路基路面工程第2章行车荷载环境因素与土基的承载能力ppt课件
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路基路面工程第2章行车荷载、环境因素与土基的承载能力-6
6
0.2401
80~100
144
0.6561
100~110
16
1.2155
110~120
1
1.749
<40
14
0.0032
40~80
21
0.0162
80~120
44
0.125
120~160
42
双轴
160~180
44
0.4802 1.044
180~200
21
1.629
200~220
101
2.431
220~240
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
2019/7/9
中等平整度路面，
车速60km/h， 轮胎着地长23cm 通过时间0.0138s
1）汽车对道路的水平力作用 汽车运动形式不同，产生的水平力的大小和方向也不同。 上坡和加速—汽车对路面产生向后的水平力； 下坡制动及减速—产生向前的水平力； 在弯道上行驶—产生侧向水平力； 直线等速运动—克服各种阻力而对路面施加一定的水平力。 后果：水平力易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求 面层材料有足够的抗剪强度—城市道路 大小：与垂直压力P、轮与路面附着系数ψ有关
由交通量调查得到的 各类车辆的日交通量乘以 与相应的轴载谱百分率→ 各类车辆各级轴载的相应 日作用次数。 轴载谱的应用：轴载调查→轴载谱→各级轴载作用次数；
“实践→理论→实践”
2019/7/9
2）轴载换算
道路上行驶的汽车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。我国水泥混凝土路面设 计规范和沥青路面设计规范均选用双轮组单轴轴载100KN作 为标准轴载。
qmax≤p×ψ
第2章-行车荷载、环境因素与土基的承载能力(路基路面工程).教学文案
2.1 行车荷载 2.2 交通分析 2.3 环境因素对路面结构的影响 2.4 土基的力学强度特性 2.5 土基的承载能力 2.6 路基的变形、破坏及防治 2.7 路面材料的力学特性（选学）
2020/6/28
2.1 行车荷载
2.1.1 车辆种类
客车 货车
小客车 中客车 大客车
整车 牵引式挂车
牵引式半挂车
qmax≤p×ψ
2020/6/28
2）汽车对道路的振动力作用 a、轮载振动力可近似地看作为呈正态分布，其变异系数 (标准离差/轮载静载)影响因素： ➢ 行车速度：车速越高，变异系数越大； ➢ 路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； ➢ 车辆的振动特性：轮胎刚度，减振装置效果。 正常情况下，变异系数一般均小于0.3。 b、冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。在较平 整的路面上，行车速度不超过50km/h时，冲击系数不超过 1.30。 路面设计时，有时要计入冲击系数的影响。 以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
2020/6/28
2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
3）接触压力： a、通常停驻时接触压力p约为(0.8～0.9) pi b、行驶→温度↑→内压力↑→ p约(0.9～1.1) pi c、轮胎新旧、接触面形状、轮胎的花纹→影响接触压力的 分布，一般接触面上的压力分布是不均匀的。 在路面设计中，通常忽略上述因素的影响，认为p=pi，并 假定在接触面上，压力是均匀分布的。
2020/6/28
4）荷载图式：
汽车轮胎与路面接触 形状近似于椭圆(长短轴 差别不大)，其面积称为 轮迹面积。
在路面设计中，将其 换算为等面积的当量圆 (轮迹当量圆，相应的面 积则称为轮迹当量圆面 积)，并将车轮荷载简化 为圆形均布荷载。
2020/6/28
2.1 行车荷载
2.1.1 车辆种类
客车 货车
小客车 中客车 大客车
整车 牵引式挂车
牵引式半挂车
qmax≤p×ψ
2020/6/28
2）汽车对道路的振动力作用 a、轮载振动力可近似地看作为呈正态分布，其变异系数 (标准离差/轮载静载)影响因素： ➢ 行车速度：车速越高，变异系数越大； ➢ 路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； ➢ 车辆的振动特性：轮胎刚度，减振装置效果。 正常情况下，变异系数一般均小于0.3。 b、冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。在较平 整的路面上，行车速度不超过50km/h时，冲击系数不超过 1.30。 路面设计时，有时要计入冲击系数的影响。 以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
2020/6/28
2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
3）接触压力： a、通常停驻时接触压力p约为(0.8～0.9) pi b、行驶→温度↑→内压力↑→ p约(0.9～1.1) pi c、轮胎新旧、接触面形状、轮胎的花纹→影响接触压力的 分布，一般接触面上的压力分布是不均匀的。 在路面设计中，通常忽略上述因素的影响，认为p=pi，并 假定在接触面上，压力是均匀分布的。
