路面结构荷载及材料
第六章行车荷载
4、路面的结构层次与材料要求
路基垫层：垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度
状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基
处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力，减小土基的 应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。一般垫层修于特定状况道
路工程结构中，如防砂土基础挤入基层、软土地基扩散应力、冻土
材料：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、泥灰结石、块料等材料。
4、路面的结构层次与材料要求
基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的
垫层及土基，是路面结构的主要承重层（对于沥青路面）或重要功
能层（对于水泥砼路面）。 特点：它应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能
力；基层受大气影响较面层小，但仍可能被面层渗入雨水浸湿或地
概述
1.路面材料的几种强度 2）抗剪强度shear strength 摩尔—库仑强度理论： c tan 其中c和φ是表征路面材料抗剪强度的两项参数，可以通过直剪试 验或三轴压缩试验测定。
三轴试验确定c,φ
概述
1.路面材料的几种强度 3）抗压强度compressive strength 指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限应力。材料经 过标准成型和养生后通过无侧限抗压试验测定的强度。
3、轴载换算
轴载换算的基本原则： ①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期 达到相同的损伤程度（破坏状态）； ②等厚度原则：用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。
轴载换算系数公式：
3、轴载换算
沥青路面轴载换算公式：
3、轴载换算
沥青路面轴载换算公式：
3、轴载换算
水泥混凝土路面轴载换算公式：Fra bibliotek2、车辆的种类与作用特点
水泥混凝土路面结构设计
表1.2.2 水泥混凝土面层厚度的参考范围
极重
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 低 高速 低 一级 中 低 二级 中 高速 低 一级 中 低 轻 三、四级 中 230~200 高 220~190 三、四级 中 210~180 二级 中
特重
重
面层厚度（mm）
交通荷载等级 公路等级 变异水平等级 面层厚度（mm）
注：① 冻深小或填方路段，或者基、垫层为隔温性能良好的材料，可采用低值；冻深大 或挖方及地下水位高的路段，或者基、垫层为隔温性能稍差的材料，应采用高值； ② 冻深小于0.50m的地区，一般不考虑结构层防冻厚度。
1.5 路肩
铺面材料 路肩面层一般宜选用水泥混凝土，也可用沥青类材料。路肩基
层可用开级配粒料类材料，有利于排除渗入路面结构的水。
起讫桩号
基层切缝 情况
使用状况
原路 面结 构
——
——
使用情况良好， 裂缝少。
结构 一
K576+559 ～ K579+514
基层不切缝
使用情况良好， 有裂缝。 配筋率：0.3，0.4 ，0.5。
结构 二
K579+514 ～ K580+533
350m、320m和330m 混凝土基层切缝间距 分别为5m，8m和 10m。
水泥砼面层 28cm
防水联接层1.5cm
二灰碎石基 层18cm 灰土或固化剂处理路床 20cm
冲击压实处理路床（影响深度80cm）
（2）广西
混凝土下面层280㎜ 改性沥青混凝土或SMA上面层，厚40㎜ 混凝土层表面机械凿毛，或5﹪稀盐酸处理，摩擦系数0.65以上。 设高分子改性沥青粘层，或环氧沥青粘层，或橡胶沥青应力吸收层20 ㎜。 使用3年，整体效果良好，局部路段轻微推移。
混凝土路面承载力标准
混凝土路面承载力标准一、前言混凝土路面是公路、街道等城市道路建设中不可缺少的一部分。
混凝土路面的承载力是保证道路安全和持久使用的重要指标。
本文旨在提供混凝土路面承载力标准，以供相关从业人员参考和遵循。
二、基础知识1.混凝土路面承载力定义混凝土路面承载力是指路面在荷载作用下承受荷载的能力。
混凝土路面的承载力是由其材料的强度、路面结构和路面厚度等因素决定的。
