路基路面工程第二章行车荷载环境因素材料的力学性质

1.研究行车荷载的原因：1）汽车是路基路面的服务对象。路基路面的主要功能是保证车辆快速、安全、平稳地通行。2）汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原因。要做好路基路面结构设计，必须对行车荷载进行分析。

2.对行车荷载的研究内容：汽车的轮重与轴重；不同车型的车轴布置；设计期限内，汽车的轴型分布及汽车年通过量的逐年变化；汽车的静态荷载与动态荷载特性比较。

3.车辆的种类：道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类；客车：小客车、中客车、大客车；货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。

4.汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以路面结构设计主要以轴重作为荷载标准。因此，在众多的车辆组合中，重型货车和大客车起决定作用。对于小客车，则主要对路面的表面特性如：平整性、抗滑性等，提出较高的要求。

5.汽车的轴型：轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度，各个国家均对轴重的最大限度有明确的规定。我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路上行驶的车辆，后轴轴载一般在60～130kN 范围内。汽车货运朝大型重载方向发展，货车的总重量有增加趋势，超载运输问题在我国日益突出。对超载的定义：2000年2月，交通部《超限运输车辆行驶公路管理条例》规定：“单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg，单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg，双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg。”附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。

6.静态压力P的影响因素：汽车轮胎内压；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；轮载的大小。

7.轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，在设计中以圆形接触面积来表示。该圆称为当量圆。标准轴载BZZ－100的设计参数：轮载P＝100／4kN，p=700kPa，双圆均布荷载的当量圆直径为：0.213m。

8.运动车辆对道路的动态影响：1）水平力：前进方向上的水平力和转弯时的侧向水平力。水平力对路面造成的影响：当路面面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。2）轮载的动态（振动）：影响因素：车速、路面平整度、车辆的振动特性。3）轮载作用的瞬时性：车轮通过路面上任意一点的时间，约为0.01～0.1s左右，由于路面结构中应力传递是通过相邻的颗粒完成的，当应力出现的时间很短时，则来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用那样完整表现出来。动载作用下，路面变形量的减小，可以理解为路面结构刚度的相对提高，或者路面结构强度的相对增大。4）车辆荷载作用的重复性：路面材料产生疲劳破环的主要原因

9.冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。在较平整的路面上，行车速度不

超过50㎞∕ｈ时，冲击系数不超过1.30.

车速增加，或路面平整度不良，则冲击系

数还要增大。在路面设计时，有时以静态

荷载乘以冲击系数作为设计荷载。

10.标准离差与轮载荷载之比为变异系

数，一般均小于0.3.其影响因素有1）行

车速度：车速越高，变异系数越大；2）

路面的平整度：平整度越差，变异系数越

大；3）车辆的振动特性：轮胎的刚度低，

减振装置的效果越好，变异系数越小。

11.交通量：指一定时间间隔内，各种车

辆通过某一道路断面的数量。

12.年平均日交通量，考虑月分布不均匀

系数、日分布不均匀系数等。

13.不同轴载大小的车辆通过一次对路面

造成的损失大小是不一样的。路面结构设

计中，除了知道

N e外，还必须知道各

级轴载所占的比例，即轴载组成或轴载

谱。轴载谱是指各级轴载所占的比例。

14.轴载换算：道路上行驶的车辆轴载与

通行次数可以按照等效原则换算为某一

标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴

载为BZZ-100。轴载等效换算的原则：同

一种路面结构在不同轴载作用下达到相

同的损伤程度。

15.轮迹横向分布：由于轮迹的宽度远小

于车道的宽度，因而总的轴载通行次数既

不会集中在横断面上某一固定位置，也不

回平均分配到每一点上，而是按一定规律

分布在车道横断面上。

16.轮迹横向分布频率的影响因素：交通

量、交通组成、车道宽度、交通管理规则

等。

17.在路面结构设计中，用横向分布系数

η来反映轮迹横向分布频率的影响。通常

取宽度为两个条带的宽度，即50厘米，

因为双轮组每个轮宽20厘米，轮隙宽10

厘米。这时的两个条带频率之和称为轮迹

横向分布系数。

18.各种自然环境因素中，温度和湿度对

路基路面结构有着重要的影响，路基路面

体系的性质与状态随着温度和湿度的变

化而会发生变化。

19.温度的影响机理：路基土和路面材料

的体积会随着路基路面结构内部的温度

和湿度的升降而产生膨胀和收缩。由于温

度和湿度在路基路面结构内部的变化沿

深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀

缩的变化也是不同的，但这种不均匀胀缩

受到某种原因的约束而不能实现时，路基

路面结构内部就会产生附加应力，即温度

应力和湿度应力。进而对路基路面产生破

坏

20.影响温度变化的因素：内部：路面各

结构层材料的热物理参数，如热传导率、

热容量、对辐射热的吸收能力等；外部：

主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风

速、降水、蒸发量等。其中太阳辐射和气

温是决定路面温度状况的两项最主要的

因素。

21.路面结构内部的温度状况预估：统计

方法（在条件相似地区参考使用）和理论

方法（结果与实测结果有一定的差距）

22.湿度的影响作用:1)通过降水、地面积

水和地下水浸入路基路面结构，影响路基

土土湿度的变化，使路基产生各种不稳定

状态，对路面结构也有许多不利影响；2）

路基路面结构的强度、刚度及稳定性在很

大程度上取决于路基的湿度变化。如在北

方季节性冰冻地区，冰冻开始时，路基水

分向冻结线积聚形成冻胀，春暖融冻初期

形成翻浆的现象较为普遍。而在南方非冰

冻地区，当雨季来临时，未能及时排除的

地面积水和离地面很近的地下水将使路

基土浸润而软化；3）面层的透水性对路

基路面的湿度也有很大影响。4）路肩以

下路基湿度的季节性变化对路面结构以

下的路基也有影响。通常在路面边缘以内

1米左右，湿度开始增大，直至路面边缘

与路肩下的湿度相当，路肩如果经过处

治，防止雨水渗入，则路面下的土基湿度

将趋于稳定，与路基中心湿度相当。

23.保持路基干燥的主要方法是设置良好

的地面排水设施和路面结构排水设施，经

常养护、保持通畅。地下水对路基湿度的

影响随地下水位的高低与土的性质而异。

粘质土为6米，粉质土约为3米，砂类土

为0.9米.

