沥青路面典型结构力学分析

沥青路面典型结构力学分析
沥青路面典型结构力学分析

沥青路面结构设计

第四章路面结构设计 1.1设计资料 (1)自然地理条件 新建济南绕城高速,道路路基宽度为24.5米,全长5km,结合近几年济南经济增长及人口增长的情况,根据近期的交通量预测该路段的年平均交通量为5000辆/日,交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构,设计年限为15年。 (2)土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候,季风明显,四季分明,春季干旱少雨,夏季温热多雨,秋季凉爽干燥,冬季寒冷少雪。据区域资料,年平均气温13.8℃,无霜期178天,最高月均温27.2℃(7月),最低月均温-3.2℃(1月),年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度cω=1.3;因此该路基处于干燥状态,根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ区,根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5.1.4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa。 (3)交通资料 交通组成及各车型汽车参数表1-1

1.2交通分析 (1)轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表1-2确定。 表1-2 ○1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时,凡大于25kN的各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N的计算公式为: 35 .4 1 2 1 ∑= ? ? ? ? ? = k i i i P P N C C N 式中:N——标准轴载当量轴次数(次/d); Ni——被换算的车型各级轴载作用次数(次/d); P——标准轴载(kN); Pi——被换算车型的各级轴载(kN); C1——被换算车型的各级轴载系数,当其间距大于3m时,按单独的一个轴计算,轴数系数即为轴数m,当其间距小于3m时,按双轴或多 轴计算,轴数系数为C1=1+1.2(m-1);

沥青路面结构及类型

沥青路面结构及类型 一、沥青路面结构组成 1.沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。 2.面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层,可由1~3层组成。表面层应根据适用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层;中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。 3.基层是设置在面层之下,并对面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基,起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层较厚需分两层施工时,可分别称为上基层、下基层。 4.底基层是设置在基层之下,并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用,起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。底基层较厚需分两层施工时,可分别称为上底基层、下底基层。 5.垫层是设置在底基层与土基之间的结构层,起排水、隔水、防冻、防污等作用。 二、沥青路面分类 (一)按技术品质和使用情况分类 1.沥青混凝土路面:由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青,加热到一定温度后拌和,经摊铺压实而成的路面面层。沥青混凝土路面适用于各级公路面层。 2.沥青碎石路面:用沥青碎石作面层的路面 3.沥青贯入式:用沥青贯入碎(砾)石作面层的路面,即把沥青浇洒在铺好的主层集料上,再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青,分层压实,形成一个较致密的沥青结构层。 4.沥青表面处治:用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青面层,表面处治按浇洒沥青和撒布集料的遍数不同,分为单层式、双层式、三层式。 (二)按组成结构分类 1、密实—悬浮结构 2、骨架—空隙结构 3、密实—骨架结构 (三)按矿料级别分类 1.密级配沥青混凝土混合料 2.半开级配沥青混合料 3.开级配沥青混合料 4.间断级配沥青混合料 (四)按矿料粒径分类 1.砂砾式沥青混合料:矿料最大粒径等于或小于4.75mm(圆孔筛5mm)的沥青混合料。也称为沥青石屑或沥青砂。 2.细粒式沥青混合料:矿料最大粒径为9.5mm或1 3.2mm(圆孔筛10mm或15mm)的沥青混合料。 3.中粒式沥青混合料:矿料最大粒径为16mm或19mm(圆孔筛20mm或25mm)的沥青混合料。 4.粗粒式沥青混合料:矿料最大粒径为26.5mm或31.5mm(圆孔筛30~40mm)的沥青混合料。 5.特粗粒式沥青混合料:矿料最大粒径等于或大于37.5mm(圆孔筛45mm)的沥青混合料。(五)按施工温度分类 1.热拌热铺沥青混合料:沥青与矿料经加热后拌和,并在一定的稳定下完成摊铺和碾压施工过程的混合料 2.常温沥青混合料:采用乳化沥青或稀释沥青在常温下(或者加热温度很低)与矿料拌和,并在常温下完成摊铺和碾压过程的混合料。

管道应力分析基础知识

管道应力分析基础知识 2009-04-09 13:55 1. 进行应力分析的目的是 1) 使管道应力在规范的许用范围内; 2) 使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准; 3) 计算出作用在管道支吊架上的荷载; 4) 解决管道动力学问题; 5) 帮助配管优化设计。 2. 管道应力分析主要包括哪些内容?各种分析的目的是什么? 答:管道应力分析分为静力分析和动力分析。 1) 静力分析包括: (l)压力荷载和持续荷载作用下的一次应力计算――防止塑性变形破坏; (2)管道热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的二次应力计算――防止疲劳破坏; (3)管道对设备作用力的计算――防止作用力太大,保证设备正常运行; (4)管道支吊架的受力计算――为支吊架设计提供依据; (5)管道上法兰的受力计算――防止法兰泄漏; (6)管系位移计算――防止管道碰撞和支吊点位移过大。 2) 动力分析包括: (l)管道自振频率分析――防止管道系统共振; (2)管道强迫振动响应分析――控制管道振动及应力; (3)往复压缩机气柱频率分析――防止气柱共振; (4)往复压缩机压力脉动分析――控制压力脉动值。 3. 管道应力分析的方法 管道应力分析的方法有:目测法、图表法、公式法、和计算机分析方法。选用什

