[2] 行車荷載

1、第二二章 行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 行車荷載行車荷載第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)境因素影響環(huán)境因素影響第三節(jié)第三節(jié) 土基的力學(xué)強度特性土基的力學(xué)強度特性第四節(jié)第四節(jié) 土基的承載能力土基的承載能力第五節(jié)第五節(jié) 路基的變形、破壞及防治路基的變形、破壞及防治第六節(jié)第六節(jié) 路面材料的力學(xué)強度特性路面材料的力學(xué)強度特性第七節(jié)第七節(jié) 路面材料的累積變形與疲勞特性路面材料的累積變形與疲勞特性第一節(jié) 行車荷載一、車輛和類型和軸型一、車輛和類型和軸型（一）車輛的種類（一）車輛的種類客車客車(bus) 小客車小客車自重和滿載重量小，車速高，自重和滿載重量小，車速高，120km/h以上以上中客車中客車62

2、0個座位個座位大客車大客車20個座位以上，長途客運和城市公共交通個座位以上，長途客運和城市公共交通貨車貨車(truck)整車整車貨箱與汽車發(fā)動機一體。貨箱與汽車發(fā)動機一體。牽引式牽引式掛車掛車牽引車與掛車分離牽引車與掛車分離牽引式牽引式半掛車半掛車牽引車與掛車分離，鉸接。牽引車與掛車分離，鉸接。n路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要以軸載作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。重型路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要以軸載作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。重型貨車與大客車起決定作用，輕型貨車與中、小客貨車與大客車起決定作用，輕型貨車與中、小客車影響很小，有時可以忽略不計。車影響很小，有時可以忽略不計。n評定路面表面特征時，如路面的平整度、防滑性，評定路面表面特征時，如路面的

3、平整度、防滑性，應(yīng)考慮小客車的安全性和可靠性。應(yīng)考慮小客車的安全性和可靠性。 不同軸型的貨車示意圖不同軸型的貨車示意圖二、汽車的軸型二、汽車的軸型我國以我國以100kN作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸重。作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸重。三、汽車對道路的靜態(tài)壓力三、汽車對道路的靜態(tài)壓力1. 輪載靜態(tài)壓力影響因素輪載靜態(tài)壓力影響因素1）輪載的大小輪載的大小2）汽車輪胎的內(nèi)壓力汽車輪胎的內(nèi)壓力3）輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀 （a）6.5-16走向花紋 （b）6.5-16橫向花紋 （c）11.00-20橫向花紋-80-60-40-200204060800.00.20.40.60.81.01.2接

4、 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸（ mm）-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.2接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸 （mm）-100-80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸 （mm）810kpa/1328kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg 11.00-20走向花紋輪胎接地壓力分布實測走向花紋輪胎接地壓力分布實測11.00-20橫向花紋輪胎接地壓力分布實測橫向花紋輪胎接地壓力分布實測810kp

5、a/1900kg 810kpa/2500kg 810kpa/5000kg -80-60-40-200204060800.00.20.40.60.81.0接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸（ mm）-100 -80-60-40-200204060801000.00.20.40.60.81.0接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸（ mm）-100 -80 -60 -40 -200204060801000.00.20.40.60.81.01.21.41.61.8接 地 壓 力 值 （MPa）橫 向 軸（ mm）2. 輪載靜態(tài)壓力的簡化輪載靜態(tài)壓力的簡化簡化為單圓簡化為單圓簡化為雙圓簡化為雙

6、圓單圓當(dāng)量圓直徑單圓當(dāng)量圓直徑雙圓當(dāng)量圓直徑雙圓當(dāng)量圓直徑3. 路面設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)軸載路面設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 軸軸 載載BZZ100 標(biāo)準(zhǔn)軸載（標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）100 輪胎接地壓強輪胎接地壓強p（MPa）0.70 單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d（cm）21.30 兩輪中心距（兩輪中心距（cm）1.5d四、運動車輛對道路的動態(tài)影響四、運動車輛對道路的動態(tài)影響縱向水平力縱向水平力橫向水平力橫向水平力水平力：水平力：QmaxP ，P車輪垂直壓力車輪垂直壓力，路面附著系數(shù)路面附著系數(shù) 的最大值一般不超過的最大值一般不超過0.70.8 ；干燥狀態(tài)的值比潮濕干燥狀態(tài)的值比潮濕狀態(tài)高；車速提高

