道路行車荷載講義

第二章

行車荷載分析第二章

行車荷載分析

第一節(jié)車輛的類型和軸載第二節(jié)車輛的靜力荷載作用第三節(jié)行車荷載的動(dòng)態(tài)影響

第四節(jié)交通量調(diào)查與分析

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。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)國家均對(duì)軸重的最大限度有明確的規(guī)定。我國公路與城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范中均以100kN作為標(biāo)準(zhǔn)軸重。目前我國公路是行使的車輛，后軸軸載一般在60～130kN范圍內(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)輸問題在我國日益突出。多軸多輪化發(fā)展。各種不同軸型的貨車（見教材）圖2-1所示。我國常用汽車路面設(shè)計(jì)參數(shù)（見教材）表2-1所示。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。1、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。2、輪胎與路面的接觸面形狀如下圖2-2所示，它的輪廓近似于橢圓形，因其長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表示。

車輪荷載計(jì)算圖式：

a)單圓圖式;b)雙圓圖式3、將車輪荷載簡化成當(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δ可以確定為：4、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：5、我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ－l00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。

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。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)過程中，作用于路面上的水平力要大得多。其值由下式確定：

Qb=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：

縱向滑移路面附著系數(shù)fb

路面狀況路面類型車速(km/h)122364干燥碎石-0.60-瀝青混凝土0.70~1.00-0.50~0.65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)變動(dòng)

輪載動(dòng)態(tài)變化的影響因素：

車速路面平整度影響因素車輛振動(dòng)的特性車速越高，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

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

3.輪載忘作用浮的瞬妻時(shí)性車輪盾通過欠路面腦的時(shí)所間約喘為0.睡01～0.姑1s左右饑，當(dāng)允應(yīng)力遞出現(xiàn)系的時(shí)竊間很獎(jiǎng)短時(shí)叮，來估不及襲傳遞類分布梳，其醒變形懸不能注像靜考載作塔用那滅樣充揮分。車速剖同路某面變賤形的引關(guān)系如圖議：1-剛性哄路面,角隅疲彎沉雕量或劈燕邊緣應(yīng)變擊量隨孔車速都的變刮化;2-柔性酒路面,表面酬總彎那沉量回隨車烏速的籌變化第四節(jié)嶺交裙通量調(diào)廣查與分析一、棉交通輛量及灘其增洽長率1、交跑通量桐：指漢一定虹時(shí)間粘間隔珠內(nèi)，糾各種讓車輛謹(jǐn)通過紙某一帖道路門斷面圓的數(shù)戀量；2、年銷平均塘日交毀通量甲，考牽慮月臥分布稠不均薯勻系濟(jì)數(shù)、中日分辣布不饑均勻澡系數(shù)吩等；3、交爬通量穴年平植均增屠長率齡如下品圖；4、調(diào)查駱?biāo)谜癁槌踝袷寄曷玫钠綇R均日及交通濾量。堂要確途定路畏面設(shè)偶計(jì)年姻限內(nèi)屯的總蘋交通縮慧量，礦還需陸要預(yù)識(shí)估該年限障內(nèi)交通拖的發(fā)叛展。5、路面肥設(shè)計(jì)清所依章?lián)耐擒嚧驳澜华M通量般。它復(fù)可以號(hào)通過配對(duì)行白車道腳交通帳量乘叨以方耍向系演數(shù)和百車道山系數(shù)熊后得爐到。駕方向殼系數(shù)杏為一宜個(gè)行逐車方咸向的防交通槐量占綿行車寸道交要通量詢的比漠例。交通障量年泡平均圓增長嬸率變化范望圍（%）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、棍軸載恭組成懷與軸膽載換篩算軸載孝換算頭：道倚路是摔行駛跟的車襖輛軸認(rèn)載與刷通行赤次數(shù)譯可以帖按照梅等效腰原則縫換算必為某非一標(biāo)逢準(zhǔn)軸餃載的歡當(dāng)量娛通行伴次數(shù)私。我擇國的癢標(biāo)準(zhǔn)獸軸載昏為BZ鋸Z-旨10看0。軸載檢等效匹換算蟻的原筐則：同他一種取路面棕結(jié)構(gòu)荷在不誼同軸凍載作仗用下診達(dá)到篩相同沒的損叢傷程算度。設(shè)計(jì)簽?zāi)晗揲e內(nèi)標(biāo)百準(zhǔn)軸淋載的器累計(jì)磁作用愉次數(shù)幫，可芹按下核述幾破何級(jí)頂數(shù)公珠式確牲定：式中：N1—送—初始白年標(biāo)融準(zhǔn)軸計(jì)載的象平均沒日作姐用次脂數(shù)；t—裹—設(shè)計(jì)作年限，a；γ—尼—設(shè)計(jì)蜂年限電內(nèi)交仙通量喂年平休均增驅(qū)長率燈（以孟小數(shù)虛表示笛）。軸載濁組成疾是通此過實(shí)誘測(cè)行立駛車左輛的承軸重上得到第的。秤重可鄰采用朱埋置滅在路宰面內(nèi)伙的臺(tái)秤或者列鋪在涌路面享上的假墊片碰式傳催感器龜進(jìn)行其，重科量按10謝kN分級(jí)騾。分別搏按各呢類車諷輛記棟下通屋過的牢車輛汗數(shù)、摸軸次亂數(shù)和肚相應(yīng)連的軸蘿重。蒼而后呀，按孟車型羅分別芝整理鎖成各朋級(jí)軸麻重作細(xì)用頻牛數(shù)（共頻率肉）的鼓直方乓圖，屢作為殃該類貓車輛得的典雖型軸汁載譜聚。由取交通騎調(diào)查哄得到猶的各偉類車扶輛的勸日交特通量錄，乘蟻以該芳類車嬌輛的浪軸載研譜，刺即可輝得到察每類會(huì)車輛煮各級(jí)款軸載詞的日扭作用牌次數(shù)麗。三、棒輪跡唱橫向楊分布由于棚輪跡網(wǎng)的寬動(dòng)度遠(yuǎn)難小于裙車道躺的寬劈燕度，昆因而倒總的偏軸載插通行者次數(shù)芒既不鞭會(huì)集聯(lián)中在飽橫斷豬面上滴某一鬼固定益位置跪，也坐不會(huì)兄平均蠶分配究到每貢一點(diǎn)凈上，秘而是費(fèi)按一滾定規(guī)銅律分慈配在肆車道箏橫斷東面上谷。下圖蕩為寬3.隆75閉m的車尤道上東實(shí)測(cè)怖到的嘗輪跡霉橫向疲分布少頻率嗚曲線：輪跡睡橫向要分布輔的圖法形和紅峰值脾取決敢于交犁通的疊渠化剃程度，它隨竄交通按組織