24.路基的受力状况:路基承受路基自重

和汽车荷载。在路基上部靠近路面结构的

一定深度内，路基土主要承受车辆荷载的

影响。正确的设计应保证路基所受的力在

路基弹性限度以内，当车辆驶过后，路基

能立即恢复原状，以保证路基的相对稳

定，路面不致引起破坏。

25.路基土在车轮荷载作用下所引起的垂

直应力σz的近似计算：σz＝

2

Z

P

K

P：

一侧轮重荷载（kN）;K:系数，一般取0.5；

Z：荷载中心下应力作用点的深度（m）.

路基土本身自重在路基内深度为Z处所

引起的垂直应力σB：σB＝γZ;γ：土的容重

（kN/m3）Z:应力作用点深度（m）。路基

内任一点垂直应力包括由车轮引起σz的

和由土基自重引起的σB两者共同作用。

26.路基工作区:在路基某一深度处，当车

轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重

引起的垂直应力σz相比所占比例很小，

仅为1/10～1/5时，该深度Zα范围内的路

基称为路基工作区。在工作区范围内的路

基，对于支承路面结构和车轮荷载影响较

大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐

减小。路基工作区深度的确定：

n=Z

B

σ

σ

=

2

Z

P

K

Zγ

得到：Zα＝

3

γ

KP

路基

工作区内，土基的强度和稳定性对保证路

面结构的强度和稳定性极为重要，对工作

区范围内的土质选择、路基的压实度应提

出较高的要求。

27. 路基土的应力－应变特性:土基的应力应变特性对路基路面结构的整体强度和刚度有很大的影响。路基过大的变形，将会导致路面结构的损坏。路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导致沥青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的断裂。在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。故其设计指标之一就是土基顶面的压应变。 28. 理想线弹性体的变形特征：在一定的应力范围内,应力与应变的关系呈线性特性.而且当应力消失时,应变随之消失,恢复到初始状态.土基土的组成包括固相、液相和气相三部分（三相体）。路基土在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。

29. 承载板试验：以一定尺寸的刚性承载板置于土基顶面，逐级加载卸载，记录施加于承载板上的荷载及由该荷载所引起的沉降变形，根据试验结果，可绘出土基顶面压应力与回弹变形的关系曲线。通过实验测得的回弹变形可以用下式计算土

基的回弹模量：l pD )1(2μ-=

E l ：

承载板的回弹变形（m ）D ：承载板的直

径（m ）E ：土体的回弹模量（kPa ）μ：土体的泊松比；p ：承载板的压强（kPa ）。土基的回弹模量E 并不是常数。土基的应力应变关系除了出现非线性特性以外，还表现出塑性性质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形或塑性变形）

30. 模量值E 的取值方法：初始切线模量、切线模量、割线模量和回弹模量。

31. 路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大小有关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期，变形量随荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流变特性，主要与塑性应变有关。

32. 土基的应力应变的非线性特性由三轴压缩试验也可证明

33. 重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积。一是土体逐渐被压密，每次的塑性变形量逐渐减小，直至最后稳定，这种不会导致土体产生剪切破坏；二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展的剪切变形，形成能引起土体整体破坏的剪裂面，最后达到破坏。

34. 土基在重复荷载作用下产后的塑性变形累积，最终将导致何种状况，取决于：1）土的性质（类型）和状态（含水量、密实度、结构状态）2）重复荷载的大小，以重复荷载同一次静载下达到的极限强度之比来表示，称为相对荷载3）荷载作用的性质，即重复荷载的施加速度、每次作用的持续时间以及重复作用的频率 35. 路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能力来表征，主要参数有E 、K 、CBR 。

36. 土基的回弹模量：以回弹模量表征土

基的承载能力，可以反映土基在瞬间荷载作用下的可恢复变形性质，因而可以应用弹性理论公式描述荷载与变形之间的关系。以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。适用于弹性半空间地基(一般柔性路面)

37. 用圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。分柔性承载板(接触压力为常量,挠度与坐标ｒ有关)与刚性承载板(挠度为等值,但板底压力随ｒ变化,呈马鞍形分布)。承载板直径大小对回弹模量的测定结果有影响。通常用车轮的轮印当量圆直径作为承载板的直径。

38. 地基反应模量：用温克勒地基模型描述土基工作状态时。(一般为刚性路面)用地基反应模量表征土基的承载能力。压力ｐ与弯沉ｌ之比称为地基反应模量K 。用承载板试验确定K 。温克勒地基的假定：土基顶面任意一点的弯沉l ，仅同作用于该点的垂直压力p 成正比，而同其它相邻点处的压力无关。承载板法测定(两种加载方法,地基较软时,控制弯沉值为0.127㎝,地基较硬时,控制单位压力为ｐ=70Kpa

39. 加州承载比（CBR ）：加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR 值。

40. CBR 值的概念：面积为19.35cm 2（直径 4.95cm ）的标准压头，以0.127cm ／min 的速度压入土中，记录每贯入0.254cm 时的单位压力，直至压入深度达到1.27cm 时为止。测定土样的贯入量－单位压力曲线，取压入变形为2.54cm 的压力变形值P 2.5（Mpa ）除以标准碎石在此变形量时的压力值（Mpa ），得到土样

的CBR 值：CBR=

0.75

.2P ?100（％）当

贯入度为0.254cm 时的CBR 值小于贯入度为0.508cm 时的CBR 值时，应采用后者为准。

41. CBR 值的室内测试及现场测试。室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试件，在加载前要浸水4d 。室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响，必须加以修正。

42. 路基的主要病害1）路基沉陷：自身压缩沉陷；天然地基承载力不足引起的沉陷。2）边坡滑塌3）碎落和崩塌4）路基沿山坡滑动5）不良地质和水文条件造成的路基破坏

43. 路基病害防治：正确设计路基横断面；选择良好的路基填料，必要时进行稳定处理；采用正确的填筑方法，充分压实；适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入到路基工作区范围；正确进行排水设计（地面排水、地下排水、路面结构排水即地基的特殊排水）；必要时