2020/6/28
4）荷载图式：
汽车轮胎与路面接触 形状近似于椭圆(长短轴 差别不大)，其面积称为 轮迹面积。
在路面设计中，将其 换算为等面积的当量圆 (轮迹当量圆，相应的面 积则称为轮迹当量圆面 积)，并将车轮荷载简化 为圆形均布荷载。
chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质
2021/3/8
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二、温度对路基路面的影响
1、 对路基的影响 温度单独影响较小，主要是水温结合，发生冻胀和春融。 1） 产生原因： ①体积增大②弱结合水向冰冻区移动 2） 影响因素：
①路基土对冰冻的敏感性（细颗粒含量大） ②气温下降缓慢 ③水的供给 3）措施： ①降低地下水位 ②采用砼路面结构组合或密级配沥青砼。
2021/3/8
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四、汽车对道路的动力作用
动荷载 振动 竖向力 运动 水平力
1、变异系数：标准离差与轮载静载之比（0~0.3）
动荷系数：动载/静载（K＞1）
影响因素：①行车速度②平整度③车辆的振动特性
2、荷载具有瞬时性
作用时间0.01~0.1S,若V=60Km/h，则t取0.03S
3、重复特性 ①弹性材料 疲劳→强度降低
图2-7 轮迹横向分布频率曲线 (单向行驶一个车道)
2021/3/8
图2-8 轮迹横向分布频率曲线 (混合行驶双车道)
14
横向分布频率：以轮迹的大约宽度（25cm）为条带，条带 上受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数。
柔性路面
车道数
η
刚性路面
单车道
1
公路等级
纵缝边 缘处
双 车 道
四车道
分道行 驶
沥青路面水泥混凝土路面和半刚性路面的结构特性不同，损
伤的标准也不相同，因而系数α和n取值各不相同。具体数值在
有关202章1/3/节8 分别作介绍。
13
4、轮迹横向分布系数 在路面设计中我们通过调查和分析得到的交通量资料往往
是整个路面宽度范围内所有行车道上的总交通量，但每个车道 上的交通量并没有这么多，而且各不相同。我们设计采用的应 是具有最大交通量的车道，这就需要对轴载（轮载）在车道横 断面上的分布作调查分析。
路基路面工程第2章行车荷载、环境因素与土基承载能力-6
2019/12/21
2.2.4交通量预测分析(例题)
例2.1 某沥青路面，由交通调查资料得知，其中5轴和 5轴以上的牵引式半拖车和拖车类车辆的日交通量为165辆， 由称重得到的这类车辆的轴载组成列于下表，请确定这类车 辆的等效轴载换算系数。
2019/12/21
[解]：由规范，取标准轴载为 100KN。 （1）交通调查，由题目给出； （2）轴载组成分析，如表： （3）计算各种轴载的换算系数， 结果如表：
43
3.498
累计当量轴次数
当量轴次数 0 0 0 1 94 19 2 0 0 6 20 46 34 246 150 619
2019/12/21
2.2.4交通量预测分析(例题)
例2.2 某二级汽车专用公路，沥青路面，设计年限为 15年。由交通量调查资料得到，初始年平均日交通量为 7000辆，其中同路面损坏有关的各类车辆的交通量列于下 表中，方向系数为0.5。请计算设计年限内标准轴载累计作 用次数。
据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个 成 员 国 和 地 区 中 ， 轴 限 最 大 的 为 140KN ， 近 40% 执 行 100KN轴限。
我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为 设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100KN。
2019/12/21
2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
b）影响因素：交通量、交通组成，车道宽度、交通管 理规则等。
c ）轮迹横向分布系数η：取轮迹横向分布频率曲线中 二个条带的宽度50cm(20+10+20)的条带频率之和称为轮 迹横向分布系数。
2019/12/21
3）轮迹横向分布
2019/12/21
2.2.4交通量预测分析(例题)
例2.1 某沥青路面，由交通调查资料得知，其中5轴和 5轴以上的牵引式半拖车和拖车类车辆的日交通量为165辆， 由称重得到的这类车辆的轴载组成列于下表，请确定这类车 辆的等效轴载换算系数。
2019/12/21
[解]：由规范，取标准轴载为 100KN。 （1）交通调查，由题目给出； （2）轴载组成分析，如表： （3）计算各种轴载的换算系数， 结果如表：
43
3.498
累计当量轴次数
当量轴次数 0 0 0 1 94 19 2 0 0 6 20 46 34 246 150 619
2019/12/21
2.2.4交通量预测分析(例题)
例2.2 某二级汽车专用公路，沥青路面，设计年限为 15年。由交通量调查资料得到，初始年平均日交通量为 7000辆，其中同路面损坏有关的各类车辆的交通量列于下 表中，方向系数为0.5。请计算设计年限内标准轴载累计作 用次数。
据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个 成 员 国 和 地 区 中 ， 轴 限 最 大 的 为 140KN ， 近 40% 执 行 100KN轴限。
