第六章行车荷载
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
行车荷载
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节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。
而其中汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要成因。
一．车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车和货车两大类。
其中：客车：小客车、中客车、大客车货车：整车、牵引式挂车、牵引术半挂车汽车的总荷载通过车辆与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴载作为荷载的标准。
二. 汽车的轴型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。
整车客货车：1.前轴：两个单轮组成的单轴约占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。
三．汽车对道路的静态压力1.定义：汽车在道路上行驶可分为停驻状态和行驶状态。
当汽车处于停住状态时，对路面的作用为静态压力主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述因素的影响。
2.影响因素：a．汽车轮胎的内力pi；b.轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形态；c.轮载的大小。
3.半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。
路面设计中以圆表示。
四.运动车辆对道路的动态影响因为路面不平整车身震动，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，轮载成动态波动。
行车荷载的重复作用：弹性材料：疲劳性质弹塑性材料：变形累积五．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，还必须区分不同车型2.轮载的组成和等效换算：标准：双轮组单轴载100KN作为标准轮载。
等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载的作用下达到相同的破坏程度为根据的。
第二节环境因素影响直接暴露于空气中，受温度、湿度影响大。
温度的影响作用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。
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。
汽车荷载(第六章)
车道荷载横向分布系数，应按设计车道数如上图布 置车辆荷载进行计算。
桥涵设计车道数应符合表1-3-4 （P.28）的规定。
汽车站荷载的折减
横向折减系数 横向布置 车队数 横向折减 系数 3 4 5 6 7 8
0.78 0.67
0.60 0.55 0.52 0.50
汽车荷载
《 公路工程技术标准》（JTG B01-2003）中 规定：以一种统一的标准荷载来进行设计。由于 各种车辆在桥梁上出现的几率是不同的，因此标 准化荷载把经常、大量出现的汽车归纳为车道荷 载和车辆荷载，作为计算荷载。 汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路— Ⅱ级两个 等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道 荷载由均布荷载和集中荷载组成。 桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结 构的局部加载、涵洞、桥台和档土樯土压力等的 计算采用车辆荷载。车道荷载和车辆荷载的作用级车道荷载的均布荷载标准值为 qk =10.5kN/m；集中荷载标准值为 Pk 按以下规定选取。 当桥涵计算跨径≤5m时， Pk =180kN； 当桥涵计算跨径≥50m时， Pk =360kN； 当50m≤桥涵计算跨径≥5m时， Pk 值采用直线内插法 求得。 计算剪力效应时，上述荷载标准值应乘以1.2的系数。 公路—Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值 载标准值 Pk 和集中荷
qk ，为公路—Ⅰ级车道荷载的0.75倍。
⑵车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生 最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于 相应影响线中一个影响线峰值处。
