第二章路基承受的荷载资料
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《路基承受的荷》课件
案例背景：某高速公路路基出现沉降现象 原因分析：路基土质松软，承载力不足 解决方案：采用加固措施，提高路基承载力 效果评估：路基沉降现象得到有效控制，提高了道路安全性和稳定性
案例背景：某 高速公路路基 出现沉降现象
原因分析：路 基土质松软，
承载力不足
解决方案：采 用加固措施， 提高路基承载效控制， 提高了道路安 全性和稳定性
荷载类型：车辆荷载、环境荷 载等
荷载标准：根据道路等级、交 通量等因素确定
控制措施：加强路基设计、提 高施工质量、加强养护管理等
监测与评估：定期监测路基荷 载情况，评估控制效果
确定荷载类型：车辆荷载、环境荷载等
计算荷载大小：根据荷载类型和设计标准进行计算
确定路基材料：选择合适的路基材料，如砂石、土等
荷载类型：车辆荷载、自然 荷载、施工荷载等
案例背景：某高速公路路基 承受荷载
荷载分析：通过计算和模拟， 分析路基承受荷载的能力和稳
定性
解决方案：采取加强路基、增 加支护等措施，提高路基承受
荷载的能力
随着交通量的增 加，路基承受的 荷将逐渐增大
路基承受的荷将更 加多样化，包括车 辆荷载、环境荷载 等
传感器：用于监测路基的变形、位移、应力等参数 数据采集系统：用于收集和处理传感器采集的数据 监测软件：用于分析和评估路基的受力状况 维护设备：用于修复和维护路基，如压路机、挖掘机等
定期检查路基的稳定性和承载能力 及时修复路基的损坏和变形 加强路基的排水和防渗措施 定期进行路基的养护和维护
监测路基沉降、变形、裂缝 等现象，及时记录数据
载
集成化：将路基荷载与其他交 通设施进行集成，提高交通系
统的整体性能
随着城市化进程的加快，路基承受的荷将不断增加 随着交通量的增加，路基承受的荷将面临更大的挑战 随着环保意识的提高，路基承受的荷将更加注重环保和可持续发展 随着科技的发展，路基承受的荷将更加智能化和自动化
高速铁路路基及轨道工程第二章
＜18%
＜18%
路堤
当为软质岩、 强风化的硬质 岩及土质路堑 时
级配碎石 0.55 中粗砂 0.15
注：基床表层的K30、Evd、n三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。
27
三、高速铁路基床结构
（二）基床表层材料、压实标准 1.基床表层的材料和级配 级配碎石或级配砂砾石的材料规格及压实标准应符合下列规 定： 2 采用级配砂砾石时应符合下述技术要求： （1）颗粒的粒径、级配应符合表4.2.2－2的规定。 （2）级配曲线应接近圆滑，某种尺寸的粒径不应过多或过少。 （3）与上部道床及下部填土之间应满足D15<4d85的要求。当 与下部填土之间不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒 级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材料。 但当下部填土为改良土时，可不受此项规定限制。 （4) 颗粒中细长及扁平颗粒含量不应超过20%；黏土团及有 机物含量不应超过2%。 （5）粒径小于0.5mm的细集料的液限应小于28％，其塑性指 数应小于6。
2016/9/5
23
三、高速铁路基床结构
（一）基床结构确定依据 3.基床表层厚度确定 1）变形控制:在列车荷载作用下，以路基顶面变 形量不大于3.5mm为控制条件； 2) 强度控制：以作用在基床底层顶面的动应力不 大于填土允许应力为控制条件。
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24
三、高速铁路基床结构
（一）基床结构确定依据 4.表层沥青混凝土防水层设置的必要性 1）秦沈客运专线的科研试验成果和路基冻涨问题 2)京沪高速铁路填料、沿线气温、降水和冻结深 度 3）《暂规》和设计国际咨询的意见
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三、高速铁路基床结构
（一）基床结构确定依据 2.列车动应力传递比例原则 列车动应力由轨道、道床传至路基本体，沿深度 逐渐衰减。 路基基床厚度按列车荷载产生的动应力与路基自 重应力之比为0.2的原则确定。 当动应力与自重应力之比为0.2时，深度约为3.0m， 因此将基床厚度定为3.0m。
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。
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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
