车小客车、中客车与大客车；p货车又分为货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。p汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要轮，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以以轴重轴重或者或者轮压轮压来进行控制。来进行控制。1、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、汽、汽车的的轴型型u轴载轴型分布轴载轴型分布 p单轴单轮单轴单轮 p单轴双轮单轴双轮p双轴单轮双轴单轮p双轴双轮双轴双轮p多轴多轮多轴多轮2、汽车的轴型轴载轴型分布 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、汽、汽车的的轴型型 汽车的轴型汽车的轴型2、汽车的轴型 汽车的轴型School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、汽、汽车的的轴型型图图2-1 2-1 不同轴型的货车示意图不同轴型的货车示意图 汽车的轴型简化图汽车的轴型简化图2、汽车的轴型图2-1 不同轴型的货车示意图 汽车的轴型简化School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、汽、汽车的的轴型型u轴轮组与轴重：轴轮组与轴重：p整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为的单轴（轴载约为P/3P/3），极少数汽车前轴为双轴单轮组），极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为（轴重约为P/2P/2）。大部分货车后轴由双轮组组成，有单）。大部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴等三种。轴、双轴和三轴等三种。表6-3 汽车及挂车单轴的最大允许轴载的最大限制 单位：Kg 2、汽车的轴型轴轮组与轴重：表6-3 汽车及挂车单轴的最大School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、汽、汽车的的轴型型u轮压与压圆轮压与压圆p轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形，圆形，d d由由p p、P P来计算，来计算，p p可近似取轮胎气压。可近似取轮胎气压。2、汽车的轴型轮压与压圆School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科图图2-2 车轮荷载计算图式车轮荷载计算图式a)单圆图式；单圆图式；b)双圆图式双圆图式 汽车的轮压与压圆汽车的轮压与压圆PPPPPdPPdddD1.5dD路面路面路面路面a)b)3、汽、汽车对道路的静道路的静态压力力图2-2 车轮荷载计算图式 汽车的轮压与压圆PPPPPdPPSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当量圆的直径计算如下：对待，其当量圆的直径计算如下：a)a)双圆荷载的当量圆半径双圆荷载的当量圆半径：b)b)单圆荷载的当量圆直径单圆荷载的当量圆直径D D：3、汽、汽车对道路的静道路的静态压力力荷载圆半径和直径荷载圆半径和直径对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当量圆的School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科 道路上行驶的汽车除给路面施加道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力垂直静压力外，还施加外，还施加水平水平力力和和振动力振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复瞬时性和重复性性。图图2-3车轮作用于路面的垂直压力与水平压力车轮作用于路面的垂直压力与水平压力a)停驻；停驻；b)启动、一般行驶、加速；启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；减速、制动；d)转向转向PPPPVQQa)b)c)d)4、运、运动车辆对道路的道路的动态影响影响图2-3车轮作用于路面的垂直压力与水平压力PPPPVQQa)School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科u1 1）水平力：）水平力：行车安全要求行车安全要求 q qmaxmax p p ，其中，其中 为路表与车轮的附着系数，为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。u2 2）振动力：）振动力：振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。u3 3）瞬时作用及重复：）瞬时作用及重复：路面点的车轮作用时间约为路面点的车轮作用时间约为0.010.010.10s0.10s，结构变形来不及呈，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。4、运、运动车辆对道路的道路的动态影响影响4、运动车辆对道路的动态影响School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科表表2-2 纵纵向向滑滑移移路路面面附附着着系系数数路面状况路面状况路面类型路面类型车速（车速（km/hkm/h）121232326464干燥干燥碎石碎石0.600.60沥青混凝土沥青混凝土0.700.701.001.000.500.500.650.65水泥混凝土水泥混凝土0.700.700.850.850.600.600.800.80潮湿潮湿碎石碎石0.400.40沥青混凝土沥青混凝土0.400.400.650.650.100.100.500.50水泥混凝土水泥混凝土0.600.600.700.700.350.350.550.55路表与车轮的附着系数路表与车轮的附着系数4、运、运动车辆对道路的道路的动态影响影响表2-2 