第二章荷分析

1、第二章 荷载分析荷载：包括汽车荷载、飞机荷载和工业区荷载。一、引言导致路面损坏的原因有两个，一是荷载因素，一是环境因素。不同的荷载构型， 如不同大小的车辆荷载、 飞机荷载和港区荷载， 将在路面中造成 不同的应力、应变分布，从而造成不同的损伤。车辆交通的渠化程度不一，在道路横断面上的分布不一，因此横断面上的每一点受 荷载作用的频率相差很大。车辆的动态影响，与车速有关，与路面的类型有关，与路面的平整度有关。车辆在刹车、启动时，路面的受力与匀速行驶时有很大差别。与规划、几何设计所不同的是，路面设计与管理中所关心的是车辆的轴重，而不仅 是交通量的多少。所以，仔细分析荷载的特性，对于路面设计和管理是非常

2、必要的。二、荷载类型1、 汽车荷载汽车分为客车和货车。客车一般较轻，不做详细分类，仅区分为小客车（ 20 座）三类。货车可粗略地分为轻型、中型和重型货车三类。对 路面设计和管理而言，仅考虑较重的车辆。轻型货车：12 吨荷载限：2000 年 2 月 23 日交通部超限运输车辆行驶公路管理规定 （中华人民共和国交通部令 2000 年第 2 号 ）的对轴载质量和总质量的限定，若发生如下情况，则认为超限：单车、半挂车、全挂列车车货总质量40000kg 以上；集装箱半挂列车车货总质量46000kg 以上：车辆轴质量大于：单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg ；单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg ；双

3、联轴（每侧单轮胎）载质量10000kg；双联轴（每侧各一单轮胎、双轮胎）载质量14000kg;双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg;三联轴（每侧单轮胎）载质量12000kg;三联轴（每侧双轮胎）载质量22000kg 。其他国家的最大轴载和车辆总重1CountryMaximum LoadSingle Axle, tGross VehicleWeight, tFrance1238Germany1036Italy1240Netherlands950UK10.238注：英国，轮胎位于轴的两端时规定为10.2吨，轮胎在轴中间隙布置时可放宽至11.2吨。2、飞机荷载主起落架承担飞机总重的 90%以上。

4、由于飞机在起降的整个过程中起重量不断发生变化，所以设计时在不同的部位采用不同的重量。部位设计荷载停机坪，平滑道最大滑行重量跑道取大起飞重里进出口滑行道最大着陆重量3、工业区荷载工业区有许多特殊荷载，有些非常重，有些轮载非常多，在进行这些区域的道路铺 面设计时，应该注意考虑荷载的特殊性。实际上，机场、工业区的荷载虽然很大、很复杂，但因荷载作用次数少、设计体系 简单，所以对荷载的处理比较简单。对道路设计而言，因荷载作用次数多，所以对荷载的考虑比较复杂。三、典型荷载图式1、轮胎-路面接触压力分布2、荷载作用形状与面积3、标准荷载如何考虑复杂荷载的作用？采用等效的标准荷载方法。我国的标准荷载定义为黄河

5、车（JN-150）和解放车（CA-? ?）后轴荷载。轴重100kN,轮重25kN。接地特性为圆形均布，半径？ ？ ？，平均接地压强为0.7Mpa。四、荷载的动态特性1、影响荷载-路面动态作用特性的因素车辆方面：减振系统，速度，轴型，轮胎性质，总重，额定重量道路方面：平整度，路面类型，加减速，纵坡，横坡2、瞬时性表面层作用时间很短，行车速度小于72km/h 时，仅 0.01-0.1 秒。车速越大，作用时间越小。深度越大，作用时间越长，甚至可能更加滞后。表面承受大荷载、短作用时间，深处承受小荷载、长作用时间。如下图。不同路面类型，车速的影响是不同的，说明了路面材料的粘滞性，下图。动态变动指轮地作用

6、力的非恒定特性。轮地作用力围绕着静载而上下波动。如图所示。行车速度越大，变异系数越大与平整度有关与轮胎、路面的刚度有关导致路面受到的动荷载与静载不同水平力与路面类型、潮湿程度、轮胎类型和新旧、行驶状态等有关。车辆载行驶过程中，路面和车辆受到的水平力主要是滚动阻力，仅为重量的 5% 以下。刹车和启动时，水平力要大得多，界于纯滑动摩擦力和最大附着力之间。五、交通分析交通量及交通增长率对于路面工程而言，轻型车辆对路面的影响不大， 人们主要关心的是重车的影响。所以，统计交通资料时应按照轻车、重车分别统计。交通增长应考虑两方面的因素，一是行经的车辆数的增长，另一个是汽车重车比例、载重量或满载率的增长。当

7、道路交通趋于饱和时，交通荷载的增长主要由后者提供。轴载组成轴载谱的表达（见图） ，这是轴的比例，是否记录前轴？在自动的系统中，实际上记录了前轴；在人工（目测）的系统中，应做约定。实际上，在人工系统中，记录的是车辆数。3、标准荷载与等效换算为了简化混合交通考虑，采用标准荷载与等效换算的方法，将各类不同荷载换算为标准荷载。等效换算的概念在工程中是经常使用的方法。此概念由AASHO （1958-1962）研究计划首先提出，产生了深远的影响。AASHO试验研究形成了 AASHO设计的基础。等效性原理：路面结构在不同荷载作用下达到相同的状态，即称这两种荷载的作用次数是等效的。等效性是相对的，与等效指标、材料性能等因素有关。等效性考虑方法-荷载换算法nNs且i nT可式中，”为与轴型（单轴、双轴或三轴）和轮组轮数有关的系数n为与诸多因素有关的指数。等效性考虑方法-Miner定律，即线性疲劳迭加率-ni- 1当=1时，疲劳寿命结束。Ni影响因素等效指标材料类型结构组成路面状态指数示例n=4 （柔性基层）、8 （半刚性基层）n=16 （室内结果）4、