行车荷载(朱明浩、叶庭庭)

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一、行驶状态的汽车除了施加给路面垂直静压力之外，还给路面施加水 平力、振动力。这些动力影响还有瞬时性的特征。 二、汽车在道路上等速行驶，车轮受到路面给它的滚动摩阻力，路面也 相应受到车轮施加于它的一个向后的水平力；
三、汽车在上坡行驶，或者在加速行驶过程中，为了克服重力与惯性力， 需要给路面施加向后的水平力，相应在下坡行驶或者在减速行驶过程中， 为了克服重力与惯性力的作用，需要给路面施加向前的水平力。
牵引式半挂车：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。
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铰接车
整车
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牵引式挂车
牵引式半挂车
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汽车的总荷载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载作为荷载标准。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 求是，如平整性、抗滑性等，以小汽车为主要对 象，因为小汽车的行驶速度高，所以要求在高速 行车条件小具有良好的平稳性与安全性。
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的最大值一般不超过0．7－0．8，同路面类型和湿度以 及行车速度有关。 路面表面必须保持足够的附着系数，这是保证正常行车的 重要条件。但是从路面结构本身来看，附着系数的大小直 接关系结构层承受的水平力荷载。在水平荷载的作用下， 结构层产生复杂的应力状态，特别是面层结构，直接遭受 水平荷载作用，若是抗剪强度不足，将会导致推挤、拥包、 波浪、车辙等破坏现象。
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轮胎的刚度随轮胎的新旧程度而有别，接触面的 形态和轮胎的花纹也会影响接触压力的分布，一 般情况下，接触面上的压力分布是不均匀的。不 过在路面设计中，通常忽略上述因素的影响。而 直接取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。
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双圆荷载当量圆的直径和半径
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汽车对道路的作用可分为停驻状态和行驶状 态。当汽车处于停驻状态时，对路面的作用 力为静态压力，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。 （1） 汽车轮胎 的内压力 pi （2） 轮胎的刚度 和轮胎与路 面接触的形 态 （ 3） 轮载的大 小
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汽车轮胎的内压力
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通常，整车形式的客、货车车轴分前轴和后轴。绝大 部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总 重力的1/3。极少数汽车的前轴由双轴单轮组成，双前轴 的轴载约为汽车总轴载的一半。汽车的后轴有单轴、双轴 和三轴三种，大部分汽车后轴由双轮组成，只有少量车型 由单轮组成后轴。每一根后轴的轴载大约为前轴轴载的两 倍。目前，在我国公路上行驶的货车的后轴轴载，一般在 60~130kN范围内，大部分在 100kN以下。
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。汽 车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要原因。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，首先应对形式的汽车进 行分析，包括汽车轮载与轴载的大小与特性；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。
道路上 通行的 汽车主 要分为
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
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2
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。 整车：整车的货厢与汽车发动机为一整体。 牵引式挂车：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。
四、汽车在弯道上行驶，为了克服离心力，保持车身稳定不产生侧滑， 需要给路面施加侧向水平力。汽车起动和制动过程中，施加于路面的为 水平 力。
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附着系数
车轮施加于路面的各种水平力值与车轮的垂直压力，以及 路面与车轮之间的附着系数 有关，其最大值不会超过垂 直力P与 的乘积，即： Q p
当量圆半径：

P p
δ－接 触面当 量圆半 径
P －作 用在车 轮上的 荷载
p－轮胎 接触压 力
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对于双轮组车轴，每一侧的双轮用一个圆表示， 称为单圆荷载；则称双圆荷载。其当量圆直径 分别按下式计算：
d
4P p
D
8P p
2d
双圆荷载当量圆直径
单圆荷载当量圆直径
在标准轴载BZZ-100的P=100/4kN，p=700kPa，则 d=0.213m，D=0.302m。
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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 视汽车的轴载。由于轴载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与交通管理， 各个国家对于轴载的最大限度均有明确的规定。据国际道 路联合会1989年公布的统计数据，在141个成员国 和地区中，轴限最大的为140kN,近40%执行 100kN轴限，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。 通常认为我国的道路车辆轴限为100kN。
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轴载波动
汽车在道路上行驶，由于车身自身的振动和路面的不平整， 其车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，作用 在路面上的轮载时而大于静态轮载，时而小于静态轮载， 呈波动状态。 轮载的这种波动，可近似地看作为呈正态分布，其变异系 数（标准离差与轮载静载之比）主要随下述三因素而变化： 1）行车速度：车速越高，变异系数越大； 2）路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； 3）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。 正常情况下，变异系数一般均小于0.3。 振动轮载的最大峰值与静载之比称为冲击系数，在较平整 的路面上，行车速度不超过50km／h对，冲击系数不超过 1.30。
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。
在轮胎软而旧，或轮载 超荷，或实际内压力比 标准低很多，接触压力p 才达到(1.1－1.3)pi.
车轮在行驶过程中，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.