么分析方法,应根据管道输送的介质、管道操作温度、操作压力、公称直径和所连接的设备类型等设计条件确定。 4. 对管系进行分析计算 1) 建立计算模型(编节点号),进行计算机应力分析时,管道轴测图上需要提供给计算机软件数据的部位和需要计算机软件输出数据的部位称作节点: (1)管道端点 (2)管道约束点、支撑点、给定位移点 (3)管道方向改变点、分支点 (4)管径、壁厚改变点 (5)存在条件变化点(温度、压力变化处) (6)定义边界条件(约束和附加位移) (7)管道材料改变处(包括刚度改变处,如刚性元件) (8)定义节点的荷载条件(保温材料重量、附加力、风载、雪载等) (9)需了解分析结果处(如跨距较长的跨中心点) (10) 动力分析需增设点 2) 初步计算(输入数据符合要求即可进行计算) (1) 利用计算机推荐工况(用CASWARII计算,集中荷载、均布荷载特别加入) (2) 弹簧可由程序自动选取 (3) 计算结果分析 (4) 查看一次应力、二次应力的核算结果 (5) 查看冷态、热态位移 (6) 查看机器设备受力 (7) 查看支吊架受力(垂直荷载、水平荷载) (8) 查看弹簧表

沥青路面种类

沥青路面种类

沥青路面种类 沥青砂、沥青土、沥青碎(砾)石混合料等;按沥青材料品种不同分为:石油沥青路面、煤沥青路面、天然沥青路面和渣油路面。但较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为:沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎(砾)石混合料路面和沥青表面处治路面。 沥青混凝土路面 由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青,加热到一定温度后拌和,经摊铺压实而成的路面面层。 ①碾压式。沥青混凝土混合料多用热拌热铺法制备,其路用性质比较好,故对制备工艺和原材料要求也较高,大多采用集中厂拌法。用得较普遍的沥青混凝土混合料为碾压式类型,即混合料需经重型机械压实后才能成型,故有的国家称它为碾压式地沥青。成型以后路面平整、密实、少尘,有一定粗糙性,因而有较好的行车舒适性和外观;且有较好的耐老化性、耐磨性、温度稳定性和抗行车损坏的能力。使用寿命一般较长,当采用石油沥青作结合料时,大修年限常在15年以上。 ②冷铺式。沥青混凝土热拌冷铺,有的国家也称为冷地沥青,常用于养护小修或需远距离输送混合料的工程,所用沥青比热拌热铺者为稀,用量亦较少,以求在常温时有适当的松散度和粘性,但其使用寿命不及热拌热铺者。

③摊铺式。热拌热铺的沥青混凝土混合料可以不用重型机械压实即能成型,常称作摊铺地沥青。为了使摊铺地沥青混合料在摊铺时有适当流动。 厂拌沥青碎石路面 也称黑色碎石路面或开级配沥青混凝土路面。其加工工艺和铺筑工艺接近沥青混凝土路面,但其孔隙较大(两者的分界线并不严格,中国以孔隙率10%为分界)。沥青碎石混合料可以热拌热铺,也可热拌冷铺;热铺质量较好,用得较普遍。集料的颗粒有同颗粒及有级配之分,多采用有级配者。和沥青混凝土相比,沥青碎石的细集料和矿粉含量较少,粗集料的比例较大,沥青用量相应也较少。沥青碎石混合料的热稳定性主要依靠集料颗粒间的锁结力,故对沥青用量、稠度、混合料的配合比和集料级配的变动范围可比沥青混凝土为宽,而仍能保持其热稳定性。但因多孔之故,路面容易渗水和老化,故沥青碎石常用于面层的下层、联结层、整平层和基层。若用于路面的上层时,须加沥青封层或嵌撒细粒沥青混合料。但也有把它铺在密实的沥青面层之上,作透水的防滑层用的。沥青碎石路面的使用寿命一般短于沥青混凝土路面,但其工程造价常较廉。 沥青贯入式路面 是浇洒成型的一类沥青路面。把沥青浇洒在铺好的主层集料上,再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青,分层压实,形成一个较致密的沥青结构层。浇洒施工的优点是设备简单,运料方便;其缺点是施工受气

结构力学求解器使用范例

2.19分析如图所示体系的几何组成。 解: 结点,1,0,0 结点,2,10,0 结点,3,20,0 结点,4,5,-5 结点,5,15,-5 结点,6,10,-10 单元,1,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,1,1,1,0,1,1,0 单元,4,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,5,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,2,-90,0,0 结点支承,6,2,0,0,0 结点支承,3,1,0,0 位移模型:静态显示 解答:有2个多余约束,体系自由度为1,的几何瞬变体系。

3.25计算静定多跨梁的支座反力,并画出梁的内力图。 解: 结点,1,0,0 结点,2,6,0 结点,3,7.5,0 结点,4,12,0 结点,5,14,0 结点,6,18,0 单元,1,2,1,1,0,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,1 单元,4,5,1,1,1,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 结点支承,1,2,-90,0,0 结点支承,2,1,0,0 结点支承,4,1,0,0 结点支承,6,1,0,0 单元荷载,1,1,20,1/2,90 单元荷载,3,1,10,1/2,90 单元荷载,4,3,2,0,1,90 单元荷载,5,3,2,0,1,90 尺寸线,1,0.5,0.5,7.8,1.0,0.5,0,-3,3m,3,-3,3m,6,-3 尺寸线,1,0.5,0.5,7.8,0.5,0.5,6,-3,1.5m,7.5,-3,2m,9.5,-3,2.5m,12,-3,2m,14,-3 尺寸线,1,0.5,0.5,7.8,1,0.5,14,-3,4m,18,-3 解答: 弯矩图 剪力图 轴力图