设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻和水分累计，设计砂垫层以疏干土基；采取边坡加固、修筑支挡结构物、土体加筋等技术，提高整体稳定性。 44. 路基沉陷：是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落 45. 路基的沉缩：是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，在路基堤岙内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用下，引起路基沉缩。 46. 地基的沉陷：是指原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起路基下陷。

47. 边坡滑塌分为溜方和滑坡两种。溜方是由于少量土体沿边坡向下移动所形成。通常指的是边坡上表面薄层土体下溜，主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。滑坡主要是由于土体的稳定性不足引起的。

48. 路堤边坡坡度过陡，或边坡坡脚被冲刷淘空，或填土层次安排不当是路堤边坡发生滑坡的主要原因。路堑边坡滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与天然岩土层次的性质不相适应。粘性土层和蓄水的砂石交替分层蕴藏，特别是有倾向于路堑方向的斜坡层理存在时，就容易造成滑坡 49. 剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲刷和动力作用下，表层岩石从坡面上剥落下来，向下滚落

50. 崩塌是指大块岩石脱离坡面沿边坡滚落。

51. 路面材料的分类：（1）松散颗粒型材料及块料；（2）沥青结合料类；（3）无机结合料类。按不同的成型方式（密实型、嵌挤型和稳定型）形成各种结构层。 52. 抗剪强度:为材料受剪切时的极限或最大应力。路面结构层因抗剪强度不足而导致的破坏有三种情况：（1）路面结构层厚度较薄，总体刚度不足，车轮荷载通过薄层结构传递给土基的剪应力过大，导致路基路面整体结构发生剪切破坏；（2）无结合料的粒料基层因层位不合理，内部剪应力过大而引起部分结构层产生剪切破坏；（3）面层材料的抗剪强度过低，在受到较大水平力作用时，面层材料产生纵向或横向推移等各种剪切破坏。

53. 抗剪强度?στtan +=c ，材料的粘结力c 、内摩阻角φ是表征路面材料抗剪强度的两项参数，可由直接剪切试验确定。松散粒料材料可由三轴压缩试验确定。三轴试验的试件直径应大于集料中最大料径的4倍，试件的高度和直径之比不小于2。目前普遍使用试件直径为10㎝，高为20㎝，粒料最大粒径不应大于2.5㎝

54. 抗拉强度:沥青路面、水泥混凝土路面及各种半刚性基层在气温骤降时产生收

缩（温缩），水泥混凝土路面和各种半刚性基层在大气湿度发生变化时，产生明显的干缩，这些收缩变形受到约束阻力时，将在结构层内产生拉力，当材料的抗拉强度不足以抵抗上述拉应力时，路面结构会产生拉伸断裂。

55.抗拉强度主要由混合料中结合料的粘结力所提供,可由直接拉伸或间接拉伸试验确定。间接拉伸试验通常采用劈裂试验。

56.抗弯强度:用水泥混凝土、沥青混合料以及半刚性路面材料修筑的结构层，在车轮荷载作用下，处于受弯曲工作状态。有车轮荷载引起的弯拉应力超过材料的抗弯拉强度时，材料会产生弯曲断裂。57.弯拉强度大多采用简支小梁试验进行评定。小梁截面边长的尺寸应不小于混合料中集料最大粒径的4倍.通常采用三分点加载.

58.应力－应变特性:1)无结合料的碎石、砾石材料无法通过成型试件测试应力－应变特性，可用三轴压缩试验结果来反映。其表现出明显的非线性特征。这类材料的E值与材料的级配、颗粒形状、密实度等因素有关，取值范围为100～700Mpa.2)水泥混凝土的抗压强度和抗压弹性模量采用棱柱体150*150*300的单轴加压进行测试。水泥混凝土以及用无机结合料处治的混合料可以采用规则试件进行测定.方法有单轴试验、三轴试验和小梁试验。3)无机结合料宜采用三轴压缩试验测定其应力—应变特性关系。结果也呈现出非线性特征。4)沥青混合料的应力－应变特性测试也相同。在低温下，可采用单轴试验或小梁试验，在高温下，可用三轴压缩试验测定。由于沥青混合料中的结合料—沥青具有依赖于温度和加荷时间的粘—弹性性状，所以沥青混合料的应力－应变特性与上述材料有很明显的不同。不能用一个常量弹性模量来表征沥青混合料的引力—应变特性关系。

59.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。重复荷载作用下出现的破坏极限状态主要有两种：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，超过一定限度时，路面使用功能将下降至允许限度以下；另一种是路面材料处于弹性工作状态，重复荷载导致材料内部产生微量损伤，累积到一定限度以后，路面结构发生疲劳断裂。累积变形与疲劳破坏这两种破坏发生的共同特点就是破坏极限的发生不仅同荷载的应力大小有关，而且和荷载的作用次数有关。60.材料在经受重复荷载作用后其强度的降低现象称之为疲劳。

61.材料在经受低于其一次作用下的极限应力值的重复荷载作用下会出现破坏，这种破坏称之为疲劳破坏。

62.疲劳极限：在应力作用一定次数后，材料的疲劳强度不再下降而趋于稳定，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。

63.水泥混凝土及无机结合料处置的混合料；通过小梁试件的疲劳试验研究其疲劳特性。疲劳曲线的规律：随着应力比的增大，疲劳寿命显著减小；②同一应力比下，疲劳寿命相差较大，表明实验结果离散性较大；③疲劳方程的建立，在半对数坐标上，在一定疲劳寿命范围内，呈现直线形；

④疲劳极限的存在；⑤重复荷载的施加频率对疲劳寿命的影响（荷载间歇时间）64.沥青混合料①疲劳特性的研究方法：控制应力试验与控制应变试验。②疲劳方程的特点：在双对数坐标上呈现直线形。

