第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学特性

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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

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。
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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
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• 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。
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• 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。

路基路面-行车荷载、环境因素、材料的力学特性 (1)

路基路面-行车荷载、环境因素、材料的力学特性 (1)

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。



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。 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。
第二章 行车荷载、环境因素、 材料的力学特性
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
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,必须对行车荷 载进行分析。
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。

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学特性

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学特性



n= =
Zα=
3

2
得到:



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。
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。 土基土的组成包括固相、液相和气相三部分(三相体)。路基土在应力 作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。
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。
第五节
路基的变形、破坏与防治
一、路基的主要病害
1.路基沉陷 (1)自身压缩沉陷 (2)天然地基承载力不足引 起的沉陷。 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
1.路基的沉陷
路基沉陷
路基沉缩
地基沉陷
若路堤填筑均匀,但是压密程度不足,产生均匀下沉,叫做路基沉陷; 若路堤密实程度不足,产生堤身不均匀下陷并且伴有剪切破坏,叫做沉缩; 若天然地基承载力不足,产生地基下限,叫做沉落,一般发生在软弱地基上
第四节
土基的承载能力
路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形能 力来表征,主要参数有E、K、CBR。

2-行车荷载、环境因素、材料的力学性质

2-行车荷载、环境因素、材料的力学性质

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

该深度Za随车辆荷载增大而增大,随路面的强度和 厚度的增加而减小。
要求: 工作区内:强度、稳定性重要,压实度提高。
KnP 路基工作区深度:Z a= γ
3
一般K=0.5
◆ 3 路基土的应力——应变特性
弹性变形和塑性变形 提高路基土的抗变形能力是提高路基路面整 体强度和刚度重要方面。

压 入 承 载 板 试 验
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。
三 轴 压 缩 试 验
非线性变形———局部线性体 即在曲线的一个微小线段内近似视为直线,以其斜率为模量 1)、初始切线模量 应力值为零应力—应变曲线斜率 2)、切线模量 某一应力处应力—应变曲线斜率, 反映该应力处变化 3)、割线模量 某一应力对应点与起点相连割线 模量,反应该范围内应力—应变平均状态 4)、 回弹模量 应力卸除阶段,应力—应变曲线的割线模量 反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 总结:①前三种应变包含回弹应变和残余应变 ②回弹模量则仅包含回弹应变,部分反映了土的弹 性性质。

[2] 行车荷载

[2] 行车荷载

五、交通分析
路面结构设计中,要考虑设计年限内,车辆对 路面的综合累计损伤作用,必须对现有的交通量、 轴载组成及增长规律进行调查和预估,并通过适 当的方式将它们换算成当量标准轴载的累积作用 次数。
交通量调查,将车辆分成11类:小型货车、中型 货车、大型货车、小型客车、大型客车、拖挂车、 小型拖拉机、大中型拖拉机、自行车、人力车和 畜力车。
不同轴型货车代表车型:
二轴车 三轴车
四轴车
五轴车 六轴车
拖挂车代表车型:
三轴车 五轴车
四轴车 六轴车
2. 交通(轴载)量调查方法
根据实测道路通过轴载次数和重量,获得典型轴载谱。
轴载谱
方法一(以轴型为基础):
按照不同的轴轮类型把车轴分类(单轴单轮、单轴双轮、双 联轴双轮、三联轴双轮),然后对所有车轴进行称重调查, 按照轴型归类得到各类轴的轴载谱;
设计车道为道路行车道内承受交通最繁重的一个车道,是整个路面的最不利车道。 初期年平均日货车交通量(双向)乘以方向分配系数和车道分配系数,即为设计 车道的年平均日货车交通量(ADTT)。
2) 以车辆类型为基础进行各种轴型的轴载称重和统计时, 可将2轴6轮及以上车辆分为整车、半挂和多挂3大类, 每类车再按轴数细分,分别按车型称重后得到单轴轴载 谱。
方法(1)的直接对象是轴,适合于对轴型有较好识别能力的 快速自动称重仪器。
方法二(以车辆类型为基础):
把车辆按照轴型组成和轴数进行分类(如三轴整车、三轴半 挂等),分别调查各类车辆的通过数,并在各类车辆中抽取 一定数量进行称重调查,再统计得到各类轴的轴载谱。
方法(2)把车辆按照轴型进行分类,调查时统计的是车辆数, 便于识别,适合于人工配合进行的移动或慢速固定设备测 定,并与交通量观测数据协调。

