第二章 行车荷载分析
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2）轮迹横向分布频率曲线影响因素：
交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
P
σ1
σ1+ σ2
σ2
1. 点荷载下的荷载
E0
P(1 02 ) rlr
P r
lr
2.圆形均布荷载作用下的荷载
压强p
（1）单圆荷载——柔性板
w
圆形均布荷载的压强为p，半径为，利用集中荷载公式，通过积分建 立距荷载中心点r处的弯沉。
（2）单圆荷载——刚性板
P
等值弯沉l
刚性板的板底压强呈鞍形分布，平均为柔性板的 / 4 ，故其板底弯沉为
2、牵引车类
通过铰连接，后可加拖车，有单后轴和双后轴，各轴由一对单轮或两 对双轮组成。
3、挂车 类 在载重车后附加挂车，配有一对单轮或双轮。
轴型分类图
数字为轴型代号
2.2 车辆的重力作用
汽车对路基路面的作用主要包括：自重和载重 荷载怎样传递？
荷载由轮胎传递给路面、再由路面扩散到路基。 一、汽车对道路的静力作用
轴重是路面设计的关键,不同汽车、其轴重和车轮的组合也不同。
轮轴组合主要有三大类：
1、固定车身类（整车客货车）
1)前轴： 两个单轮组成的单轴占绝大部分，轴载一般为车身总重的1/4-1/3。极 少数为双轴单轮，约占1/2，轴载一般为车身总重的一半。 2)后轴： 有单轴、双轴、三轴类型。大部分为双轴双轮。
2.4 交通分析
一、交通调查分析
二、交通量的统计与预测 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 须区分不同的车型。
1）N1——初始年平均日交通量；
Ni——每日实际交通量； 2）Ne——设计年限内累积交通量
——平均交通量增长率；
车辆行驶，路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
单圆柔性板中心处的 / 4
（3）双圆荷载
四、等代荷载 一般将车辆荷载换算成等代均布土层厚度计算。见第六章 和第七章。
2.3 行车的动态影响
行车条件下除了重力，还有动力作用、水平力及瞬时和重 复性等。
一、运动车辆对道路的动力作用 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。
垂直压力P：与汽车轮胎的内压力Pi、轮胎的刚度和轮胎与路面接触 的形状、轮载的大小等有关。
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。
二、轴载的组成与等效换算：
标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。
等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的 损坏程度为根据的。
新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超载现象严重，
应考虑重车对路面的影响。 2）由于广泛采用半刚性基层结构，承载力提高，轻型车对
路面的疲劳损伤减小。本次修订取消了60KN的标准，统一采 用100KN的标准。
货车
牵引式挂车
(truck)
牵引式半挂车
牵引车与挂车分离 牵引车与挂车分离，铰接。
各种车型评价
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。
二、汽车的轴型、轴载
我国公路与城市道路路面设计规范中以100kN作为设计标准轴重。
标准轴载设计参考
标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。
标准轴载 P（KN）100
轮胎接地压强 p(MPa)0.70
单轮传压面当量圆直径d 21.30
两轮中心区
1.5d
三、轴载谱
不同重量的轴载给路面结构带来不同程度的损坏作用。因而， 对路面设计来说，感兴趣的不单是设计年限内的总车辆数，更 重要的是不同大小和各级轴载所占的比例。对于后者，称之为 轴载组成或轴载谱。
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。
将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压 力作为接触压力p，轮胎与路面接触圆的半径可以按下式确 定。
P p
P-----车轮荷载 p-----轮胎汽压
δ----接触面当量圆半径
双轮组车轴： 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。 单圆当量圆直径
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。
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。 2、交通量和轴载谱。
二、轮载作用的瞬时性
车辆行驶，路面某点所受轮 载的时间很短，一般只有0.010.1s。而路面以下不同深度应 力持续时间较长。
图 竖向应力脉冲时间随车速和深度的变化 （曲线上数字为车速，km/h）
行车荷载的重复作用
1、弹性材料：疲劳性质。
2、弹塑性材料：变形累积。
三、水平荷载
当车辆在路面行驶时，除垂直荷载外，还有水平力，包括： （1）车轮与路面间的摩擦引起的水平力； （2）车轮与路面不平整处撞击引起的水平力； （3）车轮制动引起的水平力； （4）车辆急转弯侧向摩擦引起水平荷载。
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。
(bus) 客车
小客车 中客车 大客车 整车
常见车辆基本参数
车速高，自重和满载重量小120km/h以上 6-20个座位 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。
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。
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7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。
通过室内或野外的荷载重复作用试验，可以建立荷载级位同 达到损坏时的作用次数间的关系。依据这一关系(称作疲劳方 程)，可以推演出不同轴载的作用次数等效地换算成标准轴载当 量作用次数的轴载换算系数公式：
四、累计当量轴次Ne（见第九章）
五、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心 线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横 断面上，称为轮迹的横向分布。
双圆当量圆直径
P—作用在车轮 上的荷载,KN； p —轮胎接触压力,kPa;
三、路基受力状况 1）行车荷载和自重是作用在路基的两种主要外力，对于路 基都按照竖直荷载考虑？ 2）行车荷载产生附加应力，对于路基的扰动影响随深度降低； 自重应力随深度变大 3）附加应力作用是瞬时的，自重应力作用是永久的； 4）行车荷载或车轮荷载可变，对于某一深度的路基土体影 响较大，我们将这样的深度叫做路基工作区，确切深度大约 在附加应力为自重应力的1/10～1/5左右。