③试验方法对实际设计路面设计的指导。

1.Miner定律

材料的综合疲劳损伤：D＝

∑

=

j

i i

i

N

n

1

行车荷载

行车荷载 汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。因此，为了保证设计的路基、路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能首先应对行驶的汽车进行分析，包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车辆通行量逐年变化的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。 一、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。 客车又分为小客车、中客车与大客车。小客车自身重量与满载总重都比较轻，但车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个座位至20个座位的中型客车；大客车一般是指20个座位以上的大型客车（包括铰接车和双层客车），主要用于长途客运与城市公共交通。 货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式挂车的牵引车与挂车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的挂车，有时可以拖挂两辆以上的挂车；牵引式半挂车的牵引车与挂车也是分离的，但是通过铰接相互连接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。货车总的发展趋向是向大吨位发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40—50t, 汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准。在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性、抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。 二、汽车的轴型 无论是客车还是货车，车身的全部重力都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。由于轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度，为了统一设计标准和便于交通管理，各个国家对于轴重的最大限度均有明确的规定。据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个成员国和地区中，轴限最大的为140kN,近40%执行l00kN轴限，我国公路与城市道路路面设计规范中均以l00kN作为设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100B. 通常，整车形式的客、货车车轴分前轴和后轴。绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总重力的1/3。极少数汽车的前轴由双轴单轮组成，双前轴的载重约为汽车总重的一半。汽车的后轴有单轴、双轴和三轴三种，大部分汽车后轴由双轮组组成，只有少量轻型货车由单轮组成后轴。每一根后轴的轴载大约为前轴轴载的两倍。目前，在我国公路上行驶的货车的后轴轴载，一般在60—130kN范围内，大部分在l00kN以下。 由于汽车货运向大型重载方向发展，货车的总重有增加的趋势。为了满足各个国家对汽车轴限的规定，趋向于增加轴数以提高汽车总重，因此出现了各种多轴货车。有些运输专用设备的平板挂车，采用多轴多轮，以减轻对路面的压力。各种不同轴型的货车如图2-1所示。我国常用汽车路面设计参数如表2-1所示。

路基路面工程第二章行车荷载环境因素材料的力学性质

研究行车荷载的原因：1）汽车是路基路面的服务对象。路基路面的主要功能是心之所向，所向披靡 1.保证车辆快速、安全、平稳地通行。2） 汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主 要原因。要做好路基路面结构设计，必须 对行车荷载进行分析。 2.对行车荷载的研究内容：汽车的轮重 与轴重；不同车型的车轴布置；设计期限 内，汽车的轴型分布及汽车年通过量的逐 年变化；汽车的静态荷载与动态荷载特性 比较。 3.车辆的种类：道路上通行的车辆主要 分为客车与货车两大类；客车：小客车、 中客车、大客车；货车：整车、牵引式半 挂车、牵引式挂车。 4.汽车的总重量通过车轴和车轮传递给 路面，所以路面结构设计主要以轴重作为 荷载标准。因此，在众多的车辆组合中， 重型货车和大客车起决定作用。对于小客 车，则主要对路面的表面特性如：平整性、 抗滑性等，提出较高的要求。 5.汽车的轴型：轴重的大小直接关系到 路面结构的设计承载力与结构强度，各个 国家均对轴重的最大限度有明确的规定。 我国公路与城市道路设计规范中均以 100kN作为标准轴重。目前我国公路上行 驶的车辆，后轴轴载一般在60～130kN 范围内。汽车货运朝大型重载方向发展， 货车的总重量有增加趋势，超载运输问题 在我国日益突出。对超载的定义：2000 年2月，交通部《超限运输车辆行驶公路 管理条例》规定：“单轴（每侧单轮胎） 载质量6000kg，单轴（每侧双轮胎）载 质量10000kg，双联轴（每侧双轮胎）载 质量18000kg。”附则第二十九条规定， 单轴轴载最大不得超过13000kg。 6.静态压力P的影响因素：汽车轮胎内 压；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形 态；轮载的大小。 7.轮胎与路面的接触形状近似于椭圆， 在设计中以圆形接触面积来表示。该圆称 为当量圆。标准轴载BZZ－100的设计参 数：轮载P＝100／4kN，p=700kPa，双圆 均布荷载的当量圆直径为：0.213m。 8.运动车辆对道路的动态影响：1）水平 力：前进方向上的水平力和转弯时的侧向 水平力。水平力对路面造成的影响：当路 面面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载 作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙 等破坏。2）轮载的动态（振动）：影响因 素：车速、路面平整度、车辆的振动特性。 3）轮载作用的瞬时性：车轮通过路面上 任意一点的时间，约为0.01～0.1s左右， 由于路面结构中应力传递是通过相邻的 颗粒完成的，当应力出现的时间很短时，则来不及传递分布，其变形特性不能像静 载作用那样完整表现出来。动载作用下， 路面变形量的减小，可以理解为路面结构 刚度的相对提高，或者路面结构强度的相 对增大。4）车辆荷载作用的重复性：路 面材料产生疲劳破环的主要原因 9.冲击系数：振动轮载的最大值与静载 的比值。在较平整的路面上，行车速度不 超过50㎞∕ｈ时，冲击系数不超过1.30. 车速增加，或路面平整度不良，则冲击系 数还要增大。在路面设计时，有时以静态 荷载乘以冲击系数作为设计荷载。 10.标准离差与轮载荷载之比为变异系 数，一般均小于0.3.其影响因素有1）行 车速度：车速越高，变异系数越大；2） 路面的平整度：平整度越差，变异系数越 大；3）车辆的振动特性：轮胎的刚度低， 减振装置的效果越好，变异系数越小。 11.交通量：指一定时间间隔内，各种车 辆通过某一道路断面的数量。 12.年平均日交通量，考虑月分布不均匀 系数、日分布不均匀系数等。 13.不同轴载大小的车辆通过一次对路面 造成的损失大小是不一样的。路面结构设 计中，除了知道 N e外，还必须知道各 级轴载所占的比例，即轴载组成或轴载 谱。轴载谱是指各级轴载所占的比例。 14.轴载换算：道路上行驶的车辆轴载与 通行次数可以按照等效原则换算为某一 标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴 载为BZZ-100。轴载等效换算的原则：同 一种路面结构在不同轴载作用下达到相 同的损伤程度。 15.轮迹横向分布：由于轮迹的宽度远小 于车道的宽度，因而总的轴载通行次数既 不会集中在横断面上某一固定位置，也不 回平均分配到每一点上，而是按一定规律 分布在车道横断面上。 16.轮迹横向分布频率的影响因素：交通 量、交通组成、车道宽度、交通管理规则 等。 17.在路面结构设计中，用横向分布系数 η来反映轮迹横向分布频率的影响。通常 取宽度为两个条带的宽度，即50厘米， 因为双轮组每个轮宽20厘米，轮隙宽10 厘米。这时的两个条带频率之和称为轮迹 横向分布系数。 18.各种自然环境因素中，温度和湿度对 路基路面结构有着重要的影响，路基路面 体系的性质与状态随着温度和湿度的变 化而会发生变化。 19.温度的影响机理：路基土和路面材料 的体积会随着路基路面结构内部的温度 和湿度的升降而产生膨胀和收缩。由于温 度和湿度在路基路面结构内部的变化沿 深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀 缩的变化也是不同的，但这种不均匀胀缩 受到某种原因的约束而不能实现时，路基 路面结构内部就会产生附加应力，即温度 应力和湿度应力。进而对路基路面产生破 坏 20.影响温度变化的因素：内部：路面各 结构层材料的热物理参数，如热传导率、 热容量、对辐射热的吸收能力等；外部： 主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风 速、降水、蒸发量等。其中太阳辐射和气 温是决定路面温度状况的两项最主要的 因素。 21.路面结构内部的温度状况预估：统计 方法（在条件相似地区参考使用）和理论 方法（结果与实测结果有一定的差距） 22.湿度的影响作用:1)通过降水、地面积 水和地下水浸入路基路面结构，影响路基 土土湿度的变化，使路基产生各种不稳定 状态，对路面结构也有许多不利影响；2） 路基路面结构的强度、刚度及稳定性在很 大程度上取决于路基的湿度变化。如在北 方季节性冰冻地区，冰冻开始时，路基水 分向冻结线积聚形成冻胀，春暖融冻初期 形成翻浆的现象较为普遍。而在南方非冰 冻地区，当雨季来临时，未能及时排除的 地面积水和离地面很近的地下水将使路 基土浸润而软化；3）面层的透水性对路 基路面的湿度也有很大影响。4）路肩以 下路基湿度的季节性变化对路面结构以 下的路基也有影响。通常在路面边缘以内 1米左右，湿度开始增大，直至路面边缘 与路肩下的湿度相当，路肩如果经过处 治，防止雨水渗入，则路面下的土基湿度 将趋于稳定，与路基中心湿度相当。 23.保持路基干燥的主要方法是设置良好 的地面排水设施和路面结构排水设施，经 常养护、保持通畅。地下水对路基湿度的 影响随地下水位的高低与土的性质而异。 粘质土为6米，粉质土约为3米，砂类土 为0.9米. 24.路基的受力状况:路基承受路基自重 和汽车荷载。在路基上部靠近路面结构的 一定深度内，路基土主要承受车辆荷载的 影响。正确的设计应保证路基所受的力在 路基弹性限度以内，当车辆驶过后，路基 能立即恢复原状，以保证路基的相对稳 定，路面不致引起破坏。 25.路基土在车轮荷载作用下所引起的垂 直应力σz的近似计算：σz＝ 2 Z P K P： 一侧轮重荷载（kN）;K:系数，一般取0.5； Z：荷载中心下应力作用点的深度（m）. 路基土本身自重在路基内深度为Z处所 引起的垂直应力σB：σB＝γZ;γ：土的容重 （kN/m3）Z:应力作用点深度（m）。路基 内任一点垂直应力包括由车轮引起σz的 和由土基自重引起的σB两者共同作用。 26.路基工作区:在路基某一深度处，当车 轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重 引起的垂直应力σz相比所占比例很小， 仅为1/10～1/5时，该深度Zα范围内的路 基称为路基工作区。在工作区范围内的路

