行车荷载环境因素材料的力学性质ppt课件.ppt

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1、第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节行车荷载行车荷载及其对路面的影响汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载；汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同方面。1、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；货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮

2、，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。2、汽车的轴载——轴型分布单轴单轮单轴双轮双轴单轮双轴双轮多轴多轮轴轮组与轴重：整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为P/3），极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为P/2）。大部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴等三种，大部分轴重在100KN以下，一般都在60~130KN范围以内。汽车的轴载图2－1不同轴型的货车示意图3、汽车对道路的静态压力轮压与压圆：轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面

3、近似为圆形，d由p、P来计算，p可近似取轮胎气压。荷载圆半径和直径：a)双圆荷载的当量圆半径δ：b)单圆荷载的当量圆直径D：4、运动车辆对道路的动态影响道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。图2-3车轮作用于路面的垂直压力与水平压力a)停驻；b)启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；d)转向纵向滑移路面附着系数1）水平力：行车安全要求qmax≤p⋅ϕ，其中ϕ为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过

4、大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。1）水平力：行车安全要求qmax≤p⋅ϕ，其中ϕ为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。2）振动力：振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。2）振动力：轴载变化的变异系数影响因素：a)行车速度：车速越高，变异系数越大；b)路面的平整度：平整度越差，变异系数越大；c)车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异系数越小。振动轮载最大峰值与静

5、载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。冲击系数＝动轮载/静轮载3）瞬时作用及重复：路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。5、交通分析1）标准轴载标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ-100。2）超载与超限超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。超载但不超限的车辆对路面的使

6、用寿命有一定的影响，超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。3）交通荷载轴载换算和统计计算a）交通调查与重复荷载交通量调查与分析：调查内容包括交通总量、车型分布、轴型轴载、实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并求算获得设计年限内累计交通量。对路面而言，主要是轴重。轴载组成与轴载换算：不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱，各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损

7、伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。b)累计轴载作用次数初始年平均日交通量N1设计年限内累计交通量设计年限内一个车道内的累计交通量η——车道系数c）轴载的换算标准轴载：双轮组单轴100KN（BZZ－100）。当量轴次：将交通量中各级轴载换算为BZZ－100后得到的轴载作用次数。轴载换算的基本原则：①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）；②等厚度原则：用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。轴载换算系数公式：d）车辆荷载的轮迹横

8、向分布总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向分布，车道综合累计需考虑。对于路面横断面上某一宽度（如轮迹宽度）范围内的频率，也即该宽度范围内所受到的车辆作用次数同通过该横断面总作用次数的比值，称为轮迹横向分布系数。该系数同各种轴载的累计作用次数相乘，可得到路面结构横断面上各点受到疲劳的作用次数。影响轮迹横向分布系数分布规律的主要因素：车辆的类型、主轴轮数量、主轴轮间距及其车轮数量、轮胎宽度等。第二节环境因素影响1、温度湿度对道