第四章-沥青路面设计分解

2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时
N
k i1
C1C2n1
P1 PS
8
不计小于50的轴载
C 1 ——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数
C ——轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09
（四）累计当量轴次
Ne
365N1
[(1 )t
1]
——车道系数
或
Ne
365Nt
(1 )t1
[(1 )t
1]
单车道
双车道
有分隔 无分隔
1.0 0.5 0.6～0.7
四车道 六车道
0.4～0.5 0.3～0.4
公路无分隔时，路面窄取高值，路面宽取低值
第二节 弹性层状体系理论概述
一、基本假设与解题方法
（一）基本假设
1）各层是连续的、完全弹性的、均匀的、各 向同性的，以及位移和形变是微小的； 2）最下一层在水平方向和垂直向下方向为无 限大， 其上各层厚度为有限、水平方向为无限 大； 3）各层在水平方向无限远处及最下一层向下 无限深处，其应力、形变和位移为零； 4）层间接触情况，或者位移完全连续（称连 续体系），或者层间仅竖向应力和位移连续而 无摩阻力（称滑动体系）； 5）不计自重。
货箱与汽车发动机一体。
货车() 牵引式挂车 牵引车与挂车分离
牵引式半挂车 牵引车与挂车分离，铰接。
（二）车辆的轴型
2轴(4轮) 整
2轴(4轮)
车 3轴
4轴
3轴 牵 引 4轴 半 挂 5轴 车
4轴
4轴
5轴
牵
引
5轴
式
5轴
挂
车
6轴
6轴
6轴
7轴
不同轴型的货车示意图
二、汽车轮载对道路的影响
（一）轮载对道路的静态压力
1.轮载静态压力影响因素
1）轮载的大小 2）汽车轮胎的内压力 3）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状
我国载货汽车常用TB11.00—20
地 压 力 值 （M P a ）
图22 成重高速剪应力等值线图
图23 京津塘高速剪应力等值线图
不同刚度路面双轮组荷载压力的分布
接
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 横 向 轴 （mm）
式中：
N
k i1
C1C2n1PPS1
4.35
不计25以下轴载
N——标准轴载的当量轴次，次/日； n1——被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； ——标准轴载100； ——被换算车辆的各级轴载，； k——被换算车辆的类型数； C1——轴载系数， C1=1+1.2(1)是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一 个轴载计算，当间距小于3米时，按双轴或多轴计算。 C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。
接地面中心点处 横断面压力分布
2.轮载静态压力的简化
简化为单圆
单圆当量圆直径
3.路面设计的标准轴载
标准轴载 标准轴载P（） 轮胎接地压强p（） 单轮传压面当量圆直径d（） 两轮中心距（）
—100 100 0.70 21.30 1.5d
简化为双圆
双圆当量圆直径
（二）轮载对道路的动态影响
1.动态轮载不均匀性
8%
78% 8
单轴双轮9
双联轴
1
0%2
25%
3 25%
4
5
6
7
508%
双轴9
三联轴
1 2 3 4
三轴
％
单轴单轮 单轴双轮 双轴
三轴
（三）轴载的等效换算
1.换算原则
等效疲劳：作用在同一结构上的A荷载使其破坏的次数为a； B荷载使其破坏的次数 为b，则（）等效（）
2.沥青路面设计的荷载换算方程
1）当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时
弹性路面材料在重复荷载作用下，呈现出材料的疲劳性质；弹塑性材料，如土 基和柔性路面，呈现出变形的累计。在设计中要予以考虑。
（三）轮载对路面的水平力
纵向水平力
横向水平力
水平力：≤Pφ ，P—轮载重量，φ—路面附着系数 φ的最大值一般不超过0.7～0.8 ，车速提高时， φ将减小
水平力在路面产生的剪应力只分布 在最上层，向下迅速衰减。设计时应予 考虑
第四章 沥青路面设计
第一节 行车荷载分析
路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型货车与大客车起决定作用。评 定路面表面特征时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性 和可靠性。
一、车辆和类型和轴型 （一）车辆的种类
() 客车
小客车 中客车 大客车
整车
车速高，自重和满载重量小120以上 6～20个座位 20个座位以上，长途客运和城市公共交通
三、交通分析
（一）交通量统计
一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。
年平均日交通量N1:
365
ni
n1
i1
365
不计小型货车、小型客车、拖 拉机和非机动车
（二）轴载谱单调轴 查
3%
8% 0%
6%
34%
22% 11%
8% 8%
单轴单轮
单轴
3%
1
8% 6%
0% 2 3 434%
5
22%
6
11%
z0 ——路基土的容许垂直压应力，其数值同土基的弹性模量和车轮荷载作用次
第三节 沥青路面的破坏状态与设计指标
一、路面局部沉陷
（一）表现
在车轮作用下表面产生的较大 凹陷变形，有时凹陷两侧伴有 隆起现象 （二）起因
当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车轮压力，便产 生较大的垂直变形即沉陷。 （三）设计指标
z0z0
z0 ——路基表面由车轮荷载作用产生的垂直应力，可用弹性层状体系理论求得

h1 hi
p E1 μ1
Ei μi
En μn
弹性层状体系示意图
（二）解题方法
求解时，将车轮荷载简化为圆形均布荷载（垂直荷载与水平荷载），并在圆柱坐标 体系中分析各分量。
p
h
E1 ，1
r
E0 ，0
z
图 14 － 3 双层连续体系受圆面积均布荷载计算图式
2p
E0
1 E 1 1 2 E 0 0 1 4 2 L h e 2 2 h M L 4 h M e 2 M h e 2 h L :e 2 h J 1 h d
由于车身自身的震动和路 面的不平整，车轮实际上 是以一定的频率和振幅在 路面上跳动。其偏离静荷 载的机会是均等的，设计 时仍然按照静荷载考虑。
2.轮载作用的瞬时性 由于路面结构中应力出现的时间很短，来不及传递分布，其变形特性不能像静 载那样呈现得那样完全 ，试验表明：随着车速的提高，路基路面变形比停车 状态要小很多，这个影响量在设计中要予以考虑（可以考虑为路面结构刚度的 相对提高 ）。对于弹缩性材料，由于应力作用的瞬时性，允许按弹性结构分 析。 3.轮载作用的重复性