行车荷载

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质 第一节行车荷载 汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。而其中汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要成因。 一．车辆的种类 道路上通行的汽车车辆主要分为客车和货车两大类。其中： 客车：小客车、中客车、大客车 货车：整车、牵引式挂车、牵引术半挂车 汽车的总荷载通过车辆与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴载作为荷载的标准。 二. 汽车的轴型 我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重。 整车客货车：1.前轴：两个单轮组成的单轴约占1/3/。 极少数为双轴单轮约占1/2。 2.后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 大部分为双轴双轮。 三．汽车对道路的静态压力 1.定义：汽车在道路上行驶可分为停驻状态和行驶状态。当汽车处于停住状态时，对路 面的作用为静态压力主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述因素的影响。 2.影响因素： a．汽车轮胎的内力pi； b.轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形态； c.轮载的大小。 3.半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。路面设计中以圆表示。 四.运动车辆对道路的动态影响 因为路面不平整车身震动，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，轮载成动态波动。 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质 弹塑性材料：变形累积

五．交通分析 1.交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。对于路面结构设计不仅要求收集交通总量，还必须区分不同车型 2.轮载的组成和等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轮载。 等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载的作用下达到相同的破坏程度为根据的。 第二节环境因素影响 直接暴露于空气中，受温度、湿度影响大。 温度的影响作用 1.影响机理 路基土和路面材料的体积会随着路基路面结构内部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。 由于温度和湿度在路基路面结构内部的变化沿深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。 当这种不均匀胀缩受到某种原因的约束而不能实现时，路基路面结构内部就会产生附加应力，即温度应力和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。 2.影响温度变化的因素 内部：路面各结构层材料的热物理参数，如热传导率、热容量、对辐射热的吸收能力等； 外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降水、蒸发量等。 温度对路基的影响：北方——冻胀翻浆 南方——雨季积水湿软路基 湿度的影响作用 1.对路基的影响 冻胀翻浆（与温度作用共同进行） 过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性 2.做好路基路面排水的重要性

第二章 金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化

金属材料力学性能基本知识 及钢材的脆化 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富,生产工艺简单、成熟,而且还因为它具有优良的性能。 通常所指的金属材料性能包括以下两个方面: 1．使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能,主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等）,物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等),化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。使用性能决定了材料的应用范围,使用安全可靠性和使用寿命。 2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能,例如锻造,焊接，热处理，压力加工,切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。 1．1材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时,材料就会发生变形以至断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。 1．1．１强度 金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测 出。把一定尺寸和形状的金属试样（图1~２)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图１—3)。在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。图1—３所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d),横坐标是伸长量ＡL(也可换算为应变ｅ)。所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线,分析曲线A,可以将拉伸过程分为四个阶段:

