路基路面 行车荷载、环境因素、材料力学特性.pptVIP

2、动态模量试验 对试件施加连续的正弦波形轴向应力 量测由此产生的正弦变化的轴向应变 复数模量或动态模量 3、回弹模量试验 对试件重复施加梯（矩）形或半正弦（三角）形 轴向应力或荷载，量测轴向回弹应变、径向回弹应变 或回弹挠度进行。 三轴压缩回弹模量 间接拉伸（劈裂）回弹模量 弯曲回弹模量 第七节 路面材料的累积变形与 疲劳特性 由于重复荷载作用引起的路面结构破坏极限状态,不同于最大极限荷载引起的破坏极限状态。 路面结构在荷载应力重复作用下，可能出现的破坏极限状态有二类： 第一类:若路面材料处于弹塑性工作状态，则重复荷载作用将引起塑性变形的累积，当累积变形超出一定限度时，路面使用功能将下降至允许限度以下，出现破坏极限状态； 第二类:路面材料处于弹性工作状态，在重复荷载作用下虽不产生塑性变形，但是结构内部将产生微量损伤，当微量损伤累积达到一定限度时，路面结构产生疲劳断裂，出现破坏极限状态。 一、累积变形 路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而产生沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。这种永久性的变形是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。 1.碎、砾石混合料 碎、砾石混合料在重复应力作用下的塑性变形累积规律同细粒土相似。 2、沥青混合料 塑性应变量随重复作用次数的增加而增加的情况。温度越高，塑性应变累积量越大。 影响累积变形的因素，除了温度、施加应力大小以及加荷时间之外， 同集料的状况也有关系。 二、疲劳特性 对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时，可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料强度的降低现象称为疲劳。 疲劳的出现，是由于材料微结构的局部不均匀，诱发应力集中而出现微损伤，在应力重复作用之下微量损伤逐步累积扩大，终于导致结构破坏，称为疲劳破坏。 疲劳强度－－在一定的重复作用次数下，材料结构出现疲劳破坏的重复应力值 疲劳寿命－－在一定的重复应力作用下，材料结构出现疲劳破坏的重复作用次数。 疲劳极限－－材料在应力重复作用一定次数(例如106～107次)后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此稳定值称为疲劳极限。当重复应力低于此值时，材料可经受无限多次的作用而不出现破坏。 研究疲劳特性的目的： 了解影响材料疲劳特性的因素，以便改进材料组成，提高其使用寿命。寻求材料的疲劳强度同反复应力作用次数间的定量关系（即疲劳方程），以便估计路面的疲劳寿命。 1.水泥混凝土及无机结合料处治混合料的疲劳性质 试验方法：小梁试验 应力比－－重复弯拉应力与一次加载得出的极限弯拉 应力(抗折强度) σf值 之比； 疲劳曲线－－绘制应力比与重复作用次数的关系曲线规律； (1) 随着应力比的增大，出现疲劳破坏的重复作用次 数Nf降低； (2) 重复应力级位相同时，Nf的变动幅度较大，表明试验结果离散，但其概率分布基本符合对数正态分布，因此若要得到 可靠的均值必须进行大量的试验； (3)通过回归分析，可得到描述应力比和作用次数关系的疲劳方程。在半对数坐标纸上，Nf＝102～107之间呈直线型，可用下式表征： ? 式中：α、β——由试验确定的系数，混凝土的性质和试验条件有关。 (4)当应力比＜ 0.55时，重复作用次数为107，此时尚未发现有疲劳现象； (5)当应力比＜0.75时，重复应力施加的频率对试验结果(即疲劳方程)的影响很微小 2. 沥青混合料的疲劳性质 有两种试验方法：控制应力和控制应变试验。 （1）控制应力试验是在试验过程中保持荷载或应力值始终不变，而应变量的增长速率不断增加；控制应力试验，材料的疲劳破坏往往以试件出现断裂为标志。 （2）控制应变试验，是在试验过程中不断调节所施加的荷载或应力值，使应变量始终保持不变，试验中材料的劲度仍不断下降，保持不变应变量所需要的力不断减小。 控制应变试验并不会出现明显的疲劳破坏现象，可以以劲度模量下降到初始模量值的50%作为疲劳破坏的标准。采用控制应力试验方法可以用以下方程估算材料的疲劳寿命： 控制应变试验方法，也可得到同上式相似的疲劳方程式： 但是从试验结果看来，有同控制应力试验方法相反的规 律，即随着温度的升高(即劲度降低)，材料的疲劳寿命反而增加 。 两种试验方法得到不同的疲劳性状，其原因：在应力控制试验中，随材料劲度的降低，裂隙迅速