路基路面行车荷载环境因素材料的力学特性

路基路面行车荷载环境因素材料的力学特性
功能
路基的主要功能是承受车辆荷载 ,并将这些荷载有效地传递到土 层中,确保道路的稳定性和安全 性。
路面的定义与分类
定义
路面是指铺设在路基顶部的结构层, 直接承受车辆荷载和气候因素作用。
分类
根据路面材料的不同,可以分为沥青 路面和水泥混凝土路面等。
路基与路面的关系
相互作用
路基和路面共同作用,确保车辆在行驶过程中的安全性和舒适性。路基的稳定性直接影响到路面的性能和使用寿 命。
路基施工
按照设计要求进行施工,采用适当的材料和工艺,确保 路基的压实度、平整度和排水性能等达到标准要求。
路面的设计与施工
路面设计
根据道路等级、交通量、气候条件等因素,选择合适 类型的路面材料,并确定路面的厚度、平整度、抗滑 性能等参数。
路面施工
按照设计要求进行施工,采用适当的材料和工艺,确保 路面的平整度、密实度和耐久性等达到标准要求。
相互影响
路面受到车辆荷载和环境因素的影响,会产生各种损坏,如裂缝、车辙等。这些损坏会进一步影响路基的稳定性 。同时,路基的施工质量也会直接影响路面的性能和使用寿命。
02
行车荷载对路基路面性 能的影响
行车荷载的定义与分类
定义
行车荷载是指车辆在路面上行驶时对 路面产生的压力和剪切力,是影响路 基路面性能的重要因素。
变化,避免出现变形、开裂等现象。
材料的选择与优化
要点一
选择
根据工程要求和环境条件选择合适的材料,以满足路基路 面的性能要求。
要点二
优化
通过改进材料的配方、工艺等手段,提高材料的性能,以 达到更好的工程效果。
05
路基路面的设计与施工
路基的设计与施工
路基设计
根据道路等级、交通量、地形地质条件等因素,确定路 基的宽度、高度、横断面形状等参数,以确保路基的稳 定性和耐久性。

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1 行车荷载一、车辆的种类分为客车与货车两大类。

客车:小客车、中客车与大客车。

货车:整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。

路面结构设计——轴重作为荷载标准。

二、车辆的轴型我国公路与城市道路路面设计规范中以100kN 作为设计标准轴重。

三、汽车对道路的静态压力1.汽车处于停驻状态下——静态压力。

垂直压力P :与汽车轮胎的内压力Pi 、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状、轮载的大小等有关。

轮胎与路面接触面上的压力p<内压力Pi ,约为(0.8~0.9)Pi 。

2. 接触压力直接取内压力作为接触压力,并假定在接触面上压力是均匀分布的。

3.轮胎与路面的接触面形状近似于椭圆形,在工程设计中采用圆形接触面积。

4. 当量的圆将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载,并采用轮胎内压力作为接触压力p ,轮胎与路面接触圆的半径可以按式(2.1)确定。

p P πδ= (2.1)单圆荷载:对于双轮组车轴,每一侧的双轮用一个圆表示;双圆荷载:每一侧的双轮用两个圆表示。

5. 标准轴载我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ —100的P=100/4kN ,p=700kPa :d 100=0.213m , D 100=0.302m四、运动车辆对道路的动态影响运动状态的汽车:垂直静压力、水平力、振动力。

动力影响还有瞬时性的特征。

1.水平力车轮施加于路面的各种水平力Q 值与车轮的垂直压力P ,以及路面与车轮之间的附着系数φ有关,其最大值Qmax 不会超过P 与φ的乘积,即:Qmax ≤P φ (2.4)2. 动载特性其变异系数:(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。

