路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2課件

Chp2車輛與交通§1行車荷載的作用及動態(tài)效應(yīng)一、車輛的分類

1.車輛的種類客車(bus)小客車120km/h以上，自重和滿載重量小中客車6～20個(gè)座位大客車20個(gè)座位以上，長途客運(yùn)和城市公共交通貨車(truck)整車貨箱與汽車發(fā)動機(jī)一體牽引式掛車牽引車與掛車分離牽引式半掛車牽引車與掛車分離，鉸接不同類型的貨車2.汽車的軸型整車2軸(4輪)牽引式掛車4軸2軸(4輪)5軸3軸5軸4軸5軸牽引半掛車3軸6軸4軸6軸5軸6軸4軸7軸不同軸型的貨車示意圖2.汽車的軸型3.車重和軸重我國路面設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ—100標(biāo)準(zhǔn)軸載P（kN）100輪胎接地壓強(qiáng)p（MPa）0.70單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑dcm）21.30兩輪中心距（cm）1.5d標(biāo)準(zhǔn)軸載一般要求對路面響應(yīng)較大，同時(shí)又能反映本國公路運(yùn)輸運(yùn)營車輛的總體軸載水平。不同軸載作用下路面結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力分析二、輪載1.輪胎壓力輪胎壓力即輪胎的充氣內(nèi)壓力。由于輪胎側(cè)壁的約束作用影響，輪胎充氣內(nèi)壓力不等于輪胎與地面之間的接觸壓力，通常輪胎與路面之間的接觸壓力略小于內(nèi)壓力。路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，通常不計(jì)輪胎側(cè)壁的約束作用，直接取輪胎內(nèi)壓力作為輪胎與路面之間的接觸壓力。輪胎壓力和輪數(shù)對剛性路面厚度的影響2.接觸壓力接觸壓力是指輪胎與路面接觸面上的豎向壓應(yīng)力。接觸壓力受胎壁剛度和胎面花紋的影響，不是一個(gè)定值，它隨輪載和輪胎充氣壓力的大小而變化。

2.接觸壓力2.接觸壓力接觸壓力是指輪胎與路面接觸面上的豎向壓應(yīng)力。接觸壓力受胎壁剛度和胎面花紋的影響，不是一個(gè)定值，它隨輪載和輪胎充氣壓力的大小而變化。路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，通常都近似假設(shè)接觸壓力在輪跡面積內(nèi)呈均勻分布，直接采用輪胎充氣壓力作為平均接觸壓力。對薄層結(jié)構(gòu)，可能會得到不可靠的結(jié)果。

輪載靜態(tài)壓力的簡化簡化為單圓簡化為雙圓單圓當(dāng)量圓直徑雙圓當(dāng)量圓直徑3.接觸面積三、作用在路面上的水平力

不制動時(shí)，制動時(shí)，三、作用在路面上的水平力

車輛車輪制動時(shí)路面上作用的水平荷載大大超過車輪不制動時(shí)產(chǎn)生的水平荷載。水平力在路面的剪應(yīng)力只分布在最上層，向下迅速衰減。

三、作用在路面上的水平力

四、作用在路面上的動荷載

1.荷載作用的瞬時(shí)性2.荷載的動態(tài)效應(yīng)2.荷載的動態(tài)效應(yīng)荷載的動態(tài)效應(yīng)可用沖擊系數(shù)來表示，沖擊系數(shù)是指動輪載和靜輪載的比值。在較平整的路面上，車速低于50km/h時(shí)的沖擊系數(shù)約在1.30以內(nèi)。在車速高而平整度差的路上，沖擊系數(shù)要增大。在路面結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，可以靜輪載乘以沖擊系數(shù)來反映荷載的動態(tài)效應(yīng)。