7、時，狀態(tài)高；車速提高時，將減小將減小1. 輪載對路面的水平力輪載對路面的水平力2. 動態(tài)輪載的波動性動態(tài)輪載的波動性軸載的動態(tài)變化軸載的動態(tài)變化車速為車速為60km/h;60km/h;輪胎著地長度輪胎著地長度23cm23cm（著地時間（著地時間0.014s0.014s）路面中等平整度）路面中等平整度 動載波動性即變異系數(shù)動載波動性即變異系數(shù)( (標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜標(biāo)準(zhǔn)離差與輪載靜載之比載之比) )的影響因素：的影響因素：(1) 行車速度行車速度(2) 路面平整度路面平整度(3) 車輛的振動特性車輛的振動特性振動輪載的最大峰值與靜載之比稱為振動輪載的最大峰值與靜載之比稱為沖擊系數(shù)沖擊系數(shù)。在設(shè)計路

8、面時，有時以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為在設(shè)計路面時，有時以靜輪載乘以沖擊系數(shù)作為設(shè)計荷載。設(shè)計荷載。3. 輪載作用的瞬時性輪載作用的瞬時性車速同路面變形的關(guān)系車速同路面變形的關(guān)系1水泥混凝土路面，角隅彎沉水泥混凝土路面，角隅彎沉量或邊緣應(yīng)變量隨車速變化；量或邊緣應(yīng)變量隨車速變化；2瀝青路面，表面總彎沉量隨瀝青路面，表面總彎沉量隨車速的變化。車速的變化。4. 輪載作用的重復(fù)性輪載作用的重復(fù)性車輪通過路面上任一點，路面承受荷載的時間只車輪通過路面上任一點，路面承受荷載的時間只有有0.010.10s左右。左右。動荷載作用下路面變形量的減小，可以理解為路動荷載作用下路面變形量的減小，可以理解為路面結(jié)構(gòu)剛度

9、的相對提高，或者是路面結(jié)構(gòu)強度的面結(jié)構(gòu)剛度的相對提高，或者是路面結(jié)構(gòu)強度的相對增大。相對增大。路面材料在重復(fù)荷載作用下，呈現(xiàn)出材料的疲勞路面材料在重復(fù)荷載作用下，呈現(xiàn)出材料的疲勞性質(zhì)，即材料的強度隨荷載重復(fù)次數(shù)增加而降低；性質(zhì)，即材料的強度隨荷載重復(fù)次數(shù)增加而降低；彈塑性材料，如土基和柔性路面，呈現(xiàn)出變形的彈塑性材料，如土基和柔性路面，呈現(xiàn)出變形的累積。在設(shè)計中要予以考慮。累積。在設(shè)計中要予以考慮。五、交通分析五、交通分析交通量調(diào)查，將車輛分成交通量調(diào)查，將車輛分成11類：類：小型貨車小型貨車、中型、中型貨車、大型貨車、貨車、大型貨車、小型客車小型客車、大型客車、拖掛車、大型客車、拖掛車、小型

10、拖拉機、大中型拖拉機、自行車、人力車和小型拖拉機、大中型拖拉機、自行車、人力車和畜力車畜力車。 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要考慮設(shè)計年限內(nèi)，車輛路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要考慮設(shè)計年限內(nèi)，車輛對路面的綜合累計損傷作用，必須對現(xiàn)有的交通對路面的綜合累計損傷作用，必須對現(xiàn)有的交通量、軸載組成及增長規(guī)律進(jìn)行調(diào)查和預(yù)估，并通量、軸載組成及增長規(guī)律進(jìn)行調(diào)查和預(yù)估，并通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺鼈儞Q算成當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載的累積過適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺鼈儞Q算成當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載的累積作用次數(shù)。作用次數(shù)。1. 交通量調(diào)查車型交通量調(diào)查車型對路面造成損壞的主要是對路面造成損壞的主要是2軸軸4輪以上輪以上的客車和貨車，的客車和貨車，2軸軸4輪和輪和4輪以下的車輛