冲击系数:振动轮载的最大峰值与静载之比。

3. 瞬时性0.1~0.01s 左右。

五、交通分析1.交通量交通量是指一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数。

chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质

chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质

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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。
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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)
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图2-8 轮迹横向分布频率曲线 (混合行驶双车道)
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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。
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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。

第二章 行车荷载环境因素材料的力学性质 (2)

第二章 行车荷载环境因素材料的力学性质 (2)

道路工程教研室
§2.2环境因素影响-温度
二)影响 对沥青路面 正温:温度升高,强度下降、弹性模量降低,变形能力提高 负温:温度下降,强度先提高、到一定温度后反而下降,弹性模量
升高到一定程度后不变;变脆,变形能力变小;
秋冬-冻涨 水密度1,冰密度0.9,体积扩大1.1倍 高温季节-翻浆-强度下降、破坏
道路工程教研室
trafic axle load





2、车辆的种类与作用特点 轴载--轴型分布 单轴单轮Single axle-single wheel 单轴双轮Single Axle, Dual Wheels 双轴单轮Single Axle, single Wheels 双轴双轮tandem Axle, Dual Wheels 三联轴双轮tridem Axle, Dual Wheels
1、水平力horizontal force
S滚 P
μ=0.01~0.05 驱动制动时:
Sb f b p
fo-附着系数Adhesion coefficient fg-滑动系数sliding coefficient
fgP<Sb<foP
道路工程教研室
纵向滑移路面附着系数
车速(km/h) 路面状况 路面类型 12 碎石 干燥 沥青砼 水泥砼 碎石 潮湿 沥青砼 水泥砼 0.4~0.65 0.6~0.7
道路工程教研室
Axle load/axle type
道路工程教研室
常见车型
道路工程教研室
拖挂车
道路工程教研室
汽车的轴型
道路工程教研室
汽车的轴型简化图
道路工程教研室
汽车路面设计参数
汽车型号 CA-10B 东风EQ140 黄河JN150 黄河JN253 东风拖挂车 尼桑 CW(L)40HD 138S 太脱拉T815S 总重 80.25 92.9 150.6 121 214.4 237.6 225.4 310 前轴 19.4 23.7 49 55 34 50 45.4 70

[2] 行车荷载解读

[2] 行车荷载解读

横 向 轴 (mm)
0.0 -20 0
20
40
60
80
100
0.0 -20 0
20
40
60
80
100
横 向 轴 (mm)
810kpa/1328kg
810kpa/2500kg
810kpa/5000kg
典型测试结果:11.00- 值( MPa)
接 地 压 力 值( MPa)
不同轴型货车代表车型:
二轴车
四轴车
三轴车
五轴车
六轴车
拖挂车代表车型:
三轴车
四轴车
五轴车
六轴车
2. 交通(轴载)量调查方法
根据实测道路通过轴载次数和重量,获得典型轴载谱。
轴载谱
方法一(以轴型为基础):
按照不同的轴轮类型把车轴分类(单轴单轮、单轴双轮、双 联轴双轮、三联轴双轮),然后对所有车轴进行称重调查, 按照轴型归类得到各类轴的轴载谱; 方法(1)的直接对象是轴,适合于对轴型有较好识别能力的 快速自动称重仪器。
4. 轮载作用的重复性
路面材料在重复荷载作用下,呈现出材料的疲劳 性质,即材料的强度随荷载重复次数增加而降低; 弹塑性材料,如土基和柔性路面,呈现出变形的 累积。在设计中要予以考虑。
五、交通分析
路面结构设计中,要考虑设计年限内,车辆对 路面的综合累计损伤作用,必须对现有的交通量、 轴载组成及增长规律进行调查和预估,并通过适 当的方式将它们换算成当量标准轴载的累积作用 次数。 交通量调查,将车辆分成11类:小型货车、中型 货车、大型货车、小型客车、大型客车、拖挂车、 小型拖拉机、大中型拖拉机、自行车、人力车和 畜力车。
方法二(以车辆类型为基础):
把车辆按照轴型组成和轴数进行分类(如三轴整车、三轴半 挂等),分别调查各类车辆的通过数,并在各类车辆中抽取 一定数量进行称重调查,再统计得到各类轴的轴载谱。

