荷载 环境 力学特性课件.pptVIP

第九章 行车荷载 环境因素和力学参数 9.1 行车荷载 1、行车荷载及其对路面的影响 汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因； 它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载； 汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同方面。 2、车辆的种类与作用特点 道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。 客车又分为小客车、中客车与大客车； 货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。 轴载－－轴型分布 单轴单轮 单轴双轮 双轴单轮 双轴双轮 多轴多轮 3、轴轮组与轴重 整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为P/3），极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为P/2）。大部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴等三种，大部分轴重在100KN以下，一般都在60~130KN范围以内。 4、轮压与压圆 对于双轮组车轴，可以按双圆考虑，也可以按单圆对待，其当量圆的直径计算如下： a)双圆荷载的当量圆半径δ： b)单圆荷载的当量圆直径D： 5、运动车辆对道路的动态影响 道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。 1）水平力： 行车安全要求 qmax≤ p?? ，其中? 为路表与车轮的附着系数，它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。（城市沥青路面设计考虑水平力影响、公路沥青路面和水泥路面设计不计水平力影响） 2）振动力： 振动轮载最大峰值与静载之比称为冲击系数，设计路面时，应以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。（沥青路面设计直接使用静载忽略动载影响，水泥路面设计引用动载修正系数） 3）瞬时作用及重复： 路面点的车轮作用时间约为0.01~0.10s，结构变形来不及呈现，瞬时作用利于结构，但多次重复作用又易使其疲劳。 6、标准轴载 7、交通荷载轴载换算和统计计算 1）交通调查与重复荷载 交通量调查与分析：调查内容包括交通总量、车型分布、轴轮型分布、实载率等，有的还调查轴载谱；分析主要是确定交通量年平均增长率，并求算获得设计年限（基准期）内累计交通量。对路面而言，主要是轴重。 2.轴载组成与轴载换算 轴载谱：不同轴载的作用次数的频率组成即为轴载谱，各不同轴载应根据某一指标按其对路面结构的损伤作用的等效性换算成其它轴载的作用次数，从而可使用标准轴载来综合累计。 3）轴载的换算 轴载换算的基本原则：①等破坏原则：同一种路面结构在不同轴载作用下在使用末期达到相同的损伤程度（破坏状态）（Miner定理）；②等厚度原则：用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。 3）轴载换算系数公式： 6）累计轴载作用次数 初始年平均日交通量N1 设计年限内累计交通量 设计年限内一个车道内的累计交通量 交通等级 7）我国水泥土路面与沥青路面轴载换算的区别 换算公式区别 引用轴载谱区别 轴载谱中包含车型区别 轮迹横向分布区别 设计基准期—设计年限区别 9.2 环境因素对道路的影响 温度造成路基体的膨胀与收缩，甚至引起路基的冻胀（在结构设计中考虑）温度造成水泥砼路面的温度应力及条块分割（在结构设计中考虑） 温度造成沥青路面的塑性变形累积及低温开裂 （在材料设计中考虑） 温度的预估 1）统计法埋设测温元件，连续观测，回归统计 不能包含所有因素，精确度有限，各地区不同 2）理论法 应用热传导理论方程式，推演出各项气象资料和路面材料的热物理特性参数组成的温度预估方程式。 参数确定难度大，理论假设理想化，预估与实测有差距 湿度对路基的影响：湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型（在结构设计中考虑） 湿度对路面的影响：水分积蓄于路基路面体内，降低路基路面的强度与刚度，造成路面破坏，并可进一步加剧路面透水性（在结构设计和材料设计中考虑） 9.3 路面结构设计参数 1）主要材料类型 ①松散颗粒型材料及块料 granular, block ②沥青结合类材料 asphalt binder ③无机结合料类材料 inorganic binding material ④水泥混凝土材料 cement concrete 摩尔—库仑强度理论： ? =c+ ?tg? 其中c是材料的粘结力（kpa），?是材料内摩阻角，对于土，可以通过直剪试验得到；对于松散粒料无法做直接剪切试验，可用三轴压缩试验测定。 指试样在无侧向压力条件