工程材料力学性能-第2版习题答案

《工程材料力学性能》课后答案 机械工业出版社 2008第2版 第一章单向静拉伸力学性能 1、解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 2、金属的弹性模量主要取决于什么因素为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 3、试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别为什么 4、决定金属屈服强度的因素有哪些【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 5、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 6、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 7、何谓拉伸断口三要素影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 第二章金属在其他静载荷下的力学性能

邓学钧《路基路面工程》(第3版)名校考研真题(行车荷载、环境因素、材料的力学性质)【圣才出品】

邓学钧《路基路面工程》（第3版）名校考研真题 第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质 一、名词解释 1．当量轴次[河北工业大学2012年B卷] 答：当量轴次是指道路上行驶的汽车轴载与通行次数按照等效原则换算为某一标准轴载的当量通行次数。按弯沉等效或拉应力等效的原则，将不同车型、不同轴载作用次数换算为与标准轴载100KN相当的轴载作用次数。 2．路基工作区[河北工业大学2011年B卷，中山大学2014年真题] 答：路基工作区是指在路基某一深度Z a处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重应力引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10～1/5时，该深度Z a范围内的路基称为路基工作区。 3．CBR[中山大学2010年真题] 答：CBR表征路基土、粒料、稳定土强度的一种指标。即标准试件在贯入量为2.5mm 时所施加的试验荷载与标准碎石材料在相同贯入量时所施加的荷载之比值，以百分率表示。 4．温度疲劳应力[河北工业大学2011年B卷] 答：温度疲劳应力是指在规定的循环温度应力幅值和大量重复次数下，材料所能承受的最大交变应力。

5．荷载疲劳应力[河北工业大学2011年B卷] 答：荷载疲劳应力是指在规定的循环应力幅值和大量重复次数下，材料所能承受的最大交变应力。飞机结构、汽车底盘、机车车轴等各种结构或构件在使用中所承受的载荷往往是变化的，相应地、所承受的应力也是变化的。人们把这种变化着的载荷称之为疲劳载荷，把相应的应力称为疲劳应力，而把载荷和应力随时间变化的历程则分别称为载荷谱和应力谱。载荷谱或应力谱一般地说是不规则的，或者说是随机的。但它也可能表现出一定的规则性。 6．疲劳强度[河北工业大学2012年A、B卷] 答：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。疲劳强度是指出现疲劳破坏的重复应力值。随重复作用次数的增加而降低。 二、判断题 1．轴载等效换算的原则之一是同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。（）[华南理工大学2011年真题] 【答案】正确 【解析】各种轴载的作用次数进行等效换算的原则是：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。 2．承载板直径越小，测的地基反应模量K值越大。（）[华南理工大学2010年真题] 【答案】正确

(整理)2行车荷载分析.

精品文档 精品文档 铺面工程作业1 9.路面结构设计中，要考虑车辆的哪些因素？ 车辆荷载类型，轴型，轮型，轴重、轮重的作用次数； 静力作用模式：接触压力，接触面积； 车辆动态影响：荷载的动态变化，荷载作用的瞬时性，水平作用力； 10.如何确定行车荷载与路面的接触应力？该接触应力和所假设的接触面积之间关系如何？ 平均接地压力可以采用最简单的方法测定：量测轮胎与地面接触面上的轮迹面积，由轮重除以轮迹面积后得到。 路面设计时，都采用圆形接触面假设，其当量圆半径δ可按下式确定： P p δπ= 式中，P ——作用在轮上的荷载，kN ； p ——轮胎接触压力，kPa 。 当车轴的一侧为双轮时，单圆图式的当量半径为： 2P p δπ= 11.试列出表2-1中，JN-150，CA-10B ，SH-361三个车型的前轴重，后轴重，轮压，并分别计算其各自的当量圆直径。（包括单圆图式和双圆图式） 车型 前轴重(kN) 后轴重(kN) 轮压(MPa) 当量圆直径(m) 空车 满载 空车 满载 单圆图式 双圆图式 空车 满载 空车 满载 前轮 后轮 前轮 后轮 前轮 后轮 前轮 后 轮 JN-150 38.4 49 31.6 101.6 0.7 93.4 84.8 105.6 152.0 66.1 59.9 74.6 107.5 CA-10B 19.3 19.4 21 60.9 0.5 78.4 81.8 78.6 139.2 55.4 57.8 55.6 98.5 SH-361 40.4 80 69.6 200 0.7 95.8 89.0 134.9 150.8 67.8 62.9 95.4 106.6 12.反应轮载动态变化程度的变差系数和冲击系数是什么意思？影响冲击系数大小因素有哪些？ 轮载的动态变动，可近似看作为呈正态分布，其变异系数表示标准差同静轮载的比值，主要随以下三方面因素变化：行车速率，路面的平整度，车辆的振动特性；冲击系数是指动轮载和静轮载的比值。 影响冲击系数大小因素：车速、路面平整度等 13.轴载的等效换算原则是什么？请说明AASHTO 提出的轴载等效换算式。 轴载的等效换算原则：同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损坏程度时，不同轴载的相应作用次数被认为是等效的。 轴载等效换算式: ηα??== ???n s i i i s N P N P

材料力学性能复习重点汇总

第一章 包申格效应：指原先经过少量塑性变形，卸载后同向加载，弹性极限（σP）或屈服强度（σS）增加；反向加载时弹性极限（σP）或屈服强度（σS）降低的现象。 解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面－－解理面，一般是低指数，表面能低的晶面。 解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。 韧脆转变：材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象（冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂，断口特征由纤维状转变为结晶状）。 静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标，是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表，微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等 外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 （一）影响屈服强度的内因素 1．金属本性和晶格类型（结合键、晶体结构）

单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力，其值与位错运动所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位错运动交互作用产生的阻力）决定。 派拉力： 位错交互作用力 （a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数，L是位错间距。）2．晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 屈服强度与晶粒大小的关系： 霍尔－派奇（Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3．溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度（固溶强化）。 4．第二相（弥散强化，沉淀强化） 不可变形第二相 提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→流变应力增大。 不可变形第二相 位错切过（产生界面能），使之与机体一起产生变形，提高了屈服强度。 弥散强化：