交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
P
σ1
σ1+ σ2
σ2
1. 点荷载下的荷载
E0
P(1 02 ) rlr
P r
lr
2.圆形均布荷载作用下的荷载
压强p
（1）单圆荷载——柔性板
w
圆形均布荷载的压强为p，半径为，利用集中荷载公式，通过积分建 立距荷载中心点r处的弯沉。
（2）单圆荷载——刚性板
P
等值弯沉l
刚性板的板底压强呈鞍形分布，平均为柔性板的 / 4 ，故其板底弯沉为
2、牵引车类
通过铰连接，后可加拖车，有单后轴和双后轴，各轴由一对单轮或两 对双轮组成。
3、挂车 类 在载重车后附加挂车，配有一对单轮或双轮。
轴型分类图
数字为轴型代号
2.2 车辆的重力作用
汽车对路基路面的作用主要包括：自重和载重 荷载怎样传递？
荷载由轮胎传递给路面、再由路面扩散到路基。 一、汽车对道路的静力作用
轴重是路面设计的关键,不同汽车、其轴重和车轮的组合也不同。
轮轴组合主要有三大类：
1、固定车身类（整车客货车）
1)前轴： 两个单轮组成的单轴占绝大部分，轴载一般为车身总重的1/4-1/3。极 少数为双轴单轮，约占1/2，轴载一般为车身总重的一半。 2)后轴： 有单轴、双轴、三轴类型。大部分为双轴双轮。
2.4 交通分析
一、交通调查分析
二、交通量的统计与预测 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 须区分不同的车型。
1）N1——初始年平均日交通量；
Ni——每日实际交通量； 2）Ne——设计年限内累积交通量
——平均交通量增长率；
车辆行驶，路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
单圆柔性板中心处的 / 4
（3）双圆荷载
四、等代荷载 一般将车辆荷载换算成等代均布土层厚度计算。见第六章 和第七章。
2.3 行车的动态影响
行车条件下除了重力，还有动力作用、水平力及瞬时和重 复性等。
一、运动车辆对道路的动力作用 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。
垂直压力P：与汽车轮胎的内压力Pi、轮胎的刚度和轮胎与路面接触 的形状、轮载的大小等有关。
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。
二、轴载的组成与等效换算：
标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。
等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的 损坏程度为根据的。
新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超载现象严重，
应考虑重车对路面的影响。 2）由于广泛采用半刚性基层结构，承载力提高，轻型车对
路面的疲劳损伤减小。本次修订取消了60KN的标准，统一采 用100KN的标准。
货车
牵引式挂车
(truck)
牵引式半挂车
牵引车与挂车分离 牵引车与挂车分离，铰接。
各种车型评价
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。
二、汽车的轴型、轴载
我国公路与城市道路路面设计规范中以100kN作为设计标准轴重。
标准轴载设计参考
标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。
标准轴载 P（KN）100
轮胎接地压强 p(MPa)0.70
单轮传压面当量圆直径d 21.30
两轮中心区
1.5d
三、轴载谱
不同重量的轴载给路面结构带来不同程度的损坏作用。因而， 对路面设计来说，感兴趣的不单是设计年限内的总车辆数，更 重要的是不同大小和各级轴载所占的比例。对于后者，称之为 轴载组成或轴载谱。
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。
将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压 力作为接触压力p，轮胎与路面接触圆的半径可以按下式确 定。
P p
P-----车轮荷载 p-----轮胎汽压
δ----接触面当量圆半径
双轮组车轴： 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。 单圆当量圆直径
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。
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。 2、交通量和轴载谱。
二、轮载作用的瞬时性
车辆行驶，路面某点所受轮 载的时间很短，一般只有0.010.1s。而路面以下不同深度应 力持续时间较长。
图 竖向应力脉冲时间随车速和深度的变化 （曲线上数字为车速，km/h）
行车荷载的重复作用
1、弹性材料：疲劳性质。
2、弹塑性材料：变形累积。
三、水平荷载
当车辆在路面行驶时，除垂直荷载外，还有水平力，包括： （1）车轮与路面间的摩擦引起的水平力； （2）车轮与路面不平整处撞击引起的水平力； （3）车轮制动引起的水平力； （4）车辆急转弯侧向摩擦引起水平荷载。
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。
(bus) 客车
小客车 中客车 大客车 整车
常见车辆基本参数
车速高，自重和满载重量小120km/h以上 6-20个座位 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。
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。
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7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。
通过室内或野外的荷载重复作用试验，可以建立荷载级位同 达到损坏时的作用次数间的关系。依据这一关系(称作疲劳方 程)，可以推演出不同轴载的作用次数等效地换算成标准轴载当 量作用次数的轴载换算系数公式：
四、累计当量轴次Ne（见第九章）
五、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心 线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横 断面上，称为轮迹的横向分布。
双圆当量圆直径
P—作用在车轮 上的荷载,KN； p —轮胎接触压力,kPa;
三、路基受力状况 1）行车荷载和自重是作用在路基的两种主要外力，对于路 基都按照竖直荷载考虑？ 2）行车荷载产生附加应力，对于路基的扰动影响随深度降低； 自重应力随深度变大 3）附加应力作用是瞬时的，自重应力作用是永久的； 4）行车荷载或车轮荷载可变，对于某一深度的路基土体影 响较大，我们将这样的深度叫做路基工作区，确切深度大约 在附加应力为自重应力的1/10～1/5左右。