11、對路面損壞很小，輪以下的車輛對路面損壞很小，道路結(jié)構(gòu)設(shè)計道路結(jié)構(gòu)設(shè)計可可以不考慮這部分車輛的影響。以不考慮這部分車輛的影響。2軸軸4輪以上的客車和貨車：輪以上的客車和貨車：按按車型車型可分為整車類、半掛車類和全掛車類；可分為整車類、半掛車類和全掛車類；按車輛的按車輛的軸型軸型可以分為單軸、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸；可以分為單軸、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸；按車軸的按車軸的輪型輪型可分為單輪和雙輪組?？煞譃閱屋喓碗p輪組。不同軸型貨車代表車型：不同軸型貨車代表車型：二軸車二軸車三軸車三軸車四軸車四軸車五軸車五軸車六軸車六軸車拖掛車代表車型：拖掛車代表車型： 三軸車三軸車 四軸車四軸車 五軸車五軸車 六軸車六軸車2. 交

12、通（軸載）量調(diào)查方法交通（軸載）量調(diào)查方法根據(jù)實測道路通過軸載次數(shù)和重量，獲得根據(jù)實測道路通過軸載次數(shù)和重量，獲得典型軸載譜典型軸載譜。 軸載譜軸載譜u方法一方法一(以軸型為基礎(chǔ)以軸型為基礎(chǔ))：按照不同的軸輪類型把車軸分類按照不同的軸輪類型把車軸分類(單軸單輪、單軸雙輪、雙單軸單輪、單軸雙輪、雙聯(lián)軸雙輪、三聯(lián)軸雙輪聯(lián)軸雙輪、三聯(lián)軸雙輪)，然后對所有車軸進(jìn)行稱重調(diào)查，然后對所有車軸進(jìn)行稱重調(diào)查，按照軸型歸類得到各類軸的軸載譜；按照軸型歸類得到各類軸的軸載譜；方法方法(1)的直接對象是軸，適合于對軸型有較好識別能力的的直接對象是軸，適合于對軸型有較好識別能力的快速自動稱重儀器?？焖僮詣臃Q重儀器。

13、u方法二（以車輛類型為基礎(chǔ)）：方法二（以車輛類型為基礎(chǔ)）：把車輛按照軸型組成和軸數(shù)進(jìn)行分類把車輛按照軸型組成和軸數(shù)進(jìn)行分類(如三軸整車、三軸如三軸整車、三軸半掛等半掛等)，分別調(diào)查各類車輛的通過數(shù)，并在各類車輛中，分別調(diào)查各類車輛的通過數(shù)，并在各類車輛中抽取一定數(shù)量進(jìn)行稱重調(diào)查，再統(tǒng)計得到各類軸的軸載譜。抽取一定數(shù)量進(jìn)行稱重調(diào)查，再統(tǒng)計得到各類軸的軸載譜。 方法方法(2)把車輛按照軸型進(jìn)行分類，調(diào)查時統(tǒng)計的是車輛數(shù)，把車輛按照軸型進(jìn)行分類，調(diào)查時統(tǒng)計的是車輛數(shù)，便于識別，適合于人工配合進(jìn)行的移動或慢速固定設(shè)備測便于識別，適合于人工配合進(jìn)行的移動或慢速固定設(shè)備測定，并與交通量觀測數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。定，并

14、與交通量觀測數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。 3. 軸載換算軸載換算調(diào)查得到的軸載與通行次數(shù)可以按等效原則換算為調(diào)查得到的軸載與通行次數(shù)可以按等效原則換算為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)量通行次數(shù)準(zhǔn)軸載當(dāng)量通行次數(shù)，我國水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范，我國水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范和瀝青路面設(shè)計規(guī)范均選用和瀝青路面設(shè)計規(guī)范均選用單軸雙輪組軸載單軸雙輪組軸載100kN（BZZ-100）作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。作為標(biāo)準(zhǔn)軸載。u各種軸載的作用次數(shù)進(jìn)行各種軸載的作用次數(shù)進(jìn)行等效換算的原則等效換算的原則是：是：第一，換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，即對同一第一，換算以達(dá)到相同的臨界狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，即對同一種路面結(jié)構(gòu)，甲軸載作用種路面結(jié)構(gòu)，甲軸載作用N1次后路面達(dá)到預(yù)定