车库顶板行车及各类堆载验算计算书

车库顶板行车及各类堆载验算实例计算书 一、计算依据 1、《建筑施工模板安全技术规范》JG.J162-2008 2、《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011 3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 4、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-2016 5、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015 6、《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013 7、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 8、《混凝士结构设计规范》GB50010-2010(2015版) 二、设计数据(拟定,实际根据结构图纸) 地下室顶板板厚:250mm，加腋厚度500mm。 最大跨度为8.10m,有梁楼盖。顶板上设计回填土厚度为1.5m。 车库设计活荷载:5KN/m,消防车道荷载20KN/m2。 三、设计承载能力计算 1、査《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录表A中A.1.4得:粘土 自重为18KN/m2 。 2、地下室顶板覆土1.5m每平方米荷载:18KN/m×1.5m=27KN/m2。 3、地下室顶板（非消防车道区域）可承受荷载为:27KN/m2+5KN/m2=32KN/m2(活载按恒载计算,增大安全系数)。消防车道区域为：27KN/m2+20KN/m2=47KN/m2

4、根据拟定数据计算得顶板（非消防车道区域）可承受恒荷载折算后为:32KN/m2。消防车道区域为47KN/m2 四、地下室顶板承载计算 （一）、车库顶板行车荷载 1、吊车、干混砂浆罐车、钢筋运输车、混凝土罐车作用下楼面等效均布 活荷载的确定。根据各种车型荷载: (1)吊车 按20T吊车考虑,自重28吨,吊运钢筋每捆按5吨计,合计33×1.1（安全系数）,总计37吨。(设计为恒载,将活载转化为恒载,下同) (2)钢筋运输车 按装35t考虑,车重15t,合计50×1.1=55吨。 (3)混凝土罐车及泵车 按装15立方米车考虑,混凝土罐车自重约15吨,15立方米混凝土按36吨计,合计51×1.1=56吨。 (4)干混砂浆罐车 按装15立方米车考虑,车自重约20吨,砂浆30吨,合计50×1.1,总 计55吨考虑。 综上荷载按60吨考虑,车型按混凝土罐车考虑(増大安全系数) 混凝土罐车车轮距图 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录C.0.6:连续梁板的等效均布活荷载,可按单跨简支计算。但计算内力时,仍应按连续考虑。按《建筑结构

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质 §2-1 行车荷载 一、车辆的种类 分为客车与货车两大类。 客车：小客车、中客车与大客车。 货车：整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。 路面结构设计——轴重作为荷载标准。 二、车辆的轴型 我国公路与城市道路路面设计规范中以100kN 作为设计标准轴重。 三、汽车对道路的静态压力 1.汽车处于停驻状态下——静态压力。 垂直压力P ：与汽车轮胎的内压力Pi 、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状、轮载的大小等有关。 轮胎与路面接触面上的压力p<内压力Pi ，约为(0.8～0.9)Pi 。 2. 接触压力 直接取内压力作为接触压力，并假定在接触面上压力是均匀分布的。 3.轮胎与路面的接触面形状 近似于椭圆形，在工程设计中采用圆形接触面积。 4. 当量的圆 将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压力作为接触压力p ，轮胎与路面接触圆的半径可以按式(2.1)确定。 p P πδ= （2.1） 单圆荷载：对于双轮组车轴，每一侧的双轮用一个圆表示； 双圆荷载：每一侧的双轮用两个圆表示。 5. 标准轴载 我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ —100的P=100/4kN ，p=700kPa ： d 100=0.213m ， D 100=0.302m 四、运动车辆对道路的动态影响 运动状态的汽车：垂直静压力、水平力、振动力。 动力影响还有瞬时性的特征。 1.水平力 车轮施加于路面的各种水平力Q 值与车轮的垂直压力P ，以及路面与车轮之间的附着系数φ有关，其最大值Qmax 不会超过P 与φ的乘积，即：

Qmax ≤P φ (2.4) 2. 动载特性 其变异系数： (1)行车速度：车速越高，变异系数越大； (2)路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； (3)车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异系数越小。 冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。 3. 瞬时性 0.1～0.01s 左右。 五、交通分析 1.交通量 交通量是指一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数。 2.交通量预测 在路面结构设计中，通过调查分析确定初始年平均日交通量N1，设计年限内累计交通量Ne 可以按式（2.5）预估： ()[]113651-+=t e N N γγ (2.7) 3.标准轴载等效换算 汽车的轴载与通行次数可以按照等效原则换算成标准轴载的作用次数。 我国沥青路面和水泥混凝土路面规范均以单轴100kN 作为标准轴载，以BZZ-100表示。 各级轴载等效换算为标准轴载所依据的原则： 同一种路面结构在不同轴载作用下，要达到相同的疲劳损坏程度。 4.轴迹横向分布 轮迹横向分布的图形和峰值：交通的渠化程度，它随许多因素变化，诸如：交通组织类型(不分车道混合交通，划标线分道行驶或设分隔带分道行驶)、车道宽、交通密度、交通组成、车速以及司机的驾驶习惯和经验等。 §2-2 环境因素影响 1.温度变化对路面的影响 2.温度变化预测 3.大气湿度 §2-3 土基的力学强度特性 一、路基受力状况

邓学钧《路基路面工程》(第3版)章节题库(行车荷载、环境因素、材料的力学性质)【圣才出品】

邓学钧《路基路面工程》（第3版）章节题库 第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质 一、名词解释 交通量 答：交通量是指一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量，又称作交通流量或者流量。参与者包括机动车、非机动车和行人，因而交通量可分为机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量。但在没有特殊说明的情况下，交通量都是指机动车交通量，并且是指单位时间内来去两个方向上的车辆数。 二、填空题 土的回弹模量反映了土基在弹性变形阶段内的______荷载作用下抵抗______变形的能力。 【答案】垂直；竖向 三、判断题 1．车速越高，平整度越好，变异系数越大。（） 【答案】错误 【解析】轮载的动轴载波动，可近似地看作为呈正态分布，其变异系数（标准离差与轮载静载之比）主要随下述三因素而变化：①行车速度：车速越高，变异系数越大。②路面的平整度：平整度越差，变异系数越大。③车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异系数越小。