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。
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
第2章 路基的强度与稳定性
三、路基土的工程性质
巨粒土包括漂石（块石）和卵石（小块石），有 很高的强度和稳定性，用以填筑路基是良好的材料, 亦可用于砌筑边坡。
级配良好的砾石混合料，密实程度好，强度和稳 定性均能满足要求。除了填筑路基之外，可以用于 铺筑中级路面，经适当处理后，可以铺筑高级路面 的基层、底基层。
砂土无塑性，透水性强，毛细上升高度小，具有 较大的内摩擦系数，强度和水稳定性均好，但砂土 粘结性小，易于松散，压实困难，但是经充分压实 的砂土路基，压缩变形小，稳定性好。为了加强压 实和提高稳定性，可以采用振动法压实，并可掺加 少量黏土，以改善级配组成。
施工中，路基土石按其开挖难易程度，可分为6级。 Ⅰ松土—砂类土、腐殖土、种植土及中密的粘性土、砂性
土等，用铁锹挖脚蹬一下到底的松散土层； Ⅱ普通土—密实的粘性土及砂性土、黄土含有30mm以上 的
树根的泥炭土、碎石类土，部分用镐刨松，再 用铁锹挖，连蹬数次才能挖动的土； Ⅲ硬土—硬粘土、漂石土及各种风化土块的岩石等，必须 用镐整个刨过才能用铁锹挖； Ⅳ软石—各种松软岩石、泥岩页岩、砂岩、煤等，部分十 字镐及大锤开挖，部分爆破法开挖； Ⅴ次坚石—白云岩、石灰岩、泥灰岩和软玄武岩、花岗岩 等，用爆破法开挖； Ⅵ坚石—玄武岩、大理岩、石英岩、正长岩等，用爆破法
三、路基干湿类型确定
路基的强度与稳定性同路基的干湿状态有密切关 系，并在很大程度上影响路面结构设计。
路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、 潮湿和过湿。
为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路基 处于干燥或中湿状态。过湿状态的路基必须经处理 后方可铺筑路面。
1.原有公路路基的干湿类型确定—分界稠度法 路基的稠度定义为路基土的液限和路基土的含水
土基在重复荷载作用下产生的塑性变形积累，最 终将导致何种状况，主要取决于：
路基路面工程第二章行车荷载环境因素材料的力学性质
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。
第2章 路基路面行车荷载
3、 运动车辆对道路的动态影响 水平力；振动力；瞬时性；重复性
运动状态 汽车等速行驶 加速和上坡行 驶 减速和下坡行 驶 在弯道上行驶 方向 与汽车行驶方向相反 与汽车行驶方向相反 与汽车行驶方向相同 与汽车行驶方向垂直 大小 较小 最大 最大 较大
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四、交通分析
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公路路面的湿度状况
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
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§2-3 土基的力学强度特性
一、路基受力状况
路基承受着路基自重和汽车轮重这两种荷载。 路基土在车轮荷载作用下所引起的垂直应力可以用近似如下公式计算。计算时， 假定车轮荷载为一圆形均布垂直荷载，路基为一弹性均质半空间体则
以回弹模量表征土基的承载能力， 可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢 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。 有两种承载板可以用于测定土基回 弹模量： 柔性压板 刚性压板
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压入承载板试验方法 将承载板置于土基顶面，逐级进行加载－卸载 并记录该荷载引起的沉降变形，绘制应力与回弹变 形关系曲线如图：
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五轴车
在交通调查中，一般将汽车分为八类： 大型货车；中型货车；小型货车；大型 客车；小型客车；拖挂车；集装箱；大 中型拖拉机 通过调查可以得到某断面昼夜混合汽车 交通量 可作为道路的通行能力评定 路面设计与验算使用的交通量是标准轴 载累积作用次数。 昼夜混合交通量用于路面设计时，应有 汽车的轴数和轴载。
