路基路面工程第2章行车荷载、环境因素与土基承载能力
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2021/2/19
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
自重和满载重量小，车速高，120km/h
6~20Fra Baidu bibliotek座位
20个座位以上，长途客运和城市公共交通 货箱与汽车发动机一体。 牵引车与挂车分离，牵引车提供动力，牵引 后挂的拖车 牵引车与挂车分离，铰接，牵引车的后轴也 担负部分货车的重量
2021/2/19
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。
2021/2/19
对于单轮组车轴： 当量圆半径计算： 对于双轮组车轴：
qmax≤p×ψ
2021/2/19
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。
上节内容回顾： 1. 道路工程的发展概况→路基路面工程的科研成果； 2. 路基路面的功能和要求：
(a)强度和刚度→ 抵抗荷载作用下产生的各种应力和长期荷载作用下产生 的变形； (b)足够的稳定性； (c)耐久性； (d)表面平整性；(e)表面抗 滑性. 3. 影响路基路面稳定性因素 (a)自然因素(地质和地理条件，气候条件，水文及水文地质，土的类别和 强度) (b)人为 因素(荷载作用，路基路面结构，施工方法与质量，养护措施) 4. 路基土的分类及工程性质(根据塑性指标、颗粒组成、有机质含量分为：巨 粒土、粗粒土、细粒土、特殊土) 5.公路自然区划 一级自然区划：根据地理、地貌、气候、土质等因素划分为7个区； 二级自然区划：以气候和地形为主导因素，以潮湿系数为主要标志体系； 三级自然区划：以行政区域作为界限，有两种区划方法：按照地貌、水文和 土类划分；按照水热、地理和地貌划分。
每一侧双轮用一个圆表示，称为单圆荷载：
每一侧双轮用两个圆表示，称为双圆荷载：
注：P—作用在车轮上的荷载，kN。
2021/2/19
2.1.4 汽车对道路的动力作用
动载特性—汽车在道路上行驶，由于车身本身的振动和 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 跳跃前进，作用在路面上的轮载也呈时大时小的波动形式。
注：1）货车总的发展趋向是向大吨位发展（集装箱，40-50吨） 2）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， 3）在设计时：结构设计，主要考虑重型车 路面表面特性(平整性，抗滑性)：以小汽车为主要对象。
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2.1.2 汽车的轴型
对于路面结构设计而言，主要考虑汽车的轴重。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。
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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。
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
2021/2/19
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
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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2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
1）定义：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下，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，其大小主要取决于车轮的总重。
2）影响因素： a、汽车轮胎的内压力pi。 b、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 c、轮载的大小。 货车轮胎的标准静内压力pi一般在0.4～0.7MPa范围内。
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路基路面工程第2章行车荷载、环境因素 与土基承载能力
本章主要介绍道路上行车荷载的特点、道路交 通分析、环境因素对路面结构的影响、土基的力学 强度特性与承载能力等基础知识。
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）
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6. 路基的水温状况和干湿类型(分界稠度) 7. 路面结构及层次划分(对面层、基层、垫层的要求) 8. 路面等级与分类
路面等级：高级、次高级、中级、低级； 路面分类：柔性路面、刚性路面、半刚性路面.
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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
参考教材：路基路面工程，主编：邓学钧，人民交通出版社，2005
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
自重和满载重量小，车速高，120km/h
6~20Fra Baidu bibliotek座位
20个座位以上，长途客运和城市公共交通 货箱与汽车发动机一体。 牵引车与挂车分离，牵引车提供动力，牵引 后挂的拖车 牵引车与挂车分离，铰接，牵引车的后轴也 担负部分货车的重量
2021/2/19
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。
2021/2/19
对于单轮组车轴： 当量圆半径计算： 对于双轮组车轴：
qmax≤p×ψ
2021/2/19
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。
上节内容回顾： 1. 道路工程的发展概况→路基路面工程的科研成果； 2. 路基路面的功能和要求：
(a)强度和刚度→ 抵抗荷载作用下产生的各种应力和长期荷载作用下产生 的变形； (b)足够的稳定性； (c)耐久性； (d)表面平整性；(e)表面抗 滑性. 3. 影响路基路面稳定性因素 (a)自然因素(地质和地理条件，气候条件，水文及水文地质，土的类别和 强度) (b)人为 因素(荷载作用，路基路面结构，施工方法与质量，养护措施) 4. 路基土的分类及工程性质(根据塑性指标、颗粒组成、有机质含量分为：巨 粒土、粗粒土、细粒土、特殊土) 5.公路自然区划 一级自然区划：根据地理、地貌、气候、土质等因素划分为7个区； 二级自然区划：以气候和地形为主导因素，以潮湿系数为主要标志体系； 三级自然区划：以行政区域作为界限，有两种区划方法：按照地貌、水文和 土类划分；按照水热、地理和地貌划分。
每一侧双轮用一个圆表示，称为单圆荷载：
每一侧双轮用两个圆表示，称为双圆荷载：
注：P—作用在车轮上的荷载，kN。
2021/2/19
2.1.4 汽车对道路的动力作用
动载特性—汽车在道路上行驶，由于车身本身的振动和 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 跳跃前进，作用在路面上的轮载也呈时大时小的波动形式。
注：1）货车总的发展趋向是向大吨位发展（集装箱，40-50吨） 2）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， 3）在设计时：结构设计，主要考虑重型车 路面表面特性(平整性，抗滑性)：以小汽车为主要对象。
2021/2/19
2.1.2 汽车的轴型
对于路面结构设计而言，主要考虑汽车的轴重。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。
2021/2/19
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。
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
2021/2/19
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
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。
2021/2/19
2.1.3 汽车对道路的静态压力(接触压力)
1）定义：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下，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，其大小主要取决于车轮的总重。
2）影响因素： a、汽车轮胎的内压力pi。 b、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 c、轮载的大小。 货车轮胎的标准静内压力pi一般在0.4～0.7MPa范围内。
2021/2/19
路基路面工程第2章行车荷载、环境因素 与土基承载能力
本章主要介绍道路上行车荷载的特点、道路交 通分析、环境因素对路面结构的影响、土基的力学 强度特性与承载能力等基础知识。
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）
2021/2/19
6. 路基的水温状况和干湿类型(分界稠度) 7. 路面结构及层次划分(对面层、基层、垫层的要求) 8. 路面等级与分类
路面等级：高级、次高级、中级、低级； 路面分类：柔性路面、刚性路面、半刚性路面.
2021/2/19
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
参考教材：路基路面工程，主编：邓学钧，人民交通出版社，2005