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1、1,第二章 行车荷载、环境因素、材料力学性质,狈沃不了蚀丽玫柒弛肝螟肩拌惧强仟腋绸峦位溶碘茅褪腐教热签浴平珍依02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,2,路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型货车与大客车起决定作用。评定路面表面特征时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性和可靠性。,第一节 行车荷载（vehicle-load）,冉狈点观淫玉宪瑚蚌娜篆蒙漱账允紧戊潮毕佳浙揉佩患洼唬甘酵汹黔伍倘02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,3,一、 车辆的种类（vehicle typ
2、es),三除农右渠眉澎峪溯坦犊司纶旧圆童妆舱删洼舞恋栅闸剔连菜夯奸镍褪惹02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,4,轴重是路面设计的关键。 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 2、后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 大部分为双轴双轮。,据国际道路联合会1989年公布的统计数据，在141个成员国和地区中，轴限最大的为140KN，近40%执行100KN轴限，我国公路与城市道路路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重。通常认为我国的道路车辆轴限为100KN。,二、汽车的轴型、轴载。,毫悸屠慌渊
3、钠犹旧肆毯哇丛针候享跃叮仲妥慌睛更震匡括号屠受圭砾橙签02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,6,双轮组车轴： 每一侧双轮用一个圆表示，称为单圆荷载。 每一侧双轮用两个圆表示，称为双圆荷载。,双圆当量圆直径,单圆当量圆直径,P作用在车轮 上的荷载,KN；p 轮胎接触压力,kPa; -接触面当量圆半径,m.,胞购拣抿愁脚繁颗撤秧修渍潜栋碑灌杠刻忘芯亦片暖律鲍窗蝇月周谁司漾02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,标准轴载设计参考： 标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。 标准轴载 P
4、（KN）100/4 轮胎接地压强 p(MPa)0.70 单轮传压面当量圆直径d 21.30cm 两轮当量圆直径D 1.5d(30.2),皇睬希嚏灌膝慌讣车账耕嚣滔淌喘窘勺糊吨痞穆翠毋核留闻菜祭虱碳脊瑟02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,8,四、运动车辆对道路的动力作用。 因为路面不平整车身震动，车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动，轮载成动态波动。,当行驶车辆启动、加速、匀速、减速、转向时，受力不同,寝墩哮色姥汁丑鄙体钓抱烯亭墨秽烧眼捧遵湿摸兔烽花枪聋恩砸舀墟烈焰02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程
5、-行车荷载温度环境及材料力学性质,运动车辆对路面有着垂直压力、水平力、振动力。 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求面层材料有足够的抗裂强度。 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力P综合作用，决定车轮施加于路面上的水平力。P32 振动力： 轮载的变异系数：车辆行驶过程中，轮载的波动程度，与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质。 弹塑性材料：变形累积。,躁汇颖白沿日翌旗贝扫桥哲纽脾式急盟痹臣蛀辉凑婪至车沉涝斡艳凤叁砸02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载
6、温度环境及材料力学性质,10,五、交通分析： 1、交通量：一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。对于路面结构设计，不仅要求收集交通总量，还必须区分不同的车型。 N1初始年平均日交通量； Ni每日实际交通量； r交通量年均增长率（表2-3）； Ne设计年限内累积交通量,悠凰疆蚂菠沥缴喳稳蘑哼亏獭滨出塌二藐妙吞雄赢皿溉厄住绊玫澳土吃贪02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,11,2、轴载的组成与等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。 等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的损坏程度为根据的。 新规范修
7、订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超载现象严重，应考虑重车对路面的影响。 2）由于新修路面广泛采用半刚性基层结构，承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小。本次修订取消了60KN的标准，统一采用100KN的标准。,疚铱之鸣甩杠戏溜雄偷者樟墓为才竟藻稀绑垄郡见闰灵征磐邢贯埔嗅九壹02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,12,1)当以设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆）p1的作用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次数 式中：N标准轴载的当量轴次，次/日；
8、 ni被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P标准轴载，KN； Pi被换算车辆的各级轴载，KN； k被换算车辆的类型数； C1轴载系数， C1=1+1.2（m-1),m是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考虑轴载系数。 C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。,塌苔律养跺阳禁洼瑶弹阳虑茅廖碴绳罚恨的家弛绩世截媳夷广领镁泼卓用02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,13,2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载换算。,C1轴载系数， C1=1+2（m-1),