纵向滑移路面附着系数路面状况路面类型车速（School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科4、运、运动车辆对道路的道路的动态影响影响水泥混凝土路面在移动荷载作用下的响应水泥混凝土路面在移动荷载作用下的响应4、运动车辆对道路的动态影响水泥混凝土路面在移动荷载作用下的School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科4、运、运动车辆对道路的道路的动态影响影响车速与路面变形的关系车速与路面变形的关系轴载的动态波动轴载的动态波动4、运动车辆对道路的动态影响车速与路面变形的关系轴载的动态波School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）交通调查与重复荷载交通调查与重复荷载 交通量调查与分析：交通量调查与分析：调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并求算获得设计年限内累计交通量。对路面而言，主要是求算获得设计年限内累计交通量。对路面而言，主要是轴重轴重。轴载组成与轴载换算：轴载组成与轴载换算：不同轴载的作用次数的频率组成即为不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱轴载谱，各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。2 2）轮迹横向分布）轮迹横向分布：总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向分布，车道总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向分布，车道综合累计需考虑。综合累计需考虑。5、交通分析、交通分析1）交通调查与重复荷载5、交通分析School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科5、交通分析、交通分析序号轴型分布代表车型代号整车类1中型货车(载重2.510T)跃进、解放、东风等U1.12重型货车(载重10T)黄河、罗曼、斯太尔等U1.1大通、交通、太脱拉等U1.2半挂类33轴半挂车解放、东风等国产牵引车S1.1.144轴半挂车斯堪尼亚、沃尔沃、斯太尔等进口牵引车或红岩、黄河等引进技术生产的牵引车 S1.1.255轴半挂车S1.2.2S1.2.36=6轴半挂车S1.2.3按轴型分类的车辆类别按轴型分类的车辆类别 1 1）交通调查与重复荷载）交通调查与重复荷载5、交通分析序号轴型分布代表车型代号整车类1中型货车跃进、解School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科5、交通分析、交通分析轴型分类及代号轴型分类及代号轴型示意图轴型示意图整车类Single Unit TruckU1.1U1.2半挂类Semi-Tractor TrailorS1.1.1S1.1.2S1.2.2S1.2.3各类轴型示意图各类轴型示意图 1 1）交通调查与重复荷载）交通调查与重复荷载5、交通分析轴型分类及代号轴型示意图整车类U1.1U1.2半School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科5、交通分析、交通分析我国常用的汽车的路面设计参数我国常用的汽车的路面设计参数标准车标准车2 2）轴载谱）轴载谱5、交通分析我国常用的汽车的路面设计参数标准车2）轴载谱School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2 2）轴载谱）轴载谱5、交通分析、交通分析轴载谱轴载谱轴载谱：不同轴载在道路上的比例关系轴载谱：不同轴载在道路上的比例关系 2）轴载谱5、交通分析轴载谱轴载谱：不同轴载在道路上的比例关School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3 3）车辆荷载的轮迹横向分布）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析、交通分析图图2-7 轮迹横向分布频率曲线轮迹横向分布频率曲线（单向行驶一个车道）（单向行驶一个车道）图图2-8 轮迹横向分布频率曲线轮迹横向分布频率曲线（混合行驶双车道）（混合行驶双车道）3）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析图2-7 轮迹横向分School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3 3）车辆荷载的轮迹横向分布）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析、交通分析沥青混凝土路面车道系数沥青混凝土路面车道系数水泥混凝土路面轮迹横向分布系数水泥混凝土路面轮迹横向分布系数3）车辆荷载的轮迹横向分布5、交通分析沥青混凝土路面车道系数School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二第二节 标准准轴载及及轴载换算算u核心内容核心内容p交通量交通量p标准轴载标准轴载p轴载换算轴载换算p累计标准轴载作用次数累计标准轴载作用次数p标准轴载作用次数的调查与分析标准轴载作用次数的调查与分析第二节 标准轴载及轴载换算核心内容School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、交通量、交通量u年平均日交通量年平均日交通量(AADT)p交通量是指在单位时间内，通过道路某一断面的交通实体数。交通量是指在单位时间内，通过道路某一断面的交通实体数。p我国的我国的公路工程技术标准公路工程技术标准（JTG B01）确定道路等级时规定）确定道路等级时规定的标准车是小客车，即将混合交通量换算成为以小客车为标准的的标准车是小客车，即将混合交通量换算成为以小客车为标准的交通当量。交通当量。u初始年平均日交通量初始年平均日交通量1、交通量年平均日交通量(AADT)School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、标准准轴载u选用标准轴载的原因选用标准轴载的原因p作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原为路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换算成标准轴载。