路基工作区路基变形特性.ppt

第四讲
路基的受力、变形与力学强度表示
路基土的压实
几个值得思考的问题
为什么说路基的变形至关路面结构的使用寿命?
为何提出路基工作区的概念?国外是如何考虑的?我国的路基工作区深度是如何界定的?存在哪些问题?
土基具有何样的变形特性?为何用回弹模量表征土基的强度?
目前表征土基强度与刚度的地基模型有哪些?各有何优缺点?表征的指标是什么?为何要用动态模量?
为什么说确保路面结构的使用寿命——路基土的压实关键之关键?
路基支撑刚度不足引发的行车道凹陷进而水损害
在整个路面结构的总变形中,土基的变形占70~95%,路面结构的破坏,土基不均匀的过大变形是重要原因之一。因此,研究土基的力学特征与设计要求,一直是道路设计中重要的部分。提高路基土的抗变形能力是提高路基路面结构整体强度和刚度的重要方面。
路基的变形分为:
可恢复的变形和不可恢复的变形。
路基的不可恢复变形将引起路基标高和边坡坡度、形状的改变。严重时,造成土体位移,危及路基的整体性和稳定性,造成路基各种破坏。
路基的重要作用
1 路基受力与路基工作区
σz+σB
σB
σz
σz
σB
P轮重
σ
z
土基中应力分布
路基内某一深度处的荷载=静载(路基自重)+轮载(外荷载)。路基自重包括路基本身的重量和路面结构层的重量。由于路面结构层的厚度相对于路基某一深度而言小的多,虽然路面结构材料的容重略大于路基土,但可忽略这个容重差别,可把路面结构看作与土的容重相等的均质土,进行当量厚度计算。
计算轮载引起的垂直应力时,假定弹性均质半空间体路基上作用一圆形均布荷载,利用布辛尼斯克公式解得。
轮载应力:
-车轮换算的均布荷载,KN/m2;
-圆形均布荷载作用面积的直径,m;
-圆形均布荷载中心下应力作用点的深度,m。
-离开轮迹中心的距离,m;在轮迹中心下时, =0,
—土的容重;
自重应力σB,KN/m3;Z-应力作用点的深度,m。
当用集中荷载(一侧轮重P )计算时:
当,
=5~10时可忽略轮载作用的影响,这个深度用Za表示,该深度区域称为路基工作区。
计算路基工作区的深度,常用一侧轮重(集中荷载)进行,如下式。
Za的计算:
标准轴重算得:Za=150cm~190cm
我国将 Za=0~150cm深度范围定义为上路堤。
工程实践中发现
关于路基工作区
路基工作区深度有两种情况:
Za 大于路基填土高度,影响到地基一定深度
Za 小于路基填土高度。
决定Za的两种因素:该深度 Za 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。
路床、路堤的划分主要考虑Za的影响
计算路基工作区存在的问题:
1、工作区与荷载影响区界定不明确;
2、实际轮载(超限轮载)作用范围;