我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为 设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100KN。
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2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
b）影响因素：交通量、交通组成，车道宽度、交通管 理规则等。
c ）轮迹横向分布系数η：取轮迹横向分布频率曲线中 二个条带的宽度50cm(20+10+20)的条带频率之和称为轮 迹横向分布系数。
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3）轮迹横向分布
2019/12/21
02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质-PPT课件
五、交通分析： 1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一 道路横断面的数量。对于路面结构设计，不仅 要求收集交通总量，还必须区分不同的车型。 ①N1——初始年平均日交通量； Ni——每日实际交通量； ② r——交通量年均增长率（表2-3）； ③ Ne——设计年限内累积交通量
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2、轴载的组成与等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。 等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作 用下达到相同的损坏程度为根据的。 新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超 载现象严重，应考虑重车对路面的影响。 2）由于新修路面广泛采用半刚性基层结构， 承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小。 本次修订取消了60KN的标准，统一采用 100KN的标准。
14
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。通常取宽度为二个条带的 宽度，即50cm，因为双轮组每个轮宽20cm，轮隙 宽10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向 分布系数。
15
第二节
环境因素的影响
直接暴露于大气中，受温度、湿度影响大 温度湿度变化→温度应力湿度应力变化 → 体积变化→胀缩应力→破坏
(bus)
客车
中客车 大客车 整车
货车
(truck)
牵引式挂车 牵引车与挂车分离 牵引式半挂车
牵引车与挂车分离，铰接。
3
二、汽车的轴型、轴载。
轴重是路面设计的关键。 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 2、后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 大部分为双轴双轮。
第二章
行车荷载、环境因素、材料力学性质
1
第一节
行车荷载（vehicle-load）
02路基路面工程-行车荷载温度情况及资料力学性质 共52页
辐射热），对记录的路面温度和气象因素进行逐年回归分析。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—相应的日最高气温， ℃；
Q—相应的太阳日辐射热，J/㎡； a.b.c—回归常数。
特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区 参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。
表征参数——地基反应模量
k p l
形式简单，任一点的垂直压力p与弯沉l之比， 不涉及泊松比，适用于刚性路面分析
30
• 三、加州承载比（CBR ——California Bearing 承R载a能t力io以）材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征
19.35cm2标准压头，以0.127cm/min压入土体，记录每压入0.254cm时的单位压力 ，直至深度达到1.27cm为止。
12
• 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载换算。
•
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右 摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。
之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌： 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。
35
比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—相应的日最高气温， ℃；