则换算成标准轴载。u标准轴载标准轴载（Equivalent Single Axle Load-ESAL）p根据实际选定的一种代表车型，中国为单轴双轮，称为根据实际选定的一种代表车型，中国为单轴双轮，称为BZZ-100，轴重，轴重100kN。美国为单轴双轮，轴重美国为单轴双轮，轴重80kNu标准轴载标准轴载要求要求p对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。总体轴载水平。2、标准轴载选用标准轴载的原因School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、标准准轴载u几个概念几个概念p超载运输超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。p超限运输超限运输指指被运输的设备、构件或货物，其外形尺寸、被运输的设备、构件或货物，其外形尺寸、高度、高度、重量重量、长度超过了交通部门所规定的范围、长度超过了交通部门所规定的范围。p超载但不超限超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，超载且超限超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。的安全事故。2、标准轴载几个概念School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科轴载换算的基本原则：轴载换算的基本原则：等破坏原则：等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；等厚度原则：等厚度原则：不同标准轴载设计的路面结构厚度相同不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。轴载换算系数公式：轴载换算系数公式：3、轴载换算算轴载换算的基本原则：等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、轴载换算算沥青路面轴载换算系数公式：沥青路面轴载换算系数公式：3、轴载换算沥青路面轴载换算系数公式：School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、轴载换算算沥青路面轴载换算系数公式：沥青路面轴载换算系数公式：3、轴载换算沥青路面轴载换算系数公式：School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、轴载换算算水泥混凝土路面轴载换算系数公式：水泥混凝土路面轴载换算系数公式：旧规范换算公式旧规范换算公式3、轴载换算水泥混凝土路面轴载换算系数公式：旧规范换算公式School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科u初始年平均日交通量初始年平均日交通量N1的计算的计算 u设计年限内一个车道内的累计交通量设计年限内一个车道内的累计交通量4、累、累计标准准轴载作用次数作用次数沥青路面-车道系数车道系数水泥混凝土路面-横向分布系数横向分布系数4、累计标准轴载作用次数沥青路面-车道系数水泥混凝土路面-横School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科5、标准准轴载作用次数的作用次数的调查与分析与分析u调查方法调查方法p地磅静态称重地磅静态称重p人工千斤顶称量人工千斤顶称量p移动式称重移动式称重WIM（weigh-in-motion）WIM设备可以分成固定式和移动式两类设备可以分成固定式和移动式两类5、标准轴载作用次数的调查与分析调查方法School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科5、标准准轴载作用次数的作用次数的调查与分析与分析u交通量增长率交通量增长率 交通量年平均增长率交通量年平均增长率()变化范围变化范围(%)交通量增长率计算方法：回归交通量增长率计算方法：回归T年交通量与年限的关系年交通量与年限的关系5、标准轴载作用次数的调查与分析交通量增长率 交通量年平均增School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科6、交通荷、交通荷载分分级u分级原因分级原因p由于不同等级道路承受不同的交通荷载作用，为了判别由于不同等级道路承受不同的交通荷载作用，为了判别道路承受荷载的轻重，公路道路承受荷载的轻重，公路 沥青路面设计规范沥青路面设计规范和和公路水泥混凝土路面设计规范公路水泥混凝土路面设计规范分别进行了交通荷载分别进行了交通荷载等级的划分。等级的划分。u具体分级具体分级 沥青路面交通荷载分级沥青路面交通荷载分级水泥混凝土路面交通荷载分级水泥混凝土路面交通荷载分级 6、交通荷载分级分级原因沥青路面交通荷载分级水泥混凝土路面交School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科第三第三节 路面材料路面材料设计参数参数u核心内容核心内容p概述概述p无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料p沥青混合料沥青混合料p水泥混凝土材料水泥混凝土材料p级配碎石级配碎石第三节 路面材料设计参数核心内容School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科l1）主要材料类型）主要材料类型松散颗粒型材料松散颗粒型材料 granular沥青结合类材料沥青结合类材料 asphalt mixture无机结合料类材料无机结合料类材料 inorganic binding material水泥混凝土材料水泥混凝土材料 cement concrete 由由于于材材料料（整整体体性性材材料料和和非非整整体体性性材材料料）的的基基本本性性质质和和成成型型方方式式的的不不同同，各各种种路路面面结结构构具具有有不不同同的的力力学学强强度度特特性性（即即应应力力-应应变变关关系系），也也使得路面具有不同的使用品质和使用寿命。使得路面具有不同的使用品质和使用寿命。