[2] 行车荷载

[2] 行车荷载

3. 轴载换算
调查得到的轴载与通行次数可以按等效原则换算为标 准轴载当量通行次数,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单轴双轮组轴载100kN (BZZ-100)作为标准轴载。
各种轴载的作用次数进行等效换算的原则是:
第一,换算以达到相同的临界状态为标准,即对同一 种路面结构,甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界 状态,乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次 数为N2,此时甲乙两种轴载作用是等效的;
对改建工程可根据有代表性的月、日、时的实测轴载谱, 或调查的各类型车的轴载分布资料(可将单轴大于或等于 25KN的各种车辆分别按轴重每10KN分级排列)。
轴载换算方法:
1) 当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时
Pi 4.35 N C1 C2 ni ( ) P i 1
K
不计25KN以下轴载
-100 -80 -60 -40
接 地 压力 值( MPa)
1.0
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
1.0
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0.0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
横 向 轴 (mm)
-100 -80
-60
-40
2) 当进行半刚性基层层底拉应力验算时
pi N c1 c 2 ni ( ) P i 1
' ' '
k
8
不计小于50KN的轴载
式中: C1´ ──轴数系数;当间距小于3米时,按双轴或 多轴计算C1´ =1+2(m-1), m是轴数。 C2´──轮组系数,双轮组为1.0,单轮组为18.5, 四轮组为0.09 。

chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质jsp

chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质jsp

分太阳辐射热被路面所吸收,路表面的温度较气温高,尤其是沥青路面,
由于吸热量高,温度增值的幅度超过水泥混凝土路面。面层结构内不同深
度处的温度同样随气温的变化呈周期性变化,升降的幅度随深度的增加而
2减019小/10。/7 其峰值的出现也随深度的增加而越来越滞后。
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图2-13一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线
( Pi )n
Ps
η i——i级轴载换算为标准轴载的换算系数;
Ps——标准轴载重,KN;
Ns——标准轴载作用次数;
Pi——i级轴载重,KN;
Ni——i级轴载作用次数;
α ——反映轴型(单轴、双轴或三轴)和轮组轮胎数(单轮或双轮)
影响的系数;
n——同路面结构特性有关的系数。
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
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5、土基应力—应变的非线性特性的另一种表示方法 : 回弹模量值以应力或应变的函数形式表示:
砂性土ER=K1θ k2
(θ =σ 1+σ 2+σ 3)
粘性土ER=K2+K∣K1-(σ 1-σ 2)∣ 6、土的流变特性:
应变既与荷载应力大小有关,而且与荷载作用持续时间有关。
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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201章9/10节/7 分别作介绍。
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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 第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质

路基路面工程 第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1行车荷载汽车是路基路面的服务对象,路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。

汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。

因此,为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能,具有良好的结构性能,首先应对行驶的汽车作分析。

包括汽车轮重与轴重的大小与特性;不同车型车轴的布置;设计期限内,汽车轴型的分布以与车轴通行量逐年增长的规律;汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。

一、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。

小客车自身重量与满载总重都比较轻,但车速高,一般可达120km/h,有的高档小车可达200km/h以上;中客车一般包括6个坐位至20个坐位的中型客车;大客车一般是指20个坐位以上的大型客车包括铰接车和双层客车,主要用于长途客运与城市公共交通。

货车又分为整车、牵引式拖车和牵引式半拖车。

整车的货厢与汽车发动机为一整体;牵引式拖车的牵引车与拖车是分离的,牵引车提供动力,牵引后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车;牵引式半拖车的牵引车与拖车也是分离的,但是通过铰接相互联接,牵引车的后轴也担负部分货车的重量,货车厢的后部有轮轴系统,而前部通过铰接悬挂在牵引车上。