Q—相应的太阳日辐射热，J/㎡； a.b.c—回归常数。
特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区 参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。
表征参数——地基反应模量
k p l
形式简单，任一点的垂直压力p与弯沉l之比， 不涉及泊松比，适用于刚性路面分析
30
• 三、加州承载比（CBR ——California Bearing 承R载a能t力io以）材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征
19.35cm2标准压头，以0.127cm/min压入土体，记录每压入0.254cm时的单位压力 ，直至深度达到1.27cm为止。
12
• 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载换算。
•
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右 摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。
之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌： 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。
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比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。
路基工程概论培训课件(ppt 74页)
土
巨
粗
细
特
粒
粒
粒
殊
土
土
土
土
漂 卵砾 砂粉粘有黄膨红盐
石 石类 类质质机
胀粘渍
土 土土 土土土质土土土土
土
表2.1 粒组划分表
粒 径 200
60
巨 粒 组
20 5
2
0.5
粗 粒 组
0.25
0.074 0.002(m m ) 细 粒 组
溧 石 卵 石
砾 （ 角 砾 ）
（ 块 石 ）（ 小 块 石 ） 粗 中 细 粗
干燥：路基工作区处于地下水毛细润湿面之上，受气 候因素影响或控制。
中湿：路基工作区被毛细湿润面分为上、下两部分， 下部受地下毛细润湿影响，上部受气候因素影响。
路基平衡湿度确定方法
潮湿类路基平衡湿度可根据路基土组类别及 地下水位高度，按规范推荐表（C.0.2）确定 距地下水位不同高度处的饱和度。
>25%≤50%
粘土粗粒 组
≤25%
含砾(砂) 粘土粗粒组
>25%,≤50%
A线以上有 机质粘土
A线以下有 机质粉土
砾粒
> 砂粒
砂粒
< 砾粒
砾粒
> 砂粒
砂粒
> 砾粒
MH
MHG MHS
ML
MLG MLS
CH CL
CHG CHS CLG CLS
CHO CLO
图2.7 细粒土分类
MHO MLO
公路用土在设计或说明书上常以代号表示
2.粗粒土
1）砾类土
砾 F<5%
GW
GP
砾类土
含细粒土砾 F=5%~15%
巨
粗
细
特
粒
粒
粒
殊
土
土
土
土
漂 卵砾 砂粉粘有黄膨红盐
石 石类 类质质机
胀粘渍
土 土土 土土土质土土土土
土
表2.1 粒组划分表
粒 径 200
60
巨 粒 组
20 5
2
0.5
粗 粒 组
0.25
0.074 0.002(m m ) 细 粒 组
溧 石 卵 石
砾 （ 角 砾 ）
（ 块 石 ）（ 小 块 石 ） 粗 中 细 粗
干燥：路基工作区处于地下水毛细润湿面之上，受气 候因素影响或控制。
中湿：路基工作区被毛细湿润面分为上、下两部分， 下部受地下毛细润湿影响，上部受气候因素影响。
路基平衡湿度确定方法
潮湿类路基平衡湿度可根据路基土组类别及 地下水位高度，按规范推荐表（C.0.2）确定 距地下水位不同高度处的饱和度。
>25%≤50%
粘土粗粒 组
≤25%
含砾(砂) 粘土粗粒组
>25%,≤50%
A线以上有 机质粘土
A线以下有 机质粉土
砾粒
> 砂粒
砂粒
< 砾粒
砾粒
> 砂粒
砂粒
> 砾粒
MH
MHG MHS
ML
MLG MLS
CH CL
CHG CHS CLG CLS
CHO CLO
图2.7 细粒土分类
MHO MLO
公路用土在设计或说明书上常以代号表示
2.粗粒土
1）砾类土
砾 F<5%
GW
GP
砾类土
含细粒土砾 F=5%~15%
长大路基路面之第二章__行车荷载、环境因素、材料的力学性质
态。因此需要有抗弯拉强度。 2）试验：简支小梁试验，三分点加载。
4. 应力应变特性 应力应变特性的含义，可以用应力－应变曲线表征，但多
用模量随应力或应变的变化来表征。
1）颗粒材料的应力－应变特性 无机结合料碎（砾）石材料。用三轴试验。应力应变呈现非线 性。用回弹模量 Er 表征。
2）水泥稳定类材料的应力－应变特性 包括水泥混凝土，水泥土，水泥稳定碎石等。 单轴试验，三轴试验（最好是三轴试验）和室内承载板试验： 测抗压回弹模量。 小梁试验：测抗折弹性模量。和测抗弯拉强度的设备相同，主 要要测挠度。
（5）疲劳曲线：应力比与重复作用次数的关系曲线，称为疲
劳曲线。 （6）疲劳寿命：达到破坏的应力重复作用次数。
2）研究疲劳特性的目的 度同反复应力作用次数间的定量关系（ 即疲劳方程），以便估计路面的疲劳寿命。
•
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11.1820.11.18Wednesday, November 18, 2020