车辆荷载立面、平面布置图如图1-3-2 （P.27） ，其 主要技术指标规定如表1-3-4。（P.28） 公路—Ⅰ级和公路— Ⅱ级汽车荷载采用相同的车辆 荷载标准值。
各级公路桥涵设计的汽车荷载等级应符合表1.3.3规定。 高速公路、一级公路采用公路— Ⅰ级 二、三、四级公路采用公路— Ⅱ级
[整理版]汽车荷载和车道荷载
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6 汽车及人群荷载6.0.1 汽车荷载分为公路—Ⅰ级和公路—Ⅱ级两个等级。
汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
桥梁结构整体计算应采用车道荷载；桥梁局部加载及涵洞、桥台台后汽车引起的土压力和挡土墙上汽车引起的土压力等的计算应采用车辆荷载。
车辆荷载与车道荷载的作用不得叠加。
6.0.2 汽车荷载等级应符合表6.0.2规定。
表6.0.2 汽 车 荷 载 等 级汽车荷载等级的选用应根据公路等级和远景发展需求确定。
一条公路上的桥涵宜采用同一汽车荷载等级。
6.0.3 公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载的计算图式如图6.0.3。
图6.0.3 车道荷载1 均布荷载标准值为5.10=K q kN/m 。
2 集中荷载标准值K P 按以下规定选取：桥梁计算跨径j L ≤5m 时，=K P 180kN ；桥梁计算跨径≥j L 50m 时，=K P 360kN ；桥梁计算跨径5＜j L ＜50时，K P 值采用直线内插求得。
计算剪力效应时，上述均布荷载和集中荷载的标准值应乘以1.2的系数。
3 桥梁设计时，应根据本标准第6.0.4条确定的设计车道数布置车道荷载。
每条设计车道上均应布置车道荷载：纵向：均布荷载标准值K q 沿桥梁纵向可任意截取，并满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上；集中荷载标准值K P 则作用于相应影响线中一个影响线峰值处。
横向：均布荷载和集中荷载都均匀分布在设计车道3.5m 宽度内。
6.0.4 公路—Ⅰ级汽车荷载的车辆荷载以一辆标准车表示，其主要技术指标应符合表6.0.4-1规定。
表6.0.4-1 车辆荷载主要技术指标车辆荷载在每条设计车道上布置一辆单车。
车辆荷载的横向布置应符合图6.0.4的规定，并应按本标准第6.0.6条和第6.0.8条的规定计算横向折减。
图6.0.4 车辆荷载横向布置6.0.5 公路—Ⅱ级汽车荷载的车道荷载标准值应取公路—Ⅰ级汽车荷载的车道荷载标准值的0.75倍；公路—Ⅱ级汽车荷载的车辆荷载标准值应与公路—Ⅰ级汽车荷载的车辆道荷载标准值相同。
(完整版)路基路面(黄晓明版)知识点提要
路基路面工程重点复习（第六版）其中★：必定掌握，▲：必定认识，其他未注明的是老师勾选的重点。
第一章概论1.路基路面的工程特点主要包括哪几个方面？路基和路面是道路的主要工程构造物：①路基是在天然地表面依照道路的设计线性（位置）和设计横断面（几何尺寸）要求开挖或堆填而成的岩土构造物；②路面是在路基顶面用各种混杂料铺筑而成的层状构造物。
路基和路面工程是道路工程的主要组成部分，其特点是：(1)路基工程的土方量很大，而路面构造在道路造价中所占比重很大；(2)路基与路面工程是一项线性工程，公路沿线地形起伏、地质、地貌、气象特点多变，造成了路基与路面工程复杂多变的特点。
2.路基路面的性能要求包括哪几个方面？(1)承载能力：路基路面构造承受荷载的能力；(2)牢固性：在降水、高温、低温等环境作用下还可以保持其原有特点的能力；(3)长久性：在车辆荷载的屡次作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特点；(4)表面平展度：路面表面纵向凹凸量的偏差值；(5)路面抗滑性：路面表面抗滑能力的大小。
3.为什么要特别重视路基的牢固性？路基牢固性受哪些因素影响？(1)处于不牢固的路基构造会以致路基失稳，从而惹起滑坡或坍塌等病害出现。
(2)路基牢固性受地理条件、地质条件、天气条件、水文和水文地质条件、土的种类等因素的影响。
4.路面构造为什么要进行分层设计？水泥混凝土路面和沥青混凝土路面怎样分层设计？(1)行车荷载和自然因素对路面的影响 ,随深度的增加而逐渐变化。
因此 ,对路面资料的强度、抗变形能力和牢固性的要求也随深度的增加而逐渐变化。
经过沥青路面构造应力计算结果可以发现 ,荷载作用下垂直应力z ，随着深度的增加而变小,水平拉应力r 一般为表面受压和底面受拉 ,剪切应力zr 先增加后减小。
为适应这一特点，路面构造平时是分层铺筑。
(2)依照使用要求、受力情况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同样进行分层，平时依照各个层位功能的不同样，划分为三个层次，即面层、基层和路基（垫层）。
《行车荷载分析》PPT课件
2.接触压力
直接取轮胎内压力作为接触压 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
单位压强p大致与轮胎的内压相等，一般为0.4-0.7MPa。
轮胎与路面接触面的近似计算
近似于椭圆形，在工程设计中采用圆形接触面积。
2.1 车辆的类型和轴型
一、车辆的类型
小型客车
包括小卧车、面包车。车速高（>100km/h）、空车、满载重量小， (>1.2吨)。
大型客车
包括城乡客车。车速不小于60km/h、满载重量>10吨。
载货汽车
包括载货汽车、自卸车、牵引车、拖车、平板车、集装箱车。 1、载货汽车，车速70-80km/h、满载重量为5-15吨。
概述
道路上主要作用的荷载是？
汽车----是路面的主要荷载对象，路面结构损坏、路基失稳 的主要因素，汽车车辆主要分为客车和货车两大 类。
导致路面破坏破坏的因素有哪些？ 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。 本章要了解的内容？ 1、车辆的类型、轴型及标准荷载。 2、车辆对路面的作用力面的弯沉随荷载带度变化而变化。
图 车速同路面变形的关系 1—水泥混凝土路面，角隅弯沉量
或边缘应变量随车速变化； 2—沥青路面，表面总弯沉量随车速的变化。
轮载的动态变动可以看作为正态分布，主要影响因素有：
1、行车速度---车速越高，变异越大 2、路面的平整度---平整度越差，变异越大 3、车辆的震动特性---轮胎越软，减震好，变异越小
水平荷载的作用效应？ 使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求面层材料有足 够的抗裂强度。
路基路面工程(6.1.1)--第六章路基防护与支挡
m）
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第六章 路基防护与支挡
平铺草皮应由坡脚向上铺设，并用竹木尖桩或柳梢固定草皮。
叠铺草皮适用于坡度等于或陡于 1:1 的坡面上，每块草皮的
尺寸以 20cm×40cm 为宜。为方便施工，多采用水平叠铺
形式。
网格式铺是先将草皮平铺成与路线斜交成 45° 的方格状，坡
长安大学
第六章 路基防护与支挡
岩质边坡，尤其适用于堤岸边的漫水河滩上，用来降低水流 速度，使泥沙淤积，防止水流直接冲刷路堤。植树可以加强 路基的稳定性，还有防风、防沙、防雪、美化路容、调节气 候等作用。多排林带若与水流方向斜交，还可起到改变水流 方向的作用。 植树的种类应选择在当地土质和气候条件下能迅速生长、根 深枝茂的低矮灌木类树种。在高等级道路以及道路弯道内侧 的边坡上，严禁栽植高大树木，以免影响视线，妨碍行车安 全，引起交通事故。 道路建设的实践证明植物防护有很明显的优点，施工简单， 造价低廉，保护坡面，改善环境。所以在适宜植草植树
一、植物防护
植物防护对于坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一
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第六章 路基防护与支挡
种简易而有效的防护设施。植物防护主要形式有种草、栽草 、铺草皮和植树等。
Hale Waihona Puke 1 ．种草种草防护法是直接在边坡上撒播草籽，经浇水、保湿使之成 活。适用于坡面坡度不陡于 1:1 、坡高不大、坡面迳流流速 缓慢、坡面冲刷轻微且适应于草类生长的土质边坡。 草种的选择，应考虑防护的目的、气候、土质、施工季节等 因素，当以防止坡面侵蚀为目的时，应采用易成活、生长快 、根系发达、茎叶矮茂的多年生耐旱草种。 对不宜种草的坡面，可以先铺一层 5 ～ 10cm 厚的种植土， 再栽种或播种，但种植土与原坡面必须结合牢固。在暴雨强
《行车荷载分析》课件
动态分析方法
01
动态分析方法考虑了车辆行驶过程中产生的动态效应，通过模拟 车辆行驶时的振动和冲击，对道路结构进行更精确的受力分析。
02
动态分析方法的优点是能够更准确地反映道路结构的实际受力情 况，适用于对复杂道路结构和特殊车辆行驶情况进行精确分析。
03
动态分析方法的缺点是计算复杂，需要更多的计算资源和 时间。
性。
铁路桥梁的行车荷载分析
01
02
03
04
铁路桥梁的特点
承载能力要求高、结构稳定性 要求严格、列车行驶速度高。
列车类型与分布
不同类型列车的重量、尺寸、 轴重等参数，以及在铁路线上
的分布情况。
列车行驶状态
列车行驶速度、制动、加速等 对桥梁结构的动态影响。
桥梁响应分析
通过分析桥梁的振动、变形和 应力等响应，评估铁路桥梁的
05
行车荷载的优化设计