05沥青路面应力分析讲稿

第五章 沥青路面应力分析 一.古典设计方法 1.麻省公式 图5-1 古典公式示意图 1901年,美国麻省道路委员会第八次年会上发表了世界上第一个路面设计的公式。它假定汽车是一个集中荷载P ,荷载以45?角通过碎石基层分布于边长为碎石层厚2倍的正方形面积的土基上,所以: q P h q h P 2122 = )=( (5-1) 载 荷中集 度强载承基土中:式 P q 2.Downs公式 1933年,Downs对麻省公式进行修正,认为荷载在路面层内的传布与垂直方向成某一分布角θ的圆锥上,所以传到路面的顶面时,压力分布于一个圆形的面积上而不是正方形,但他仍假定汽车荷载为集中荷载。据此: 图5-2 古典公式改进 P h tg q h tg P q ==  πθθ 220564.(5-2) 载 荷中集 度强载承基土中:式 P q 3.Gray公式

1934年、Gray认为由于汽车荷载轮胎接触路面由一个面积,所以不应当假定汽车荷载为集中荷载,而应当假定汽车荷载为圆形均布荷载,并设轮载接地圆形面积的半径为a ,即: P htg a q h tg P q a =()=() πθθ+-210564. (5-3) 载 荷中集 度强载承基土中:式 P q 4.评述 古典理论公式是假定路面只要起分布荷载的作用,采用简单的分布角的概念,这个朴素思想的路面力学理论应予解决的问题; 从各公式得知,路面厚度主要取决于土基承载力得大小,这就是土基强度得问题。但初期没有提出土基参数的测定问题; 古典公式以轮载作为交通荷载,它不能反映交通量的因素,这在当时轻交通时代可能矛盾不突出,但随着交通得发展,不考虑交通量是无法使用的解决的办法就是在土基承载力取值上应根据交通量的大小采取不同的安全系数。 二.弹性半空间体 1.解答过程 1887~1885 布辛尼斯克得到完整的解答,方法是采用半逆解法。 1925年 A.E.Love势能法得到了解答。 采用路面力学中的方法,同样可以得到解答。 2.A.E.Love解 轮隙弯沉的计算及应用采用以上公式 ()()[ ]π μμμμ2 1201200211221 222/1222E pa w z a r E pa w z r z z a z a a E p w )(= 时 =,=当) (= 时 =,=当+)+()(=2/--? ? ?? ??--++ () ????????+??? ??+??? ??+??? ??+??? ??? ?? ??- 6 422024.0047.0125.011120r a r a r a r r a F r a F E pa z a r 2=时 w==,>当μ 三.多层体系 1.解答过程 1945年,D.M.Burmister得到理论解. 1945-1955 研究层状体系的工程应用 1955,R.L.希夫曼得到非轴对称的解 2.计算方法 采用查诺模图法 采用程序计算法 四.计算程序 沥青路面通常是多层体系。自从本世纪四十年代以来无论在理论分析,还是在数值计算方面,都取得很大进展,特别是计算机科学的发展及其在工程技术中广泛应用,使层状体系理论的研究的日趋完善,其中有波米斯特(D.M.Burmister)(1945年)及英因福克斯(L.Fox)、阿堪姆(W.E.Acum)、苏联科岗(Korah)及英国琼斯(A.Jones)等所作的贡献。在荷载形式方面,包括轴对称均布荷载与非轴对称单向水平荷载,都可直接进行数值计算,在层次结构方面,由双层体系、三层体系发展到多层体系。在计算机程序方面,有壳牌公司编制的Bisar 程序,雪弗隆公司编制的Chevron 程序,美国地沥青学会所采用的DAMA 程序。

沥青路面结构设计

第四章 路面结构设计 1、1设计资料 (1)自然地理条件 新建济南绕城高速,道路路基宽度为24、5米,全长5km ,结合近几年济南经济增长及人口增长得情况,根据近期得交通量预测该路段得年平均交通量为5000辆/日,交通量平均年增长率γ=4%。路面结构设计为沥青混凝土路面结构,设计年限为15年。 (2)土基回弹模量 济南绕城高速北环所在地区为属于温带季风气候,季风明显,四季分明,春季干旱少雨,夏季温热多雨,秋季凉爽干燥,冬季寒冷少雪。据区域资料,年平均气温13、8℃,无霜期178天,最高月均温27、2℃(7月),最低月均温-3、2℃(1月),年平均降水量685毫米。道路沿线土质路基稠度 c ω=1、3;因此该 路基处于干燥状态,根据公路自然区划可知济南绕城高速处于5Ⅱ 区,根据【JTG D50-2006】《公路沥青路面设计规范》中表5、1、4-1可确定工程所在地土基回弹模量设计值为46MPa 。 (3)交通资料