2.混凝土路面承载力测试方法混凝土路面承载力测试方法包括静荷载试验和动荷载试验两种方法。
其中，静荷载试验是指在路面上施加静态荷载，测量路面的变形和应力，从而计算出路面的承载力；动荷载试验是指在路面上施加动态荷载，通过路面反弹值和板载法等方法计算出路面的承载力。
3.混凝土路面承载力影响因素混凝土路面的承载力受到多种因素的影响，其中包括混凝土路面材料的强度、路面结构和路面厚度等因素，还包括路面的使用年限、气候条件、车辆类型和荷载等因素。
三、混凝土路面承载力标准1.混凝土路面承载力设计标准混凝土路面的承载力设计标准应遵循以下几个方面：（1）混凝土路面的设计应符合相关国家标准和规范。
（2）混凝土路面的设计应根据路段交通量、车速、车型、气候条件等因素合理选取路面厚度和路面结构。
（3）混凝土路面的设计应考虑路面使用年限和维修周期等因素，保证路面的持久性和安全性。
2.混凝土路面承载力验收标准混凝土路面承载力验收标准应遵循以下几个方面：（1）混凝土路面的承载力应符合相关国家标准和规范的要求。
（2）混凝土路面的承载力验收应根据设计要求进行静荷载试验或动荷载试验。
（3）混凝土路面的承载力应符合设计要求，并达到使用要求。
3.混凝土路面承载力维护标准混凝土路面的承载力维护标准应遵循以下几个方面：（1）混凝土路面的维护应根据路面使用情况进行定期检查和评估。
（2）混凝土路面的维护应及时进行，包括路面修补、更换和防水等措施。
（3）混凝土路面的维护应符合相关国家标准和规范的要求，保证路面的承载力和使用寿命。
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。
沥青混凝土路面具体结构及参数
沥青混凝土路面具体结构及参数1.砼层结构：沥青混凝土路面一般由数层构成，最下方为基层，上面依次为下基层、中基层、面层。
基层通常由砾石或碎石料构成，用于承受来自上方荷载的压力，增加整个路面的稳定性。
下基层和中基层由不同级别的砾石或碎石料以及水泥等填充材料构成，主要起到支撑和补强的作用。
面层则是由沥青混凝土构成，用于承受交通荷载并提供舒适顺畅的行车表面。
2.石料参数：石料是沥青混凝土路面的主要组成部分之一，它的参数直接决定了沥青混凝土的性能。
常见的石料参数包括砾石或碎石料的颗粒分布、强度指标（如抗压强度、抗冻强度等）、含水率等。
合适的石料参数能够提高沥青混凝土的强度和耐久性。
3.沥青胶结剂参数：沥青是沥青混凝土的胶结剂，它的参数对于沥青混凝土的性能也有重要影响。
沥青胶结剂的参数包括粘度、软化点、渗透性、抗老化性能等。
适当的沥青胶结剂参数能够确保沥青混凝土的黏结性和柔韧性，提高路面的耐久性和抗裂能力。
4.沥青混凝土配合比：沥青混凝土的配合比是指由不同成分的材料按照一定比例混合形成的沥青混凝土的配合比例。
合理的配合比可以提高沥青混凝土的力学性能和耐久性能。
常见的沥青混凝土配合比参数包括砂石料与沥青的比例、水泥与水的比例、混凝土的密实程度等。
5.其他参数：除了上述几个关键参数外，还有一些其他参数也对沥青混凝土的性能产生影响。
例如，路面的厚度、路面的坡度、路面的横纹和纵纹等，都会影响到沥青混凝土的排水性能、车辆行驶的舒适性和安全性。
总结起来，沥青混凝土路面的具体结构和参数包括砼层结构、石料参数、沥青胶结剂参数、沥青混凝土配合比以及其他参数。
这些参数在设计和施工过程中都需要考虑，以确保沥青混凝土路面具有良好的强度、耐久性和舒适性。
路面结构层和常用材料
砂石路面
基层
• 基层位于面层下面的一个层次. • 主要承受来自于面层的垂直力,并将力传递到底基层、
垫层或土基上. • 基层是承重层. • 具有良好的扩散应力的能力.应具有足够的强度和一
定的刚度,具有一定的水稳定性. • 基层表面要有较好的平整度,这是保证面层平整性的
基本条件.
基层
❖ 修筑基层的材料主要有结合料稳定类<有机结合料和无机结 合料〕和无机结合料的粒料类及刚性类.
• 在高速和一级公路上水泥混凝土面板下,二灰土也 不应用作基层.
半刚性类基层总结
水泥稳定集料类、二灰稳定集料类适用于各级的基层、底基层
冰冻地区、多雨潮湿地区,二灰稳定集料类宜用于高速、一 级的底基层
石灰稳定类材料宜用于各级公路的底基层及三、四级公路的 基层,作为二级公路的基层要视路面的好坏,路面好,不行
的
力 学
干缩特性
水分挥发和混合料内部的水化作用,混 合料的水分会不断减少,引起收缩
特
性
温缩特性
无机结合料稳定土的外观胀缩性是三相 的不同的温度收缩性的综合效应的结果
水泥稳定类＞石灰粉煤灰稳定类＞石灰稳定类
水泥稳定类
在集料或粉碎的〔或原来松散的〕土<包括各种粗粒土、中粒 土和细粒土>中,掺入足够数量的水泥和水,经拌和得到的混合 料经摊铺压实及养生后,当其抗压强度符合规定要求时,称为 水泥稳定类材料.