高速铁路运输设备第二章 第三节 线路的路基与桥隧建筑物
图2-3-3为渗沟、渗管横断面示意图。
2．路基防护加固 路基坡面长期裸露在自然界中，受自然风化及雨水冲刷的破坏作用，会出现边坡剥落、局部凹陷、 表土溜滑、坡脚被掏空崩塌等不同的坡面变形。 为保证路基的坚固和稳定，路基坡面常用种草、抹面、喷浆、勾缝、砌石和修建挡土墙（如图2-3-4 所示）等方式加以防护加固。
图2-3-4 挡土墙设置示意图
二、铁路桥隧建筑物 铁路桥隧建筑物包括桥梁、隧道、涵洞、明渠、天桥、地道、跨线桥、调节河流建筑物等。本节主 要介绍桥梁、隧道、涵洞。 （一）铁路桥梁 在修建一条铁路时，常常会碰到江河、山谷、公路及另外一条铁路的阻挡。为了让铁路跨越这些障 碍，就需要修建各种各样的铁路桥梁。因此说铁路桥梁是引导铁路线路跨越障碍的空中建筑物，也 是铁道线路非常重要的组成部分和重要的工程节点。 中国最早的铁路桥梁要追溯到19世纪70年代修筑的吴淞铁路，因当地河网密布，短短十几公里的铁 路修建了中小桥梁十余座，其中最大的是长50米左右的吴淞蕰藻浜桥。吴淞铁路一年后即被拆除， 那些桥梁也就不在称为铁路桥。1887年，中国人在自己修筑的第一条铁路——唐胥铁路向西延伸时， 在茶淀与汉沽间的蓟运河上修建了长173.72米、具有近代建筑水平的铁路钢桥——蓟运河桥。此桥 经过多次改造，直到今天仍在使用，它可以算为中国铁路历史最悠久的钢桥。 铁路桥梁荷载大，冲击力大，行车密度大，要求能抵抗自然灾害的标准高，特别是结构要求有一定 的竖向横向刚度和动力性能。100多年来，中国铁路的建桥技术取得了举世瞩目的进步，研究制造出 高强度耐久的新材料，设计出先进合理的桥式结构，拥有科学先进的制造和施工工艺设备。现在， 桥长可达11700米，墩高可达183米，最大跨度可达300多米；另外，多跨连续梁桥、斜腿刚构桥、柔 性拱刚性桁梁桥、栓焊梁桥、平弯桥、双薄壁墩桥、高墩V形支撑桥、斜拉桥、钢拱桥等科技含量很 高的铁路桥，都出现在我国的大江大河上。中国桥梁的设计和施工已经达到了世界先进水平。 1．铁路桥梁组成 铁路桥梁的组成大体分为跨越结构和支撑结构两大部分。其中跨越结构也称作上部结构，包括桥面、 梁、支座等；支撑结构也叫做下部结构，包括桥墩、桥台和基础，如图2-3-5所示。
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。
路面路基工程 第二章 行车荷载环境因素材料力学性质
不良地质条件：泥石流、溶洞等。 较大自然灾害：大暴雨地区。
二、路基病害防治 prevention
提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施： For Improving subbase stability and preventing damage, we can use the following methods:
1]
2、轴载的组成与等效换算： component of axle load and equivalent converted 轴载谱axle load spectrum :各级轴载所占的比例. 等效原则换算：principle of equivalent converted
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。
六、交通分析：traffic analysis
1、交通量：traffic volume 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。
365
Ni
N1
i1
365
Ne
365N1
[(1
)t
1]
Ne
365Nt
(1 )t1
[(1
)t
南方—雨季积水湿软路基 south: soft subbase by gathered water
第三节 土基的荷载变形特性 loading deformation in soil
一.土基的受力状况 1路基受力： 自重 weight 车辆荷载 vehicle load
P—车轮荷载换算的均布荷载 KN/㎡ D—圆形均布荷载作用面积的直径。 Z—应力作用点深度。 r—土的容重。
碎落dehris
二、路基病害防治 prevention
提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施： For Improving subbase stability and preventing damage, we can use the following methods:
1]
2、轴载的组成与等效换算： component of axle load and equivalent converted 轴载谱axle load spectrum :各级轴载所占的比例. 等效原则换算：principle of equivalent converted
