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122米阳光

银虫 (正式写手)

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[交流] 道路设计中为什么采用抗压回弹模量而不是弹性模量

在众多参考文献中并没有见到相关描述，以下是我的理解，有不当之处欢迎大家批评指正，共同学习。
在测试抗压回弹模量时，需要不停的加载卸载，求取单位压力与回弹变形关系曲线。如图1所示。
然后在计算回弹模量时，采取一定的单位压力对应的回弹变形，根据公式（T0808-2）计算抗压回弹模量。如图2所示。所谓一定的单位压力是指无机结合料稳定基层材料为0.5~0.7MPa；无机结合料稳定底基层材料为0.2~0.4MPa。至于为什么选取这样的数值，原因如图3所示。
从图3可以看出，计算抗压回弹模量的计算单位应力能够准确地反映道路实际工作状况，因此，抗压回弹模量能够较为准确地对应道路实际工作情况。
相比之下，弹性模量（我姑且理解为应力-应变曲线的切线斜率）并不能准确的对应道路实际工作情况。如图4所示（为了偷懒，就用荷载-位移曲线代替吧）。
由上图可知，即便是水泥稳定碎石，峰值前曲线也不是绝对的直线（图3中经过修正后的曲线，也不是完全的直线），此时弹性模量（切线斜率）就是包含了多种应力状态的平均值，并不能准确对应道路实际工作状况。
那么问题来了，如果计算单位压力选好了，就能准确对应道路实际工作状况，为什么还需要单位压力与回弹变形关系曲线呢？直接根据应力-应变曲线计算不是很省事吗？况且，在获取单位压力与回弹变形关系曲线之前还需要做无侧限抗压强度试验（顺便能够得到应力-应变曲线）。
图5给出了一个解释。
由上图可知，在进行抗压回弹模量试验时，需要根据试件状态进行微调，以此保证材料尽量处于线弹性状态。简而言之，抗压回弹模量试验还是比较精确的。而应力-应变曲线简单粗暴，并没有根据材料的应力松弛或者蠕变现象进行调整，试件直接压，压完了就获得曲线了，因此，这种曲线是非常粗糙的。
结论：抗压回弹模量能够更加准确地对应道路实际工作状况。
实现方式有两个：1.选取道路实际工作状态对应的计算单位压力；2.相比于应力-应变曲线，单位压力与回弹变形关系曲线更加准确反应道路的线弹性状态。

图1 单位压力与回弹变形关系曲线.jpg