2、地基反应模量
适用范围及定义： 适用于温克勒（E.Winkler）地基。假定土基顶面任一点的
弯沉仅同作用。于该点的垂直压力成正比，而同其相邻点处的压
力无关。即地基可以认为由许各不相连的弹簧组成。 一般刚性 路面下路基采用温克勒（E.Winkler）地基。
地基反应模量：压力与弯沉之比。
K p/l
试验：三轴压缩试验。 影响因素：荷载的大小和作用次数，级配（↑，↑），细料 含量（↑，↓）。 4）沥青混合料累积变形 试验：单轴或三轴压缩试验 影响因素：荷载的大小和作用次数，温度（↑，↑），集料 的状况（棱角（↑，↓），密实级配比开级配的累积变形小。
2．疲劳特性 1）定义： （1）疲劳：对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时， 可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料 强度降低的现象称为疲劳。 （2）疲劳强度：出现疲劳破坏的重复应力值。 （3）疲劳极限：疲劳强度随重复作用次数的增加而降低。有 些材料在应力重复作用一定次数后，疲劳强度不再下降，趋于稳 定值，此稳定值称为疲劳极限。 （4）应力比：重复应力与一次加载得出的极限应力之比称为 应力比。
4. 应力应变特性 应力应变特性的含义，可以用应力－应变曲线表征，但多
用模量随应力或应变的变化来表征。
1）颗粒材料的应力－应变特性 无机结合料碎（砾）石材料。用三轴试验。应力应变呈现非线 性。用回弹模量 Er 表征。
2）水泥稳定类材料的应力－应变特性 包括水泥混凝土，水泥土，水泥稳定碎石等。 单轴试验，三轴试验（最好是三轴试验）和室内承载板试验： 测抗压回弹模量。 小梁试验：测抗折弹性模量。和测抗弯拉强度的设备相同，主 要要测挠度。
（5）疲劳曲线：应力比与重复作用次数的关系曲线，称为疲
劳曲线。 （6）疲劳寿命：达到破坏的应力重复作用次数。
2）研究疲劳特性的目的 度同反复应力作用次数间的定量关系（ 即疲劳方程），以便估计路面的疲劳寿命。
•
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11.1820.11.18Wednesday, November 18, 2020
2、地基反应模量
适用范围及定义： 适用于温克勒（E.Winkler）地基。假定土基顶面任一点的
弯沉仅同作用。于该点的垂直压力成正比，而同其相邻点处的压
力无关。即地基可以认为由许各不相连的弹簧组成。 一般刚性 路面下路基采用温克勒（E.Winkler）地基。
地基反应模量：压力与弯沉之比。
K p/l
试验：三轴压缩试验。 影响因素：荷载的大小和作用次数，级配（↑，↑），细料 含量（↑，↓）。 4）沥青混合料累积变形 试验：单轴或三轴压缩试验 影响因素：荷载的大小和作用次数，温度（↑，↑），集料 的状况（棱角（↑，↓），密实级配比开级配的累积变形小。
2．疲劳特性 1）定义： （1）疲劳：对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时， 可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料 强度降低的现象称为疲劳。 （2）疲劳强度：出现疲劳破坏的重复应力值。 （3）疲劳极限：疲劳强度随重复作用次数的增加而降低。有 些材料在应力重复作用一定次数后，疲劳强度不再下降，趋于稳 定值，此稳定值称为疲劳极限。 （4）应力比：重复应力与一次加载得出的极限应力之比称为 应力比。
路基路面工程第二章PPT课件
=
2
得到：
Zα＝3
• 路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳 定性极为重要，对工作区范围内的土质选择、路基的压实度应提 出较高的要求。
《路基路第面11工页/程共2》6页精品课程
三、路基土的应力－应变特性
• 路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导致沥青 路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的断裂。在 柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。
一、累积变形
路面结构在车轮荷载重复作用下因塑性变形累积而 产生的沉陷或车辙，是路面结构的主要病害。这种永久 性的变形是路基路面各结构层材料塑性变形的综合。
2.边坡滑塌 3.碎落和崩塌 4.路基沿山坡滑动 5.不良地质和水文条件造
成的路基破坏
《路基路第面17工页/程共2》6页精品课程
二、路Байду номын сангаас病害防治
• 正确设计路基横断面； • 选择良好的路基填料，必要时进行稳定处理； • 采用正确的填筑方法，充分压实； • 适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入到路基工作区
量的逐年变化； • 汽车的静态荷载与动态荷载特性比较。
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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。 《路基路面第3工页/共程26》页精品课程
某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为BZZ-100。