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。
六、交通分析：traffic analysis
1、交通量：traffic volume 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。
365
Ni
N1
i1
365
Ne
365N1
[(1
)t
1]
Ne
365Nt
(1 )t1
[(1
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南方—雨季积水湿软路基 south: soft subbase by gathered water
第三节 土基的荷载变形特性 loading deformation in soil
一.土基的受力状况 1路基受力： 自重 weight 车辆荷载 vehicle load
P—车轮荷载换算的均布荷载 KN/㎡ D—圆形均布荷载作用面积的直径。 Z—应力作用点深度。 r—土的容重。
碎落dehris
路基路面工程——路基的基本性质讲解
粗粒土
细粒土
特殊土
漂石土 卵石土 砾类土 砂类土 粉质土 粘质土 有机质土
黄土
膨胀土 红粘土 盐渍土
二、各种土的路用性质
（一）巨粒土 1.漂石——用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集料， 不能用于路基填筑 2.卵石——用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集料， 是强度和稳定性都好的路基填料，但是不能用于路 基上层填筑 （二）粗粒土 1.砾类土——是强度和稳定性都好的路基填料；级配和强度等 性质优良的砾石或砂砾用作混合材集料（水泥混凝土或贫混凝土 等） 2.砂类土 （1）砂——纯粹的砂是强度和稳定性都好的路基填料，同时 也用于其他混合材集料，细砂或粉砂容易产生被动水携带、砂土 液化或管涌，不适用于高路堤、沿河路堤和堤坝 （2）砂性土——是强度和稳定性都好的优良路基填料
冻胀
翻浆
三、路基干湿类型 路基按其干湿状态不同分为四类：干燥、中湿 、 潮湿和过湿。一般要求路基处于干燥或中湿状态。 上述四种干湿类型以分界稠度ω c1 , ω c2 和ω c3 来划分。稠度ω c 定义为土的含水量ω 与土的液限 ω L 之差与土的塑限ω p 与液限ω L 之差的比值。 即 ω c = （ ω L - ω ）/ （ ω L - ω p ） 1.ω c = 1.0 , 即ω =ω p ，为半固体与硬塑状的 分界值； 2.ω c = 0 ,即ω = ω L ，为流塑与流动状的分界 值； 3. 1.0﹥ ω c ﹥0，即ω L ﹥ ω ﹥ ω p ，土 处于 可塑状态。
按照经验，给出wc1、wc2、wc3,,分别对应做为干燥、中湿、潮 湿、过湿的分界标准，叫做分界稠度。并通过针对各种土类的 试验，确定类似下图的关系确定相应的分界相对含水量w1、 w2、w3,和临界（或相对）高度h1、h2、h3
第二章公路工程结构物的构造
31
32
2、基层
基层是路面结构层中承重部分，主要承受 车轮荷载的竖向力，并将面层传下来的应力扩 散到垫层或土基上去。因此，它应具有足够的 强度和稳定性，同时还应具有良好的应力扩散 能力。当基层为双层时，上面一层称基层，下 面一层称底基层。
33
3、垫层
垫层是介于基层与土基之间的一层。起排 水、隔水、防冻等多方面的作用，以保证基层、 面层有足够的强度和稳定性，同时扩散由基层 传来的应力，以减少土基所产生的变形。所以， 在路基水温状况不良的地段，都应设置垫层。
此外，为了保证汽车行驶的安全、畅通 和舒适，还需有各种附属工程，如公路标志、 护栏、路用房屋、加油站、通讯设施及绿化 植被等。 要确定公路工程造价，做好公路工 程概、预算工作，基本前提就是要熟悉公路 工程结构物的构造，为准确计算其工程数量 打下基础。
3
第一节 路基的构造
路基是路面的基础，并与路面共同承担 行车荷载的作用。为使路面坚固、稳定，或 不占用太多的土地，路基还必须有一些其他 附属构造物，如挡土墙、护坡、护脚、排水 沟、跌水、急流槽等。
46
47
48
4、悬索桥(又称吊桥) 悬索桥如图2—16所示。它的主要承重结 构是悬挂在两边桥塔上的强大缆索。悬索桥一 般结构自重较轻，跨度很大，便于无支架悬吊 拼装。但在车辆动荷栽和风载作用下，有较大 的变形和振动。
49
50
51
5、斜拉桥
斜拉桥由斜索、索塔和主梁组成，如图 2—17所示。用高强钢材制成的斜索将主梁多 点吊起，并将主梁的荷载和车辆荷载传至索塔， 再通过索塔基础传至地基。