行车荷载的合理分布
总结词
优化行车荷载分布是提高桥梁承载能力和安全性的关键。
详细描述
在桥梁设计过程中，应充分考虑不同车辆的重量、尺寸和行驶轨迹，合理分布 行车荷载，避免出现应力集中或过载的情况，确保桥梁的安全性和稳定行车冲击可以降低对桥梁结 构的损伤，提高桥梁的使用寿命。
04
行车荷载对结构的影响
行车荷载引起的振动
振动类型
行车荷载引起的振动包括垂直振动、水平振动和扭转振动。这些 振动会对结构产生疲劳损伤和共振效应。
疲劳损伤
长期受到行车荷载振动的结构会出现疲劳损伤，导致结构强度降低 和寿命缩短。
共振效应
当行车荷载的频率与结构的自振频率相近时，会产生共振效应，放 大振幅，对结构造成严重破坏。
桥面平整度
行车荷载_精品文档
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进行分析，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辆通行量逐年变化的规律；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个座位至20个座位的中型客车；大客车一般是指20个座位以上的大型客车（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、牵引式挂车和牵引式半挂车。
整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式挂车的牵引车与挂车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的挂车，有时可以拖挂两辆以上的挂车；牵引式半挂车的牵引车与挂车也是分离的，但是通过铰接相互连接，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—50t,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，车身的全部重力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。
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。
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。
第六章 路基工程基本知识
第六章路基工程基本知识6.1 路基土的分类与工程性质6.1.1 公路用土的分类我国公路用土依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土4类，并进一步细分为11种土，如方框图6-1所示。
土的颗粒组成特征不同粒径的粒组在土中的百分含量表示。
土的颗粒应根据表6-1所列粒径范围划分粒组。
粒组划分表6-1 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002（mm）巨粒组（大于60mm的颗粒）质量多于总质量50%的土称为巨粒土。
2.粗粒土粗粒土分为砾类土和砂类土二种，砾粒组（2~60mm）质量多于总质量50%的土称为砾类土，质量少于或等于50%的土称为砂类土。
3.细粒土细粒组（小于0.074mm的颗粒）质量多于总质量50%的土总称为细粒土。
细粒土中粗粒组（2~60mm颗粒）质量少于总质量25%的土称为细粒土，粗粒组质量为总质量25%~50%的土称为含粗粒的细粒土，含有机质的细粒土称为有机质土。
4.特殊土特殊土主要包括黄土、膨胀土、红黏土和盐渍土。
6.1.2 公路用土的工程性质各类公路用土具有不同的工程性质，在选择路基填筑材料，以及修筑稳定土路面结构层时，应根据不同的土类分别采取不同的工程技术措施。
巨粒土包括漂石（块石）和卵石（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，毛孔上升高度小，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。
砂性土含有一定数量的粗颗粒，又含有一定数量的细颗粒，级配适宜，强度、稳定性等都能满足要求，是理想的路基填筑材料。
路基路面工程-行车荷载的分析
第二章2-1 车辆荷载的分析一、车辆的类型：1.小型客车：包括小卧车、小面包车等，它们的车速高，重量小，总重一般大于12KN，最高车速一般大于100km/h,6m长,2m高,1.8宽.2.大型客车:用于城市交通或城乡运营,有些地方还使用铰接式大客车。
满载重量一般大于100KN,最小车速常不小于60km/h3. 载货汽车:有一般载货汽车、自卸汽车牵引车及被牵引的拖挂车、平板车和集装箱车等。