路基路面工程教学PPT2-路面结构荷载及材料
第2章
交通荷载 环境因素和力学参数
主要内容
第一节 第二节 第三节
路面结构及其分类 Pavement Structure and Types 环境因素对道路的影响 Environmental Factors 交通荷载参数 Traffic and its Parameters 路面结构设计参数 Structure Design Parameters 路面材料的累积变形与疲劳破坏
半刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with semi-rigid base) 刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with rigid base) 全厚式沥青路面 (Full Depth asphalt pavement)
第一节 路面结构及其分类
2、我国常用的高速公路沥青路面的结构
低温开裂ห้องสมุดไป่ตู้
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度湿度对道路的影响概述
• 温度
动弹性模量（ M P a ）
图2-9 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
表面下2cm
50 7cm
40
15cm
30 温度（℃） 20 10 4 6 8 10 12 14 时刻（h） 16 18 20 22 24
构，其强度高、弹性模量高、处于板体工作状态，传递给 基础的单位压力小。 半刚性路面 通过改善沥青混凝土性能使其呈半刚性特 性，其刚度介于沥青混凝土和水泥混凝土之间。
第二节 环境因素对道路的影响
◆1、温度对道路的影响
温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路
基的冻胀
温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割 温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及
交通荷载 环境因素和力学参数
主要内容
第一节 第二节 第三节
路面结构及其分类 Pavement Structure and Types 环境因素对道路的影响 Environmental Factors 交通荷载参数 Traffic and its Parameters 路面结构设计参数 Structure Design Parameters 路面材料的累积变形与疲劳破坏
半刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with semi-rigid base) 刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with rigid base) 全厚式沥青路面 (Full Depth asphalt pavement)
第一节 路面结构及其分类
2、我国常用的高速公路沥青路面的结构
低温开裂ห้องสมุดไป่ตู้
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度湿度对道路的影响概述
• 温度
动弹性模量（ M P a ）
图2-9 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
表面下2cm
50 7cm
40
15cm
30 温度（℃） 20 10 4 6 8 10 12 14 时刻（h） 16 18 20 22 24
构，其强度高、弹性模量高、处于板体工作状态，传递给 基础的单位压力小。 半刚性路面 通过改善沥青混凝土性能使其呈半刚性特 性，其刚度介于沥青混凝土和水泥混凝土之间。
第二节 环境因素对道路的影响
◆1、温度对道路的影响
温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路
基的冻胀
温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割 温度造成沥青混凝土路面的塑性变形累积及
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注：1）货车总的发展趋向是向大吨位发展（集装箱，40-50吨） 2）汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计
主要以轴重作为荷载标准， 3）在设计时：结构设计，主要考虑重型车 路面表面特性(平整性，抗滑性)：以小汽车为主要对象。
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2.1.2 汽车的轴型
对于路面结构设计而言，主要考虑汽车的轴重。由于 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， 为了统一设计标准和便于交通管理，各个国家对于轴重的 最大限度均有明确的规定。
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6. 路基的水温状况和干湿类型(分界稠度) 7. 路面结构及层次划分(对面层、基层、垫层的要求) 8. 路面等级与分类
路面等级：高级、次高级、中级、低级； 路面分类：柔性路面、刚性路面、半刚性路面.
