路面工程复习整理

《路面工程》复习题

名词解释:

1. 劲度模量:反映沥青和沥青混合料在给定温度和加荷时间条件下的应力-应变关系的参数，称作劲度S。

2. 翘曲应力： 温度不均匀变化时产生，由于板的自重、地基反力和相邻板的钳制作用，使板部分翘曲变形受阻，从而使板内产生翘曲应力

3. 沥青混合料的应力松弛：应力松弛是指当应变唯一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。

4. 回弹弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。

5. 容许弯沉：路面设计使用期末不利季节，标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。

6. 泥灰结碎石路面：泥灰结碎石路面是以碎石为集料,用一定数量的石灰和土作黏结填缝料的碎石路面。

7.轴载换算:指道路上行驶的汽车轴载与通行次数可以按照等效原则（同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度）换算为某一标准轴载的当量通行次数。

8.疲劳极限：出现疲劳破坏的重复应力值(即疲劳强度)，随重复作用次数的增加而降低。有些材料在重复应力作用降至某一定值之后，经受再多的重复作用次数，也不发生疲劳破坏，即疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此稳定值称为疲劳极限。

9.残余弯沉：路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。

11.路面设计弯沉值：路面结构在经受设计使用期累计通行标准轴载次数后，路面状况优于各级公路极限状态标准时，所必须具有的路表回弹弯沉值称为设计弯沉值。

12.文克勒地基 ：地基反力与该点的挠度成正比，而与其它点的挠度无关

13.半刚性基层：在粉碎的或原状松散的土中，掺入一定量的无机结合料和水，经拌和得到的混合料经压实、养生后作为路面基层，该基层称为半刚性基层。

14.路面结构可靠度： 在规定的设计使用年限内，在环境条件和荷载作用下，路面能够发挥其预期功能的概率。

15.石灰剂量：是石灰质量占全部土颗粒的干质量的百分率。即石灰剂量=石灰质量/干土质量。

分析简答题

1、不同路面材料的疲劳特性有何不同？

答：(1)水泥混凝土及无机结合料处治的混合料

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。在对数坐标纸上，Nf=10^2~10^7之间呈直线形，可用公式表征：σr/σf=α-βlgNf,式中：α、β——由试验确定的系数，与混凝土的性质和试验条件有关

④当重复作用次数为Nf=10^7时，应力比σr/σf=0.55，此时尚未发现有疲劳现象

⑤当应力比σr/σf<0.75时，重复应力施加的频率对试验结果（疲劳方程）的影响很微小

（2）沥青混合料

沥青混合料疲劳特性的室内试验可以用简支小梁弯拉试验或圆柱体间接拉伸试验等方法进行。由于沥青混合料的劲度模量较低，在应力反复加荷过程中，试件的受力状态不断发生变化，为此根据不同的要求有两种试验方法：控制应力试验和控制应变实验。

采用控制应力试验方法得到的σr和疲劳破坏作用次数Nf，在双对数坐标上呈直线形，即可以用以下方程估算材料的疲劳寿命：Nf=A(1/σr)^b (1)

Nf=C(1/εr)^d (2)

式中：A、C、b、d——由试验得到的回归常数，与混合料性质、温度和其他实验条件有关

采用控制应变试验方法，也可得到与式（1）相似的疲劳方程（2）。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。

2、请画出我国沥青路面及水泥混凝土路面设计的计算图式，标出计算控制点位，并作简要说明。

沥青路面：

轮隙中心处（A 点）路表计算弯沉值小于或等于设计弯沉值，轮隙中心（C 点）

或单圆荷载中心处（B 点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力。

水泥混凝土路面：

临界荷位：选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度

综合疲劳损坏的临界荷位。

3、不同轴载通行次数是按等效原理进行换算的，请说明该“等效原理”的主要依据是什么？

答：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。通过室内或道路现场的重复作用试验，可以建立荷载量级同达到相同程度损伤的作用次数之间的关系，依据这一关系，可以推算出不同轴载的作用次数等效换算成标准轴载当量作用次数的轴载换算系数式

ηi=Ns/Ni=α(Pi/Ps)ˆn

式中：ηi——i级轴载换算为标准轴载的换算系数;Ps——标准轴载（KN）；Ns——标准轴载作用次数；Pi——i级轴载（KN）；Ni——i级轴载作用次数；α——反映轴性（单轴、双轴或三轴）和轮组轮胎数（单轮或双轮）影响的系数；n——同路面结构特性有关的系数

4、（P292）简述无机结合料稳定材料（以石灰土为例）混合料设计的基本步骤。

答：（1）制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料，根据不同的层位，可参照相应的石灰剂量进行配制。

（2）确定混合料的最佳含水率和最大干压实密度（用重型击实标准试验），至少做三个不同石灰剂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。

（3）按最佳含水率与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定。

（4）试件在规定温度（北方冰冻地区为20°C~2°C,南方非冰冻地区为25°C~2°C）下保温养生6d,浸水1d,进行无侧限抗压强度试验。

5、水泥稳定土中水泥的水化与水泥混凝土中水泥的水化有何不同？

答：第一土具有非常高的比表面积和亲水性；第二水泥稳定土中的水泥含量较少；第三土对水泥的水化产物焗油强烈的吸附性；第四一些土中常存在酸性介质环境。由于这些特点，在水泥稳定土中，水泥的水化硬化条件较混凝土中差得多；特别是由于黏土矿物对水化产物中的氢氧化钙具有极强的吸附和吸收作用，使溶液中的碱度降低，从而影响水泥水化产物的稳定性；水化硅酸钙中的碳硫比会逐渐降低析出氢氧化钙，从而使水化产物的结构和性能发生变化，进而影响到混合料的性能。