0、概述、概述1 1、路面材料的几种强度、路面材料的几种强度1）主要材料类型0、概述1、路面材料的几种强度School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科l2）抗剪强度）抗剪强度 shear strength 三轴抗剪试验三轴抗剪试验 摩尔摩尔库仑强度理论：库仑强度理论：=c+tg 直接抗剪试验直接抗剪试验 P/A（极限抗剪力（极限抗剪力/抗剪面积）抗剪面积）其其中中c和和 是是表表征征路路面面材材料料抗抗剪剪强强度度的的两两项项参参数数，c是是材材料料的的黏黏聚聚力力（kpa），是是材材料料内内摩摩阻阻角角，对对于于土土，可可以以通通过过直直剪剪试试验验得得到到；对对于于松松散散粒粒料料无无法法做做直接剪切试验直接剪切试验，可用，可用三轴压缩试验三轴压缩试验测定。测定。三轴试验确定三轴试验确定c.c.c0、概述、概述2）抗剪强度 shear strength三轴试验确定c.School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述l3）抗压强度）抗压强度 compressive strength无侧限的强度试验：无侧限的强度试验：指试样在无侧向压力条件下，抵抗指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限应力。材料经过标准成型和养生后通过轴向压力的极限应力。材料经过标准成型和养生后通过无侧限抗压试验测定的强度。无侧限抗压试验测定的强度。有侧限的强度试验：有侧限的强度试验：描述路面实际的三维状态描述路面实际的三维状态。三轴试验；三轴试验；钢管混凝土。钢管混凝土。0、概述3）抗压强度 compressive strengtSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科l4）抗拉强度）抗拉强度 tensile strength气气温温变变化化会会引引起起路路面面材材料料收收缩缩，湿湿度度变变化化能能产产生生半半刚刚性性材材料料干干缩缩，当当收收缩缩变变形形受受到到约约束束，即即在在材材料料内内产产生生拉拉应应力力，材料抗拉强度不足即可引起路面结构拉伸断裂。材料抗拉强度不足即可引起路面结构拉伸断裂。路路面面材材料料的的抗抗拉拉强强度度主主要要由由混混合合料料中中的的结结合合料料粘粘结结力力提提供供，采用直接拉伸或采用直接拉伸或间接拉伸试验间接拉伸试验测定材料的抗拉强度。测定材料的抗拉强度。l5）抗弯拉强度）抗弯拉强度 flexible strength路路面面材材料料的的实实际际工工作作状状态态是是弯弯曲曲反反复复变变化化的的，结结构构层层底底首首先先容容易易出出现现局局部部拉拉裂裂、产产生生弯弯曲曲断断裂裂。材材料料的的抗抗弯弯拉拉强强度度一般采用简支梁三分点加载进行测定。一般采用简支梁三分点加载进行测定。0、概述、概述4）抗拉强度 tensile strength0、概述School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述22、路面材料的强度试验、路面材料的强度试验1）抗压强度试验）抗压强度试验一般有大试件、中试件和小试件。一般有大试件、中试件和小试件。小试件小试件指指50mm*5 0mm；中试件中试件指指100mm*100mm；大试件大试件指指 150 mm*150mm。0、概述2、路面材料的强度试验1）抗压强度试验School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科间接拉伸试验间接拉伸试验1-1-压条；压条；2-2-试件试件pp112接拉伸试验接拉伸试验1-1-上盖帽；上盖帽；2-2-变形传感器；变形传感器；3-3-金属箍；金属箍；4-4-下盖帽；下盖帽；5-5-试件试件321540、概述、概述2）抗拉强度试验（直接拉伸试验和间接拉伸试验）抗拉强度试验（直接拉伸试验和间接拉伸试验）沥青和水泥混凝土间接抗拉强度试验沥青和水泥混凝土间接抗拉强度试验沥青混凝土抗弯拉强度试验沥青混凝土抗弯拉强度试验水泥混凝土抗弯拉强度试验水泥混凝土抗弯拉强度试验弯拉试验弯拉试验抗弯拉强度试验抗弯拉强度试验劈裂实验示意图劈裂实验示意图间接拉伸试验pp112接拉伸试验321540、概述2）抗拉强School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述直接拉伸直接拉伸间接拉伸试验间接拉伸试验沥青和水泥混凝土沥青和水泥混凝土间接抗拉强度试验间接抗拉强度试验0、概述直接拉伸间接拉伸试验沥青和水泥混凝土间接抗拉强度试School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科 我国我国沥青及沥青混合料试验规程沥青及沥青混合料试验规程中标准弯曲实验试件为中标准弯曲实验试件为250mm30mm35mm 250mm30mm35mm 的棱柱体小梁，跨径的棱柱体小梁，跨径200200 0.5mm0.5mm。试验温度采。试验温度采用用1515 0.50.5，评价低温拉伸性能时，宜采用，评价低温拉伸性能时，宜采用-10-10 0.50.5。0、概述、概述沥青混凝土沥青混凝土抗弯拉强度试验抗弯拉强度试验弯曲实验弯曲实验有切口的弯曲实验有切口的弯曲实验 我国沥青及沥青混合料试验规程中标准弯曲实验试件为25School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科150mm150mm550mm 的棱柱体梁的棱柱体梁图图2-30 2-30 小梁试验加载图式小梁试验加载图式(1-1-试验梁；试验梁；2-2-承压板；承压板；3-3-支点；支点；4-4-顶杆；顶杆；5-5-千分表千分表)LPhl/3l/321345l1l00、概述、概述水泥混凝土水泥混凝土抗弯拉强度试验抗弯拉强度试验弯拉试验弯拉试验u3）抗剪强度试验）抗剪强度试验讨论讨论?150mm150mm550mm 的棱柱体梁LPhl/3lSchool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述u3、疲劳概念、疲劳概念p疲劳：疲劳：路面材料在循环加载下，在某点或某些点产生局部损伤，在一路面材料在循环加载下，在某点或某些点产生局部损伤，在一定循环次数后形成裂纹，并进一步扩展直到完全断裂的现象称定循环次数后形成裂纹，并进一步扩展直到完全断裂的现象称为为疲劳疲劳。p疲劳破坏：疲劳破坏：在低于材料强度极限的循环加载作用下，材料发生破坏的现象在低于材料强度极限的循环加载作用下，材料发生破坏的现象称为称为疲劳破坏疲劳破坏。