補(bǔ)充行車荷載分析PPT課件

1、第一節(jié) 車輛的類型和軸載 一、車輛的類型 道路上通行的車輛主要分為客車與貨車兩大類?？蛙嚕盒】蛙?、中客車、大客車；貨車：整車、牽引式半掛車、牽引式掛車。 汽車的總重量通過(guò)車軸和車輪傳遞給路面，所以路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要以軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。因此，在眾多的車輛組合中，重型貨車和大客車起決定作用。對(duì)于小客車，則主要對(duì)路面的表面特性如：平整性、抗滑性等，提出較高的要求。第1頁(yè)/共18頁(yè)二、汽車的軸型與軸重 軸重的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)承載力與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，各個(gè)國(guó)家均對(duì)軸重的最大限度有明確的規(guī)定。我國(guó)公路與城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范中均以100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸重。目前我國(guó)公路行使的車輛，后軸軸載一般在60130kN范圍

2、內(nèi)。 汽車貨運(yùn)朝大型重載方向發(fā)展，貨車的總重量有增加趨勢(shì)，超載運(yùn)輸問(wèn)題在我國(guó)日益突出。多軸多輪化發(fā)展。第2頁(yè)/共18頁(yè)第二節(jié) 車輛的靜力荷載作用靜態(tài)壓力P的影響因素： 1.汽車輪胎內(nèi)壓； 2.輪胎的剛度和輪胎與路面的接觸的形態(tài)； 3.輪載的大小。第3頁(yè)/共18頁(yè)u1、一般情況下，接觸面上的壓力分布是不均勻的。但在路面設(shè)計(jì)中，而直接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。u2、輪胎與路面的接觸面形狀如下圖所示，它的輪廓近似于橢圓形，因其長(zhǎng)軸與短軸的差別不大，在工程設(shè)計(jì)中以圓形接觸面積來(lái)表示。 第4頁(yè)/共18頁(yè)車輪荷載計(jì)算圖式：a)a)單圓圖式;b);b)雙圓圖式第5頁(yè)/共18頁(yè)u

3、3、將車輪荷載簡(jiǎn)化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓力作為輪胎接觸壓力p。當(dāng)量圓的半徑可以確定為：u4、對(duì)于雙輪組車軸，若每一側(cè)的雙輪用一個(gè)圓表示，稱為單圓荷載；如用二個(gè)圓表示，則稱為雙圓荷載 ；雙圓荷載的當(dāng)量圓直徑d和單圓荷載的當(dāng)量圓直徑D，分別按下式計(jì)算：u5、我國(guó)現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZl00的輪載P=100/4=25kN，p=700kPa，用上式計(jì)算，可分別得到相應(yīng)的當(dāng)量直徑為：d=0.213m，D=0.302m。 pP第6頁(yè)/共18頁(yè)第三節(jié) 行車荷載的動(dòng)態(tài)影響1.水平力對(duì)路面造成的影響： 面層材料抗剪強(qiáng)度不足時(shí)，在水平荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生推移、擁包、波浪、車轍等破壞。

4、路面表面必須保持足夠的附著系數(shù)，這是保證正常行車的重要條件。但是從路面結(jié)構(gòu)本身來(lái)看，附著系數(shù)的大小直接關(guān)系結(jié)構(gòu)層承受的水平力荷載。 車輛制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，作用于路面上的水平力要大得多。其值由下式確定： Q b=fbP 附著系數(shù)同路面類型和濕度以及行車速度有關(guān)，相同的路面結(jié)構(gòu)類型，干燥狀態(tài)的fb值比潮濕狀態(tài)高；路面結(jié)構(gòu)類型干燥狀態(tài)相同的情況下，車速越高，fb值越小 ，如下表所示：第7頁(yè)/共18頁(yè) 縱向滑移路面附著系數(shù)fbfb 路面狀況路面類型車速(km/h)122364干燥碎石-0.60-瀝青混凝土0.701.00-0.500.65水泥混凝土0.700.80-0.600.80潮濕碎石-0.40-