货车总的发展趋向是向大吨位发展,特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后,货车最大吨位已超过40-50吨。

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,在道路上行驶的多种车辆的组合中,重型货车与大客车起决定作用,轻型货车与中、小客车影响很小,有时可以不计。

但是在考虑路面表面特性要求时,如平整性,抗滑性.以小汽车为主要对象,因为小车的行驶速度高,所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。

二、汽车的轴型无论是客车还是货车,车身的全部重量都通过车轴上的轮子传给路面,因此,对于路面结构设计而言,更加重视汽车的轴重。

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二、路基病害防治
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 入到路基工作区范围; 正确进行排水设计(地面排水、地下排水、路面结构排水 即地基的特殊排水); 必要时设置隔离层隔绝毛细水上升,设置隔温层减少路基 冰冻和水分累计,设计砂垫层以疏干土基; 采取边坡加固、修筑支挡结构物、土体加筋等技术,提高 整体稳定性。 《路基路面工程》精品课程 路基路面工程》
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行车荷载的主要研究内容:
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。
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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; 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。 货车:整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。
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五、交通分析
1.交通量及其增长率 1.交通量及其增长率 ①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; ②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; ③交通量年平均增长率; ④设计年限内的累计交通量。 2.轴载组成与轴载换算 2.轴载组成与轴载换算 轴载换算:道路是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。 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。 3.轮迹横向分布 3.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 在车道横断面上。 轮迹律分布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。
三、加州承载比(CBR) 加州承载比(CBR)
加州承载比是早年由美国加利福尼亚州提出的一种评定土 基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部 荷载压入变形的能力表征,并采用高质量标准碎石为标准, 以它们的相对比值表示CBR值。 以它们的相对比值表示CBR值。 CBR值的室内测试及现场测试。 CBR值的室内测试及现场测试。 室内要按施工现场的含水量和压实度成型圆柱形标准试件, 在加载前要浸水4d。 在加载前要浸水4d。 室外测试结果受现场含水量和压实均匀性的影响,必须加 以修正。
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二、路基工作区
概念:在路基某一深度处,当车轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自 概念:在路基某一深度处,当车轮荷载引起的垂直应力σ 重 引起的垂直应力σB相比所占比例很小,仅为1/10~1/5时,该深 引起的垂直应力σ 相比所占比例很小,仅为1/10~1/5时,该深 度Zα范围内的路基称为路基工作区。 在工作区范围内的路基,对于支承路面结构和车轮荷载影响较大,在 工作区范围以外的路基,影响逐渐减小。 路基工作区深度的确定:
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一、温度的影响作用
环境影响因素
1.影响机理 1.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。 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。 向是不均匀的,所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。 当这种不均匀胀缩受到某种原因的约束而不能实现时, 当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, 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。 进而对路基路面产生破坏。 2.影响温度变化的因素 2.影响温度变化的因素 内部:路面各结构层材料的热物理参数,如热传导率、 热容量、对辐射热的吸收能力等; 外部:主要是气象条件:如太阳辐射、气温、风速、降 水、蒸发量等。 《路基路面工程》精品课程 路基路面工程》
二、湿度的影响作用
1.对路基的影响 1.对路基的影响 冻胀翻浆(与温度作用共同进行) 过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性 2.做好路基路面排水的重要性 2.做好路基路面排水的重要性
