路基路面工程 第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。因此，为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能，首先应对行驶的汽车作分析。包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年增长的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。一、车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。客车又分为小客车，中客车与大客车。小客车自身重量与满载总重都比较轻，但

2、车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个坐位至20个坐位的中型客车；大客车一般是指20个坐位以上的大型客车包括铰接车和双层客车，主要用于长途客运与城市公共交通。货车又分为整车、牵引式拖车和牵引式半拖车。整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式拖车的牵引车与拖车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车；牵引式半拖车的牵引车与拖车也是分离的，但是通过铰接相互联接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。货车总的发展趋向是向大吨位

3、发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40-50吨。汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准，在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性，抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。二、汽车的轴型无论是客车还是货车，车身的全部重量都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。由于轴重的大小直接关系

4、到路面结构的设计承载力与结构强度，为了统一设计标准和便于交通管理，各个国家对于轴重的最大限度均有明确的规定。据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个成员国和地区中，轴限最大的为140KN，近40%执行100KN轴限，我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100KN。通常，整车型式的客、货车车轴分前轴和后轴。绝大部分车辆的前轴为二个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总重量的三分之一。极少数汽车的前轴由双轴单轮组成，双前轴的载重约为汽车总重的一半。汽车的后轴有单轴、双轴和三轴三种，大部分

5、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。每一根后轴的轴载大约为前轴轴载的两倍。目前，在我国公路上行驶的货车的后轴轴载，一般在60～130KN范围内，大部分在100KN以下。由于汽车货运向大型重载方向发展，货车的总重有增加的趋势，为了满足各个国家对汽车轴限的规定，趋向于增加轴数以提高汽车总重。因此出现了各种多轴的货车。有些运输专用设备的平板拖车，采用多轴多轮，以便减轻对路面的压力。各种不同轴型的货车如图2-1所示。图2-1同轴型的货车示意图三、汽车对道路的静态压力汽车对道路的作用可分为停驻状态和行驶状态。当汽车处于停驻状态下，对路

6、面的作用力为静态压力，主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述因素的影响。1)汽车轮胎的内压力pi；2)轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状；3)轮载的大小。货车轮胎的标准静内压力pi一般在0.4～0.7MPa范围内。通常轮胎与路面接触面上的压力p略小于内压力pi，约为(0.8～0.9)pi。车轮在行驶过程中，内压力会因轮胎充气温度升高而增加，因此，滚动的车轮，接触压力也有所增加，达到(0.9～1.1)pi。轮胎的刚度随轮胎的新旧程度而有不同，接触面的形状和轮胎的花纹也会影响接触压力的分布，一般情况下，接触面上的压力分布是不均匀的。不过在

7、路面设计中，通常忽略上述因素的影响，而直接取内压力作为接触压力，并假定在接触面上，压力是均匀分布的。轮胎与路面的接触面形状如图2-2所示，它的轮廓近似于椭圆形，因其长轴与短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接触面积来表示。将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ可以按式(2-1)确定。δ=〖ＫＦ（〗〖ＳＸ（〗P〖〗πp(2-1)式中：〖ＺＫ（〗P——作用在车轮上的荷载，KN；p——轮胎接触压力，KPa；δ——接触面当量圆半径，m。〖ＺＫ）〗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；如

8、用二个圆表示，则称为双圆荷载(见图2-2)。单圆荷载的当量圆直径D和双圆荷载的直径d，分别按式(2-2)、式(2-3)计算：我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZