PPT道路行車(chē)荷載分析講義

第二章行車(chē)荷載分析第二章行車(chē)荷載分析第一節(jié)車(chē)車(chē)輛的類型和和軸載第二節(jié)車(chē)輛的靜力荷載載作用第三節(jié)行行車(chē)荷載的動(dòng)動(dòng)態(tài)影響第四節(jié)交通量調(diào)查與分析第一節(jié)車(chē)車(chē)輛的類型和和軸載一、車(chē)輛的類類型道路上通行的的車(chē)輛主要分分為客車(chē)與貨貨車(chē)兩大類。?？蛙?chē)：小客車(chē)、中中客車(chē)、大客客車(chē)；貨車(chē)：整車(chē)、牽引引式半掛車(chē)、、牽引式掛車(chē)車(chē)。汽車(chē)的總重量量通過(guò)車(chē)軸和和車(chē)輪傳遞給給路面，所以以路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)主要以軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。因此，在在眾多的車(chē)輛輛組合中，重重型貨車(chē)和大大客車(chē)起決定定作用。對(duì)于于小客車(chē)，則則主要對(duì)路面面的表面特性如：平整性、、抗滑性等，，提出較高的的要求。二、汽車(chē)的軸軸型與軸重軸重的大小直直接關(guān)系到路路面結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計(jì)承載力與與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，，各個(gè)國(guó)家均均對(duì)軸重的最最大限度有明明確的規(guī)定。。我國(guó)公路與與城市道路設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范中均均以100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸軸重。目前我國(guó)國(guó)公路是行行使的車(chē)輛輛，后軸軸軸載一般在在60～130kN范圍內(nèi)。汽車(chē)貨運(yùn)朝朝大型重載載方向發(fā)展展，貨車(chē)的的總重量有有增加趨勢(shì)勢(shì)，超載運(yùn)運(yùn)輸問(wèn)題在在我國(guó)日益益突出。多多軸多輪化化發(fā)展。各種不同軸軸型的貨車(chē)車(chē)（見(jiàn)教材））圖2-1所示。我國(guó)國(guó)常用汽車(chē)車(chē)路面設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)教材））表2-1所示。第二節(jié)車(chē)輛的靜力荷荷載作用靜態(tài)壓力P的影響因素素：1.汽車(chē)輪胎內(nèi)內(nèi)壓；2.輪胎的剛度度和輪胎與與路面的接接觸的形態(tài)態(tài)；3.輪載的大小小。1、一般情況下下，接觸面面上的壓力力分布是不不均勻的。。但在路面設(shè)計(jì)計(jì)中，而直直接取內(nèi)壓壓力作為接接觸壓力，，并假定在在接觸面上上壓力是均均勻分布的的。2、輪胎與路面面的接觸面面形狀如下圖2-2所示，它的的輪廓近似似于橢圓形形，因其長(zhǎng)長(zhǎng)軸與短軸軸的差別不不大，在工工程設(shè)計(jì)中中以圓形接接觸面積來(lái)來(lái)表示。車(chē)輪荷載計(jì)計(jì)算圖式：a)單圓圖式;b)雙圓圖式3、將車(chē)輪荷載載簡(jiǎn)化成當(dāng)當(dāng)量的圓形形均布荷載載，并采用用輪胎內(nèi)壓壓力作為輪輪胎接觸壓力力p。當(dāng)量圓的的半徑δ可以確定為為：4、對(duì)于雙輪組組車(chē)軸，若若每一側(cè)的的雙輪用一一個(gè)圓表示示，稱為單單圓荷載；；如用二個(gè)圓表表示，則稱稱為雙圓荷荷載；雙圓荷載的的當(dāng)量圓直直徑d和單圓荷載載的當(dāng)量圓圓直徑D，分別按下式計(jì)算：5、我國(guó)現(xiàn)行路路面設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范中規(guī)定定的標(biāo)準(zhǔn)軸軸載BZZ－l00的輪載P=100/4=25kN，p=700kPa，用上式計(jì)算，可可分別得到到相應(yīng)的當(dāng)當(dāng)量直徑為為：d=0.213m，D=0.302m。第三節(jié)行行車(chē)荷載載的動(dòng)態(tài)影影響1.水平力對(duì)路路面造成的的影響：面層材料抗抗剪強(qiáng)度不不足時(shí)，在在水平荷載載作用下，，會(huì)產(chǎn)生推推移、擁包包、波浪、、車(chē)轍等破破壞。路面表面必必須保持足足夠的附著著系數(shù)，這這是保證正正常行車(chē)的的重要條件件。但是從從路面結(jié)構(gòu)構(gòu)本身來(lái)看看，附著系系數(shù)的大小小直接關(guān)系系結(jié)構(gòu)層承承受的水平平力荷載。。車(chē)輛制動(dòng)或或驅(qū)動(dòng)過(guò)程程中，作用用于路面上上的水平力力要大得多多。其值由由下式確定定：Qb=fbP附著系數(shù)同同路面類型型和濕度以以及行車(chē)速速度有關(guān)，，相同的路路面結(jié)構(gòu)類類型，干燥燥狀態(tài)的fb值比潮濕狀狀態(tài)高；路路面結(jié)構(gòu)類類型干燥狀狀態(tài)相同的的情況下，，車(chē)速越高高，fb值越小，，如下表所所示：縱向滑移路路面附著系系數(shù)fb路面狀況路面類型車(chē)速(km/h)122364干燥碎石-0.60-瀝青混凝土0.70~1.00-0.50~0.65水泥混凝土0.70~0.80-0.60~0.80潮濕碎石-0.40-瀝青混凝土0.45~0.65-0.10~0.50水泥混凝土0.60~0.70-0.35~0.552.