1、2交通分析 (1)轴载换算 路面设计以双轮组-单轴载为100KN 为标准轴载,以BZZ-100表示。标准轴载得计算参数按表1-2确定。 ○ 1当以设计弯沉为指标时及验算沥青层层底拉应力时,凡大于25kN 得各级轴载Pi 得作用次数Ni 按下式换算成标准轴载P 得当量作用次数N 得计算公式为: 35 .4121∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N 式中:N ——标准轴载当量轴次数(次/d ); Ni ——被换算得车型各级轴载作用次数(次/d ); P ——标准轴载(kN ); Pi ——被换算车型得各级轴载(kN ); C1——被换算车型得各级轴载系数,当其间距大于3m 时,按单独得一个 轴计算,轴数系数即为轴数m ,当其间距小于3m 时,按双轴或多轴计算,轴数系数为C1=1+1、2(m-1); C2——被换算车型得各级轴载轮组系数,单轮组为6、4,双轮组为1、0, 四轮组为0、38。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次为: 35 .41 21∑=? ?? ??=k i i i P P N C C N = 4709、00(次/d ) ○ 2当以半刚性层底拉应力为设计指标时,标准轴载当量轴次数N ': 8 121 k i i i P N C C N P =?? '''= ? ??∑ 式中: 1C ' ——轴数系数 2C '——轮组系数,单轮组为18、5,双轮组为1、0,四轮组为0、09。 注:轴载小于50KN 得特轻轴重对结构得影响可以忽略不计,所以不纳入当 量换算。 沥青路面营运第一年双向日平均当量轴次:

结构力学(1)模拟试题1及答案

《结构力学(1)》模拟试题一 一判断题(10×1.5分=15分) 1 具有基本部分和附属部分的结构,进行受力分析的次序是:先计算基本部分,后计算附 属部分。() 2 当梁和刚架的铰支端和自由端上无外力偶作用时,该端弯矩等于零。 () 3 桁架中的零杆是不需要的、可以撤除的杆件。() 4 在一组移动荷载作用下,简支梁的绝对最大弯矩发生在跨中截面上。 () 5 图示结构(a)、(b)两种受力状态中,仅AB、AC、BC三杆受力不同。 () 6 图示结构截断三根链杆,可以变成一简支梁,故它是三次超静定结构。 () 7 图(a)所示两次超静定结构,可选图(b)为基本结构进行力法计算。() (a) (b) 8 作用在对称结构上的任何荷载都可分解为对称荷载和反对称荷载两部分。 () 9 超静定结构的内力分布随杆件相对刚度比变化而改变。() 10 超静定结构的位移与其力法基本体系的相应位移相同。() 二填空题(10小题,共计30分) 1 工程结构从几何角度可分为____结构、板壳结构和实体结构三类,结构力学是以____结 构为主要研究对象。(2分) 2 图示刚架D截面的剪力F QDB =____、弯矩M DB =____ (内侧受拉为正)。(6分)

3 由于____力的存在,三铰拱截面上的弯矩比相应简支梁的弯矩小。(2分) 4 图示桁架中零杆总数=____。(2分) 5图示桁架中杆a、b的轴力分别为F Na=____,F Nb=____。(6分) 6 用图乘法求位移时,竖距y 应从____弯矩图上取。(2分) 7 图示简支梁在均布荷载q作用下,中点C竖向位移的图乘计算式为________(只列计算 式,不计算),EI为常数。(4分) 8 位移法方程实质上是____方程。(2分) 9 对称结构在反对称荷载作用下,如果所取的基本未知量都是对称或反对称力,则____未 知力必等于零。(2分) 10 图示结构用位移法计算时,基本未知量数目为:结点角位移=____,独立结点线位移=____。 (2分) 三分析计算题(4小题,共计55分) 1 分析图示体系的几何组成,说明分析过程并作出结论。 (5分) 2 简支梁上作用有移动的吊车如图,要求: (1) 计算吊车轮压F P1、F P2 ; (2) 求截面C弯矩、剪力最大值。(作M C 、F QC 影响线5分) (15分) 1m 1m 3m

结构力学 几何构造分析

1.图 示 体 系 是 几 何 不 变 体 系 。 ( ) 2.有 多 余 约 束 的 体 系 一 定 是 几 何 不 变 体 系 。 ( ) 3.图 示 体 系 是 : A .几 何 瞬 变 有 多 余 约 束 ; B .几 何 不 变 ; C .几 何 常 变 ; D .几 何 瞬 变 无 多 余 约 束 。 ( ) 4.在 不 考 虑 材 料 的 条 件 下 ,体 系 的 位 置 和 形 状 不 能 改 变 的 体 系 称 为 几 何 体 系 。 ( ) 5几 何 组 成 分 析 中 ,在 平 面 内 固 定 一 个 点 ,需 要 。 6图 示 体 系 是 体 系 ,因 为 。 7联 结 两 个 刚 片 的 任 意 两 根 链 杆 的 延 线 交 点 称 为 ,它 的 位 置 是 定 的 。 8试 对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A C D B 9对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A C D B E 10对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A C D B 11对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A B C D E F 12对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A C D E F 13对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 B C D E F A G 14对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A B C D E 15对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。