一般总重为50~150KN,最高车速约为70-80km/h.自卸车总重为150~500KN以上,多用于矿山内部运输及施工工地的材料运输,一般不作长途运输,最高车速约为40-50km/h.牵引车自重约为50KN,被牵引的拖挂车,平板车,集装箱车的最大重量大于1000KN.在路面设计中,一般将特种工程车辆视为载货汽车.在路面结构设计及路基稳定性验算中,主要考虑大型客车及载货汽车的作用。
而在评定路面的表面特性(如平整度,抗滑性)时,应考虑小车高速行驶的安全性和舒适性.变差系数：标准离差与静载的比值。
通常变差系数﹤0.3动荷载与静载的比值称为冲击系数µ，µ常为1.3（在较平整路面上，车速50km/h时）设计时：设计轮载=µ·静轮载二、轮载作用的瞬时性：使路面变形量↓，意味着路面结构的抗变形能力（刚度）和强度↑行车以一定速率行经路面时，路表面上任一点所经受轮载的时间很短，通常只有0.01-0.1秒。
路表面下不同深度处应力持续作用时间稍长些，但仍很短。
见P14如此短的荷载作用时间，使路面结构中的应力来不及传递分布，其变形不会像静载时那样充分。
美国公路工作者协会（AASHO）曾经做过试验发现：不同车速下沥青路面和水泥混凝土路面表面的变形进行过实测，表明：当车速由3.2km/h→56km/h时，柔性路面的总弯沉量f（变形）减少了36-38%；而当车速由3.2km/h→96.7km/h时，刚性路面的板角挠度f和板边应变量ε降低了29%左右。
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。
行车荷载分析
道路上主要作用的荷载是？
述
汽车----是路面的主要荷载对象，路面结构损坏、路基失稳
的主要因素，汽车车辆主要分为客车和货车两大
类。 导致路面破坏破坏的因素有哪些？ 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。
本章要了解的内容？
1、车辆的类型、轴型及标准荷载。 2、车辆对路面的作用力。
1、定义：静止状态的汽车对道路的作用，称为静力作用，其大小主要
取决于车轮总重。 2、影响因素：
1）汽车轮胎的内压力。 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 3）轮载的大小。 3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。路面 设计中，以圆形表示。
二、汽车对道路的静态压力
1.汽车处于停驻状态下—静态压力。
2、交通量和轴载谱。
2.1 车辆的类型和轴型
一、车辆的类型 小型客车
包括小卧车、面包车。车速高（>100km/h）、空车、满载重量小， (>1.2吨)。
大型客车
包括城乡客车。车速不小于60km/h、满载重量>10吨。
载货汽车
包括载货汽车、自卸车、牵引车、拖车、平板车、集装箱车。 1、载货汽车，车速70-80km/h、满载重量为5-15吨。 2、自卸车满载重量为15-50吨，矿山、材料运输，车速40-50km/h 3、牵引车自重5吨，可牵引100吨以上的重量。
根据汽车行使条件可知，水平力的最大值不能超过垂直力 与路面车轮间的摩擦系数的乘积。该值在汽车紧急制动和启动 时为最大，可达到竖直力的75~80%。水平力的作用沿深度消失 的很快，一般破坏现象都发生在路面表层，所以提高路面材料 的抗剪强度才能消除它对路面表层的破坏作用。
路面路基工程行车荷载环境因素材料的力学性质.pptx
压 入 承 载 板 试 验
三
轴
压
缩
试
土的应力应变关系曲线
验
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非线性变形 nonlinear deformation 局部线性体partial linear 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 initial tangent modulus 应力值为零应力—应变曲线斜率 2.切线模量 tangent modulus 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 secant modulus 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 resilience modulus
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1.回弹模量： resilience modulus 反映土基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。
测定方法：test method 1）查表法 investigation form ：无实测条件是时采用。 2）现场实测法：testing in situation ①大型承载板法：测定土基在0—0.5mm的变形压力曲线. ②用弯沉仪测定.
