柔性路面设计实例

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1、3.行车荷载、环境因素对路面的影响路面直接暴露在大气中，经受着大自然中各种不同因素的影响，这些因素势必对路面稳定性等相关方面造成一定的影响。本章主要从行车荷载和环境因素两个方面分析其对路面体系的影响。3.1行车荷载由第2章的相关内容我们已知，道路路面主要是提供汽车以一定的速度，在道路上安全而舒适地行驶，因此在路面设计与施工中，首先要研究汽车的特性及其对路面的作用。3.1.1车辆的种类通常在道路上行驶的车辆有以下几种[5]：1.小客车行驶速度高，自身重量与满载重量都比较小。2.大客车供城间客运和城市公共交通用，满载总重一般为100KN。3.货车按照用途的不

2、同又分为载重汽车、倾卸汽车与牵引汽车三种。载重汽车总重量为50-150KN；倾卸汽车主要用于矿山内部运输与工地施工材料运输，总重150-500KN以上；牵引汽车用于牵引挂车、平板车、集装箱车等。牵引汽车本身自重50KN左右，被牵引的挂车重量最重的可达1000KN以上。3.1.2汽车荷载作用力汽车荷载对路面施加的作用力的大小和性质，随汽车的运动状态而变化。当汽车停在路面上时，只有车轮对路面的垂直力作用；行驶时，除垂直力外还有车轮转动对路面产生的纵向水平切向力；转向时又增加了横向水平力。由此可见，汽车在任何一种运动状态下垂直力都是最基本的作用力，其次是水平力

3、。柔性路面主要考虑了汽车荷载对路面作用的垂直力和水平力。1.车轮作用在路面上的垂直力[3]轴荷载通过充气轮胎传给路面，车轮与路面的接触面积称为轮印面积，其形状为带有轮胎花纹的近似椭圆，在柔性路面设计中，用等面积圆来代替，称为轮印的当量圆。汽车后轴一侧轮胎多为双轮（即双轮组），将双轮轮印化为一个当量圆，称为单圆荷载图式；若化为两个当量圆，称为双圆荷载图式。现行的柔性路面设计方法，采用双圆荷载图式。若已知一侧单轮荷载为(MN)，车轮对路面的单位垂直压强为(MPa，约为轮胎充气压强)，则当量圆直径(m)为：（2-1）式中δ：双圆荷载图式的当量圆半径（m）；24

4、（2-2）2.车轮作用于路面的水平力由汽车的行驶条件可知，水平力的最大值不能超过垂直力与路面车轮间的附着系数的乘积，即：(2-3)单位面积上的水平力，相应的有：(2-4)的最大值一般不超过0.7-0.8。试验证明：汽车正常行驶时=（0.25-0.30）；一般加速或减速时，=（0.5-0.6）；紧急制动或骤然加速事，=（0.75-0.80）。3.2环境因素对路面体系的影响3.2.1环境因素1.大气水分与路基的湿度状况路基湿度状况的变化是影响路面结构强度、刚度与稳定性的重要因素之一。影响路基湿度的有以下几个主要因素:大气降水和蒸发、地面水的渗透、地下水的影响

5、、温差引起的湿度变化。2.气温变化对路面的影响大气温度在一年四季出现周期性的变化，每一天的昼夜气温也出现一定幅度的周期性变化。路面直接暴露在大气之中，经受着这些变化的影响，特别是面层材料所受的影响最大。路面表面的温度变化与天气温度的变化大致是同步的。面层结构内不同深度处的温度也同样随着大气温度产生周期性的变化，但是变化的幅度随着深度的增加而逐渐减少。3.冰冻与融冻对路面的影响冻胀是冰冻的危害之一，它不仅影响车辆的正常行驶，有时还会使路面结构遭到破坏。产生冻胀的原因有两个：一是由于水分冻结时，体积将增加9%；二是由于路基土中的弱结合水向冻结区移动的结果。引

6、起路基冻胀有三个因素：路基土对冰冻的敏感性；气温下降缓慢；地下水不断向冰冻区供给水源。春季来临，冰冻的路基开始融化，会使土失去承载力，导致路面损坏，这种现象称为春融翻浆，翻浆的主要原因是由于融化的过程是自上而下进行的，当路基顶面土开始融化时，水分无法排除，使得已经融化的土达到饱和状态。如果此时有大量重型车辆通过，路面结构便会遭到严重破坏。3.2.2公路自然规划24我国地域辽阔，自然因素变化极为复杂。不同地区自然条件的差异同公路的建设密切关系，因此为了区分各地自然区域的筑路特性，特此制定了《公路自然区划标准JTJ003-86》。根据此标准，“公路自然区划”

7、分三级进行区划[6]：1.一级区划一级区划将全国分为下列七个大区：Ⅰ区——北部多年冻土区Ⅱ区——东部湿润季冻区Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区Ⅳ区——东南湿热区Ⅴ区——西南潮暖区Ⅵ区——西北干旱区Ⅶ区——青藏高寒区2.二级区划二级区划是在每个一级区内，再以潮湿系数为依据，分为六个等级，潮湿系数为年降雨量与年蒸发量之比，即：K>2.01级过湿2.0>K>1.52级中湿1.5>K>1.03级润湿1.0>K>0.54级润干0.5>K>0.255级中干K>0.56级过干3.三级区划三级区划是二级区划的具体化。划分的方法有两种：一种是以水热、地理和地貌为依据；另一种是以

8、地表的地貌、水文和地质为依据，由各省、自治区、直辖市自行划定。4.柔性路面设计原