《路面设计原理》讲稿--车辆与交通

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1、路面设计原理与方法第二章车辆与交通§2－1车辆对路面的作用（一）车辆轮轴型式和荷载公路路面设计中，通常用轮组系数和轴数系数来考虑车辆的轮数和轴数。机场道面设计中，通常以使用该机场的主要飞机的最大起飞质量作为计算依据。车辆—种类交通—数量包括：折合成的小汽车交通量混合交通量标准轴载累计交通量：弯沉为指标的累计交通量弯拉为指标的累计交通量水泥混凝土弯拉为指标的累计交通量（二）车轮轮胎压力、接触压力和接触面积轮胎压力大小对路面厚度的影响很大。计算表明，在结构相同的刚性路面中，轮胎压力增大70kPa，则需增加

2、板厚约0.5cm。图2－4所示为计算条件下轮胎压力和主轮轴轮数对刚性路面要求厚度的影响。由图可见。在相同荷载条件下，路面厚度随轮胎压力增大而增加，随主轮轴轮数增多而减小。在沥青路面中，垂直应力的大小取决于荷载轮胎压力的大小。图2-4轮胎压力和轮数对刚性路面厚度的影响图2-5垂直应力随深度的变化图2－5所示为相同荷载但轮胎压力不同时的计算结果。由图可见，轮胎压力对表层垂直应力影响很大，当深度达90cm（36in）以下时，轮胎压力对垂直应力就没有影响了。因此，为适应高压轮胎的作用，沥青路面的上层应采用高质

3、量的材料，下层可采用一般质量的材料。沥青路面所需总厚度，受轮胎压力影响不大。图2－6所示为轮胎数量对沥青路面体系垂直应力的影响。由图可见，采用双轮比单轮可以显著改善路面体系的垂直应力状态。（三）作用在路面上的水平力第18页路面设计原理与方法当车辆在路面上行驶时，除垂直荷载之外，作用在路面上的还有水平力。车辆运动时车轮与路面之间的摩擦力引起水平荷载；车轮经过路面不平整处因撞击也会引起水平荷载；车辆着陆时车轮制动过程中产生水平荷载；车辆行驶过程中急转弯时由于存在侧向摩擦力而产生水平荷载，等等。图2-6轮胎

4、数对垂直应力的影响车辆车轮制动时路面上作用的水平荷载可以达到0.1～1.0P，并且大大超过车轮不制动时产生的水平荷载。作用在路面表面的水平荷载的作用时间是很短的。水平荷载引起的水平应力随深度的增大而迅速减弱。在路面设计中一般不予考虑。对于沥青路面，过大的水平应力能够引起路面面层产生波浪、拥包和剪切破坏等。因此，当沥青路面上层可能因水平力过大而引起破坏时，应对水平荷载进行验算，必要时设置保护层（磨耗层），以改善沥青路面上层的受力状态。（四）作用在路面上的动荷载包括：移动荷载movingload振动荷载d

5、ynamicload（五）车轮轮迹横向分布车辆在路面上行使时，轮迹的横向分布是不均匀的。影响车轮轮迹横向分布规律的主要因素有车辆的类型、主轮轴数量、主轮轴间距及其车轮数量、轮胎宽度等。对实测数据的分析表明，轮迹沿行驶道宽度的分布符合偶然因素的高斯正态分布规律。如果已知分布曲线的数值特性和使用车辆的容量，便能求得车辆荷载在路面任一断面的作用次数。（六）车轮荷载的重复作用次数路面要承受车辆荷载的多次重复作用，在路面的各个区域，车辆荷载的重复作用次数是各不相同的，它取决于车辆的交通密度和组成，轮轴的构型和数

6、量。不同质量的车辆对路面影响的差异很大，当一个道路有不同质量的车辆行使时，各种车辆的运行次数不能简单累加。在路面设计是将不同质量车辆的年平均运行次数换算成标准车辆的年平均当量运行次数（具体换算方法将在后面叙述）。对机场道面，在预计使用的车辆中，以运行次数最多和主轮轴荷载较大的车辆作为设计荷载对飞机荷载。某种飞机的年平均运行次数为Ni，换算后相当于设计飞机的年平均运行次数为Ndi，换算按式（2－7）进行。（2－7）式中Ndi――换算成设计飞机的年平均当量运行次数；Ni――拟换算飞机的年平均运行次数，由调

7、查和预测确定；Px――设计飞机主轮轴上的荷载（kN）；Pi――拟换算飞机主轮轴上的荷载（kN）；δ――轮轴构型换算系数。一个机场飞机的年平均运行次数，按式（2－8）计算：第18页路面设计原理与方法（2－8）式中Nj――机场飞机年平均运行次数；Ns――设计飞机年平均运行次数，由调查和预测确定；ΣNdi――除设计飞机以外的各种飞机的年平均运行次数换算成设计飞机的年平均当量运行次数之和。重复作用次数是指路面通行宽度内每一点都承受一次荷载作用的次数。因此，飞机的运行次数不等于重复作用次数。机场飞机的重复作用

8、次数按式（2－9）计算：（2－9）式中Nc――机场飞机的年重复作用次数；η――设计飞机在通行宽度内的通行百分率，歼击机、强击机取0.90；轰炸机、运输机取0.85；N――主轮轴车轮数；Wt――一个轮胎的宽度（cm）；T――通行宽度（m）。歼击机、强击机在跑道上取3.8m，在行驶道上取1.2m；轰炸机、运输机在跑道上，当其主轮轴间距小于7m时取4.4m，大于7m时取5.0m，在行驶道上取1.5m。知道了飞机年重复作用次数，就可以求得道面在设计使用年限内设计