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2、正确的设计：correct design 应使路基所受的力在路基弹性限度范围内，即当车辆驶过后，
路基能恢复变形。保证路基相对稳定，路面不致引起破坏。 3、路基受力计算：calculating subbase stress
车辆荷载为均布垂直荷载，路基为弹性均质半空间体。
二.路基工作区subbase working zoning： 在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重 引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为10%~20%时候，该深度 范围内的路基称为路基工作区。
行车荷载分析资料课件
生态保护
在道路和桥梁建设中注重生态保护，减少对自然环境 的破坏，实现绿色发展。
新型材料的应用
高性能材料
应用新型的高性能材料，如碳纤维复合材料、高强度 钢材等，提高道路和桥梁的承载能力和耐久性。
智能材料
利用智能材料，如形状记忆合金、压电陶瓷等，实现道 路和桥梁的自适应调节和智能化控制。
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此外，还需要考虑风载、地震等自然因素对桥梁的影响，以确保桥梁的 安全性和稳定性。
城市道路的行车荷载分析
城市道路的行车荷载分析是城市道路设计中的重要环节，通过对实际车辆的重量、 速度和分布情况进行统计分析，确定城市道路所承受的荷载。
在进行城市道路的行车荷载分析时，需要考虑不同车型的重量、速度和轴载分布， 以及城市道路的车流量变化情况。
此外，还需要考虑铁路轨道的特点，如 曲线、坡道等，对行车荷载的影响，以
确保铁路轨道的安全性和稳定性。
04 行车荷载对结构的影响
疲劳损伤
疲劳损伤是由于车辆反复行驶对道路或桥梁产生的压力和振动，经过长时间累积 导致结构材料出现微小裂纹或断裂的现象。
行车荷载的反复作用会使道路或桥梁的表面材料逐渐产生裂纹，随着时间的推移 ，这些裂纹会逐渐扩展，最终导致结构材料的断裂。疲劳损伤是行车荷载对结构 造成的主要影响之一，它不仅会影响结构的承载能力，还可能引发安全事故。
02 行车荷载分析方法
静态分析法
总结词
通过假定道路结构各层间无相互作用，对道路结构进行静力平衡分析。
详细描述
静态分析法是一种传统的道路结构分析方法，它基于静力平衡原理，通过假定道路结构各层间无相互 作用，对道路结构的应力和变形进行计算。该方法适用于道路结构的初步设计和可行性研究阶段，能 够提供较为粗略的应力、应变分布情况。
路面工程复习提纲2018（2）
路面工程复习提纲2018（2）第一章绪论一、名词解释1.路面：是在路基顶面用各种混合料铺筑而成的层状结构物。
2.路基路面的稳定性：路基路面是在降水、高温、低温等恶劣环境作用下仍能保持其原有特性的能力，包括路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和路基稳定性。
3.路基路面的耐久性：路基路面是在车辆荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。
4.表面平整度：是路面表面纵向凹凸的偏差量，它是影响行车安全、行车舒适性以及运输效率的重要因素。
5.路面抗滑性：是指路面表面抗滑能力的大小。
6.面层：直接同行车和大气接触的表面层，它承受较大行车荷载的垂直力和水平剪切力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。
7.基层：主要承受由面层传来的车辆荷载的作用力（包括垂直力和拉应力），将垂直力扩散到下面的垫层和土基中去，承受拉应力作用并维持良好的耐久性。
二、填空1.路基路面应具有承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、路面抗滑性等一系列基本性能。
2.路基路面的稳定性包括路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和路基稳定性。
3.路面通常按照各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层、功能层和路基。
4.修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料及块料等。
5.功能层介于路基和基层之间，它的主要功能是改善路基的湿度和温度状况。
6.按照路面面层的使用品质、材料组成类型以及结构强度和稳定性，将路面面层分为沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、沥青贯入路面、沥青碎石路面、沥青表面处治路面和砂石路面。
7.按照面层所用的材料区分，路面类型可分为水泥混凝土路面、沥青混凝土路面、砂石路面等。
8.从路面结构的力学特性的相似性出发，可将路面结构划分为沥青混凝土路面、复合式路面和水泥混凝土路面三类。
9.路基路面的稳定性与地理条件、地质条件、气候条件、水文和水文地质条件、土的类别等因素有关。
行车荷载(朱明浩、叶庭庭)分解共35页文档
行车荷载(朱明浩、叶庭庭)分解
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
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5、路面的分类
柔性路面总体结构刚度较小，荷载作用下的弯沉变形较大，抗弯 拉强度较低，传递给土基的单位压力也较大，它主要包括各种未 经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层 组成的路面结构。 刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构，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。
6、交通分析
6、交通分析
6、交通分析
6、交通分析
6、交通分析
4）车辆荷载的轮迹横向分布
6.2
标准轴载与轴载换算
1、标准轴载 2、超载与超限
3、交通荷载轴载换算和统计计算
4、标准轴载作用次数的调查与分析 5、交通荷载分级
1、标准轴载Standard Axle Load
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
2、车辆的种类与作用特点
汽车的轴型
2、车辆的种类与作用特点
汽车的轴型简化图
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。
4、标准轴载作用次数的调查与分析
2）交通量增长率 路基设计使用年限内标准轴载的累计作用次数与交通量的增长率 有关。
N t N1 1
t 1
也可通过数值解法获得t年内的平均增长率：
N
i 1
t
i
N1
1
t
5、交通荷载等级
1）沥青路面的交通荷载等级分为四级