A B C D E 16对 图 示 体 系 进行 几 何 组 成 分析 。 A B C D G E F 17对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A B C D E F G H K 18对 图 示 体 系 进 行 几 何 构 造 分 析 。 19对 图 示 体 系 进 行 几 何 构 造 分 析 。 20对 图 示 体 系 进 行 几 何 构 造 分 析 。 21对 图 示 体 系 作 几 何 构 造 分 析 。 22对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。( 图 中 未 编 号 的 结 点 为 交 叉 点 。) A C B D E F 23对 图 示 体 系 进 行 几 何 组 成 分 析 。 A B C D E F 24三 个 刚 片 用 三 个 铰 两 两 相 联 时 的 瞬 变 原 因 是_________________________。 25图 示 体 系 按 三 刚 片 法 则 分 析 , 三 铰 共 线 , 故 为 几 何 瞬 变 体 系 。 ( ) 26图 示 体 系 为 几 何 不 变 有 多 余 约 束 。 ( ) 27图 示 体 系 为 几 何 瞬 变 。 ( ) 28图 示 对 称 体 系 为 几 何 瞬 变 。 ( )

2017版沥青路面结构计算书

新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数 该项目位于西南地区,属于二级公路,设计时速为40Km/h,12米双车道公路,设计使用年限为12.0年,根据交通量OD调查分析,断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取70.0%。根据交通历史数据,按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类,根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。 表1. 车辆类型分布系数 根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析,得到各类车型非满载与满载比例,如表2所示。 表2. 非满载车与满载车所占比例(%) 根据表6.2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数,如表3所示。 表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数

根据公式(A.4.2)计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710,交通等级属于中等交通。 2. 初拟路面结构方案 初拟路面结构如表4所示。 表4. 初拟路面结构 路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算 根据表G.1.2,基准等效温度Tξ为20.1℃,由式(G.2.1)计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。可靠度系数为1.04。 根据B.3.1条规定的分层方法,将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi)如表5所示。利用弹性层状体系理论,分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi)。根据式(B.3.2-3)和式(B.3.2-4),计算得到d1=-8.23,d2=0.77。把d1和d2的计算结果带入式(B.3.2-2),可得到各分层的永久变形修正系数(kRi),并进而利用式(B.3.2-1)计算各分层永久变形量(Rai)。各计算结果汇总于表5中。 各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量Ra=19.2(mm),根据表3.0.6-1,沥青层容许永久变形为20.0(mm),拟定的路面结构满足要求。

沥青路面结构

青结构沥青路面结构设计指标和参数 姚祖康 2007.09.13 云林

沥青路面结构设计指标和参数 ■现行设计指标和参数 ■结构层组合方案和损坏类型■损坏预估模型 ■设计参数

现行设计指标和参数 现行设计指标 ■路表回弹弯沉 d s l l ≤d ——001mm b s c e d A A A N l 2.0600?=l s 和l d 计算弯沉值和容许弯沉值(0.01mm )N e ——设计车道的标准轴载(100kN )累计当量轴次 公路等级面层类型和基层类型系数 A c 、A s 、A b —— 公路等级、面层类型和基层类型系数

现行设计指标和参数 现行设计指标 ■层底拉应力 ≤σb s s R R m k ?==σσσ——计算点的层底拉应力(MPa ) e c s N aA k m σ——材料容许拉应力和劈裂强度(MPa ) k s ——材料疲劳应力系数;系数沥青层为009无机结合料稳定粒料为035s σσ、R a ——系数,沥青层为0.09、无机结合料稳定粒料为0.35、 无机结合料稳定土为0.45; b ——系数,沥青层为0.22,半刚性层为 0.11

现行设计指标和参数 现行设计参数 ■材料参数 ——路基模量:承载板法 ——无机结合料稳定材料:压缩模量和劈裂强度无机结合料稳定材料压缩模量和劈裂强度——沥青混合料:150或200C压缩模量 150C劈裂强度 ■环境参数 ——未考虑温度对沥青混合料性质的影响

现行设计指标和参数 设计结构实际上受弯沉指标控制 路表弯沉是总体性、综合性、表观性指标,具有非唯一性,无法包容各种损坏,难以 协调各单项损坏指标 沥青面层疲劳损坏模型应重新建立 材料性质指标和测试方法未反映其力学特性(应力依赖性、温度依赖性和湿度依赖性)

结构力学 第二章 结构的几何组成分析

第二章 结构的几何组成分析 李亚智 航空学院·航空结构工程系

2.1 概述 结构要能承受各种可能的载荷,其几何组成要稳固。即受力结构各元件之间不发生相对刚体移动,以维持原来的几何形状。 在任意载荷作用下,若不考虑元件变形,结构保 持其原有几何形状不变的特性称为几何不变性。 在载荷作用下的系统可分为三类。 2.1.1 几何可变系统 特点: 不能承载,只能称作“机构”。 2 1 3 4 P 2’3’

2.1.2 几何不变系统 特点:能承载,元件变形引起几何形状的微小变化,可以称为结构。 2.1.3 瞬时几何可变系统 特点:先发生明显的几何变形,而后几何不变。 P 213 4 2’ 3’ 2’3’ P 2 1 34 5 ∞ →=2321N N 1 2 3 P 内力巨大,不能作为结构。 N 21 N 23 P 2