与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，且 抵抗风振的能力也很好。
52
53
54
二、桥梁上部构造 桥梁是由上部结构和下部结构两个主要部 分组成的。上部结构是指桥墩以上部分，下部 构造是指桥墩、桥台和基础，如图2—18所示。
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2、基层
基层是路面结构层中承重部分，主要承受 车轮荷载的竖向力，并将面层传下来的应力扩 散到垫层或土基上去。因此，它应具有足够的 强度和稳定性，同时还应具有良好的应力扩散 能力。当基层为双层时，上面一层称基层，下 面一层称底基层。
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3、垫层
垫层是介于基层与土基之间的一层。起排 水、隔水、防冻等多方面的作用，以保证基层、 面层有足够的强度和稳定性，同时扩散由基层 传来的应力，以减少土基所产生的变形。所以， 在路基水温状况不良的地段，都应设置垫层。
此外，为了保证汽车行驶的安全、畅通 和舒适，还需有各种附属工程，如公路标志、 护栏、路用房屋、加油站、通讯设施及绿化 植被等。 要确定公路工程造价，做好公路工 程概、预算工作，基本前提就是要熟悉公路 工程结构物的构造，为准确计算其工程数量 打下基础。
3
第一节 路基的构造
路基是路面的基础，并与路面共同承担 行车荷载的作用。为使路面坚固、稳定，或 不占用太多的土地，路基还必须有一些其他 附属构造物，如挡土墙、护坡、护脚、排水 沟、跌水、急流槽等。
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4、悬索桥(又称吊桥) 悬索桥如图2—16所示。它的主要承重结 构是悬挂在两边桥塔上的强大缆索。悬索桥一 般结构自重较轻，跨度很大，便于无支架悬吊 拼装。但在车辆动荷栽和风载作用下，有较大 的变形和振动。
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5、斜拉桥
斜拉桥由斜索、索塔和主梁组成，如图 2—17所示。用高强钢材制成的斜索将主梁多 点吊起，并将主梁的荷载和车辆荷载传至索塔， 再通过索塔基础传至地基。
与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，且 抵抗风振的能力也很好。
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二、桥梁上部构造 桥梁是由上部结构和下部结构两个主要部 分组成的。上部结构是指桥墩以上部分，下部 构造是指桥墩、桥台和基础，如图2—18所示。
第二章_路基承受的荷载
单轮载作用下路基面上的动应力分布
沿线路纵向的动应力分布如图所示，简 化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的 平均动应力值可按下式计算：
Pr PR / A
按此图式计算出的是路基面上的平均动应 力。轮载力P是按动轮载计算的，即
Pd Ps (1 0.5 / 100) Pd Ps (1 0.3 / 100)
Q 200/ 1.6 125kN / m
l0 3.26 3.3m
换算土柱高：
h
PQ 3.3
，
三路基面动应力的一般规律
荷载分担作用及钢轨挠曲变形曲线
枕面支承力的分配比例
1 一般规律
• 轨枕顶面的支承力通过轨枕和道床
向下往路基中传播。图表示单根轨 枕在线路纵向即轨枕断面方向上的 传播情况
5路基刚度的影响
试验及理论分析结果均表明，路基刚度也将 影响路基面的应力。减小路基刚度，可使 路基面的最大动应力减小；但同时，长期 行车引起的路基面塑性变形增加。
四 路基面动应力简化计算法
路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）
日本在设计东海道新干线时，采用 了图所示的计算图式。并且假设传播到 路基面上的动应力在全部受荷面积上为 均布
单根轨枕下的压力分布（德国资料）
图表示邻枕对压力分布的影响。从图中 可见，当深度达到轨枕宽度的3倍，即距枕底 70 cm左右时，沿线路纵向的压力分布就比较 均匀了
路基上一点
沿轨道纵向
2 动应力的横向分布规律
图3－4 郑武线测定段路基面横向动应力分布
图3－5 秦沈线实测基床表面动应力的分布
点的变形时可直接采用下面两式计算
E1-基床表层的变形模量； E2-基床下层的变形模量；
(2021年整理)路基地基承载力