p疲劳强度：疲劳强度：是指材料在多次循环加载作用下出现是指材料在多次循环加载作用下出现疲劳破坏所疲劳破坏所对应的应力对应的应力（应变）称为（应变）称为疲劳强度或疲劳应变疲劳强度或疲劳应变。0、概述3、疲劳概念School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述p疲劳极限：疲劳极限：当重复荷载作用次数为无限大时的最大当重复荷载作用次数为无限大时的最大应力（应变）值应力（应变）值即称为即称为疲劳极疲劳极限限。p疲劳寿命：疲劳寿命：材料在疲劳破坏时所作用的应力（应变）循环次数称为材料在疲劳破坏时所作用的应力（应变）循环次数称为疲劳寿命疲劳寿命p疲劳曲线：疲劳曲线：将重复拉应力将重复拉应力 r r与一次加载破坏的极限拉应力的比值与一次加载破坏的极限拉应力的比值(称为应力比称为应力比)或或重复拉应变重复拉应变r r 作为纵坐标，绘制出作为纵坐标，绘制出 r r/f f或或r r与重复作用次数与重复作用次数N Nf f的关的关系曲线系曲线，即称为，即称为疲劳曲线疲劳曲线。0、概述疲劳极限：School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科0、概述、概述u4、沥青混凝土疲劳强度试验、沥青混凝土疲劳强度试验沥青及无机材料劈裂沥青及无机材料劈裂疲劳试验疲劳试验悬臂梯形梁疲劳试验悬臂梯形梁疲劳试验三分点疲劳试验三分点疲劳试验四点弯曲疲劳四点弯曲疲劳试验示意图试验示意图0、概述4、沥青混凝土疲劳强度试验沥青及无机材料劈裂疲劳试验School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验p按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件、试件按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件、试件高：直径高：直径1：1的圆柱体、养生时间为的圆柱体、养生时间为材料设计龄期材料设计龄期（7天），整个养生期间的温度应保持天），整个养生期间的温度应保持202，养生期的最，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顶上约2.5cm）、侧向没有围压时的）、侧向没有围压时的单轴抗压强度单轴抗压强度。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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u 无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量试验无侧限抗压回弹模量试验p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。件浸水一昼夜进行养生。p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，用材料，用0.5-0.7MPa；对于无机结合料稳定底基层材料；对于无机结合料稳定底基层材料,用用0.20.4MPa，实际加载的最大单位压力应略大于选定值。，实际加载的最大单位压力应略大于选定值。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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料劈裂强度试验劈裂强度试验（间接抗拉强度）（间接抗拉强度）p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稳定材料的劈裂强度劈裂强度。p侧向加压时应放置压条，并将试件横置在压条上，同时在试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相同的弧面压条，其长度应大于试件高度。劈裂实验劈裂实验示意图示意图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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的无机结合料稳定材料的劈裂模量试验劈裂模量试验p试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同。试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同。p要求在加载过程中，每到一定荷载，就读记一次形变，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在试件破坏前应能记录67次荷载和相应形变。然后将次荷载和相应形变。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。压力与形变的关系曲线，必要时对曲线进行修正。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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料无机结合料稳定材料疲劳强度试验疲劳强度试验p通过试件施加重复应力进行试验，可绘出通过试件施加重复应力进行试验，可绘出应力比水平应力比水平与与重复荷载作用次数重复荷载作用次数的关系曲线（疲劳曲线），并可回归的关系曲线（疲劳曲线），并可回归出疲劳方程：出疲劳方程：r/f=-lgNf。