水泥土和二灰土宜用于各级公路的底基层,不应作为高级沥 青路面和水泥混凝土面板的基层
水泥类 优于 二灰类 优于 石灰类 碎 石 优于 碎砾石 优于 砾 石 优于 土
无粘结粒料类〔碎石、砾石类〕
无粘结粒料类〔碎石、砾石类〕
无粘结粒料类〔碎石、砾石类〕
市政道路路面结构及路基设计
市政道路路面结构及路基设计市政道路是指城市内的交通道路系统，其设计涉及到路面结构和路基设计。
路面结构是指道路的表层结构，用于承受车辆荷载和提供行车平稳性，而路基设计是指道路基础及其边坡的设计，用于承受道路荷载并保持路基的稳定性。
路面结构设计包括以下几个部分：1. 道路基础层：道路基础层一般由碎石、砂土等材料构成，用以提供路面的稳定性和排水功能。
基础层的厚度和材料的选择应根据地理条件和交通流量来决定。
3. 路面面层：路面面层是道路最上层的材料，通常由沥青混凝土或水泥混凝土构成。
面层应具有耐磨性、抗滑性和排水性能，以确保行车的平稳性和安全性。
4. 路肩：路肩是指道路两侧的边坡，通常由碎石、草坪等材料构成。
路肩的设计应考虑到排水和边坡稳定性，并根据交通流量和道路类型来确定宽度。
路基设计是指道路基础及其边坡的设计，主要包括以下几个方面：1. 车行道路基的设计：车行道路基是指路面结构下方的土层，用以提供支撑和承载能力。
路基设计应考虑到土壤的类型和强度，以及排水和稳定性的要求。
2. 路基边坡设计：路基边坡是指道路两侧的边坡，用以保持路基的稳定性并防止坍塌。
边坡的设计应考虑到土壤的稳定性、水分含量和坡度，并采取相应的措施来加固和保护边坡。
3. 排水系统设计：道路设计中的排水系统是为了确保道路在降雨等情况下的排水能力，防止水泄漏和积水。
排水系统设计应包括雨水收集、排水管道和排水沟等设施的设置。
市政道路的设计涉及到路面结构和路基设计，其中路面结构包括道路基础层、路面底层、路面面层和路肩的设计，而路基设计主要包括车行道路基的设计、路基边坡设计和排水系统设计。
这些设计要素的合理安排能够提高道路的使用寿命和安全性。
第六章路面结构的力学分析
第六章路面结构的力学分析1.引言路面结构是指在路面上铺设的各种材料和层次，用来承受车辆荷载和环境荷载，并提供平稳、安全的行车路面。
路面结构的力学分析是研究路面结构在荷载作用下产生的应力和变形，以及结构的强度和稳定性。
2.车辆荷载车辆荷载是指行驶在路面上的车辆对路面产生的力和压力。
车辆荷载可包括静载荷和动载荷。
静载荷是指车辆停在路面上时对路面的作用力，动载荷是指车辆行驶时对路面的作用力。
车辆荷载可以通过车辆轴重、车辆类型、车速等参数来计算。
3.路面材料的特性路面材料的特性包括强度、刚度、抗裂性、耐久性等。
强度是指材料抵抗破坏的能力，刚度是指材料对应力的响应程度，抗裂性是指材料抵抗裂缝的能力，耐久性是指材料抵抗气候和环境影响的能力。
路面材料的选择应考虑车辆荷载、气候条件和交通流量等因素。
4.路面结构的力学模型路面结构的力学模型可分为弹性模型和塑性模型。
在弹性模型中，路面结构被假设为弹性体，能够在荷载作用下产生弹性变形，但不会导致结构破坏。
弹性模型的分析可通过有限元法等数值方法进行。
在塑性模型中，路面结构被假设为塑性体，能够在荷载作用下产生塑性变形，可能导致结构破坏。
塑性模型的分析可通过弹塑性理论和强度理论等方法进行。
5.路面结构的承载力路面结构的承载力是指其能够承受的最大荷载。
路面结构的承载力分析可通过确定路面结构的应力和变形，并比较其与材料的强度和变形能力。
当路面结构的应力超过材料的强度或变形超过材料的变形能力时，路面结构可能产生破坏。
6.路面结构的稳定性路面结构的稳定性是指其在荷载作用下保持平稳和不发生破坏的能力。
路面结构的稳定性分析可通过确定路面结构的变形和结构的弯曲、剪切和压实情况，以及土壤的支撑条件。
7.实例分析以城市道路的路面结构为例进行实例分析。
首先，通过调查和测量确定车辆荷载、路面材料和路面结构的参数。
然后，进行路面结构的力学分析，计算路面结构的应力和变形。
最后，比较计算结果与路面材料的强度和变形能力，评估路面结构的承载力和稳定性。
路面结构计算书
1、路面结构计算书1.1 水泥混凝土路面设计道路等级：城市主干道Ⅰ级；设计车速：50Km/h；设计荷载：公路－Ⅰ级；标准轴载：道路BZZ-100KN；路面类型：水泥混凝土路面；路面结构达到临界状态设计年限：30年；交通量达饱和设计年限：20年。
本次路面结构计算采用“《公路路面程序设计系统》HPDS2006”电算软件进行计算。
按一级公路标准等级进行计算。
变异水平的等级 : 中级可靠度系数 : 1.195面层类型 : 普通混凝土面层序号路面行驶车辆名称单轴单轮组的个数轴载总重(kN)单轴双轮组的个数轴载总重(kN)双轴双轮组的个数轴载总重(kN)三轴双轮组的个数轴载总重(kN)交通量1 标准轴载0 0 1 100 0 0 0 0 5420序号分段时间(年) 交通量年增长率1 10 9.6 ％2 10 7.2 ％3 10 6.4 ％行驶方向分配系数 .5 车道分配系数 .6轮迹横向分布系数 .22混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 4 m 地区公路自然区划Ⅳ面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 .87基(垫)层类型----新建公路路基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料名称厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 250 13002 级配碎砾石 200 2503 新建路基 32基层顶面当量回弹模量 ET= 189.5 MPa中间计算结果 :HB= 260 r= .764 SPS= .97 SPR= 2.7BX= .53 STM= 1.87 KT= .46 STR= .85SCR= 3.55 GSCR= 4.12 RE=-17.6 %其中：HB-----拟定的混凝土面层厚度(mm)r------混凝土面层板的相对刚度半径(m)SPS----混凝土面层的荷载应力(MPa)SPR----混凝土面层的荷载疲劳应力(MPa)BX-----温度应力系数STM----混凝土面层的温度应力(MPa)KT-----温度疲劳应力系数STR----混凝土面层的温度疲劳应力(MPa)SCR----混凝土面层的综合应力(荷载疲劳应力与温度疲劳应力之和)(MPa)GSCR---可靠度系数与混凝土面层综合应力的乘积(MPa)RE-----GSCR与面层混凝土弯拉强度标准值的相对误差（％）设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 1626路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 1.502976E+07路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 189.5 MPa混凝土面层设计厚度 : 260 mm通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:---------------------------------------普通混凝土面层 260 mm---------------------------------------水泥稳定粒料 250 mm---------------------------------------级配碎砾石 200 mm---------------------------------------新建路基新建基(垫)层及路基顶面交工验收弯沉值计算新建基(垫)层的层数 : 2基（垫）层及路基交工验收综合影响系数 : 1标准轴载 : BZZ-100层位基（垫）层材料名称厚度(mm) 回弹模量(MPa)1 水泥稳定粒料 250 13002 级配碎砾石 200 2503 新建路基 32第 1 层顶面交工验收弯沉值 LS= 53.6 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算) 第 2 层顶面交工验收弯沉值 LS= 211.5 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 291.1 (0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”有关公式计算)1.2 沥青混凝土路面设计道路等级：城市主干道Ⅰ级；设计车速：50Km/h；设计荷载：公路－Ⅰ级；标准轴载：道路BZZ-100KN；路面类型：沥青混凝土路面；路面结构达到临界状态设计年限：15年；交通量达饱和设计年限：20年。
第6章 交通荷载及路面设计参数
图6-6 轮迹横向分布频率曲线 （单向行驶一个车道）
如何表征轮迹横向 分布频率对路面结 构设计的影响？
图6-7 轮迹横向分布频率曲线 （混合行驶双车道）
6.2 交通数据调查
四、轮迹横向分布 轮迹横向分布系数η： 轮迹横向分布频率图中，取宽度为两个条带的频率之 和称为轮迹横向分布系数。
表6-9 水泥混凝土路面轮迹横向分布系数
4、汽车对道路的静态压力
1）汽车轮胎的内压力 货车轮胎的标准静内压力：一般在0.4~0.7MPa范围内。 通常轮胎与路面接触面上的压力p略小于内压力pi,约为
(0.8~0.9)pi。 车轮在行驶中，内压力会因轮胎充气温度升高而增加，因
此，滚动的车轮接触压力也有所增加，达到(0.9~1.1) pi.
轴载谱的应用：
轴载谱
交通调查某类车辆每日通行的轴载数，即可推算出所 有车辆各级轴载的作用次数。
6.2 交通数据调查
三、车型与轴载组成 水泥路面：
还需获得最重轴载和货车中占主要份额特重车型轴载。 沥青路面：
还需获得车型分布系数。
6.2 交通数据调查
三、车型与轴载组成 沥青路面：车型分布系数。
6.2 交通数据调查
胎唇钢丝 Bead Wire
6.1 交通荷载及其对路面的作用
4、汽车对道路的静态压力
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。
单圆当量 圆直径
D 8P
p
规范规定标准轴载BZZ-100。 则：P=100/4kN p=700kPa 得到：D=0.302m d=0.213m
6.2 交通数据调查
6.2 交通数据调查
一、调查方法
2路基路面工程第二章+行车荷载、环境、土
1 1
365
N1
(1
)t
1
所以
Ne
365 Nt
(1 )t1
(1 )t
1
（2-7）
2020/5/30
武汉理工大学
胡幼常
22
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
❖ 对于BZZ-100, kN, p= 700 kPa
所以, d=0.213m, D=0.320m
2020/5/30
武汉理工大学
胡幼常
12
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
2020/5/30
武汉理工大学
胡幼常
13
运动车辆对道路的动态影响
❖ 行驶状态下对路面的水平力
向前的水平力， 向后的水平力， 侧向水平力
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
2020/5/30
武汉理工大学
胡幼常
1
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。
❖ 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
2020/5/30
武汉理工大学
胡幼常
18
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。