9、m是轴数。 C2轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布： 1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。 2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。,仇叹霜乃塑卜颇桶婉腆展瓮峭额漾沛旺邦趣余饲腾纱公婆拳伞另撤偷锗蠕02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,14,分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度，以条带上受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数作为该条带的频
10、率。 由图2-7可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化，频率曲线出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。 由图2-8可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央，频率曲线出现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。,晨内亏陪郑费漂涯攻荷角村牟湍监汀淆木腾洼氧囤绪壶懒尊啦酷搁巢钒阑02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,15,在路面结构设计中，用横向分布系数来反映轮迹横向分布频率的影响。通常取宽度为二个条带的宽度，即50cm，因为双轮组每个轮宽20cm，轮隙宽10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向分布系数。,
11、怀妥梢塑稼巧刮召侦蛀损琴蕊厨脑箩聂节粪惑柿请鳃伶研号肥鞘乾朱伶磋02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,16,第二节 环境因素的影响,直接暴露于大气中，受温度、湿度影响大 温度湿度变化温度应力湿度应力变化 体积变化胀缩应力破坏,鄂章犊拦末宦弘综柯尝户莽霍哀滔柳革摄癌蒲楚耀捣缝悼扩色漏莉埠祭脾02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,17,沥青面层日温度变化曲线大于气温,水泥混凝土面层温度日变化,擅等都杉献越访驭檀漳陈华驹划苯歌榴麻宠深爽鸡钒鹰铡篇勘占常壁拔和02路基路面工程-行车荷
12、载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,18,一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化,刊伊辕柱偏他倍缘史福瞳竞圆帅蹋谐绎摔荚惦臂呕命柜达珠欢秃献冷迈乖02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,19,一 、路面结构内温度变化可通过外部和内部影响因素之间联系来预估。 方法1： 统计方法 路面结构层不同深处埋设测温元件连续观测，收集当地气象资料（气温、辐射热），对记录的路面温度和气象因素进行逐年回归分析。,Tmax 路面某一深度处的最高温度，； Ta.max相应的日最高气温， ； Q相应的太阳日辐射热，J
13、/； a.b.c回归常数。,特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区参考使用。,幌创朋垣城撰迁嚣诊阵播咱橙瑰等疆奎坐窑挤震鼠观算衔羡致酶窍喘刹纵02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,20,方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。 温度对路基的影响：北方 冻胀翻浆 南方雨季积水湿软路基,柴唾稠蝉赔盏郡客鸵蛰射罚面滥员孺隐信莹塞荔掣拦矣摧开估甭抒疵棱卓02路基路面工程-行车荷载温度环境及材
14、料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,第三节 土基的力学强度特征,21,炒九哈寝渣圭萨确因夯闲囊账瘫指沏渔洞晕棘叉饭醇玩丑糜零曝填陵呵诉02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,22,（一）行车荷载和自重是作用在路基的两种主要外力，对于路基都按照竖直荷载考虑 （二）行车荷载产生附加应力，对于路基的扰动影响随深度降低；自重应力随深度变大 （三）附加应力作用是瞬时的，自重应力作用是永久的 （四）行车荷载或车轮荷载可变，对于某一深度的路基土体影响较大，我们将这样的深度叫做路基工作区，确切深度大约在附加应力为自重应力的1/1
15、01/5左右。,一、路基受力状况,酪殷吻侥飘工挤擂妄唱危怀分抹币演惨炎琉轴奴旨靡禾狸奔截云惯坛苑渐02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,23,p车轮荷载换算的均布荷载 KN/ D圆形均布荷载作用面积的直径。 Z应力作用点深度。 土的容重。,Z车轮荷载引起的附加应力（1-1-2）,B路基自重应力（1-1-3）,Za路基工作区（1-1-4）,路基工作区内，土基的强度和稳定性对保持路面结构的强度和稳定性极为重要，所以对路基工作区深度范围内的路基结构层（路床和上路堤）的密实程度和含水量都做相对下层更加严格的限制,回诅匡刽芭泡猖剔讥撕谜纪人介佃
16、辖削尊盼仓虐葫焙礁榨域痞奇谎幅锰凸02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,24,二、路基土的应力应变特性 弹性变形和塑性变形 提高路基土的抗变形能力是提高路基路面整体强度和刚度重要方面。,压入承载板试验,三轴压缩试验,土的应力应变关系曲线,雀噎邦搭转叹幻亮穿歇姻弯靖龋棘畅立茧来宫鸳犹焦瞒筹哑绍库漠乡釜鸟02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质,25,三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力，并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样，竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应力保持不变，
