路基路面工程第二章行车荷载环境因素材料的力学性质

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1、1.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、平稳地通行。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。2.对行车荷载的研究内容：汽车的轮重与轴重；不同车型的车轴布置；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。3.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。4.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

2、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。5.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。我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路上行驶的车辆，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。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

3、18000kg。”附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。6.静态压力P的影响因素：汽车轮胎内压；轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；轮载的大小。7.轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，在设计中以圆形接触面积来表示。该圆称为当量圆。标准轴载BZZ－100的设计参数：轮载P＝100／4kN，p=700kPa，双圆均布荷载的当量圆直径为：0.213m。8.运动车辆对道路的动态影响：1）水平力：前进方向上的水平力和转弯时的侧向水平力。水平力对路面造成的影响：当路面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）：影响因素：

4、车速、路面平整度、车辆的振动特性。3）轮载作用的瞬时性：车轮通过路面上任意一点的时间，约为0.01～0.1s左右，由于路面结构中应力传递是通过相邻的颗粒完成的，当应力出现的时间很短时，则来不及传递分布，其变形特性不能像静载作用那样完整表现出来。动载作用下，路面变形量的减小，可以理解为路面结构刚度的相对提高，或者路面结构强度的相对增大。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9.冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。在较平整的路面上，行车速度不超过50㎞∕ｈ时，冲击系数不超过1.30.车速增加，或路面平整度不良，则冲击系数还要增大。在路面设计时，有时以静态荷载乘以

5、冲击系数作为设计荷载。10.标准离差与轮载荷载之比为变异系数，一般均小于0.3.其影响因素有1）行车速度：车速越高，变异系数越大；2）路面的平整度：平整度越差，变异系数越大；3）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。11.交通量：指一定时间间隔内，各种车辆通过某一道路断面的数量。12.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。13.不同轴载大小的车辆通过一次对路面造成的损失大小是不一样的。路面结构设计中，除了知道e外，还必须知道各级轴载所占的比例，即轴载组成或轴载谱。轴载谱是指各级轴载所占的比例。14.轴载换算：道路上行驶的车辆轴载与通行

6、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。15.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，而是按一定规律分布在车道横断面上。16.轮迹横向分布频率的影响因素：交通量、交通组成、车道宽度、交通管理规则等。17.在路面结构设计中，用横向分布系数η来反映轮迹横向分布频率的影响。通常取宽度为两个条带的宽度，即50厘米，因为双轮组每个轮宽20厘米，轮隙宽10厘米。这时的两个条带频率之和称为轮迹横

7、向分布系数。18.各种自然环境因素中，温度和湿度对路基路面结构有着重要的影响，路基路面体系的性质与状态随着温度和湿度的变化而会发生变化。19.温度的影响机理：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，但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20.影响温度变化的因素