路面工程第02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，汽车轴型的分布以及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，抗滑性等，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。
沥青路面的设计—沥青路面交通荷载分析
例题：某高速公路双向六车道，初始年大型客车和货车双向交通量为
AADTT =3500辆/d，交通量年增长率为γ=6.5%，请确定交通荷载等级。
沥青路面交通荷载等级的确定
设计参数
备注
高速公路
(1)
公路等级
已知
初始年双向大型客货车交通
3500
(2)
交通数据调查资料，已知
量AADTT(辆/日)
0.55
(3)
设计年限设计车道内大型客
(8)
8495510
等比数列求和，公式：(7)×365× [(1+γ)t-1]/γ
货车累计交通量(辆)
(9)
交通荷载等级
重
查沥青路面设计规范表3.0.4
A.2.4 方向系数宜根据不同方向上实测交通量数据确定，无实测数据时可在0.5～0.6范围内选取。
A.2.5 车道系数可按下列三个水平确定，改建设计应采用水平一，新建
0.50～0.75
0.50～0.75
/
注：交通受非机动车和行人影响严重时取低限，反之取高值。
3.0.2 新建沥青路面结构设计使用年限不应低于表3.0.2的规定，应根
据公路等级、经济、交通荷载等级等因素综合确定。改建路面结构设
计可根据工程实践情况选取适宜的设计使用年限。
表3.0.2 路面结构设计使用年限（年）
100
0.70
213.0
319.5
三、计算当量设计轴载累计作用次数
A.4.1 根据本规范第A.3节确定的车辆当量设计轴载换算系数，按式（A.4.1）计算
初始年设计车道日平均当量轴次N1。
11
N1 = AADTT × × LDF × ×
路面结构设计说明
路面结构设计说明路面结构设计是指在路面建设过程中，根据路面的使用条件、荷载要求、地质条件等因素进行综合分析，以确定合理的路面结构形式和材料选择，保证路面的平稳、耐久、安全和经济使用。
以下是关于路面结构设计的详细说明。
一、设计依据1.地理环境：包括地理位置、气象条件、地貌等。
2.地质环境：包括土壤类型、地层情况、地下水位等。
3.交通条件：包括道路类型、设计速度、车流量、车型及荷载要求等。
4.使用条件：包括路面的使用年限、交通组织形式、使用强度等。
二、路面结构形式根据上述设计依据，可以确定适合的路面结构形式。
常见的路面结构形式包括：水泥混凝土路面、沥青混合料路面、水泥稳定碎石路面、砂石路面等。
根据不同地区和要求，选取适合的路面结构形式。
三、材料选择1.水泥混凝土：常用于高等级公路和机场等需要高强度和耐久性的路面。
选用符合设计要求的水泥、砂、石等材料，并进行适当的配合比设计。
2.沥青混合料：常用于中低等级公路、城市道路等路面。
选用适合当地气候条件的沥青及骨料，并进行适当的配合比设计。
3.水泥稳定碎石：采用水泥或其他胶凝材料对碎石进行胶结，常用于低等级公路和农村道路等路面。
4.砂石路面：采用适当级配的砂石作为路面基层，经过夯实和压实后形成路面。
四、路面结构层次1.高等级公路：包括基层、底层、面层和附属层。
基层采用水泥混凝土或砂石，并经过适当的夯实。
底层采用水泥稳定碎石或砂石，并经过适当的压实。
面层采用沥青混合料或水泥混凝土，厚度由设计要求决定。
附属层包括路肩、排水设施等。
2.中低等级公路：包括基层、面层和附属层。
基层一般采用砂石进行夯实，面层采用沥青混合料或水泥混凝土，厚度由设计要求决定。
附属层根据需要设置。
3.城市道路：一般采用沥青混合料作为面层，基层采用砂石夯实，厚度由设计要求决定。
根据城市道路的特点，还需考虑附属层和交通组织等因素。
五、施工工艺根据设计要求和现场条件，制定合理的施工工艺。
包括路面材料的供应和储备、机械设备的选择和使用、施工工艺流程等。
路面结构设计参数
路面结构设计参数路面结构设计参数是指在道路建设过程中，为了提高道路的稳定性、承载能力和耐久性，以及增加驾驶安全性，所需满足的设计要求和限制条件。
合理的路面结构设计参数可以有效地提高道路的使用寿命和运行质量。
下面将从路面基层、路面结构、材料选择、施工工艺等方面介绍路面结构设计参数。
首先，路面基层的设计参数主要包括基层厚度、基层材料、基层强度等。
基层厚度应根据预计交通量、交通荷载及地质条件等因素进行合理设计，以确保稳定承载和排水功能。
基层材料应具有较好的强度和稳定性，常用的基层材料有砂石料、碎石料、再生料等。
基层强度应根据预计交通荷载确定，并经过实际试验和计算验证。
其次，路面结构的设计参数主要包括路面层厚度、路面结构类型、路面层配比等。
路面层厚度应根据设计交通荷载、路面材料的抗压强度和变形要求进行确定，以保证路面结构的承载力和变形性能。
路面结构类型可以根据不同的设计要求和交通条件进行选择，如刚性路面、柔性路面、半刚性路面等。
路面层配比应根据路面材料的性能特点、以及施工和使用条件进行优化，以满足耐久性、抗水剥离和抗应力开裂等要求。
再次，材料选择是路面结构设计参数的重要方面。
对于刚性路面来说，常用的材料有水泥混凝土、沥青混凝土等；对于柔性路面来说，常用的材料有沥青、碎石等。
在材料选择上，应根据路面类型、设计要求和地理环境等因素进行综合考虑，选择适宜的材料。
最后，施工工艺也是路面结构设计参数的重要方面。
不同的施工工艺会对路面结构的性能产生影响，因此合理选择施工工艺对于提高路面质量至关重要。
常见的施工工艺有机械铺设、手工铺设、夯实、碾压等。
其中，机械铺设可以提高施工效率和质量稳定性，手工铺设适用于工期紧张和小面积路段，夯实和碾压是保证路面结构稳定性和密实度的关键工艺。
综上所述，路面结构设计参数是保证道路使用寿命和运行质量的关键因素，包括路面基层设计参数、路面结构设计参数、材料选择和施工工艺等。
合理选择和设计这些参数可以提高路面的稳定性、承载能力、耐久性和驾驶安全性。
路面设计参数荷载
车轮轮迹横向分布
车辆在路面上行驶时，轮迹的横向分布是不均匀 的。 车轮的轮迹在横断面中心线附近一定范围内左右 摆动，按一定规律分布在车道横断面上。
轴载 换算方法