(完整版)路基地基承载力编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整版)路基地基承载力）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整版)路基地基承载力的全部内容。
（完整版）路基地基承载力编辑整理:张嬗雒老师尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布到文库，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方,但是我们任然希望 (完整版）路基地基承载力这篇文档能够给您的工作和学习带来便利。
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关于印发《湖南省公路工程路基地基承载力触探试验暂行规定(试行）》的通知湘交基建[2007］223号各市、州交通局，厅直有关单位：为规范我省公路工程建设中路基不适宜地基土(包括淤泥、淤泥质土、过湿土等）的清除行为，我厅制定了《湖南省公路工程路基地基承载力触探试验暂行规定(试行）》，现印发给你们,请认真贯彻执行。
请各有关单位在实践中注意积累资料，总结经验,及时将发现的问题和修改意见函告我厅，以便修订时参考。
附件：《湖南省公路工程路基地基承载力触探试验暂行规定（试行)》二OO七年五月十六日湖南省公路工程路基地基承载力触探试验暂行规定（试行）一、总则1、为规范我省公路工程建设中路基不适宜地基土（包括淤泥、淤泥质土、过湿土等）的清除行为，依据《公路路基设计规范》(JTG D30-2004）、《公路路基施工技术规范》（JTGF10—2006）、《公路工程地质勘察规范》（JTJ 064—98）等规定，结合我省实际，特制定本暂行规定。
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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教科书介绍的半空间弹性理论来计算
• 条形荷载，作用在道床顶面
• 对于三层系统（道床和路基之间有一层
25～30cm的垫层或称路基保护层），可按 Odemark理论进行简化，如图所示用一个当 量半空间来换算。
Odemark当量理论计算多层系统中的应力(Eisenmann)
2 二层系统计算公式
• 当计算矩形均布荷载中心点下方的应力和中心
轨道荷载：
P 42.2 1.2 3.71.667 49.6kN / m
列车活载：
Q 200/1.6 125kN / m
l0 3.26 3.3m 换算土柱高：
h PQ 3.3
，
三路基面动应力的一般规律
荷载分担作用及钢轨挠曲变形曲线
枕面支承力的分配比例
1 一般规律
dL 2.6 P (1 v)
式中
— 速度系数，高速铁路无缝线路 ＝0.003； 准高速铁路无缝线路可取 ＝0.004； 一般短轨线路或线路状态差的好要适当提高；
P-—机车车辆的静轴重。
五多层系统中的应力计算
1.Odemark当量理论
• 荷载通过道床的扩散传播可用土力学
1 轴重的影响
动应力与轴重也呈线性关系
2 列车速度的影响
路基面动应力总体上随列车速度的增加而增 大，并且呈现出较为明显的线性关系，但 其增大的斜率与线路状况、机车车辆性能 有关。
路基面动应力与列车速度的关系曲线（日本）
3轨道平顺性的影响
轨道不平顺实际上是轨道结构和路基状态的综合反 映，线路平顺性愈好，路基承受的动应力愈小， 变化范围也愈均匀 。列车前方有一凹糟
动应力衰减最急剧。
• 日本资料认为基面下3.0m处的动应力约为自重应
力的10%，它对路堤变形的影响也已忽略不计， 因此日本把3.0m范围定为基床厚度。
• 路基面动应力的大小及其沿深度的衰减可按半空
间弹性理论公式计算(Bousinesq)。
三 路基面动应力的影响因素
路基面动应力与机车车辆的类型、轴重、动 态特性及轨道结构、轨道不平顺和列车速 度、道床厚度及路基本身的刚度等多种因 素有关。
• 轨枕顶面的支承力通过轨枕和道床
向下往路基中传播。图表示单根轨 枕在线路纵向即轨枕断面方向上的 传播情况
单根轨枕下的压力分布（德国资料）
图表示邻枕对压力分布的影响。从图中 可见，当深度达到轨枕宽度的3倍，即距枕底 70 cm左右时，沿线路纵向的压力分布就比较 均匀了
路基上一点
沿轨道纵向
2 动应力的横向分布规律
换算土柱图式
新建时速200～250公里客运专线的列车荷载采用ZK荷载，即0.8UIC荷载
其中时速200公里时，道床厚度按30cm，道碴重度20kN/m3， 钢轨重量0.6064kN/m，轨枕长2.6m，轨枕及扣件重量3.7kN/根。
钢轨重量：
0.6064 2 1.2kN
道碴重量： 20 (2.32 0.21) 42.2kN