由以上分析可见,只有几何不变的系统才能承力和传力,作为“结构”。 系统几何组成分析的目的: (1)判断系统是否几何不变,以决定是否能作为结构 使用; (2)掌握几何不变结构的组成规律,便于设计出合理 的结构; (3)区分静定结构和静不定结构,以确定不同的计算 方法。

2.2 几何不变性的判断 2.2.1 运动学方法 将结构中的某些元件看成自由体,拥有一定数量的自由度; 将结构中的另一些元件看成约束。 如果没有足够多的约束去消除自由度,系统就无法保持原有形状。 所谓运动学方法,就是指这种引用“约束”和“自由度”的概念来判断系统几何不变性的方法。

1、自由度与约束(1)自由度的定义 决定一物体在某一坐标系中的位置所需要的独立变量的数目称为自由度,用n 表示。平面一个点有2个独立坐标,故n =2空间一个点有3个独立坐标,故n =3 x y y ?x ?A A ' x y A y A x A z A z A ' O

路面材料分类及结构类型

路面材料分类及结构类型 (一)路面材料的分类 路面材料分为矿料和结合料两大类。矿料分为骨料和填充料两类。骨料是指碎石、卵砾石,有时为片石、料石;填充料是指土、砂、石粉和矿渣等;结合料分为有机结合料———沥青和无机结合料——粘土、石灰、煤粉灰和水泥。 (二)路面结构类型 按矿料在路面结构层中所占位置的不同,路面结构可分为嵌锁结构、混凝结构和细粒结构三种结构形成。 1.嵌锁结构 主要由矿料组成的结构,以中小规格碎石为主体,借碾压外力将骨料拧紧并相互嵌锁牢固,这样形成的结构层,常见的有: (1)沥青碎石,贯入式或拌合式的沥青碎石路面结构,主要靠骨料相互嵌锁,固结成板,沥青材料只起粘 结、密封防水的作用; (2)泥结碎石,骨料结构方式相同,粘结材料为粘土; (3)水结碎石,骨料在重型压路机及洒水碾压下,相互嵌锁形成结构层,再接着在结构层上撒嵌缝料,再 用重碾洒水碾压,使之结成密实的上壳,成为完整 的路面结构。

其他用强度高耐风化的料石嵌成的路面面层,称为条石或石块路面,用手摆片经碾压嵌锁形成的路面基层,都属于这一结构类型。 2混凝结构 采用混凝结构铺筑的路面,都以骨料为主要成分,按比例掺入填充料,并以凝聚性材料使之结合成板状。比如水泥混凝土路面,沥青混凝土路面,砂石级配路面等。 (1)水泥混凝土路面,以碎石为骨料。砂为填充料,水泥为凝聚料胶结而成的路面结构层,具有强度高、水温稳定性好的特点 (2)沥青混凝土路面,以碎石为骨料,砂和石粉为填充料,以石油沥青或煤沥青为凝聚料结合成的路面结构层,具有弹性和放水性能好的特点。 (3)砂石级配路面,以级配碎石为骨料,以级配砂为填充料,按一定比例掺入粘土,结合成的路面结构层,具有一定的整体性。但级配砂砾作基层,抗剪度不足,切均匀度极差,易引起沥青混凝土路面面层的开裂。北京市近20年来的经验证明,级配砂砾层做沥青混凝土路面的基层,往往由于碾压密实度不一,强度不一而过早损坏。 3.细粒结构 以细粒与粘结料相结合,构成具有较高耐磨性但强度不高的结构层,只能用于低级路面的面层或高级里面结构层中的磨耗

沥青路面结构组成及性能要求

沥青路面结构组成及性能要求 一、沥青路面结构组成 (一)垫层 垫层是介于基层和土基之间的层位,其作用为改善土基的湿度和温度状况(在干燥地区可不设垫层),保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力,扩散由基层传来的荷载应力,以减小土基所产生的变形。 (二)基层 基层是路面结构中的承重层,主要承受车辆荷载的竖向力,并把由面层下传的应力扩散到垫层或土基。 (三)面层 面层是直接同行车和大气相接触的层位,承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用,同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。 二、沥青路面性能要求 (一)垫层的性能要求 垫层主要改善土基的湿度和温度状况,通常在土基湿、温状况不良时设置。垫层材料的强度要求不一定高,但其水稳定性必须要好。 (二)基层的性能要求 (1)基层应具有足够的、均匀一致的承载力和较大的刚度;有足够的抗冲刷能力和抗变形能力,坚实、平整、整体性好。 (2)不透水性好。 (3)抗冻性满足设计要求。 (三)面层的性能要求 1.平整度 为减缓面层平整度的衰变速率,应重视面层结构及面层材料的强度和抗变形能力。 2.承载能力