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
6.2
标准轴载及轴载换算
路面材料设计参数
6.3
※
路面结构及其分类
1、沥青路面 2、我国常用的高速公路沥青路面的结构
3、水泥混凝土路面
4、路面的结构层次与材料要求 5、路面的分类
1、沥青路面(Asphalt Pavement)
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) 刚性基层沥青路面(Asphalt pavement with rigid base) 全厚式沥青路面(Full Depth asphalt pavement)
4、路面的结构层次与材料要求
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。
特点：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）。材料的使用应能适应此功能要求。
超载是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。 超限是指被运输的设备、构件或货物，其外形尺寸、高度、重 量、长度超过了交通部门所规定的范围，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，超载且 超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响，有的甚至超过路 面或桥梁结构的极限承载力，使路面结构出现结构性破坏、使 桥梁结构出现整体破坏、产生严重的安全事故。
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。
5、运动车辆对道路的动态影响
1）水平力： 行车安全要求qmax≤ p〃φ ，其中φ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： 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。
4、轮压与压圆
轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形， d由p、P来计算，p可近似取轮胎气压。 汽车的轮压与压圆
4、轮压与压圆
荷载圆半径和直径 对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当 量圆的直径计算如下： a)双圆荷载的当量圆半径δ：
b)单圆荷载的当量圆直径D：
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。
材料：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。
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。
4、路面的结构层次与材料要求
路面结构按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响
程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，其中基层包括底基层在内。
5、交通荷载等级
2）水泥混凝土路面的交通荷载等级分为五级
6.3
路面材料设计参数
1、无机结合料稳定材料 2、沥青混合料
3、水泥混凝土材料
4、级配碎石
概述
路面材料主要包括模量和泊松比。路面设计时，某一材料的泊 松比为定值 路面材料的模量值是表征材料刚度特性的指标，模量包括形变 模量和回弹模量，形变模量中的变形包括回弹变形和塑性变形， 而回弹模量中的变形仅考虑材料的回弹变形。 根据加载形式的不同，材料回弹模量又可分为静态模量和动态 模量。
作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为路面 结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换算成标准 轴载。 标准轴载 根据实际选定的一种代表车型，中国为单轴双轮，称为BZZ100，轴重100kN。 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。
2、超载与超限over load and over limit
5、运动车辆对道路的动态影响
路表与车轮的附着系数
6、交通分析
1）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，并来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 的等效性换算成其他轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来 综合累计。 2）轮迹横向分布 总轴载作用按一定规律分布于车道横断面的现象称为轮迹横向 分布，车道综合累计需考虑。
概述
1.路面材料的几种强度 1）主要材料类型 ①松散颗粒型材料granular ②沥青结合类材料asphalt mixture ③无机结合料类材料inorganic binding material ④水泥混凝土材料cement concrete 由于材料（整体性材料和非整体性材料）的基本性质和成型方式 的不同，各种路面结构具有不同的力学强度特性（即应力-应变关 系），也使得路面具有不同的使用品质和使用寿命。
保温隔温等。 材料：材料主要有松散粒料类透水层或稳定土等稳定隔离层。
4、路面的结构层次与材料要求
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、车辆的种类与作用特点
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； 货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。 汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮，最 终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以轴重或者轮 压来进行控制。
2、车辆的种类与作用特点
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。
概述
1.路面材料的几种强度 4）抗拉强度tensile strength 气温变化会引起路面材料收缩，湿度变化使得半刚性材料干缩， 当收缩变形受到约束，即在材料内产生拉应力，材料抗拉强度 不足即可引起路面结构拉伸断裂。 路面材料的抗拉强度主要由混合料中的结合料粘结力提供，可 采用直接拉伸或间接拉伸试验测定材料的抗拉强度。
2、我国常用的高速公路沥青路面的结构
高速公路沥青路面结构
3、水泥混凝土路面
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