以弯沉为指标的等效轴载换算 以拉应力为指标的等效轴载换算 车辙等效的轴载换算
车辙等效的轴载换算方法
以车辙为设计指标用于控制沥青面层的高 温车辙时，应建立适用于车辙指标的轴载 换算公式。
轴载换算方法
AASHTO柔性路面当量轴载 四次幂法则 预估累积轴载作用次数（ESAL） 我国的当量轴载换算体系
力学-经验法
交通
环境
路基
材料性质
设计可靠度
初拟路面结构 损坏分析
疲劳
永久变形
温度裂缝 反射裂缝 其它类型
相应的损坏标准 选定路面结构和材料
外在设计参数
路基 交通荷载 环境因素
车辆荷载
车辆荷载是造成路面结构损伤的主要原因，也是 影响路面使用寿命的关键因素之一。 汽车的总重力通过车轴与车轮传递给路面，所以 路面结构设计主要以轴载作为荷载标准，影响路 面结构设计的车辆荷载作用参数则是标准轴载的 累计作用次数。
车轴和轮胎的配置
车轴和轮胎的配置
轮胎压力
轮胎压力：现代车辆的车轮采用充气轮胎，轮胎 的充气压力称为轮胎压力。 接触面积：充气轮胎在荷载作用下会产生压缩变 形，由车轮传给路面的荷载分布在一定的面积上。
轮胎压力
在结构相同的刚性路面中，轮胎压力增加70kPa， 则需增加板厚约0.5cm。主轮轴型式对道面厚度 影响较大，在相同荷载条件下，路面厚度随轮胎 压力增大而增大，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。
城a荷载标准限载吨位
城a荷载标准限载吨位城市道路荷载标准是指根据城市道路结构特点和使用需求，制定的用于限制道路运输车辆荷载的相关规定。
荷载标准的制定旨在保护道路结构安全、维护交通秩序和提高道路运输效能。
以下是城市道路荷载标准的一些相关参考内容。
1. 常见的道路荷载限制标准：在城市道路中，常见的载重限制标准以吨位为单位进行规定。
一般而言，城市道路的载重限制标准根据道路结构类型和车辆的行驶速度等因素进行制定，常见的标准包括：- 常规城市道路：通常限制载重为3吨，适用于市区一般道路类型。
- 主干道路：通常限制载重为5吨或10吨，适用于交通繁忙的主干道路。
- 桥梁道路：桥梁道路的荷载限制相对较高，通常在20吨以上，根据桥梁的结构和材料等因素进行规定。
2. 路面结构与荷载限制：城市道路的荷载限制还与道路的路面结构有关。
一般来说，路面结构越薄弱、材料越容易磨损的道路，其荷载限制也会相应较低，以保障道路的安全和使用寿命。
例如，柔性路面的荷载限制一般较为严格，而刚性路面的荷载限制相对较高。
3. 车辆类型与荷载限制：不同类型的车辆在城市道路上的荷载限制也有所不同。
一般来说，货车的荷载限制要严格于乘用车辆，因为货车通常承载更重的货物负荷。
为确保道路安全和保护基础设施，货车的荷载限制通常会更加严格，例如限制为10吨或以上。
4. 不同地区的荷载标准差异：城市道路的荷载标准并不完全统一，不同地区的城市道路荷载标准也有所差异。
这是因为不同地区的道路状况、基础设施建设水平、运输需求等因素存在差异，因此对道路的荷载限制也会因地区而异。
在实际应用中，城市道路的荷载标准需要交通管理部门和道路建设者等相关部门密切协调，确保标准的合理性和有效性。
同时，道路荷载标准的执行还需要加大监督力度，与相关执法部门和运输企业等共同努力，避免过载运输现象的发生，从而维护城市道路的安全和持续运行。
沥青路面结构设计计算说明书(含电算)
沥青路面结构设计计算说明书(一)设计资料济南地区新建一级公路，设计速度为80km/h，双向四车道。
沿线土质为粘土，地下水位为1m，路基填土高度为1.2m。
公路沿线有可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、石灰供应。
根据工程可行性报告得知，近期交通组成与交通量、不同车型的交通参数见表1，交通量年平均增长率为6％。
【表1.1 近期交通组成与交通量、车辆交通参数】注：基本要求为车道系数、车辆类型分布系数、当量设计轴载换算系数等均按照新建沥青路面，可采用水平三选取计算。
(二)设计任务该公路拟采用沥青路面结构，沥青面层要求采用沥青混凝土，基层采用无机结合料稳定类基层，试设计沥青路面结构和厚度。
(三)设计步骤1.交通荷载参数分析依表1.1，初始年大型客车和货车双向年平均日交通量为1946辆/日，交通量年增率γ=6%.(1)设计使用年限根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)3.0.2，沥青路面一级公路的设计使用年限t=15(年)。
(2)方向系数及车道系数根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)A.2.4，方向系数DDF取0.55。
根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)A.2.5，车道系数LDF取0.6。
(3)各类车比例、满载比例、设计轴载换算系数整体式货车即表1.1中3类、4类、5类车，占比为62.95%；半挂式货车即表1.1中7类车，占比为16.19%。
根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2017）A.2.6，新建路面按水平三考虑，故公路TTC分类为TTC4，由此车辆类型分布系数VCDF(%)分别为如下：【表3.1.1 车辆类型分布系数】各类车型的满载车占比PERmh如下取值：【表3.1.2 各类车型满载车占比】2-11类车辆当量设计轴载换算系数EALFml (非满)和EALFmh(满)依不同计算作用，如下：【表3.1.3 2-11类车辆当量设计轴载换算系数】(4)交通荷载等级、设计使用年限内设计车道的年平均日当量轴次初始年设计车道的年平均日货车交通量Q1=AADTT×DDF×LDF=642(辆/日)，设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量(辆)Qt = Q1×365×[(1+γ)t-1]/γ=5454258(辆/日)，属于中等交通荷载等级；初始年设计车道的年平均当量轴次N1=Q1×Σ(VCDFm×EALFm)=1043.4(次)，设计使用年限内设计车道的年平均日当量轴次Nt依表3.1.3有：①当验算沥青混合料层疲劳开裂时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne1=8864560(次)；②当验算无机结合料稳定层疲劳开裂时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne2=6.146937×108(次)；③当验算沥青混合料层永久变形量时:通车至首次针对车辙维修期限内设计车道的当量设计轴载累计作用次数Ne3=8864560(次)；④当验算路基顶面竖向压应变时:设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne4=1.393465×107(次)。
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度的不同分成若干层次，通常按照各个层位功能的不同划分为面层、基层 和路基三个层次，基层中包括底基层在内。
面 层： 直接同行车荷载、大气接触，承受较大的行车荷载作用（包括冲 击），同时受到降水、气温等的影响。与其它层次相比，它应具有较高的 结构强度、抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应耐磨、不 透水、抗滑、平整（另外还应能适应基层开裂对其影响或旧路面病害的反 映）。材料的使用应能适应此功能要求。
第三节 交通荷载参数
1、行车荷载及其对路面的影响
汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面
结构损伤的主要原因；
它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载； 汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、车
轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与 动态荷载的特性比较等不同方面。
第三节 交通荷载参数
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
由于行车荷载、自然因素等对路面的影响随深度的增加而逐 渐减弱，路面的强度、抗变形能力和稳定性也应随深度而逐渐 降低要求，因此，路面的结构应分层铺筑、分为若干层次结构 ，并按各结构层次的特定状况进行相应的材料要求。
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
第二节 环境因素对道路的影响
◆1、温度湿度对道路的影响概述
• 温度
• 湿度
120
重复应力28kPa
80
动 弹 性 模 量 （ M P a
）
回弹模量（MPa）
-01234温 210度 0（℃
）
图2-9 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
40
0
10
20
30
含水量ω(%)
图2-10 湿度对路基刚度的影响
第二节 环境因素对道路的影响
三级、四级
粒料加固土 ，其它当地材料加 固或改善土，不整齐石块
四级
第一节 路面结构及其分类
◆5、路面的分类
路面类型可从不同角度来进行划分，一般常按照面 层所用的材料来进行区分，如水泥混凝土路面、沥青路 面、砂石路面等等。但在工程设计中，则主要从路面结 构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为 柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。
◆2、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
低温开裂
第二节 环境因素对道路的影响
◆2、温度对道路的影响
温度（℃）
50
40
30
20
10
4
6
表面下2cm 7cm
15cm
气温
8
10
12
14
16
18
20
39 16:00
41 14:00
深度（cm）
15
8:00 20
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
第二节 环境因素对道路的影响
温度（℃） 梯度（℃／cm）
◆2、温度对道路的影响
32
1.2
29
气温
0.9
26
面层厚22cm
0.6
23
0.3
温度梯度
20
0
17
10 12 14 16 18 20 22 24
2
4
6
8
时刻（h）
图2-14 水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线
第二节 环境因素对道路的影响
◆3、湿度对道路的影响
✓湿度对路基的影响：
湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施， 并控制路基的干湿类型
✓湿度对路面的影响：
水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与 刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性
水泥稳定碎石或二灰碎石 30cm-40cm
二灰土或石灰土 20cm-40cm
土基 半刚性基层沥青路面结构
第一节 路面结构及其分类
3、水泥混凝土路面（水泥路面）
水泥混凝土路面 基层
路基
普通混凝土（JPCP） 钢筋混凝土（JRCP） 连续配筋混凝土（CRCP） 钢纤维混凝土 预应力混凝土、装配式混凝土、碾压混凝土
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