有足够抗疲劳破坏和塑性变形的能力,即具备相当高的强度和刚度。 3.温度稳定性 4.抗滑能力 5.透水性 6.噪声量 降噪排水路面结构组合:上面(磨耗层)层采用OGFC沥青混合料,中面层、下(底)面层等采用密级配沥青混合料。 ★★★★★沥青混合料的组成与材料 沥青混合料的组成与材料 一、结构组成 按级配原则构成的沥青混合料,其结构组成可分为三类: 图1沥青混合料的典型组成结构 (1)密实一悬浮结构:该结构具有较大的黏聚力f,但内摩擦角φ较小,高温稳定性较差。 (2)骨架一空隙结构:这种结构内摩擦角φ较高,但黏聚力c也较低。 (3)骨架一密实结构:这种结构不仅内摩擦角φ较高,黏聚力c也较高。 二、主要材料与性能 (一)沥青 城镇道路面层宜优先采用A级沥青,不宜使用煤沥青。 乳化石油沥青根据凝固速度可分为快凝、中凝和慢凝三种,适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面,常温沥青混合料面层以及透层、粘层与封层。 用于沥青混合料的沥青应具有下述性能: (1)具有适当的稠度:表征粘结性大小,即一定温度条件下的黏度; (2)具有较大的塑性:以“延度”表示,即在一定温度和外力作用下变形而不开裂的能力; (3)具有足够的温度稳定性:即要求沥青对温度敏感度低,夏天不软,冬天不脆裂;

路面结构力学设计参数取值

沥青路面车辆参数参考表 -------------------------------------------------------------------------------- 单后轴货车(车型大类编码 01) -------------------------------------------------------------------------------- 车型序号车型名称前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数后轴距(m) -------------------------------------------------------------------------------- 01 标准轴载BZZ-100 00.00 100.00 1 2 0 02 北京BJ130 13.55 27.20 1 2 0 03 成都CD130 13.60 27.20 1 2 0 04 金杯SY132 12.80 27.60 1 2 0 05 金杯SY450 11.80 28.00 1 2 0 06 菲亚特50NC-A 21.80 35.00 1 2 0 07 跃进NJ131 20.20 38.20 1 2 0 08 江淮HF140A 18.90 41.80 1 2 0 09 跃进NJ134A 13.30 43.10 1 2 0 10 奔驰LPK709 22.00 44.00 1 2 0 11 五十铃NPR595G 23.50 44.00 1 2 0 12 切贝尔D350 24.00 48.00 1 2 0 13 三菱T653B 29.30 48.00 1 2 0 14 喀什布阡131 18.00 50.25 1 2 0 15 三菱FR415 30.00 51.00 1 2 0 16 切贝尔D420 28.20 54.80 1 2 0 17 交通SH141 25.55 55.10 1 2 0 18 五十铃FSR113N 36.00 55.50 1 2 0 19 依维柯7913 29.00 56.50 1 2 0 20 解放CA340 22.10 56.60 1 2 0 21 雷诺JN75 30.50 58.50 1 2 0 22 吉尔130 25.75 59.50 1 2 0 23 解放CA10B 19.40 60.85 1 2 0 24 解放DD341 21.80 61.00 1 2 0 25 扶桑T653ZD 31.00 63.00 1 2 0 26 东风LZ341 29.50 64.50 1 2 0 27 东风LZ340 27.00 64.60 1 2 0 28 奔驰LPK913 27.00 66.00 1 2 0 29 解放SP3101 26.00 67.10 1 2 0 30 东风KM340 24.60 67.80 1 2 0 31 布切奇5BR2N 24.55 67.95 1 2 0 32 东风SP3090 24.50 68.00 1 2 0 33 东风DD347 24.00 68.10 1 2 0 34 解放DD349 26.00 68.20 1 2 0 35 解放CA50 28.70 68.20 1 2 0 36 东风AS141DL 25.00 68.30 1 2 0

《结构力学》期末复习题答案

《结构力学》期末复习题答案 一. 判断题:择最合适的答案,将A、B、C或者D。 1.图1-1所示体系的几何组成为。 (A)几何不变体系,无多余约束(B)几何不变体系,有多余约束 (C)几何瞬变体系(D)几何常变体系 图1-1 答:A。 分析:取掉二元体,结构变为下图 DE,DG和基础为散刚片,由三铰两两相连,三铰不交一点,所以组成几何不变体系,无多余约束,因此答案为(A) 2.图1-2所示体系的几何组成为。 (A)几何不变体系,有多余约束(B)几何不变体系,无多余约束 (C)几何瞬变体系(D)几何常变体系 图1-2 答:A。

图中阴影三角形为一个刚片,结点1由两个链杆连接到刚片上,结点2由两个链杆连接到刚片上,链杆12为多余约束,因此整个体系为有一个多余约束的几何不变体系,因此答案为(A) 3.图1-3所示体系的几何组成为。 (A)几何不变体系,有多余约束(B)几何不变体系,无多余约束 (C)几何瞬变体系(D)几何常变体系 图1-3 答:A。 如果把链杆12去掉,整个体系为没有多余约束的几何不变体系,所以原来体系为有一个多余约束的几何不变体系,因此答案为(A) 4.图1-4所示体系的几何组成为。 (A)几何不变体系,无多余约束(B)几何不变体系,有多余约束 (C)几何瞬变体系(D)几何常变体系 图1-4 答:A。