2．当工作区深度大于路基填土高度时，只需压实路堤工作区即可。（） 【答案】错误 【解析】路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要，对工作区深度范围内的土质选择，路基的压实度应提出较高的要求。当工作区深度大于路基填土高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。 3．造成路基破坏的基本前提是不良的地质条件，而水则是引起路基破坏的直接原因。（） 【答案】正确 【解析】不良的地质条件是路基破坏的前提条件，而水分侵入路基会导致路基的整体稳定性和强度的直接破坏。 四、单选题 反映路基强度的主要指标是（）。 A．回弹模量 B．内摩擦角 C．抗压强度 D．承载力 【答案】A 【解析】回弹模量可以表征土基的承载能力，即路基强度，能反映土基在瞬时荷载作用

材料力学性能-第2版课后习题答案

第一章单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。 2. 滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落 后于应力的现象。 3?循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4?包申格效应： 金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规 定残余伸长应力降低的 现象。 11. 韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆 性断裂，这种现象称 为韧脆转变 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量G 切变模量 r 规定残余伸长应力 0.2屈服强度 gt 金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应 变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但 是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏 感。【P4】 4、 现有4 5、40Cr 、35 CrMo 钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作为机床起身，为什么？ 选灰铸铁，因为其含碳量搞，有良好的吸震减震作用，并且机床床身一般结构简单，对精度要求不高，使用灰铸铁可 降低成本，提高生产效率。 5、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？ 【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程 中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂， 断裂前基本上不发生塑性变形， 没有明显征兆，因而危害性很大。 6、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形 态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 7、 板材宏观脆性断口的主要特征是什么？如何寻找断裂源？ 断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状，板状矩形拉伸试样断口中的人字纹花样的放射方向也 与裂纹扩展方向平行，其尖端指向裂纹源。 第二章 金属在其他静载荷下的力学性能 一、解释下列名词： (1 )应力状态软性系数—— 材料或工件所承受的最大切应力T max 和最大正应力(T max 比值，即： (3)缺口敏感度一一缺口试样的抗拉强度 T bn 的与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度 T b 的比值，称为缺口敏感度，即:【P47 P55】 max 1 3 max 2 1 0.5 2 3 【新书P39旧书P46】

思考题2015年材料力学性能(重点标黄)

和。 4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加 单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。 ．韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、 和。 12.在α值的试验方法中，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；在α值的试验方法中，应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料； 13.材料的硬度试验应力状态软性系数，在这样的应力状态下，几乎所有金属材料都能产生。 14. 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，大体上可以分为 、和三大类；在压入法中，根据测量方式不同又分为 、和。 15. 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样 和试样，所测得的冲击吸收功分别用

22. 应力状态软性系数：用试样在变形过程中的测得 和的比值表示。 23.微孔聚集型断裂是包括微孔、直至断裂的过程。 24.缺口试样的与等截面光滑试样的的比值。称为“缺口敏感度”。 25.机件在冲击载荷下的断口形式仍为、和。 26.包申格应变是在给定应力下，正向加载和反向加载两曲线之间的应变差。 27.由于缺口的存在，在载荷作用下，缺口截面上的应力状态将发生变化的现象，被称为“缺口效应”。 28. 洛氏硬度是在一定的实验力下，将120o角的压入工件表面，用所得的来表示材料硬度值的工艺方法。 28.低温脆性是随的下降，材料由转变为的现象。 29. 缺口敏感性是指材料因存在缺口造成的状态和而变脆的 疲劳条带是疲劳断口的特征，贝纹线是断口的特征。 34. 金属材料的疲劳过程也是裂纹的和过程。 35.金属材料抵抗疲劳过载损伤的能力，用或表示。 36.金属在和特定的共同作用下，经过一段时间后所发生的 现象，成为应力腐蚀断裂。 37.应力腐蚀断裂的最基本的机理是和。 38.由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象叫 钢的氢致延滞断裂过程可分为、、三个阶 按磨损模型分为：、、、五大类。 44.韧窝是微孔聚集型断裂的基本特征。其形状视应力状态不同分为下列、、三类。其大小决定于第二相质点的、基体材料的和以及外加应力的大小和形状。

材料力学性能-第2版课后习题答案

第一章 单向静拉伸力学性能 1、 解释下列名词。 1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。 2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。 3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。 4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。 6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。 韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。 8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。 9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。 10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。 沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。 11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变 12.弹性不完整性：理想的弹性体是不存在的，多数工程材料弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等现象,称之为弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等 2、 说明下列力学性能指标的意义。 答：E 弹性模量 G 切变模量 r σ规定残余伸长应力 2.0σ屈服强度 gt δ金属材料拉伸时最大应力下的总伸长率 n 应变硬化指数 【P15】 3、 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 答：主要决定于原子本性和晶格类型。合金化、热处理、冷塑性变形等能够改变金属材料的组织形态和晶粒大小，但是不改变金属原子的本性和晶格类型。组织虽然改变了，原子的本性和晶格类型未发生改变，故弹性模量对组织不敏感。【P4】 4、 试述退火低碳钢、中碳钢和高碳钢的屈服现象在拉伸力-伸长曲线图上的区别？为什么？ 5、 决定金属屈服强度的因素有哪些？【P12】 答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 6、 试述韧性断裂与脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险？【P21】 答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。 7、 剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？【P23】 答：剪切断裂是在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离，一般是韧性断裂，而解理断裂是在正应力作用以极快的速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，解理断裂通常是脆性断裂。 8、 何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化。 9、 论述格雷菲斯裂纹理论分析问题的思路，推导格雷菲斯方程，并指出该理论的局限性。【P32】

金属材料力学性能练习题

第二章第一节金属材料的力学性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。 A.HB B.HR C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经（）作用而（）的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（） 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。（） 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。

5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ S 、σ 0.2 、HRC、σ -1 。 2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ b 、δ 5 、HBS、a kv 。 2.2金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能 一、判断题 1.金属材料的密度越大其质量也越大。（） 2.金属材料的热导率越大，导热性越好。（） 3.金属的电阻率越小，其导电性越好。（） 二、简答题： 1.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些？ 2.什么是金属材料的物理性能？它包括哪些？ 3.什么是金属材料的化学性能？它包括哪些？