路基面动应力沿横向呈马鞍型，钢轨下最大， 轨枕端头次之，道心处最小；轨枕端头的动应力约 为钢轨下动应力的45～50％，道心的动应力约为钢 轨下的35～37％。
综合国内外的实测数据表明，路基面动应力幅 值的集中域一般在50~70kPa左右，最大值可达 110kPa
3 路基面上的动应力沿深度的衰减
• 一般地说，路基面以下0.6m范围内（距枕底约1m）
4道床厚度的影响
• 钢轨、轨枕传递下来的列车荷载通过道床的扩散
作用传递到路基面，因此道床越厚，传递到路基 面上的应力越小。
• 同济大学曾利用动力有限元分析了道床厚度对路
基面应力的影响，结果发现在一定厚度以内，随 道床厚度的提高路基面竖向动应力显著减小，但 当道床厚度超过一定值后，路基面的动应力虽随 道床厚度的提高而减小，但减小的幅度不大。
• 高速铁路的路基设计必须进行动态分析，
此时须要计算列车动荷载的作用在路基中 所产生的动应力的大小及分布规律
二 路基承受的静荷载及其计算方法
• 轨道荷载和停留在轨道上的机车车辆荷载
为静荷载。
• 路基标准活载的计算如图所示，该活载通
过轨道传播到路基面上
中-活载图式
在横断面上的分布宽度自轨枕底两端向下按 450扩散角计算
式中，Pd为动轮载；Ps为静轮载；v为时速 （km/h)。若v〉300，仍按300计。 式中括号内第二项的系数0.5及0.3代表与速度 相关的动力冲击系数，或称速度影响系数。
参考以上日本的简化计算法，我国铁科院建议 按下图的计算图式计算路基面动应力的最大值， 并以此作为高速铁路路基的设计荷载
路基面动应力的最大值
路基承受的荷载
一 路基荷载的定义
• 路基承受的荷载是指作用在路基面上的应
力，包括线路上部结构重量作用在路基面 上的静荷载以及列车运行中通过轨道传递 到路基面上的动荷载，是确定路基本体构 造的重要依据
• 普通铁路路基设计必须要考虑荷的影响
时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化 作为静荷载处理，即通常的换算土柱法
图3－4 郑武线测定段路基面横向动应力分布
图3－5 秦沈线实测基床表面动应力的分布
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
S(m)
路基横断面
动应力(kPa)
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 6.0 6.4 6.8
单轮载作用下路基面上的动应力分布
沿线路纵向的动应力分布如图所示，简 化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的 平均动应力值可按下式计算：
Pr PR / A
按此图式计算出的是路基面上的平均动应 力。轮载力P是按动轮载计算的，即
Pd Ps (1 0.5 /100) 普通线路
Pd Ps (1 0.3 /100) 无缝线路
5路基刚度的影响
试验及理论分析结果均表明，路基刚度也将 影响路基面的应力。减小路基刚度，可使 路基面的最大动应力减小；但同时，长期 行车引起的路基面塑性变形增加。
四 路基面动应力简化计算法
路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）
日本在设计东海道新干线时，采用 了图所示的计算图式。并且假设传播到 路基面上的动应力在全部受荷面积上为 均布
• 条形荷载，作用在道床顶面
• 对于三层系统（道床和路基之间有一层
25～30cm的垫层或称路基保护层），可按 Odemark理论进行简化，如图所示用一个当 量半空间来换算。
Odemark当量理论计算多层系统中的应力(Eisenmann)
2 二层系统计算公式
• 当计算矩形均布荷载中心点下方的应力和中心
轨道荷载：
P 42.2 1.2 3.71.667 49.6kN / m
列车活载：
Q 200/1.6 125kN / m
l0 3.26 3.3m 换算土柱高：
h PQ 3.3
，
三路基面动应力的一般规律
荷载分担作用及钢轨挠曲变形曲线
枕面支承力的分配比例
1 一般规律
dL 2.6 P (1 v)
式中
— 速度系数，高速铁路无缝线路 ＝0.003； 准高速铁路无缝线路可取 ＝0.004； 一般短轨线路或线路状态差的好要适当提高；
P-—机车车辆的静轴重。
五多层系统中的应力计算
1.Odemark当量理论
• 荷载通过道床的扩散传播可用土力学
1 轴重的影响
动应力与轴重也呈线性关系
2 列车速度的影响
路基面动应力总体上随列车速度的增加而增 大，并且呈现出较为明显的线性关系，但 其增大的斜率与线路状况、机车车辆性能 有关。
路基面动应力与列车速度的关系曲线（日本）
3轨道平顺性的影响
