第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质.ppt

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节行车荷载一、车辆的种类1、道路上行驶的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。客车分为小、中、大三类；货车分为整车、牵引式挂车、牵引式半挂车。2、汽车的总荷载通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构设计主要以轴载作为荷载标准。3、在道路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、小客车影响可忽略，但考虑路面表面特性要求时，以小汽车为主要对象。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质二、汽车的轴型1、轴载的大小直接关系到路面结构设计；2、为统一设计标准和便于交通管理，我国公路与城市道路路面设计规范中均以1

2、00KN作为设计标准轴重，即通常认为我国的道路车辆轴限为100KN；3、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；4、由于汽车向大型重型发展，出现了多轴货车，以减轻对道路压力，我国常见汽车路面设计参数见表2-1。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质三、汽车对道路的静态压力1、汽车对路面的静态压力主要由轮胎传给路面的垂直压力，大小受下列因素影响：A、汽车轮胎的内压力；B、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形态；C、轮载的大小。2、轮胎与地面的接触形状近似于椭圆形，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

3、的圆形均布荷载，并采用轮胎内压力作为轮胎接触压力。3、当量圆的半径计算公式见（2-1）～（2-3）。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质四、运动车辆对道路的动态影响（1）水平力车辆在行驶过程中产生的水平力（尤其是制动时较大），水平应力的作用范围同垂直应力一样，也认为是均匀分布在当量圆内。（2）动载特性主要随三个因素变化：行车速度、路面的平整度、车辆振动特性。设计时，以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。（3）瞬时性动荷载下路面变形量的减少意味着路面结构强度的提高，或者说路面体系的强度相对增大了。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质五、交通分析1、交通量交通量

4、是指一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数，设计路面时，通常以平均日交通量来表征道路的交通状况，即每昼夜通过道路某一断面的车辆总数。交通量的观测方法有两种：直接记录不同类型车辆的通行次数；用自动记录仪器记录通行车辆的轴数与轴载大小，然后按轴载大小进行分类统计。2、轴载组成与等效换算汽车的轴载与通行次数可以按照等效原则换算成标准轴载的作用次数。标准轴载的规定：我国沥青路面和水泥混凝土路面规范均以双轮组单轴100KN作为标准轴载，以BZZ-100表示。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质各级轴载等效换算为标准轴载的原则：同一种路面结构在不同轴载作用下，要达到相

5、同的疲劳损坏程度。将交通量中各级轴载换算为BZZ-100后得到的轴载作用次数称为当量轴次（次/日），由此可得到设计年限内一个车道上的累计当量轴次。3、轮迹横向分布距路面外侧缘0.9米和3米附近的轮迹分布达到峰值，车道边缘路面受到的轴载作用次数少。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第二节环境因素影响温度和湿度对路基路面结构有重要影响。其变化会使路基路面产生温度应力和湿度应力。1、路基温度对路面的影响影响因素主要有：大气降水和蒸发；地面水的渗透；地下水的影响；温差引起的湿度变化沿路基深度出现较大的温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或气态由热处向冷处移动并积聚

6、在该处。2、水泥混凝土面层湿度状况及其影响面层湿度状况的变化也会引起混凝土出现体积变化。（1）塑性收缩；（2）干燥收缩；第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质3、冰冻与融冻对路面的影响（1）冰冻——水结冰体积增大，使路基隆起而造成路面开裂；（2）融冻——冰冻路基融化后使路基失去承载力，导致路面损坏。4、温度变化预测影响路面结构温度状况的因素分为内部和外部两大类。外部因素中气温和太阳辐射是决定路面温度状况的两项最重要因素；内部因素为路面结构层的热特性。路面结构内的温度状况，可通过同当地的气象资料及路面结构的热特性参数之间建立联系的方法来预估，预估方法分统计法和理

7、论法。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质5、温度对路面的影响温度沿深度呈曲线分布，经历由负到正再到负的循环；水泥混凝土路面要锯缝；沥青路面可能会高温低温裂缝第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第三节土基的力学强度特性一、路基受力状况1、路基的受力——受自重（随深度增加应力增加）与车辆荷载作用（随深度增加应力减小）；2、车轮荷载作用下的应力计算公式（2-10），自重应力计算公式（2-11）。二、路基工作区1、路基工作区——在路基某一深度处，车辆荷载在土基中引起的应力可以忽略不计（约为土基自重应力的1/10～1/5），这一深度范围以内称为路基工作区（深度用

8、Za表示）；2、工作区内