15、的臨界次后路面達(dá)到預(yù)定的臨界狀態(tài)，乙軸載作用使路面達(dá)到相同臨界狀態(tài)的作用次狀態(tài)，乙軸載作用使路面達(dá)到相同臨界狀態(tài)的作用次數(shù)為數(shù)為N2，此時甲乙兩種軸載作用是等效的；，此時甲乙兩種軸載作用是等效的；第二，對某一種交通組成，不論以哪種軸載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)第二，對某一種交通組成，不論以哪種軸載的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸載換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計算的路面厚行軸載換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計算的路面厚度是相同的。度是相同的。軸載換算系數(shù)軸載換算系數(shù)i nsiisiPPNN)(式中：式中： ii級軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的換算系數(shù)；級軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載的換算系數(shù)；Ps標(biāo)準(zhǔn)軸載重，標(biāo)準(zhǔn)軸載重，kN；Ns標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)軸

16、載作用次數(shù)；Pii級軸載重，級軸載重，kN；Nii級軸載作用次數(shù)；級軸載作用次數(shù)；反映軸型反映軸型( (單軸、雙軸或三軸單軸、雙軸或三軸) )和輪組輪胎數(shù)和輪組輪胎數(shù)( (單輪或雙輪單輪或雙輪) )影影響的系數(shù)；響的系數(shù)；n同路面結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的系數(shù)。同路面結(jié)構(gòu)特性有關(guān)的系數(shù)。瀝青路面、水泥混凝土路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也瀝青路面、水泥混凝土路面和半剛性路面的結(jié)構(gòu)特性不同，損傷的標(biāo)準(zhǔn)也不同，因而系數(shù)不同，因而系數(shù)和和n n取值各不相同。取值各不相同。4. 瀝青路面竣工后第一年瀝青路面竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次雙向日平均當(dāng)量軸次新建公路新建公路根據(jù)根據(jù)工程可行性研究報告工程可

17、行性研究報告提供的交通量提供的交通量OD調(diào)調(diào)查資料，可得到大客車、中型貨車、大型貨車、拖掛車等查資料，可得到大客車、中型貨車、大型貨車、拖掛車等各種車型組成的比例，以及預(yù)估第一年或設(shè)計年末的日平各種車型組成的比例，以及預(yù)估第一年或設(shè)計年末的日平均汽車交通量。設(shè)計時應(yīng)對各種車型的軸重分布情況進(jìn)行均汽車交通量。設(shè)計時應(yīng)對各種車型的軸重分布情況進(jìn)行調(diào)查，并應(yīng)根據(jù)交通載重的實際情況，計入空載、滿載、調(diào)查，并應(yīng)根據(jù)交通載重的實際情況，計入空載、滿載、超載等因素，更真實地預(yù)估設(shè)計交通量。超載等因素，更真實地預(yù)估設(shè)計交通量。對對改建工程改建工程可根據(jù)有代表性的月、日、時的實測軸載譜，可根據(jù)有代表性的月、日、

18、時的實測軸載譜，或調(diào)查的各類型車的軸載分布資料（可將單軸大于或等于或調(diào)查的各類型車的軸載分布資料（可將單軸大于或等于25KN的各種車輛分別按軸重每的各種車輛分別按軸重每10KN分級排列）。分級排列）。軸載換算方法：軸載換算方法：1) 當(dāng)以彎沉進(jìn)行厚度設(shè)計及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時當(dāng)以彎沉進(jìn)行厚度設(shè)計及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時式中：式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次，次/日；日；ni被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次/日；日；P標(biāo)準(zhǔn)軸載標(biāo)準(zhǔn)軸載100KN； Pi被換算車輛的各級軸載，被換算車輛的各級軸載，KN；k被換算車輛的類型數(shù)；被換算車輛的類型數(shù)；C1

19、軸載系數(shù)，軸載系數(shù)， C1=1+1.2(m-1),m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時，按單獨米時，按單獨的一個軸載計算，當(dāng)間距小于的一個軸載計算，當(dāng)間距小于3米時，按雙軸或多軸計算。米時，按雙軸或多軸計算。C2輪組系數(shù)，單輪組為輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為，雙輪組為1，四輪組為，四輪組為0.38。不計不計25KN以下軸載以下軸載35. 4211)(PPnCCNiiKi2) 當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時不計小于不計小于50KN的軸載的軸載8121)(kiiiPpnccN式中：式中： C1 軸數(shù)系數(shù)；當(dāng)間距小于軸數(shù)系數(shù)；當(dāng)間距小于3米時，按雙