§2交通統(tǒng)計(jì)與分析一、路段交通調(diào)查與分析

公路等級技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用的交通量是年平均日交通量，它是一晝夜某一斷面來往的折算小汽車數(shù)。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算使用的交通量是標(biāo)軸載累計(jì)作用次數(shù)。二、軸載換算1.《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》提出2.《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40－2002）提出三、交通量增長率現(xiàn)有交通量預(yù)估公式建議采用t年內(nèi)平均增長率在開放交通2～3年的時(shí)間內(nèi)，交通量增長率較大，以后呈逐步遞減的趨勢；各路段交通量達(dá)到飽和后，所能承受的交通量基本不變，此時(shí)交通量增長率應(yīng)為零，甚至可能出現(xiàn)負(fù)增長。交通量增長率的變化范圍較大，在5％～25％之間波動，變異系數(shù)在15％～45％之間。

四、累計(jì)軸載作用次數(shù)與道路的通行能力在結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，還要考慮小汽車的比例，將混合交通總數(shù)控制在道路通行能力范圍內(nèi)。

在確定累計(jì)軸載作用次數(shù)時(shí)，要驗(yàn)算道路的實(shí)際通行能力，使設(shè)計(jì)期內(nèi)的混合交通量符合交通實(shí)際，可采用飽和交通驗(yàn)算法。

五、輪跡橫向分布系數(shù)路面橫斷面上輪跡寬度范圍內(nèi)的頻率，也即該寬度范圍內(nèi)所受到的車輛作用次數(shù)同通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值，稱為輪跡橫向分布系數(shù)。

輪跡橫向分布系數(shù)同各種軸載的累計(jì)作用次數(shù)相乘，可得到路面結(jié)構(gòu)橫斷面上各點(diǎn)受到的疲勞作用次數(shù)。

《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD40－2002）輪跡橫向分布系數(shù)

公路等級縱縫邊緣處高速公路0.17～0.22二級、三級、四級公路行車道寬>7m0.34～0.39行車道寬≤7m0.54～0.62§3軸載換算一、處理復(fù)雜多變荷載的方法

Miner原理：二、軸載等效換算法

標(biāo)準(zhǔn)軸載換算標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)指標(biāo)、破壞狀態(tài)1.AASHTO瀝青路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：18klbf設(shè)計(jì)指標(biāo):路面耐用性指數(shù)PSI2.Shell瀝青路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：82kN設(shè)計(jì)指標(biāo):路基表面壓應(yīng)變、瀝青面層拉應(yīng)變、整體性基層拉應(yīng)力、路面表層永久變形3.美國地瀝青協(xié)會（AI）設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：82kN設(shè)計(jì)指標(biāo):瀝青層底面容許拉應(yīng)變、土基表面壓應(yīng)變70年版：81年版：4.日本瀝青路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)輪載：50kN78年前：78年后：標(biāo)準(zhǔn)軸載：100kN5.比利時(shí)瀝青路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：80kN提出代表輪載概念：6.前蘇聯(lián)柔性路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：無，不同道路采用不同計(jì)算軸載6.前蘇聯(lián)柔性路面設(shè)計(jì)法

軸載換算：軸載等效系數(shù)7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

早期：沒有標(biāo)準(zhǔn)車或標(biāo)準(zhǔn)軸載，借用AASHTO軸載換算公式形式7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

78年版：標(biāo)準(zhǔn)車：解放CA10B，60kN

黃河JN150，101.6kN設(shè)計(jì)指標(biāo):容許彎沉7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

78年版：單輪組與雙輪組換算圖示7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

78年版：7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

86年版：7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

86年版：換算公式：7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

標(biāo)準(zhǔn)軸載：雙輪組單軸100kN設(shè)計(jì)指標(biāo):設(shè)計(jì)彎沉

驗(yàn)算指標(biāo)：層底拉應(yīng)力97年版：7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

沿用97年版標(biāo)準(zhǔn)軸載、設(shè)計(jì)指標(biāo)與軸載換算公式補(bǔ)充采用貧混凝土作路面基層，驗(yàn)算層底拉應(yīng)力時(shí)軸載換算公式2004年版：7.我國瀝青路面設(shè)計(jì)法

以86年版為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)車：重型自卸汽車廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ22-87)：7.我國瀝青