2
路基路面工程
第2章 行车荷载、环境因素
与土基的承载能力
参考教材：路基路面工程，主
2）汽车对道路的振动力作用 a、轮载振动力可近似地看作为呈正态分布，其变异系数 (标准离差/轮载静载)影响因素： 行车速度：车速越高，变异系数越大； 路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； 车辆的振动特性：轮胎刚度，减振装置效果。 正常情况下，变异系数一般均小于0.3。 b、冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。在较平 整的路面上，行车速度不超过50km/h时，冲击系数不超过 1.30。 路面设计时，有时要计入冲击系数的影响。 以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
中等平整度路面， 车速60km/h， 轮胎着地长23cm 通过时间0.0138s
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1）汽车对道路的水平力作用 汽车运动形式不同，产生的水平力的大小和方向也不同。 上坡和加速—汽车对路面产生向后的水平力； 下坡制动及减速—产生向前的水平力； 在弯道上行驶—产生侧向水平力； 直线等速运动—克服各种阻力而对路面施加一定的水平力。 后果：水平力易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求 面层材料有足够的抗剪强度—城市道路 大小：与垂直压力P、轮与路面附着系数ψ有关
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3）动荷载的其它影响 瞬时性：作用时间0.01～0.10S左右 行车速度由3.2km/h提高到56km/h，沥青路面的总弯沉 减少36%； 当行车速度由3.2km/h提高到96.7km/h，水泥混凝土路 面的板角挠度和板边应变量减少29%左右。 动荷载作用时间短暂，应力来不及传递到较深的土层，路 面变形量减小；可以理解为路面结构刚度的相对提高，或者是 路面结构强度的相对提高。 重复作用：材料的疲劳/弹塑性材料变形的累积 路面设计，不仅要重视轴重静力与动力的量值，道路通行 的各类轴载的累积作用次数也是路面设计的重要参数。
1）定义：汽车对道路的作用可分为停驻状态和行驶状态。 当汽车处于停驻状态下，对路面的作用力为静态压力，主要是 由轮胎传给路面的垂直压力p，其大小主要取决于车轮的总重。
2）影响因素： a、汽车轮胎的内压力pi。 b、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 c、轮载的大小。 货车轮胎的标准静内压力pi一般在0.4～0.7MPa范围内。
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4）荷载图式：
汽车轮胎与路面接触 形状近似于椭圆(长短轴 差别不大)，其面积称为 轮迹面积。
在路面设计中，将其 换算为等面积的当量圆 (轮迹当量圆，相应的面 积则称为轮迹当量圆面 积)，并将车轮荷载简化 为圆形均布荷载。
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对于单轮组车轴： 当量圆半径计算： 对于双轮组车轴：
每一侧双轮用一个圆表示，称为单圆荷载：
每一侧双轮用两个圆表示，称为双圆荷载：
注：P—作用在车轮上的荷载，kN。
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2.1.4 汽车对道路的动力作用
动载特性—汽车在道路上行驶，由于车身本身的振动和 路面的不平整，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上 跳跃前进，作用在路面上的轮载也呈时大时小的波动形式。
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
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2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
3）接触压力： a、通常停驻时接触压力p约为(0.8～0.9) pi b、行驶→温度↑→内压力↑→ p约(0.9～1.1) pi c、轮胎新旧、接触面形状、轮胎的花纹→影响接触压力的 分布，一般接触面上的压力分布是不均匀的。 在路面设计中，通常忽略上述因素的影响，认为p=pi，并 假定在接触面上，压力是均匀分布的。
据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个 成 员 国 和 地 区 中 ， 轴 限 最 大 的 为 140KN ， 近 40% 执 行 100KN轴限。
我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为 设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100KN。
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2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
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2.1 行车荷载
2.1.1 车辆种类
客车 货车
小客车 中客车 大客车
整车 牵引式挂车
牵引式半挂车
自重和满载重量小，车速高，120km/h
6~20个座位
20个座位以上，长途客运和城市公共交通 货箱与汽车发动机一体。 牵引车与挂车分离，牵引车提供动力，牵引 后挂的拖车 牵引车与挂车分离，铰接，牵引车的后轴也 担负部分货车的重量
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本章主要介绍道路上行车荷载的特点、道路交 通分析、环境因素对路面结构的影响、土基的力学 强度特性与承载能力等基础知识。
2.1 行车荷载 2.2 交通分析 2.3 环境因素对路面结构的影响 2.4 土基的力学强度特性 2.5 土基的承载能力 2.6 路基的变形、破坏及防治 2.7 路面材料的力学特性（选学）
上节内容回顾： 1. 道路工程的发展概况→路基路面工程的科研成果； 2. 路基路面的功能和要求：
(a)强度和刚度→ 抵抗荷载作用下产生的各种应力和长期荷载作用下产生 的变形； (b)足够的稳定性； (c)耐久性； (d)表面平整性；(e)表面抗 滑性. 3. 影响路基路面稳定性因素 (a)自然因素(地质和地理条件，气候条件，水文及水文地质，土的类别和 强度) (b)人为 因素(荷载作用，路基路面结构，施工方法与质量，养护措施) 4. 路基土的分类及工程性质(根据塑性指标、颗粒组成、有机质含量分为：巨 粒土、粗粒土、细粒土、特殊土) 5.公路自然区划 一级自然区划：根据地理、地貌、气候、土质等因素划分为7个区； 二级自然区划：以气候和地形为主导因素，以潮湿系数为主要标志体系； 三级自然区划：以行政区域作为界限，有两种区划方法：按照地貌、水文和 土类划分；按照水热、地理和地貌划分。