20、軸或米時，按雙軸或多軸計算多軸計算C1 =1+2(m-1), m是軸數(shù)。是軸數(shù)。 C2 輪組系數(shù)，雙輪組為輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為，單輪組為18.5，四輪組為四輪組為0.09 。上述軸載換算公式，適用于單軸軸載小于上述軸載換算公式，適用于單軸軸載小于130kN，雙軸軸載小于，雙軸軸載小于220kN，三軸軸，三軸軸載小于載小于260kN的情況。的情況。5. 水泥混凝土路面水泥混凝土路面設(shè)計車道設(shè)計車道使用初期的設(shè)計軸載使用初期的設(shè)計軸載日作用次數(shù)日作用次數(shù)1) 各類車輛各類車輛按軸型稱重和統(tǒng)計按軸型稱重和統(tǒng)計時，隨機統(tǒng)計時，隨機統(tǒng)計3000輛輛2軸軸6輪輪及以上車輛中單軸、雙聯(lián)軸和三聯(lián)

21、軸等不同軸型出現(xiàn)的單及以上車輛中單軸、雙聯(lián)軸和三聯(lián)軸等不同軸型出現(xiàn)的單軸次數(shù)（雙聯(lián)軸按軸次數(shù)（雙聯(lián)軸按2次單軸計，三聯(lián)軸按次單軸計，三聯(lián)軸按3次單軸計），并次單軸計），并分別稱取其單軸軸重，按單軸軸重級位統(tǒng)計整理后得到軸分別稱取其單軸軸重，按單軸軸重級位統(tǒng)計整理后得到軸載譜。載譜。不同單軸軸重級位不同單軸軸重級位i的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)kp,i：16,()ip isPkP式中：式中：Pi單軸級位單軸級位i的軸重（的軸重（kN） Ps設(shè)計軸載的軸載（設(shè)計軸載的軸載（kN）依據(jù)單軸軸載譜和相應(yīng)的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)，計算依據(jù)單軸軸載譜和相應(yīng)的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)，計算得到設(shè)計

22、車道使用初期的設(shè)計軸載日作用次數(shù)得到設(shè)計車道使用初期的設(shè)計軸載日作用次數(shù)Ns軸次軸次/(車道車道日日),()3000sp iiinNADTTkp式中：式中：ADTT設(shè)計車道的年平均日貨車交通量設(shè)計車道的年平均日貨車交通量輛輛/(車道車道日日)； n隨機調(diào)查隨機調(diào)查3000輛輛2軸軸6輪以上車輛中出現(xiàn)的單軸總軸數(shù)；輪以上車輛中出現(xiàn)的單軸總軸數(shù)； Pi單軸軸重級位單軸軸重級位i的頻率的頻率(以分?jǐn)?shù)計以分?jǐn)?shù)計)。設(shè)計車道設(shè)計車道為道路行車道內(nèi)承受交通最繁重的一個車道，是整個路面的最不利車道。為道路行車道內(nèi)承受交通最繁重的一個車道，是整個路面的最不利車道。初期年平均日貨車交通量（初期年平均日貨車交通量

23、（雙向雙向）乘以）乘以方向分配系數(shù)方向分配系數(shù)和和車道分配系數(shù)車道分配系數(shù)，即為設(shè)計，即為設(shè)計車道的年平均日貨車交通量車道的年平均日貨車交通量(ADTT)。2) 以車輛類型為基礎(chǔ)以車輛類型為基礎(chǔ)進(jìn)行各種軸型的軸載稱重和統(tǒng)計時，進(jìn)行各種軸型的軸載稱重和統(tǒng)計時，可將可將2軸軸6輪及以上車輛分為整車、半掛和多掛輪及以上車輛分為整車、半掛和多掛3大類，大類，每類車再按軸數(shù)細(xì)分，分別按車型稱重后得到單軸軸載每類車再按軸數(shù)細(xì)分，分別按車型稱重后得到單軸軸載譜。譜。各類車輛的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)：各類車輛的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)：,p kp iiikkp式中：式中：kp,kk類車輛的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)；類車

