行车荷载、环境因素、材料的力学特性

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性《路基路面工程》精品课程第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性第一节行车荷载第二节环境因素影响第三节土基的力学强度特性第四节土基的承载能力第五节路基的变形破坏及防治第六节路面材料的力学强度特性第七节路面材料的累积变形及疲劳特性《路基路面工程》精品课程第一节行车荷载研究行车荷载的原因：1.汽车是路基路面的服务对象。路基路面的主要功能是保证车辆快速、安全、舒适、经济通行。2.汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原因。要做好路基路面结构设计，必须对行车荷载进行分析。《路基路面工程》精品课程行车荷载的主要研究内容：汽车的轮重与轴重；不同车型

2、的车轴布置；设计期限内，汽车的轴型分布及汽车年通过量的逐年变化；汽车的静态荷载与动态荷载特性比较。《路基路面工程》精品课程一、车辆的种类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；货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。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。因此，在众多的车辆组合中，重型货车和大客车起决定作用。对于小客车，则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。《路基路面工程》精品课程二、汽车的轴型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。

3、我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路是行使的车辆，后轴轴载一般在60～130kN范围内。汽车货运朝大型重载方向发展，货车的总重量有增加趋势，超载运输问题在我国日益突出。多轴多轮化发展。对超载的定义：2000年2月，交通部《超限运输车辆行驶公路管理条例》规定：“单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg，单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg，双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg。”附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。《路基路面工程》精品课程三、汽车对道路的静态压力静态压力P的影响因素：1.汽车轮胎内压；2.轮胎的刚度和轮胎与

4、路面的接触的形态；3.轮载的大小。《路基路面工程》精品课程四、运动车辆对道路的动态影响1.水平力对路面造成的影响：面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。2.轮载的动态（振动）轮载动态变化的影响因素：车速、路面平整度、车辆的振动特性。冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。3.轮载作用的瞬时性车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右，当应力出现的时间很短时，来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用那样完整表现出来。4.车辆荷载作用的重复性路面材料产生疲劳破环的主要原因《路基路面工程》精品课程五、交通分析1.交通量及其增长率①交通量：

5、指一定时间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量；②年平均日交通量，考虑月分布不均匀系数、日分布不均匀系数等；③交通量年平均增长率；④设计年限内的累计交通量。2.轴载组成与轴载换算轴载换算：道路是行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为BZZ-100。轴载等效换算的原则：同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。3.轮迹横向分布由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数既不会集中在横断面上某一固定位置，也不回平均分配到每一点上，而是按一定规在车道横断面上。轮迹律分布横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、

6、车道宽度、交通管理规则等。《路基路面工程》精品课程第二节环境影响因素一、温度的影响作用1.影响机理路基土和路面材料的体积会随着路基路面结构内部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。由于温度和湿度在路基路面结构内部的变化沿深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。当这种不均匀胀缩受到某种原因的约束而不能实现时，路基路面结构内部就会产生附加应力，即温度应力和湿度应力，进而对路基路面产生破坏。2.影响温度变化的因素内部：路面各结构层材料的热物理参数，如热传导率、热容量、对辐射热的吸收能力等；外部：主要是气象条件：如太阳辐射、气温、风速、降水、蒸发量等。《路基路面工程

7、》精品课程二、湿度的影响作用1.对路基的影响冻胀翻浆（与温度作用共同进行）过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性2.做好路基路面排水的重要性《路基路面工程》精品课程第三节土基的力学强度特性一、路基的受力状况路基承受路基自重和汽车荷载。在路基上部靠近路面结构的一定深度内，路基土主要承受车辆荷载的影响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内，当车辆驶过后，路基能立即恢复原状，以保证路基的相对稳定，路面不致引起破坏。路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力σz的近似计算：σz＝P：一侧轮重荷载（kN）；K:系数