路基路面工程第二章 行车荷载、环境、土.pptVIP

武汉理工大学 胡幼常 第二章 行车荷载、环境、土基、路面材料 行车荷载 轴载 轴载作用次数 环境 公路自然区划 温度 湿度 土基 湿度状况 力学强度特性 承载能力 路面材料强度特性 疲劳特性 变形特性 行车荷载的分析 基本要求 了解车辆的类型、轴型，明确我国路面设计规范选用的标准轴载。 了解车辆对路面的作用力及动态特点，熟悉轴载、轮载、轮压、接触面积的计算和换算，建立荷载的单圆图式和双圆图式的概念。 区分交通量和轴载谱的含义，建立轴载换算和轮迹横向分布的基本概念，熟悉设计使用期内累计轴载作用次数的计算方法。 车辆的类型 客车 小客车重量轻 车速快 中客车6－20座 大客车20座以上 货车 整车货箱与发动机为整体 牵引式挂车牵引车与挂车分离 牵引式半挂车牵引车与挂车分离，但通过铰接相互连接，牵引车的后轴也担负部分荷载，货车箱的后部有轮载系统，前部铰接悬挂在牵引车上。 车辆的类型 车辆类型对路面设计的影响 重型货车与大客车对路面起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小。 考虑路表面特性要求时，如平整度、抗滑性等，以小汽车为主要研究对象。 汽车的重量主要以车轴与车轮传递给路面，所以路面设计主要以轴重为荷载标准。 汽车的轴型 轴型（如图2－1） 前轴 绝大部分车辆的前轴为单轮单轴 轴重约为汽车总重的1/3 后轴 单轴、双轴、三轴 大部分汽车的后轴为双轮组 我国汽车的后轴轴载在60－130KN，大部分在100KN以下。 汽车的轴型 标准轴载 将不同车型组合而成的混合交通量，换算成统一轴载的当量轴次，这种作为换算的统一轴载称为杯准轴载。 路面设计规范中均以单轴双轮100KN作为设计标准轴重，车辆的轴限为100KN。 称为BZZ-100 汽车的轴型 目前的情况及发展趋势 超载（超过汽车的额定载重）与超限（超过路面结构的容许承载能力即轴限） 我国公路上的汽车超重严重，在车轴数不变的情况下，单轴轴重急剧增大，有的超载达10倍以上，公路上的载货车几乎100％超载。导致路面损害严重。 汽车货运向大型重载、多轴多轮的方向发展。 我国常用汽车路面设计参数表2－1 汽车对道路的静态压力 轮胎对路面垂直压力的影响因素 轮载的大小 轮胎的充气内压力 标准静内压力pi=(0.4~0.7)Mpa 通常轮胎与路面的接触压力p=(0.8~0.9) pi 滚动时p =(0.9~1.1) pi 轮胎的刚度、轮胎与路面的接触形状 路面设计中，取汽车对路面的静态压力为轮胎的静内压力pi 压力在接触面上均匀分布 汽车对道路的静态压力 轮胎和路面的接触面积 接触面形状近似于椭圆形 路面设计中简化为圆形接触面 车轮荷载简化为与椭圆形荷载相当的圆形均布荷载 此圆形即为当量圆－－单圆、双圆 对于双轮组车轴， 若每一侧的双轮用一个圆表示称为单圆荷载 若每一侧的双轮用两个圆表示称为双圆荷载 对于双圆式(参见下页图), 因为 所以 (2-2) 对于单圆式, 因为 所以 (2-3) 对于BZZ-100, kN, p= 700 kPa 所以, d=0.213m, D=0.320m 汽车对道路的静态压力 车轮荷载的计算图式 单圆图式 双圆图式 运动车辆对道路的动态影响 行驶状态下对路面的水平力 向前的水平力， 向后的水平力， 侧向水平力 水平力的大小(总力) 面积力 P—轮重；φ—轮胎与路面的附着系数 水平力对路面的影响 使面层结构内产生剪应力，若面层结构的抗剪强度不足，会使路面产生推挤、拥包、波浪、车辙等病害。 运动车辆对道路的动态影响 行驶状态下对路面的振动力 行车速度 路面的平整度 车辆的振动特性 《桥规》中冲击系数 按动载频率确定，在 0.05-0.45之间 运动车辆对道路的动态影响 瞬时性 作用时间很短，大约只有0.01～0.10s左右 与静态荷载作用相比，动荷载作用下路面的变形量相对减小。 运动车辆对道路的动态影响 荷载对路面的多次重复作用效应 虽然一次作用的影响较小， 但在成千上万次甚至百千万次的重复荷载作用下，路面结构会出现 疲劳破坏－材料在低于其极限强度的重复荷载作用下发生破坏的现象。（导致疲劳开裂等） 变形累积－在重复荷载作用下，将呈现出变形的逐渐增大（土基、沥青路面、粒料类路面） 交通分析 道路上行驶的汽车种类繁多，轴重各不相同。路面设计时，必须将我国现有的、普遍存在的