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第三节
土基的力学强度特性
一、路基的受力状况
路基承受路基自重和汽车荷载。 在路基上部靠近路面结构的一定深度内, 在路基上部靠近路面结构的一定深度内 , 路基土主要承受车辆荷载的影 响。正确的设计应保证路基所受的力在路基弹性限度以内,当车辆驶过后,路基 能立即恢复原状,以保证路基的相对稳定,路面不致引起破坏。 路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力σz的近似计算:
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第五节
路基的变形、 路基的变形、破坏与防治
一、路基的主要病害
1.路基沉陷 1.路基沉陷 (1)自身压缩沉陷 (1)自身压缩沉陷 (2)天然地基承载力不足引 (2)天然地基承载力不足引 起的沉陷。 2.边坡滑塌 2.边坡滑塌 3.碎落和崩塌 3.碎落和崩塌 4.路基沿山坡滑动 4.路基沿山坡滑动 5.不良地质和水文条件造 5.不良地质和水文条件造 成的路基破坏
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第四节
土基的承载能力
路基的承载能力都用一定应力级位下的抗变形 能力来表征,主要参数有E 能力来表征,主要参数有E、K、CBR。 CBR。
一、土基的回弹模量
以回弹模量表征土基的承载能力,可以反映土 基在瞬间荷载作用下的可恢复变形性质,因而可以 应用弹性理论公式描述荷载与变形之间的关系。以 回弹模量作为表征土基承载能力的参数,可以在弹 性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。 柔性承载板与刚性承载板 刚性承载板用于土基回弹模量的测试。
σΒ n= = σΖ
Zα= Zα=
3
γΖ
Κ
Ρ Ζ2
得到:
ΚΡ
γ
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。
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三、路基土的应力-应变特性 路基土的应力-
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。 土基土的组成包括固相、液相和气相三部分(三相体)。路基土在应力 作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。 土基的应力应变关系除了出现非线性特性以外,还表现出塑性性质。即 当荷载完全卸除时,变形不会全部恢复。(残余变形或塑性变形) 路基土在车轮荷载作用下产生的应变,不仅与荷载应力的大小有关系, 而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期,变形量随荷载持续时间 的延长而增大,以后逐渐趋向稳定。表现出流变特性,主要与塑性应变 有关。
σz =
P:一侧轮重荷载(kN); :一侧轮重荷载(kN); K:系数,一般取0.5; K:系数,一般取0.5; Z:荷载中心下应力作用点的深度(m)。 :荷载中心下应力作用点的深度(m 路基土本身自重在路基内深度为Z 路基土本身自重在路基内深度为Z处所引起的垂直应力σB :
σB =γZ
γ:土的容重(kN/m3); :土的容重(kN/m3); Z:应力作用点深度(m)。 Z:应力作用点深度(m 路基内任一点垂直应力包括由车轮引起σz的和由土基自重引起的σB两者共同 作用。
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二、地基反应模量 用温克勒地基模型描述土基工作状态时。 用地基反应模量表征土基的承载能力。 温克勒地基的假定:土基顶面任意一点的 弯沉l,仅同作用于该点的垂直压力p 弯沉l,仅同作用于该点的垂直压力p成正比, 而同其它相邻点处的压力无关。
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四、重复荷载对路基土的影响
重复荷载对土基的影响主要体现在塑性变形累积。 一是土体逐渐被压密,每次的塑性变形量逐渐 减小,直至最后稳定,这种不会导致土体产生剪切 破坏; 二是每一次加载作用在土体中产生了逐步发展 的剪切变形,形成能引起土体整体破坏的剪裂面, 最后达到破坏。
二、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。目前我国公路是 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。 行使的车辆,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。多轴多轮化发展。 对超载的定义:2000年2月,交通部《超限运输车辆行驶公 超载的定义:2000年 月,交通部《 路管理条例》规定:“单轴(每侧单轮胎)载质量6000kg, 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) 单轴(每侧双轮胎)载质量10000kg,双联轴(每侧双轮胎) 载质量18000kg。 载质量18000kg。”附则第二十九条规定,单轴轴载最大不 得超过13000kg。 得超过13000kg。 《路基路面工程》精品课程 路基路面工程》
第二章 行车荷载、环境因素、 材料的力学特性
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第二章 行车荷载、环境因素、 行车荷载、环境因素、 材料的力学特性
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 行车荷载 环境因素影响 土基的力学强度特性 土基的承载能力 路基的变形破坏及防治 路面材料的力学强度特性 路面材料的累积变形及疲劳特性
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