第2章行车荷载-3要点解析.ppt

第二章 行车荷载分析 刘红坡 （lhp0301@163.com） 概述 车辆是路面结构的服务对象，也是使路面结构遭受损坏的主要原因。 要设计和修建符合使用要求的路面结构物，必须首先对作用在路面上的各种车辆的荷载特性进行分析。 第二章 行车荷载分析 一、车辆的种类及轮轴 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 一、车辆的种类及轮轴 货车：轻型货车、中型货车、重型货车 一、车辆的种类及轮轴 整车、牵引式半拖（挂）车、拖（挂）车 整车：货厢与汽车发动机为一整体； 一、车辆的种类及轮轴 牵引式半挂车的牵引车与挂车可以分离，但是通过铰接相连接，牵引车的后轴也担负部分货车的重力。 一、车辆的种类及轮轴 牵引式挂车的牵引车与挂车也是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的挂车，有时可拖挂两辆以上的挂车. 一、车辆的种类及轮轴组合 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，轴载约为汽车总质量的三分之一。 一、车辆的种类及轮轴组合 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。 轮轴组合 二、车辆的静力荷载作用—轴重 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。 在众多的车辆组合中，中、重型货车和大客车起决定作用。 对于小客车，行车速度高，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。 二、车辆的静力荷载作用—轴重 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。最大车辆总重为400kN。 轮胎对道路的静态压力 当汽车停止时，对路面的作用力为静态压力，主要是由轮胎传递到路面上。 充气轮胎在荷载作用下会产生压缩变形。 由车轮传给路面的荷载分布在一定的面积上，这个面积称为车轮与路面的接触面积，或称为轮印面积。 接触面积上的荷载集度称为接触压强（压应力）。 轮胎对道路的静态压力 接触压强大小和分布状态以及接地形状受下述因素的影响： 1）轮载的大小； 2）汽车轮胎的充气压强； 3）轮胎的刚度和新旧程度。 轮胎对道路的静态压力 轮胎与路面之间的接触压应力、接地形状和接触面积是非常复杂的，在进行路面设计时，通常不考虑这些复杂的因素。 将车轮与路面之间的接地形状简化为圆形。并且假定在接触面积内，接触压应力是均匀分布的。 轮胎对道路的静态压力 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）中规定，路面设计采用双轮组单轴载100kN作为标准轴载，以BZZ—100表示。 轮胎对道路的水平力 当车辆在路面上行驶时，除垂直荷载之外，作用在路面上的还有水平力，车辆不同的运动状态，轮胎对道路的水平力是变化的。 轮胎对道路的水平力 ⑴在行驶过程中，车轮受到路面给它的滚动摩擦阻力，路面也相应地受到一向后的水平力。其大小： T1=f P  f =0.01-0.02（平整的AC、CPC路面） f=0.04-0.05（有裂缝的AC、CPC路面） ⑵车辆加速驱动或减速时，作用在路面上的水平力： T2=Φ P Φ——附着系数，与路面的干湿和粗糙状态有关，一般为0.4～0.7。 轮胎对道路的水平力 ⑶车辆制动时，作用在路面上的水平力： T3=Φ P Φ——摩阻系数（不超过纵向滑移摩阻系数），与路 面的干湿和粗糙状态有关，在0.7-0.80之间。 ⑷车辆在曲线上行驶时，作用在路面上的横向水平力约为0.1 P 。 T2 ,T3远大于T1，所以在经常启动、制动路段，设计时必须考虑轮胎给道路的水平力。 轮胎对道路的水平力 对于沥青路面，过大的水平应力能够引起面层产生拥包和剪切破坏等。 轮胎对道路的水平力 在城市道路和停车场以及上下坡路段，车辆经常加速驱动和制动，设计时必须考虑水平力。 水平力假设均匀分布，与竖向力在相同的接触面内。 对于不经常加速驱动和制动路段，路面设计时一般不产考虑水平力。 轮胎对道路的动态影响—动态变动 由于车辆自身的振动和路面的不平整，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动着。作用在路面上的轮载时而大于静轮载，时而小于静轮载，呈正态分布。 轮胎对道路的动态影响—动态变动 振动荷载的最大峰值与静载之比称为冲击系数。 影响冲击系数的因素： 车速，车辆的减振性能以