p疲劳试验方法疲劳试验方法劈裂疲劳试验（劈裂疲劳试验（我国我国）小梁疲劳试验小梁疲劳试验直接抗拉试验直接抗拉试验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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料二灰砂砾（小梁）应力强度比疲劳寿命曲线1、无机结合料稳定材料School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料水泥砂砾（小梁）应力与强度比疲劳寿命曲线1、无机结合料稳定材School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-疲劳参数疲劳参数 未来我国基层疲劳方程未来我国基层疲劳方程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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数计算模量参数计算 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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数计算模量参数计算 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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-模量参数建议值模量参数建议值 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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科1、无机、无机结合料合料稳定材料定材料u无机结合料稳定材料的设计参数无机结合料稳定材料的设计参数-动态模量动态模量建议值建议值 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示意图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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土的抗压试验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、弯拉验算时抗压回弹模量的试验温度为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、劈裂强度的试验温度也为度也为15。试验采用圆柱体试件试验采用圆柱体试件，其直径为，其直径为100mm，高为，高为100mm，试验，试验加载的速率为加载的速率为2mm/min。试件成型采用静压法、轮碾法、搓。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度100，用于抗压强度试验的试件个数不得少于，用于抗压强度试验的试件个数不得少于3个，用于抗个，用于抗压回弹试验的试件个数不得少于压回弹试验的试件个数不得少于36个。对抗压强度要求以个。对抗压强度要求以2mm/min的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载的加载速率均匀加载直至破坏，由破坏荷载P和圆柱和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度（MPa）。）。2、沥青材料沥青混凝土的抗压试验School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土的劈裂试验沥青混凝土的劈裂试验沥青混凝土的劈裂试验既沥青混凝土的劈裂试验既可以为可以为沥青路面设计提供设计参数，沥青路面设计提供设计参数，也可以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低温特性时的试验温度为-10（试验加载速率为（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，采用的试验温度为为15、试验加载速率为、试验加载速率为50mm/min，计算时相应的泊松比采，计算时相应的泊松比采用用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。采用场钻孔试件。采用马歇尔击实成型马歇尔击实成型的试件的尺寸要求为直径的试件的尺寸要求为直径101.6mm，高为，高为63.5mm；轮碾机成型的板体试件轮碾机成型的板体试件和和道路现场钻道路现场钻孔试件孔试件的尺寸要求为直径的尺寸要求为直径100mm或或150mm，高为，高为40mm。2、沥青材料沥青混凝土的劈裂试验School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土疲劳强度试验沥青混凝土疲劳强度试验p有有控制应力控制应力与与控制应变控制应变两种试验方法；两种试验方法；厚沥青路面厚沥青路面宜采用控制应力的方法；宜采用控制应力的方法；薄沥青路面薄沥青路面宜采用控制应变的方法；宜采用控制应变的方法；一般路面厚度一般路面厚度可采取其中一种方法。可采取其中一种方法。p目前一般建议采用目前一般建议采用控制应变的方法控制应变的方法。未来我国基层疲劳方程未来我国基层疲劳方程2、沥青材料沥青混凝土疲劳强度试验未来我国基层疲劳方程School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-疲劳参数疲劳参数 2、沥青材料沥青混凝土材料的设计参数-疲劳参数 School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-静态模量参数静态模量参数2、沥青材料沥青混凝土材料的设计参数-静态模量参数School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科2、沥青材料青材料u沥青混凝土材料的设计参数沥青混凝土材料的设计参数-动态模量参数动态模量参数常用沥青混合料常用沥青混合料20、10Hz 动态回弹模量参数建议值动态回弹模量参数建议值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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料u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和水泥混凝土抗折弹性模量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School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科东南大学道路与铁道工程国家重点学科3、水泥混凝土材料、水泥混凝土材料u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，在标准条件下，经养护28d后，按三后，按