轨道不平顺实际上是轨道结构和路基状态的综合反 映，线路平顺性愈好，路基承受的动应力愈小， 变化范围也愈均匀 。列车前方有一凹糟
动应力衰减最急剧。
• 日本资料认为基面下3.0m处的动应力约为自重应
力的10%，它对路堤变形的影响也已忽略不计， 因此日本把3.0m范围定为基床厚度。
• 路基面动应力的大小及其沿深度的衰减可按半空
间弹性理论公式计算(Bousinesq)。
三 路基面动应力的影响因素
路基面动应力与机车车辆的类型、轴重、动 态特性及轨道结构、轨道不平顺和列车速 度、道床厚度及路基本身的刚度等多种因 素有关。
• 轨枕顶面的支承力通过轨枕和道床
向下往路基中传播。图表示单根轨 枕在线路纵向即轨枕断面方向上的 传播情况
单根轨枕下的压力分布（德国资料）
图表示邻枕对压力分布的影响。从图中 可见，当深度达到轨枕宽度的3倍，即距枕底 70 cm左右时，沿线路纵向的压力分布就比较 均匀了
路基上一点
沿轨道纵向
2 动应力的横向分布规律
换算土柱图式
新建时速200～250公里客运专线的列车荷载采用ZK荷载，即0.8UIC荷载
其中时速200公里时，道床厚度按30cm，道碴重度20kN/m3， 钢轨重量0.6064kN/m，轨枕长2.6m，轨枕及扣件重量3.7kN/根。
钢轨重量：
0.6064 2 1.2kN
道碴重量： 20 (2.32 0.21) 42.2kN
路基面动应力沿横向呈马鞍型，钢轨下最大， 轨枕端头次之，道心处最小；轨枕端头的动应力约 为钢轨下动应力的45～50％，道心的动应力约为钢 轨下的35～37％。
综合国内外的实测数据表明，路基面动应力幅 值的集中域一般在50~70kPa左右，最大值可达 110kPa
3 路基面上的动应力沿深度的衰减
• 一般地说，路基面以下0.6m范围内（距枕底约1m）
4道床厚度的影响
• 钢轨、轨枕传递下来的列车荷载通过道床的扩散
作用传递到路基面，因此道床越厚，传递到路基 面上的应力越小。
• 同济大学曾利用动力有限元分析了道床厚度对路
基面应力的影响，结果发现在一定厚度以内，随 道床厚度的提高路基面竖向动应力显著减小，但 当道床厚度超过一定值后，路基面的动应力虽随 道床厚度的提高而减小，但减小的幅度不大。
• 高速铁路的路基设计必须进行动态分析，
此时须要计算列车动荷载的作用在路基中 所产生的动应力的大小及分布规律
二 路基承受的静荷载及其计算方法
• 轨道荷载和停留在轨道上的机车车辆荷载
为静荷载。
• 路基标准活载的计算如图所示，该活载通
过轨道传播到路基面上
中-活载图式
在横断面上的分布宽度自轨枕底两端向下按 450扩散角计算
式中，Pd为动轮载；Ps为静轮载；v为时速 （km/h)。若v〉300，仍按300计。 式中括号内第二项的系数0.5及0.3代表与速度 相关的动力冲击系数，或称速度影响系数。
参考以上日本的简化计算法，我国铁科院建议 按下图的计算图式计算路基面动应力的最大值， 并以此作为高速铁路路基的设计荷载
路基面动应力的最大值
路基承受的荷载
一 路基荷载的定义
• 路基承受的荷载是指作用在路基面上的应
力，包括线路上部结构重量作用在路基面 上的静荷载以及列车运行中通过轨道传递 到路基面上的动荷载，是确定路基本体构 造的重要依据
• 普通铁路路基设计必须要考虑荷的影响
时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化 作为静荷载处理，即通常的换算土柱法
图3－4 郑武线测定段路基面横向动应力分布
图3－5 秦沈线实测基床表面动应力的分布
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
0
S(m)
路基横断面
动应力(kPa)
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 6.0 6.4 6.8
单轮载作用下路基面上的动应力分布
沿线路纵向的动应力分布如图所示，简 化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的 平均动应力值可按下式计算：
Pr PR / A
按此图式计算出的是路基面上的平均动应 力。轮载力P是按动轮载计算的，即
Pd Ps (1 0.5 /100) 普通线路
Pd Ps (1 0.3 /100) 无缝线路
5路基刚度的影响
试验及理论分析结果均表明，路基刚度也将 影响路基面的应力。减小路基刚度，可使 路基面的最大动应力减小；但同时，长期 行车引起的路基面塑性变形增加。
四 路基面动应力简化计算法
路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）
日本在设计东海道新干线时，采用 了图所示的计算图式。并且假设传播到 路基面上的动应力在全部受荷面积上为 均布