24、輛的設(shè)計軸載當(dāng)量換算系數(shù)； pik類車輛單軸軸重級位類車輛單軸軸重級位i的頻率（以分?jǐn)?shù)計）。的頻率（以分?jǐn)?shù)計）。依據(jù)調(diào)查所得的車輛類型組成數(shù)據(jù)，計算確定設(shè)計車道依據(jù)調(diào)查所得的車輛類型組成數(shù)據(jù)，計算確定設(shè)計車道使用初期的設(shè)計軸載日作用次數(shù)。使用初期的設(shè)計軸載日作用次數(shù)。,()sp kkkNADTTkp式中：式中：p pk kkk類車輛的組成比例（以分?jǐn)?shù)計）類車輛的組成比例（以分?jǐn)?shù)計）6. 輪跡橫向分布輪跡橫向分布我們在統(tǒng)計各種軸載的累計作用次數(shù)時，往往以通過某車我們在統(tǒng)計各種軸載的累計作用次數(shù)時，往往以通過某車道道( (或路面或路面) ) 斷面的軸載數(shù)表示。實際上，車輛輪跡僅具一斷面的軸載數(shù)表示

25、。實際上，車輛輪跡僅具一定寬度，車輛通過時只能復(fù)蓋一小部分路面。因此，路面定寬度，車輛通過時只能復(fù)蓋一小部分路面。因此，路面橫斷面上各點所受到的軸載作用次數(shù)，僅為通過該斷面軸橫斷面上各點所受到的軸載作用次數(shù)，僅為通過該斷面軸載總數(shù)的一部分。載總數(shù)的一部分。 輪跡橫向分布頻率：輪跡橫向分布頻率：各點實際受到的作用次數(shù)同通過該斷各點實際受到的作用次數(shù)同通過該斷面的總次數(shù)之比。面的總次數(shù)之比。 輪跡橫向分布系數(shù)：輪跡橫向分布系數(shù)：路面橫斷面上某一寬度路面橫斷面上某一寬度( (例如輪跡寬度例如輪跡寬度50cm) ) 范圍內(nèi)的頻率，也即該寬度范圍內(nèi)所受到的車輛作范圍內(nèi)的頻率，也即該寬度范圍內(nèi)所受到的車輛

26、作用次數(shù)同通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值。用次數(shù)同通過該橫斷面的總作用次數(shù)的比值。 分車道單向行駛時輪跡分車道單向行駛時輪跡橫向分布頻率曲線橫向分布頻率曲線輪跡橫向分布頻率曲線輪跡橫向分布頻率曲線 ( (混合行駛雙車道混合行駛雙車道) ) 影響輪跡橫向分布系數(shù)的主要因素：交通組織和管理、影響輪跡橫向分布系數(shù)的主要因素：交通組織和管理、交通量及車道寬度。交通量及車道寬度。7. 設(shè)計年限設(shè)計年限(t)(瀝青路面瀝青路面)/設(shè)計基準(zhǔn)期（水泥路面）設(shè)計基準(zhǔn)期（水泥路面）內(nèi)設(shè)計車道上標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量數(shù)內(nèi)設(shè)計車道上標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量數(shù)Ne1(1)1 365teNN式中：式中： N1路面營運第一年路面營運第一

27、年雙向雙向日平均當(dāng)量軸次（瀝青路面），日平均當(dāng)量軸次（瀝青路面）， 路面營運第一年路面營運第一年設(shè)計車道設(shè)計車道日平均當(dāng)量軸次（水泥路面）；日平均當(dāng)量軸次（水泥路面）；車道系數(shù)車道系數(shù)，即方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)的乘積（瀝青路，即方向分配系數(shù)和車道分配系數(shù)的乘積（瀝青路 面），面）， 臨界荷位處的臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)車輛輪跡橫向分布系數(shù)（水泥路面）；（水泥路面）；設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率。設(shè)計年限內(nèi)交通量年平均增長率。瀝青路面瀝青路面設(shè)計年限設(shè)計年限是指路面完工開始營運起，在正常養(yǎng)護(hù)和維修、罩面的是指路面完工開始營運起，在正常養(yǎng)護(hù)和維修、罩面的條件下至路面服務(wù)性能下降到需大修

28、時的時間。條件下至路面服務(wù)性能下降到需大修時的時間。水泥路面水泥路面設(shè)計基準(zhǔn)期設(shè)計基準(zhǔn)期是指計算路面結(jié)構(gòu)可靠度時，考慮各項基本度量與時是指計算路面結(jié)構(gòu)可靠度時，考慮各項基本度量與時間關(guān)系所取用的基準(zhǔn)時間段。間關(guān)系所取用的基準(zhǔn)時間段。 第二節(jié) 環(huán)境因素影響 受溫度和濕度影響，道路材料產(chǎn)生不均勻脹受溫度和濕度影響，道路材料產(chǎn)生不均勻脹縮，脹縮受到約束而不能實現(xiàn)時，道路結(jié)構(gòu)內(nèi)縮，脹縮受到約束而不能實現(xiàn)時，道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生附加應(yīng)力，即部會產(chǎn)生附加應(yīng)力，即溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力和和濕度應(yīng)力濕度應(yīng)力。一天內(nèi)不同時刻沿水泥混凝土面層深度的溫度一天內(nèi)不同時刻沿水泥混凝土面層深度的溫度變化曲線變化曲線 溫度梯度：單