基 层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫 层及土基，是路面结构的主要承重层（对于沥青路面）或重要功能层 （对于水泥砼路面），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有 良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能被面层渗 入雨水浸湿或地下水影响，也可受温度影响变形，因此仍应具有足够的 水温稳定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。
a)双圆荷载的当量圆半径δ： P p
b)单圆荷载的当量圆直径D： D 8P 2d
p
第三节 交通荷载参数
➢5、运动车辆对道路的动态影响
道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平 力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复 性。
V
P
P
P
P
Q
Q
a)
b)
c)
d)
图2-3车轮作用于路面的垂直压力与水平压力 a)停驻；b)启动、一般行驶、加速；c)减速、制动；d)转向
路基及垫层： 材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。
第一节 路面结构及其分类
路面等级
面层材料类型
适用的技术等级
高级 次高级 中级 低级
沥青混凝土，水泥混凝土
高速、一级、二级、 三级、四级
沥青贯入式 ，沥青碎石 ，沥青 表面处治 ，整齐石块或条石
二级、三级、四级
碎、砾石（泥结或级配） ，半 整齐块石 ，其它粒料
第一节 路面结构及其分类
◆4、路面的结构层次与材料要求
面层： 用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石、泥灰结石、块料等材料。
基层（包括底基层）： 材料主要有各种结合料稳定土或稳定碎石、贫水泥 砼、天然砂砾、碎石/块石/片石/砾石、工业废渣结合混合料等。当用不同 材料修筑基层时，最下层的统一材料层称为底基层，它可就近使用当地的 材料或土。
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。
and Fatigue Broken
第一节 路面结构及其分类
1、沥青路面(Asphalt Pavement)
沥青路面
基层和底基层
沥青路面
基层和底基层
路基
路基
柔性基层沥青路面(Asphalt pavement with flexible base)
半刚性基层沥青路面 (Asphalt pavement with semi-rigid base)
路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s，结构变形来不及呈 现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。
第三节 交通荷载参数
路面状况 干燥 潮湿
路表与车轮的附着系表数
2
路面类型
车速-（km/h） 2
12
纵向32
碎石
——
滑移0.60
沥青混凝土
0.70～1.00
路面——
水泥混凝土
0.70～0.85
第二章
交通荷载 环境因素和力学参数
主要内容
第一节 路面结构及其分类 Structure and Category 第二节 环境因素对道路的影响 Environmental Impact 第三节 交通荷载参数 Traffic Parameters 第四节 路面结构设计参数 Structure Design Parameters 第五节 路面材料的累积变形与疲劳破坏 Accumulative Deformation
标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映
本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。
第三节 交通荷载参数
7、超载与超限 overload and over limit
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。 超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。 超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，
第三节 交通荷载参数
1）水平力：
行车安全要求 qmax≤ p⋅ ，其中 为路表与车轮的附着系数 ，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易 导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。
2）振动力：
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。
3）瞬时作用及重复：
轴载－－轴型分布
单轴单轮 单轴双轮 双轴单轮 双轴双轮 多轴多轮
第三节 交通荷载参数
✓ 汽车的轴型
第三节 交通荷载参数
✓ 汽车的轴型
图2-1 不同轴型的货车示意图
第三节 交通荷载参数
3、轴轮组与轴重：整车分前轴和后轴，绝大部分
车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为P/3）， 极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为P/2）。大 部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴 等三种，大部分轴重在100KN以下，一般都在 60~130KN范围以内。
35
表面下1.5cm
32
5cm
11cm
29
16cm
26
23
气温
20
8 10 12 14 16 18 20 22 24
2
4-12 水泥混凝土面层温度日变化曲线