公路养护技术与管理

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1、任务一影响公路技术状况的因素学习情境一车辆荷载对公路技术状况的影响公路是国家经济发展和现代化建设的重要基础设施，是为汽车运输服务的线形工程结构物。公路竣工并交付使用后，在反复的行车荷载作用和自然因素的影响卜*，特别是交通量和轴载的不断増加，以及部分筑路材料的性质衰变，加上在设计、施工中留下的某些缺陷，公路的使用功能逐渐下降。作用于公路上的车辆荷载主要有：1、垂直荷载——行驶的车辆通过车轮传递给路面的垂直压力，其大小主要取决于车辆的类型和轴载。2、水平荷载——由于车辆的起动、制动、变速、转向以及克服各种行车阻力作用于路而的水平力。其大小除与车辆的行

2、驶状况和轮胎性质有关外，井与路面的类型及其干湿状况有关，最大时可达车轮垂直荷载的0.7-0.8倍。3、冲击荷载——汽车行驶吋自身产生的振动以及路面不平整使车辆产生颠簸，这些作用都对路面产生动压力，其值与车速、路面子整度和车辆的减振性能宥关。车速越高、路面的平整度越差，对路面产生的动压力就越大。车辆垂直动压力与其静压力的比值，称做动荷系数。在较T整的路而上，车速不超过50km/h,动荷系数一般不超过1.30;在车速高、平整度差的路面上，动萜系数可能接近甚至超过2.0。4、真空荷载——车辆行驶吋在车轮的后方与路面之间暂吋形成真空，于是产生了对路面结构

3、具宥破坏作用的真空吸力，对于中、低级砂石路面，这种吸力往往会导致路而骨料松动，致使路而结构逐步发生破坏。上述作用在路面上的动荷载，其作用力大小与车轮着地长度、车速、交通量大小、路面的平整度和结构类型密切相关。自然因素对路面的影响主要冇温度、湿度变化、风力和雨雪、空气污染、地震力等，此外，阳光对沥青路面技术性质的变化也宥着重耍影响。暴露于大气屮的路而，直接经受着大气温度的影响。路而温度随气温一年四季和昼夜的周期性变化而变化，并沿路面厚度方向产生温度梯度。通常，路面的最高温度和最低温度分别岀现于每年的7月份和1月份，根据观测资料可知，由于路面对太阳辐

4、射热的吸收作用，沥青路面的最高温度吋比气温高出23°C，水泥混凝土路面高出14°C左右。上海地区根据气温变化，对上述两类路面最高温度进行了实测回归，并得出公式：水泥混凝土路面Tmax=8.67+0.728Ta丨4+0.027Q沥tt混凝土路面Tmax=8.67+0.847Tai4+0.124Q式中：Tinax路面最高温度(°C);TaI4——14：00时的气温(°C);Q——太阳日单位而积上的辐射热(J/cm2,d)美W战略公路研究计划(SHRP)规定，对于沥青路面，采用路表下20mm处一年屮连续7d最高温度的平均值T20。作为路面的高温设计温度

5、，并以纬度(lat)为参数，建立了T20mm与气温Tah•的关系式：丁20醐=(Tair—0.0618/at2+0.0098/at+42.2)X0.9545—17.78冬季的最低温度发生在路表，并等于最低气温。水对路基路面的作用主耍來a大气的降水和蒸发、地而水的渗透以及地卜水的影响。当路基内出现温度差时，在温差作用下水还会以液态或汽态的方式从热处向冷处移动和积聚，从而改变路基的湿度状态。一、车辆荷载作用分析在车轮垂直荷载作用下，路基将产生压缩和弯曲。柔性路面凶M:材料的粘弹性质不仅产生弹性变形，还将伴随加载时间产生滞盾弹性变形和不可恢复的塑性变形

6、。在多次加载和卸载的过程中，如果压力不超过一定的限度，不可恢复的变形逐渐变小，而弹性变形增加，使路面密实度得到增加而强化。但当压力超过一定限度吋，就会发生很大的不可恢复的槊性变形。在多次重复荷载作用下，路面吋凶竖M塑性变形的累积而逐渐产生沉降。对于采用粘土做结合料的碎石、砾石路面在附季潮湿状态卜以及沥青路面在夏季高温时表现尤为明显。高等级公路的沥青路而，由于渠化交通的作用，可导致车辙产生。对于水泥混凝土、沥青混凝土以及半刚性等整体材料的路面，在车轮垂直荷载作用下将产生弯拉变形。当荷载应力超过材料的疲劳强度吋，路面将产生疲劳而开裂破坏。重复作用的

7、荷载次数越多，材料町以随疲劳作用的强度则越小，两者成双对数的线性反比关系，用公式表示为：N=K(l/o)n式中：N——樹载重复作用次数；o——材料疲劳强度，(MPa);K、n，——决定于试验条件和材料特性的实验常数。行车产生的水平力主耍作用在路面的上M，引起路表面变形而影响其平整度。水平力对路而的影响，首先表现在对路而的磨损上。路而的磨损主要是由车辆在行驶过程中车轮产生滑移造成的。强烈的路面磨损发生在车辆的制动路段上，如公路的下坡段，小半径平曲线和交叉U进1_1段以及通过居民点和交通稠密的路段上；在曲线上，因车辆铜向滑移也可使路面产生磨损。在不平

8、整的公路上，由于行驶的车轮轮胎表面通过的距离比车轮中心通过的距离耍“加长”，以及因振动在车辆向上颠簸时使车辆的压力减小，都将引起车轮滑移