路基路面行车荷载环境因素材料的力学特性ppt课件.ppt

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性1基本内容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2第一节行车荷载研究行车荷载的原因：1、汽车是路基路面的主要服务对象，又是造成路基路面结构损坏的主要成因。2、汽车对路基路面作用力的大小、特性、分布、持续时间、在使用期内行车的变化情况及数量影响路面的使用性能。3、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

2、行车荷载进行分析。3行车荷载的主要研究内容：车辆的种类；汽车的轴型；汽车对道路的静态压力；运动车辆对道路的动态影响；交通分析。4一、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。56二、汽车的轴（轮）型汽车的重量通过车轴上的车轮作用于

3、路面因此，路面结构设计而言，应特别重视轴或轮重和其作用次数，而不是汽车种类和数量。7整车类：前轴、后轴。牵引式半拖车类：牵引车：前轴、后轴；拖车：后轴（单轴或双轴）。拖车类：由一辆或多辆组成，各配有前后二根单轴或单前轴和双后轴。轴载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。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。8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

4、日益突出。要发展多轴多轮。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。9某高速公路上重载交通车辆10某路上的载重车队11在重载交通条件下，沥青路面主要损害类型表现为行车道轮迹带车辙与裂缝(龟裂与纵向裂缝)；若上述裂缝得不到即使的养护维修，在水的作用下将进一步发展为松散或坑槽等水损害。松散、坑槽严重12

5、三、汽车对道路的静态压力1、汽车对道路的作用停驻状态：对道路的作用力为静态垂直压力。行驶状态：对道路的作用力为动态垂直压力、水平力、振动力。2、汽车对道路的静态压力静载的大小与车辆的总质量及轮轴的形式有关。影响静态垂直压力大小的因素：（1）汽车轮胎的内压力pi；（2）轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形状；（3）轮载的大小。13胎壁受拉胎壁受压胎压触压力高压轮胎低压轮胎14轮胎/路面接触面与接触应力轮迹15对于低压轮胎：接触压力大于胎压对于高压轮胎：接触压力小于胎压在工程设计中，对接触压力进行如下简化：以轮胎内

6、压力为轮胎的接触压力，即p=pi，接触形状为圆形，接触面上的压力为均匀分布即将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压作为轮胎接触压力p。16当量圆半径δ可以按下式确定。式中：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。轮胎与路面的接触形状如下图所示：1718四、运动车辆对道路的动态影响（1）水平力（与运动状态有关）（2）行驶荷载的特性振动性瞬时性重复性运动状态方向大小汽车等速行驶与汽车行驶方向相反较小加速和上坡行驶与汽车行驶方向相反最大减速和下坡行驶与汽

7、车行驶方向相同最大在弯道上行驶与汽车行驶方向垂直较大19车辆行使过程中的动态响应和随机动力荷载图F(t)0P0t20汽车在路面上行使过程中，由于车辆自身各种因素（如发动机偏心转动、轮胎花纹、燃料不均匀、驾驶员操作不稳定等）、地面的不平整度以及辆—地面相互作用耦合，会使产生车体跳起与颠簸、车轴跳起与颠簸的现象、从而使车辆与路面振动，产生使路面受到随机动力荷载，即荷载大小随时间随机变化。21五、交通分析1.交通量交通量——在一定时间间隔内各类车辆通过某一断面的数量。年平均日交通量——在一年365天内的交通量之和

8、除以365天。交通量调查方法——直接记录、自动记录仪。交通量年平均增长率设计年限内累计交通量2.轴载组成与轴载换算轴载换算——道路上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。22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．轮迹横向分布轮迹（车道）的横向分布：按一定规律分布在车道横断面上。轮迹（车道）横向分布系数：对于路