輪載的動(dòng)態(tài)態(tài)變動(dòng)輪載動(dòng)態(tài)變變化的影響響因素：車(chē)速路面平整度度影響因素車(chē)輛振動(dòng)的的特性車(chē)速越高，，變異系數(shù)數(shù)越大平整度越差差，變異系系數(shù)越大輪胎越軟，，減震裝置置的效果越越好，變異異系數(shù)越小小沖擊系數(shù)：：振動(dòng)輪載載的最大值值與靜載的的比值。下圖為軸載變動(dòng)動(dòng)的一個(gè)實(shí)實(shí)測(cè)例子，，輪載的這這種動(dòng)態(tài)變變動(dòng)，可近近似地看作作為呈正態(tài)態(tài)分布3.輪載作用的的瞬時(shí)性車(chē)輪通過(guò)路路面的時(shí)間間約為0.01～0.1s左右，當(dāng)應(yīng)應(yīng)力出現(xiàn)的的時(shí)間很短短時(shí)，來(lái)不不及傳遞分分布，其變變形不能像像靜載作用用那樣充分分。車(chē)速同路面面變形的關(guān)關(guān)系如圖：1-剛性路面,角隅彎沉量量或邊緣應(yīng)變量隨車(chē)車(chē)速的變化化;2-柔性路面,表面總彎沉沉量隨車(chē)速速的變化第四節(jié)交通通量調(diào)查與分析一、交通量量及其增長(zhǎng)長(zhǎng)率1、交通量：：指一定時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)內(nèi)，各種車(chē)車(chē)輛通過(guò)某某一道路斷斷面的數(shù)量量；2、年平均日日交通量，，考慮月分分布不均勻勻系數(shù)、日日分布不均均勻系數(shù)等等；3、交通量年年平均增長(zhǎng)長(zhǎng)率如下圖圖；4、調(diào)查所得為為初始年的的平均日交交通量。要要確定路面面設(shè)計(jì)年限限內(nèi)的總交交通量，還還需要預(yù)估估該年限內(nèi)交通的發(fā)展展。5、路面設(shè)計(jì)所所依據(jù)的是是車(chē)道交通通量。它可可以通過(guò)對(duì)對(duì)行車(chē)道交交通量乘以以方向系數(shù)數(shù)和車(chē)道系系數(shù)后得到到。方向系系數(shù)為一個(gè)個(gè)行車(chē)方向向的交通量量占行車(chē)道道交通量的的比例。交通量年平平均增長(zhǎng)率率變化范圍（%）公路等級(jí)設(shè)計(jì)年限(a)1015203040高速5～94～74～73～62～4一級(jí)6～114～93～92～62～4二級(jí)5～123～82～62～41～3三、四級(jí)3～242～182～131～81～6二、軸載組組成與軸載載換算軸載換算：：道路是行行駛的車(chē)輛輛軸載與通通行次數(shù)可可以按照等等效原則換換算為某一一標(biāo)準(zhǔn)軸載載的當(dāng)量通通行次數(shù)。。我國(guó)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載為為BZZ-100。軸載等效換換算的原則則：同一種路路面結(jié)構(gòu)在在不同軸載載作用下達(dá)達(dá)到相同的的損傷程度度。設(shè)計(jì)年限內(nèi)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)軸載載的累計(jì)作作用次數(shù)，，可按下述述幾何級(jí)數(shù)數(shù)公式確定定：式中：N1——初始年標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載的平平均日作用用次數(shù)；t——設(shè)計(jì)年限，a；γ——設(shè)計(jì)年限內(nèi)內(nèi)交通量年年平均增長(zhǎng)長(zhǎng)率（以小小數(shù)表示））。軸載組成是是通過(guò)實(shí)測(cè)測(cè)行駛車(chē)輛輛的軸重得得到的。秤重可采用埋埋置在路面面內(nèi)的臺(tái)秤或者鋪在路路面上的墊墊片式傳感感器進(jìn)行，，重量按10kN分級(jí)。分別按各類類車(chē)輛記下下通過(guò)的車(chē)車(chē)輛數(shù)、軸軸次數(shù)和相相應(yīng)的軸重重。而后，，按車(chē)型分分別整理成成各級(jí)軸重重作用頻數(shù)數(shù)（頻率））的直方圖圖，作為該該類車(chē)輛的的典型軸載載譜。由交交通調(diào)查得得到的各類類車(chē)輛的日日交通量，，乘以該類類車(chē)輛的軸軸載譜，即即可得到每每類車(chē)輛各各級(jí)軸載的的日作用次次數(shù)。三、輪跡橫橫向分布由于輪跡的的寬度遠(yuǎn)小小于車(chē)道的的寬度，因因而總的軸軸載通行次次數(shù)既不會(huì)會(huì)集中在橫橫斷面上某某一固定位位置，也不不會(huì)平均分分配到每一一點(diǎn)上，而而是按一定定規(guī)律分配配在車(chē)道橫橫斷面上。。下圖為寬3.75m的車(chē)道上實(shí)實(shí)測(cè)到的輪輪跡橫向分分布頻率曲曲線：輪跡橫向分分布的圖形形和峰值取取決于交通通的渠化程程度，它隨交通組組織類型、、車(chē)道寬度度、交通組組成和交通通量等變化