(完整版)06交通荷载及路面设计参数

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2、标准轴载
选用标准轴载的原因
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（Equivalent Single Axle Load-ESAL）
根据实际选定的一种代表车型，中国为单轴双轮，称为
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第二节 标准轴载及轴载换算
核心内容
交通量 标准轴载 轴载换算 累计标准轴载作用次数 标准轴载作用次数的调查与分析
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1、交通量
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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：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：
i

Ns Ni
( Pi )n
Ps
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2、汽车的轴型
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
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2、汽车的轴型
✓ 汽车的轴型
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2、汽车的轴型
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。
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3、汽车对道路的静态压力
✓ 汽车的轮压与压圆
年平均日交通量(AADT)
交通量是指在单位时间内，通过道路某一断面的交通实体数。 我国的《公路工程技术标准》（JTG B01）确定道路等级时规
定的标准车是小客车，即将混合交通量换算成为以小客车为标 准的交通当量。
初始年平均日交通量
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5、交通分析
1）交通调查与重复荷载
轴型分类及代号
整车类
U1.1
Single Unit
Truck
U1.2
各类轴型示意图
轴型示意图
半挂类 SemiTractor Trailor
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、汽车静态与动态荷载特性等。
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第六章
交通荷载及路面设计参数
主要内容
第一节 交通荷载及其对路面的作用 第二节 标准轴载及轴载换算 第三节 路面材料设计参数
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第一节 交通荷载及其对路面的作用
核心内容
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
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第一节 交通荷载及其对路面的作用
交通荷载
汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面
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。
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4、运动车辆对道路的动态影响
路面状况 干燥 潮湿
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2、汽车的轴型
✓ 汽车的轴型简化图
图2-1 不同轴型的货车示意图
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2、汽车的轴型
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
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
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4、运动车辆对道路的动态影响
P
P
路面
D P
D a)
胎边胶
Sidewall Rubber
胎面胶
Tread Rubber
P
P
1.5
胎肩垫胶
dd 路面 P
d P
Shoulder Rubber
胎体钢
丝层
Carrass
d
d
b) 图2-2 车轮荷载计算图式
School of Transportation Southeast Universitay)，单C圆hin图a 式；b)双圆图式
b)单圆荷载的当量圆直径D： D 8P 2d
p
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4、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。
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4、运动车辆对道路的动态影响
水泥混凝土路面在移动荷载作用下的响应
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BZZ-100，轴重100kN。美国为单轴双轮，轴重80kN
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。
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2、标准轴载
Leabharlann Baidu几个概念
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。 超限运输指被运输的设备、构件或货物，其外形尺寸、
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。
➢2）轮迹横向分布：
3轴半挂车
4轴半挂车
5轴半挂车
6
>=6轴半挂车
按轴型分类的车辆类别
代表车型
跃进、解放、东风等
黄河、罗曼、斯太尔等 大通、交通、太脱拉等 解放、东风等国产牵引
车
斯堪尼亚、沃尔沃、斯 太尔等进口牵引车或红 岩、黄河等引进技术生
产的牵引车
代号
U1.1
U1.1 U1.2
S1.1.1
S1.1.2 S1.2.2 S1.2.3 ≥S1.2.3
钢丝带 环束 带
Steel Belt
胎唇钢丝 Bead Wire
三角胶 内面胶
Bead
Inner
Filler
Liner
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3、汽车对道路的静态压力
✓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： P p
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。表6-3 汽车及挂车单轴的最大允许轴载的最大限制 单位：Kg
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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。
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5、交通分析
1）交通调查与重复荷载
序号
整1 车 类2
3 半4 挂 类5
轴型分布 中型货车 (载重2.5~10T) 重型货车 (载重>10T)
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4、运动车辆对道路的动态影响
车速与路面变形的关系
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轴载的动态波动
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5、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、
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5、交通分析
➢2）轴载谱
轴载谱：不同轴载在道路上的比例关系
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轴载谱
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5、交通分析
➢3）车辆荷载的轮迹横向分布
图2-7 轮迹横向分布频率曲线 （单向行驶一个车道）
路表与车轮的附着系数表
路面类型
2 车速-（km/h）
2
12
纵32
碎石
——
向 滑0.60
沥青混凝土
0.70～1.00
移 路——
水泥混凝土
0.70～0.85
面 附——
碎石
——
着 系0.40
沥青混凝土
0.40～0.65
数 ——
水泥混凝土
0.60～0.70
——
64 —— 0.50～0.65 0.60～0.80 —— 0.10～0.50 0.35～0.55
高度、重量、长度超过了交通部门所规定的范围 。
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。
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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：
S1.1.1 S1.1.2 S1.2.2
S1.2.3
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5、交通分析
➢2）轴载谱 我国常用的汽车的路面设计参数
标准车
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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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5、交通分析
➢3）车辆荷载的轮迹横向分布
沥青混凝土路面车道系数
水泥混凝土路面轮迹横向分布系数
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1、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； 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。
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