2019最新2路基路面工程第二章行车荷载、环境、土语文

Ni N1(1 )i1
式中 N1—通车初年的年平均日交通量； γ —设计年限内交通量平均年增长率。
所以，设计年限t 内的累计交通量 Ne 为
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qt 1 Ne a1 q 1 （等比级数前t项的和）
因为 N1

Nt
(1 )t1

N1

响的系数；
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交通分析
轮迹横向分布
规律
轮迹横向分布系数η 设计年限内一个车道上的累计当量轴数＝Ne× η
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由于超载，致使路基倒塌，自个车辆四脚朝天；
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超载的重型车辆碾过的沥青路面变成了泥石路；
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交通分析
轴载的等效换算
标准轴载（标准轴计算参数见下表）
标准轴载 轴重 P/kN 轮胎接地压强 p/MPa 单轮转压面当量圆直径 d/cm 两轮中心距/cm
BZZ-100 100 0.7 21.30 1.5d
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轴载的等效换算
汽车货运向大型重载、多轴多轮的方向发展。
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我国常用汽车路面设计参数表2－1
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汽车对道路的静态压力
轮胎对路面垂直压力的影响因素
轮载的大小
轮胎的充气内压力
标准静内压力pi=(0.4~0.7)Mpa 通常轮胎与路面的接触压力p=(0.8~0.9) pi 滚动时p =(0.9~1.1) pi
交通量（Traffic Volume) 的调查及统计—确定道 路未来的年平均日交通量AADT,据此计算设计使用 期末的AADT，以确定公路等级。
轴载作用次数--路面设计时采用设计车道设计使用 年限内标准轴载累计作用次数
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交通分析
交通量的统计与预测
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。
Ⅰ区－－北部多年冻土区 Ⅱ区－－东部温润季冻区 Ⅲ区－－黄土高原干湿过渡区 Ⅳ区－－东南湿热区 Ⅴ区－－西南潮暖区 Ⅵ区－－西北干旱区 Ⅶ区－－青藏高寒区
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公路自然区划
二级区划（33个二级区和18个二级副区）：在每个一
级区内，再以潮湿系数，分为6个等级（过湿、中湿、 润湿、润干、中干、过干）。
轮胎的刚度、轮胎与路面的接触形状
路面设计中，取汽车对路面的静态压力为轮胎的静内压力pi 压力在接触面上均匀分布
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汽车对道路的静态压力
轮胎和路面的接触面积
接触面形状近似于椭圆形
路面设计中简化为圆形接触面 车轮荷载简化为与椭圆形荷载相当的圆形均布荷载 此圆形即为当量圆－－单圆、双圆
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交通分析
交通量的统计与预测
调查年的交通量 交通量年平均增长率 设计使用初年交通量 设计年限使用期末交通量 设计年限内累积交通量
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交通量预测 在路面设计中通常采用一个固定的年平均交通
量增长率来推算设计年限内各年的交通量， 继而算出设计年限内的累计交通量。
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路肩沉陷
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车轮胎都变形了
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伤痕累累的水泥路面
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公路部门在不停地抢修公路
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环境
公路自然区划的划分原则及其应用 环境因素对路基路面体系温度和湿度状
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交通分析
各级轴载组成与各级轴载作用次数的确定
方法二：设计时，在交通量观测站的 资料中， 对每一类车型选择某一种车为代表车，将其轴载 换算为标准轴载，再将这一类车型数量换算为标 准轴载作用次数，累计各类车型的标准轴载作用 次数，从而得到道路上的轴载交通量，作为路面 结构设计的依据。
第二章 行车荷载、环境、土基、路面材料
行车荷载 轴载 轴载作用次数 环境 公路自然区划 温度 湿度 土基 湿度状况 力学强度特性 路面材料强度特性 疲劳特性 变形特性
承载能力
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行车荷载的分析
基本要求
了解车辆的类型、轴型，明确我国路面设计 规范选用的标准轴载。
路基土和路面材料随结构内部温度湿度的升降而引 起膨胀和收缩。当产生不均匀胀缩而受限时，会产 生结构内附加应力即温度应力和湿度应力。
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与静态荷载作用相比， 动荷载作用下路面的变 形量相对减小。
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运动车辆对道路的动态影响
荷载对路面的多次重复作用效应
虽然一次作用的影响较小，
但在成千上万次甚至百千万次的重复荷载作用下， 路面结构会出现
疲劳破坏－材料在低于其极限强度的重复荷载作用下
发生破坏的现象。（导致疲劳开裂等）
况的影响
掌握预估路基湿度和路面温度的基本方
法
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公路自然区划标准JTJ00386然区划
• 制定的原则
• 道路工程特征相似的原则 • 地表气候区划差异性的原则 • 自然气候因素既有综合有有主导作用的原则
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公路自然区划
分三级进行区划 七个一级自然区
称为BZZ-100
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汽车的轴型
目前的情况及发展趋势
超载（超过汽车的额定载重）与超限（超过路面 结构的容许承载能力即轴限）
我国公路上的汽车超重严重，在车轴数不变的情 况下，单轴轴重急剧增大，有的超载达10倍以上， 公路上的载货车几乎100％超载。导致路面损害 严重。
潮湿系数K：年降雨量R与年蒸发量Z之比。 三级区划是二级区划的具体化，
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温度、湿度对路基路面影响
温度、湿度对路基路面的影响
路基土和路面材料的强度和刚度随结构内部温度、
湿度的变化会有大幅度的增减
沥青混凝土的动弹模 随温度升高而降低图2－9 路基土的刚度（弹模）随湿度增长而急剧下降图2－10
变形累积－在重复荷载作用下，将呈现出变形的逐渐
增大（土基、沥青路面、粒料类路面）
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交通分析
道路上行驶的汽车种类繁多，轴重各不相同。路面设计时，必 须将我国现有的、普遍存在的混合交通组成中各种车型的不 同轴载作用次数等效换算为某一标准轴载作用次数。调查时 要解决两个问题：一是道路的交通量；二是各种车辆的轴重。
等效换算原则：同一种路面结构在不同的轴载及次数作用下达到相
同的损伤程度。
换算系数公式：
n
i