6、块料路面结构构造与施工要求？

答：块料路面的构造特点是必须设置整平层，块料之间还需用填缝料嵌填，使块料满足强度和稳定性的要求。

（整平层是用来垫平基础表面及块石地面，以保持块石顶面平及缓和车辆行驶时的冲击、震动作用。）整平的厚度，视路面等级、块料规格、基层材料性质而异，一般路面整平层厚度为2~3cm。整平层材料一般采用级配良好、清洁的粗砂或中砂，有时采用煤渣或石屑以及水泥砂或沥青砂作整平层。

（块料路面的填缝料，主要用来填充块料间缝隙，嵌紧块料，加强路面的整体性，并起着保护块料边角与防止路面水下渗的作用。）一般采用砂作填缝料，但有时应用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。有时每隔15~20m还需设置胀缩缝。

为使块料路面坚固，则块料周界长与土基承载力和传布面积，均应尽可能地大。

块料路面的基层一般采用粒料基层和半刚性基层。

块料路面厚度取决于交通、基层结构整体强度、环境等因素，主要由半经验——半理论的方法确定。

7、为什么道路交叉口处易出现波浪或搓板？在沥青路面结构设计中如何对其进行考虑？

答：在道路交叉口处，汽车的制动和牵引频繁，对道路作用很大，同时面层与基层之间存在不稳定的夹层，面层在行车荷载的作用下推移变形而形成波浪(搓板)，或因基层局部强度不足，或稳定性差等原因造成的波浪(搓板)。注意基层面层的处理和设计，对待交叉口的设计应重点设计，保证承载力，强度和稳定性。

8、分析沥青路面裂缝类型、形成机理和处置方法。

答：裂缝类型

A横向裂缝 （1）荷载型（2）非荷载型（温缩裂缝和反射裂缝）

B纵向裂缝

C网状裂缝

形成机理

荷载型横向裂缝：沥青路面在车辆荷载作用下的疲劳开裂。

温缩裂缝：沥青路面在骤然降温作用下，温度应力超过混合料的极限抗拉强度。

温度疲劳裂缝：沥青混合料在低于极限抗拉强度的温度应力作用下的疲劳破坏。

反射裂缝：半刚性基层开裂后，裂缝向面层反射形成的裂缝。

纵向裂缝：由于路基不均匀压实，沉降引起的路面纵向开裂

裂缝影响因素与防治

影响因素：沥青的性质，气温状况，沥青老化程度，路基的种类和路面层次的厚度，面层与基层的粘结状况，基层所用材料的特性，行车的状况等。

可用措施：A．使用稠度较低，温度敏感性低的沥青。

B．使用含腊量低的沥青，使用应力松弛性能好的改性沥青，掺加纤维。

C． 使用较细的混合料类型，设置应力吸收层。

9、沥青路面在力学性质上属于非线性的弹－粘－塑性体，但为何又能应用弹性层状体系理论对它进行应力应变分析？应用弹性力学方法求解时引入了哪些基本假设？

答：由于行驶车轮的瞬时性（百分之几秒），在路面结构中产生的黏—塑性变形数量很小，所以对于厚度较大，强度较高的高等级路面，可以将其作为线性弹性体，并应用弹性层状理论进行分析计算。

基本假设有：

（1）各层是连续的，完全弹性的，均匀的，各向同性的，以及位移和形变是微小的。

（2）最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限，水平方向为无限大。

（3）各层在水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力，变形和位移为零。

（4）层间接触情况，或者位移完全连续，或者层间仅竖向应力和位移连续而无摩阻力。

（5）不计自重。

10、简述水泥混凝土路面接缝类型、设置原因与方法。

答：横向接缝：垂直于行车方向的接缝，包括缩缝、胀缝和工作缝；

缩缝：保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从而避免产生不

规则的裂缝。缩缝间距 4~6m，我国缩缝间距 5m，做成假缝或者假缝

加传力杆型；

胀缝：保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生路面板在热天的拱胀和折

断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。胀缝是路面薄弱环节，目前趋势

是少设置，做成真缝加传力杆型；

施工缝：因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。常设置在缩缝、胀缝位

置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性。

纵缝：平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与荷载应力共同作用

下产生不规则的纵向裂缝；1、根据路面设计宽度，按 3-4.5m 设置，一般

等间距。2、一般选择在车道标线处；靠近中央分隔带的内侧车道，路缘带

与车道间不另设纵缝；外侧车道，纵缝外移路缘带宽度。

11、说明砼路面的横向缩缝与胀缝的功能，绘制胀缝的构造示意图，为何一般不考虑锯切缩缝处的传荷设施？(P423图)

答：1.横向缩缝

保证混凝土板在温度或湿度降低时能自由收缩，从而避免产生不规则的裂缝。因此，采用假缝形式。缩缝缝隙宽3~8mm,深度约为板厚的1/5~1/4，一般为5~6cm。

2.胀缝

保证板在温度或湿度升高时能自由伸长，避免产生拱胀或板边的挤碎与折断破坏。该缝间隙的宽度为20—25mm，贯穿混凝土板的整个厚度。