刚片1478由不交一点的三个链杆连接到基础上,构成了扩大的地基,刚片365再由不交一点的三个链杆连接到地基上,因此整个体系为没有多余约束的几何不变体系,因此答案为(A ) 5.图1-5所示的斜梁AB 受匀布荷载作用,0≠θ,B 点的支座反力与梁垂直,则梁的轴力 (A )全部为拉力 (B )为零 (C )全部为压力 (D )部分为拉力,部分为压力 图1-5 答:C 。 B 点支座反力与梁垂直,对梁的轴力没有贡献,竖直方向匀布荷载总是使AB 梁受压,因此答案为( C )。 6.图1-6所示结构C 点有竖直方向集中荷载作用,则支座A 点的反力为 图1-6 (A )() ↑P F (B )。 (C ) () ↑P F 31 (D )()↑P F 3 2 答:B 。 根据B 点弯矩为零,知道A 点反力为零,因此答案为(B ) 7.图1-7标示出两结构几何尺寸和受载状态,她们的内力符合 (A )弯矩相同,轴力不同,剪力相同 (B )弯矩相同,轴力不同,剪力不同 (C )弯矩不同,轴力相同,剪力不同 (D )弯矩不同,轴力相同,剪力相同

门式钢架的受力分析实例

一.分析种类: 结构力学静力分析 二.基本理论: 结构矩阵分析是结构力学的一种分析方法。结构矩阵分析方法认为:结构整体可以看作是由有限个力学小单元相互连接而组成的集合体,每个单元的力学性能可以比作建筑物中的砖瓦,装配在一起就提供整体结构的力学特性。 有限元法的基本思想是: 1. 假想把连续系统分割成数目有限的单元,单元只在数目有限的节点相连。在节点引进等效载荷,代替实际作用与系统的外载荷 2. 对每个单元由分块近似的思想,按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系 3. 把所有单元的这种特性关系按一定条件集合起来,引入边界条件,构成一组以节点变量为未知量的代数方程组,求解就得到有限个节点处的待求变量 所以,有限元法实质上是把具有无限个自由度的联系系统,理想化为只有有限个自由度的单元集合体,使问题转化为适合于数值求解的结构型问题 静力分析用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。静力分析包括线性和非线性分析。而非线性分析涉及塑性,应力刚化,大变形,大应变,超弹性,接触面和蠕变。本次分析为结构线性静力分析 静力分析计算在固定不变的载荷作用下结构的效应,它不考虑惯性和阻尼的影响,如结构受随时间变化载荷的情况。可是,静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响(如重力和离心力),以及那些可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷。 静力分析用于计算由那些不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移,应力,应变和力。固定不变的载荷和响应是一种假定;即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。静力分析所施加的载荷包括: l. 外部施加的作用力和压力 2. 稳态的惯性力(如中力和离心力) 3. 位移载荷 4. 温度载荷 线性静力分析的求解步骤 1.建模 2.施加载荷和边界条件,求解 3.结果评价和分析 三.有限元方法及软件: 利用位移函数—虚功原理推导梁单元的有限元计算公式 第一步:写出单元位移、节点力向量 应用软件ANSYS10.0 在ANSYS产品家族中有七种结构分析的类型。结构分析中计算得出的基本未知量(节点自由度)是位移,其他的一些未知量,如应变,应力,和反力可通过节点位移导出。本次分析静力分析(Stastic) 四.实例:门式钢架的受力分析 4.1 问题描述: 门式钢架受到均布载荷q=200N/m作用,其柱高5m,横梁长10m,柱和梁均采用刚梁制作,杨氏模量E=2.1e5MPa,泊松比u=0.3,且已知柱与梁的横截面积形式均为工字梁,其中柱的参数为W1=0.2、W2=0.2、W3=0.4、t1=0.02、t2=0.02、t3=0.01,梁的参数为柱的参数的1.565倍 要求:求在均布载荷q作用下门式钢架的剪力、最大弯距、最大转角,绘制弯距图以及剪力图。 示意图:

城市道路各类道路路面结构层类别、型号、厚度表

城市道路各类道路路面结构层类别、型号、厚度表(北京地区)道路类别 设计弯沉值(1/100mm) 土路床设计回弹模量(Mpa) 结构层类别、型号 改性沥青SMA-13 改性沥青SMA-16 细粒式沥青砼AC-10 细粒式沥青砼AC-13 中粒式沥青砼AC-16 中粒式沥青砼AC-20 粗粒式沥青砼AC-25 厂拌沥青碎石AM-20 石灰粉煤灰稳定碎石基层 总厚度(cm) 基层顶面设计弯沉值 (1/100mm) 黄河 一个车道 JN150(veh/d) 使用初期

日交通量标准轴载数(n/d)5 6 7 51 69 28.330 4 6 85 6 7 45 64 29.4 快速路(1) 20.1 40 4 6 84

7 50 66 29.1 1300 1767 30 4 5 74 5 7 45 61 29.4 厚度(cm)快速路(2)(或连续通行主干路)20.7 40 4

7457 5066 29.130 457457 4561 29.4厚度(cm)主干路 21.4 40 45747 5465 28.525 5647 4859 30.8 9001223厚度(cm)次干路(1)(或快速路的辅路)24.5 30厚度(cm)5647 4554 29.45647 5061

31.8564025 47 4556 33.7 700951次干路(2) 25.8 30厚度(cm)5647 4051 34.8564540484640504025 453644支路 36.1 30厚度(cm)46364645324046324240 343642 50.6 200268非机动车道(1) 41.55 25~40厚度(cm) 43640(2) 43.643.645.945.946.746.74005441500 204011001495注:1.符号:AC为密级配沥青砼,AM为半开级配沥青碎石。

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