NS Ni



Pi PS

n---同路面结构有关的系数。
η i-- i 级轴载换算为标准轴载的换算系数; PS—标准轴载(kN)； Pi— i级轴载； NS---标准轴载作用次数； 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
但我国现在尚缺乏能广泛用于测定不同轴载的测试仪器， 人工测录工作量大，影响道路的通行能力，不太可行。
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轴载自动记录仪
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车辆轴重分布规律（以U1.1为例，U1.1表
前后轴均为单轴的整车）
U1.1Öá ÐÍ ³µ Á¾ ºó Öá Öá ÔØ Æ×
显然，这种处理方法的误差是比较大的。
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交通分析
各级轴载组成与各级轴载作用次数的确定
方法三：根据工可报告中的已换算为中型载重标 准车的交通量AADT，将此中型载重车选定为某 一种中型载重车，如EQ140(前轴重23.70KN,后 轴重69.20KN，后轴为单轴双轮）
14
12 10
lo
Ƶ ÂÊ £¥
8 6
4
2
0 3 5 7 9 11 13 15 17
Öá ÖØ £¨¶Ö £©
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25
胎压调查结论
° Ù 30 · Ö ± È 25
20
18
百度文库15
10
5
0 <7
28 25
23
6
7¡« 8
8¡« 9
9¡« 10
>10
Ì¥ ѹ £¨0.1MPA)
对于双轮组车轴，
若每一侧的双轮用一个圆表示称为单圆荷载
若每一侧的双轮用两个圆表示称为双圆荷载
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对于双圆式(参见下页图), 因为
1 d 2 p P
4
所以 对于单圆式, 因为
d 4P
P
1 D2 p 2P
4
(2-2)
所以
D 8P 2d (2-3) p
后轴
单轴、双轴、三轴 大部分汽车的后轴为双轮组 我国汽车的后轴轴载在60－130KN，大部分在100KN
以下。
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汽车的轴型
标准轴载
将不同车型组合而成的混合交通量，换算成统一 轴载的当量轴次，这种作为换算的统一轴载称为 杯准轴载。
路面设计规范中均以单轴双轮100KN作为设计标准 轴重，车辆的轴限为100KN。
向前的水平力， 向后的水平力， 侧向水平力
水平力的大小(总力) 面积力
Qmax P
qmax p
P—轮重；φ—轮胎与路面的附着系数 水平力对路面的影响
使面层结构内产生剪应力，若面层结构的抗剪强度不足，会使
路面产生推挤、拥包、波浪、车辙等病害。
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了解车辆对路面的作用力及动态特点，熟悉 轴载、轮载、轮压、接触面积的计算和换算，
建立荷载的单圆图式和双圆图式的概念。
区分交通量和轴载谱的含义，建立轴载换算 和轮迹横向分布的基本概念，熟悉设计使用 期内累计轴载作用次数的计算方法。
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车辆的类型
客车
小客车重量轻 车速快 中客车6－20座 大客车20座以上
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运动车辆对道路的动态影响
行驶状态下对路面的振 动力
行车速度 路面的平整度 车辆的振动特性 《桥规》中冲击系数 按动载频率确定，在 0.05-0.45之间
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运动车辆对道路的动态影响
瞬时性
作用时间很短，大约只 有0.01～0.10s左右
货车
整车货箱与发动机为整体 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，但通过铰接相互连接，牵引车
的后轴也担负部分荷载，货车箱的后部有轮载系统，前部铰接悬挂 在牵引车上。
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车辆的类型
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车辆类型对路面设计的影响
重型货车与大客车对路面起决定作用，轻型 货车与中、小客车影响很小。
考虑路表面特性要求时，如平整度、抗滑性 等，以小汽车为主要研究对象。
汽车的重量主要以车轴与车轮传递给路面，
所以路面设计主要以轴重为荷载标准。
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汽车的轴型
轴型（如图2－1）
前轴
绝大部分车辆的前轴为单轮单轴 轴重约为汽车总重的1/3
对于BZZ-100, kN, p= 700 kPa
所以, d=0.213m, D=0.320m
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汽车对道路的静态压力
车轮荷载的计算图式
单圆图式 双圆图式
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运动车辆对道路的动态影响
行驶状态下对路面的水平力
365

(1 )t (1 )
1 1
(1 )t 1 365 N1
所以
Ne


365 Nt
(1 )t1
(1 )t
1
（2-7）
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交通分析
各级轴载组成与各级轴载作用次数的确定
方法一：在交通量观测站配置自动化的轴载仪直 接记录通行车辆的轴数和轴载大小，然后统计出 各级轴载的作用次数－－轴载谱调查