5、瀝青混凝土0.450.65-0.100.50水泥混凝土0.600.70-0.350.55第8頁(yè)/共18頁(yè)2.輪載的動(dòng)態(tài)變動(dòng) 輪載動(dòng)態(tài)變化的影響因素： 影響影響因素因素車速越高，變異系數(shù)越大 平整度越差，變異系數(shù)越大 輪胎越軟，減震裝置的效果越好，變異系數(shù)越小 第9頁(yè)/共18頁(yè) 沖擊系數(shù)：振動(dòng)輪載的最大值與靜載的比值。 下圖為軸載變動(dòng)的一個(gè)實(shí)測(cè)例子，輪載的這種動(dòng)態(tài)變動(dòng)，可近似地看作為呈正態(tài)分布 第10頁(yè)/共18頁(yè)3. 輪載作用的瞬時(shí)性 車輪通過(guò)路面的時(shí)間約為0.010.1s左右，當(dāng)應(yīng)力出現(xiàn)的時(shí)間很短時(shí)，來(lái)不及傳遞分布，其變形不能像靜載作用那樣充分。 車速同路面變形的關(guān)系如圖：1-剛性路面,角隅彎

6、沉量或邊緣應(yīng)變量隨車速的變化;2-柔性路面,表面總彎沉量隨車速的變化 第11頁(yè)/共18頁(yè)第四節(jié) 交通量調(diào)查與分析 一、交通量及其增長(zhǎng)率 1、交通量：指一定時(shí)間間隔內(nèi)，各種車輛通過(guò)某一道路斷面的數(shù)量； 2、年平均日交通量，考慮月分布不均勻系數(shù)、日分布不均勻系數(shù)等； 3、交通量年平均增長(zhǎng)率如下圖； 4、調(diào)查所得為初始年的平均日交通量。要確定路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)的總交通量，還需要預(yù)估該年限內(nèi)交通的發(fā)展。 5、路面設(shè)計(jì)所依據(jù)的是車道交通量。它可以通過(guò)對(duì)行車道交通量乘以方向系數(shù)和車道系數(shù)后得到。方向系數(shù)為一個(gè)行車方向的交通量占行車道交通量的比例。 第12頁(yè)/共18頁(yè) 交通量年平均增長(zhǎng)率變化范圍（% %） 公路

7、等級(jí)設(shè)計(jì)年限(a)1015203040高速5947473624一級(jí)61149392624二級(jí)51238262413三、四級(jí)3242182131816第13頁(yè)/共18頁(yè)二、軸載組成與軸載換算 軸載換算：道路是行駛的車輛軸載與通行次數(shù)可以按照等效原則換算為某一標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量通行次數(shù)。我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100。 軸載等效換算的原則：同一種路面結(jié)構(gòu)在不同軸載作用下達(dá)到相同的損傷程度。 設(shè)計(jì)年限內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載的累計(jì)作用次數(shù)，可按下述幾何級(jí)數(shù)公式確定：式中：N1初始年標(biāo)準(zhǔn)軸載的平均日作用次數(shù)；t設(shè)計(jì)年限，a； 設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量年平均增長(zhǎng)率（以小數(shù)表示）。 第14頁(yè)/共18頁(yè) 軸載組成是通過(guò)實(shí)測(cè)行駛車輛的

8、軸重得到的。秤重可采用埋置在路面內(nèi)的臺(tái)秤或者鋪在路面上的墊片式傳感器進(jìn)行，重量按10kN分級(jí)。 分別按各類車輛記下通過(guò)的車輛數(shù)、軸次數(shù)和相應(yīng)的軸重。而后，按車型分別整理成各級(jí)軸重作用頻數(shù)（頻率）的直方圖，作為該類車輛的典型軸載譜。由交通調(diào)查得到的各類車輛的日交通量，乘以該類車輛的軸載譜，即可得到每類車輛各級(jí)軸載的日作用次數(shù)。 第15頁(yè)/共18頁(yè)三、輪跡橫向分布 由于輪跡的寬度遠(yuǎn)小于車道的寬度，因而總的軸載通行次數(shù)既不會(huì)集中在橫斷面上某一固定位置，也不會(huì)平均分配到每一點(diǎn)上，而是按一定規(guī)律分配在車道橫斷面上。 下圖為寬3.75m的車道上實(shí)測(cè)到的輪跡橫向分布頻率曲線： 第16頁(yè)/共18頁(yè) 輪跡橫向分布的圖形和峰值取決于