29、位深度內(nèi)的平均溫度坡差。溫度梯度：單位深度內(nèi)的平均溫度坡差。水泥混凝土面層溫度梯度與氣溫的日變化曲線水泥混凝土面層溫度梯度與氣溫的日變化曲線 路路面面 路路基基 太太陽陽直直接接輻輻射射 風(fēng)風(fēng) 熱熱交交換換 地地面面輻輻射射 熱熱傳傳導(dǎo)導(dǎo) 散散射射輻輻射射 大大氣氣逆逆輻輻射射 影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的因素：影響路面結(jié)構(gòu)內(nèi)溫度狀況的因素：外部外部：氣象條件，包括太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、降水量、：氣象條件，包括太陽輻射、氣溫、風(fēng)速、降水量、蒸發(fā)量蒸發(fā)量內(nèi)部內(nèi)部：材料熱物理特性參數(shù)，如熱傳導(dǎo)率、熱容量、對輻：材料熱物理特性參數(shù)，如熱傳導(dǎo)率、熱容量、對輻射熱的吸收能力射熱的吸收能力路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況

30、，可通過當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的溫度狀況，可通過當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料及路面結(jié)構(gòu)的熱特性參數(shù)之間建立聯(lián)系的方料及路面結(jié)構(gòu)的熱特性參數(shù)之間建立聯(lián)系的方法來預(yù)估，預(yù)估方法分為統(tǒng)計法和理論法。法來預(yù)估，預(yù)估方法分為統(tǒng)計法和理論法。cQbTaTamax,max式中式中：maxT路面某一深度處的最高溫度路面某一深度處的最高溫度( () ) max,aT相應(yīng)的日最高氣溫相應(yīng)的日最高氣溫( () ) Q相應(yīng)的太陽相應(yīng)的太陽日輻射熱日輻射熱( (J/mJ/m2 2) ) a a, ,b,cb,c回歸系數(shù)回歸系數(shù) (1) 統(tǒng)計法統(tǒng)計法(2) 理論法理論法應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程式推導(dǎo)出。應(yīng)用熱傳導(dǎo)理論方程式推導(dǎo)出。特點：參數(shù)

31、確定難度大，理論假設(shè)理想化，結(jié)果特點：參數(shù)確定難度大，理論假設(shè)理想化，結(jié)果與實測有一定的誤差。與實測有一定的誤差。第三節(jié) 土基的力學(xué)強度特性一、路基受力狀況一、路基受力狀況路基土在車輪荷載作用下所引起的垂直應(yīng)力路基土在車輪荷載作用下所引起的垂直應(yīng)力Z2ZPKZ路基土本身自重力在路基內(nèi)深度為路基土本身自重力在路基內(nèi)深度為Z處所引處所引起的垂直壓應(yīng)力起的垂直壓應(yīng)力BZB式中式中：P一側(cè)輪軸荷載一側(cè)輪軸荷載(kN) K系數(shù)，一般取系數(shù)，一般取K=0.5 Z應(yīng)力作用點深度應(yīng)力作用點深度(m) 土的容重土的容重(kN/m3)二、路基工作區(qū)二、路基工作區(qū)在在路基路基某一深度某一深度aZ處處，當(dāng)車輪荷載引起

32、的當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力Z與路基土自重與路基土自重力引起的垂直力引起的垂直應(yīng)力應(yīng)力B相比相比所占比例很小，所占比例很小， 僅為僅為 1/101/5 時，時， 該該深度深度aZ范圍內(nèi)的路基稱為范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)路基工作區(qū)。 2ZPKZnZB3KnPZa1. 定義定義工作區(qū)深度和路基高度關(guān)系工作區(qū)深度和路基高度關(guān)系a.路堤高度大于路堤高度大于Za；b.路堤高度小于路堤高度小于Za 路基工作區(qū)范圍內(nèi)的路基，受車輪荷載的影響路基工作區(qū)范圍內(nèi)的路基，受車輪荷載的影響較大較大; ; 當(dāng)當(dāng)ZaH時時, ,不僅填筑方受荷載作用不僅填筑方受荷載作用, ,天然地基天然地基也受影響。也受影響。2.

33、 路基工作區(qū)的意義路基工作區(qū)的意義三、路基土的應(yīng)力三、路基土的應(yīng)力應(yīng)變特性應(yīng)變特性土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線 初始切線模量初始切線模量 切線模量切線模量 割線模量割線模量 回彈模量回彈模量土基應(yīng)力土基應(yīng)力- -應(yīng)變的特性：非線性、彈塑性。應(yīng)變的特性：非線性、彈塑性。土體在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形：土體在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形：微觀：微觀：土的顆粒之間的相對移動，當(dāng)移動的距離土的顆粒之間的相對移動，當(dāng)移動的距離超出一定限度時，即使將應(yīng)力解除，土體的顆粒超出一定限度時，即使將應(yīng)力解除，土體的顆粒已不再能回復(fù)原位；已不再能回復(fù)原位；宏觀：宏觀：土基產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變形。土基產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余變

34、形。通過試驗測得的回彈變形計算土基的回彈模量：通過試驗測得的回彈變形計算土基的回彈模量：lpDE)1 (2式中：式中：l承載板的回彈變形承載板的回彈變形(m) D承載板的直徑承載板的直徑(m) E土體的回彈模量土體的回彈模量(kPa) 土體的泊松比土體的泊松比 p承載板壓強承載板壓強(kPa)壓入承載板試驗壓入承載板試驗三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗路基土的回彈模量路基土的回彈模量ER21KRKE式中式中：RE土基土基回彈回彈模量模量(KPa) 全應(yīng)力全應(yīng)力，即三向即三向主應(yīng)力主應(yīng)力之和之和，321(kPa)； 1K, ,2K回歸系數(shù)回歸系數(shù) 四、重復(fù)荷載對路基土的影響四、重復(fù)荷載對路基土的影響每次

35、荷載作用后，回彈變形消失，塑性變形殘留每次荷載作用后，回彈變形消失，塑性變形殘留在土基中。隨作用次數(shù)增加，塑性變形不斷累積，在土基中。隨作用次數(shù)增加，塑性變形不斷累積，總變形量不斷增大。總變形量不斷增大。產(chǎn)生兩種情況：產(chǎn)生兩種情況：1) 土體逐漸壓密，土體顆粒之間進(jìn)一步靠攏，每土體逐漸壓密，土體顆粒之間進(jìn)一步靠攏，每一次加載產(chǎn)生的塑性變形量越來越小，直至穩(wěn)定。一次加載產(chǎn)生的塑性變形量越來越小，直至穩(wěn)定。2) 每一次加載作用在土體中產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪每一次加載作用在土體中產(chǎn)生了逐步發(fā)展的剪切變形，形成能引起土體整體破壞的剪切面，最切變形，形成能引起土體整體破壞的剪切面，最后達(dá)到破壞階段。后達(dá)到破

36、壞階段。影響土體塑性變形的參數(shù)：影響土體塑性變形的參數(shù)：1) 土的性質(zhì)（類型）和狀態(tài)（含水率、密實度、土的性質(zhì)（類型）和狀態(tài)（含水率、密實度、結(jié)構(gòu)狀態(tài)）；結(jié)構(gòu)狀態(tài)）；2) 重復(fù)荷載的大?。ㄏ鄬奢d），重復(fù)荷載的大?。ㄏ鄬奢d），3) 荷載作用性質(zhì)（速度、作用持續(xù)時間、頻率）荷載作用性質(zhì)（速度、作用持續(xù)時間、頻率）第四節(jié) 土基的承載能力 路基的承載能力，取決于路基頂面在一定應(yīng)力級路基的承載能力，取決于路基頂面在一定應(yīng)力級位下抵抗變形的能力。位下抵抗變形的能力。一、土基回彈模量一、土基回彈模量土基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線土基在圓形承載板下的壓力與撓度分布曲線（a.a.柔性承載板；柔性承載板；b.b.剛性承載板）剛性承載板）剛性承載板測定土基回彈模量：剛性承載板測定土基回彈模量