道路行车荷载讲义

第二章

行车荷载分析第二章

行车荷载分析

第一节车辆的类型和轴载第二节车辆的静力荷载作用第三节行车荷载的动态影响

第四节交通量调查与分析

第一节车辆的类型和轴载一、车辆的类型

道路上通行的车辆主要分为客车与货车两大类。客车：小客车、中客车、大客车；货车：整车、牵引式半挂车、牵引式挂车。汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以路面结构设计主要以轴重作为荷载标准。因此，在众多的车辆组合中，重型货车和大客车起决定作用。对于小客车，则主要对路面的表面特性如：平整性、抗滑性等，提出较高的要求。二、汽车的轴型与轴重轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度，各个国家均对轴重的最大限度有明确的规定。我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路是行使的车辆，后轴轴载一般在60～130kN范围内。汽车货运朝大型重载方向发展，货车的总重量有增加趋势，超载运输问题在我国日益突出。多轴多轮化发展。各种不同轴型的货车（见教材）图2-1所示。我国常用汽车路面设计参数（见教材）表2-1所示。第二节车辆的静力荷载作用静态压力P的影响因素：

1.汽车轮胎内压；

2.轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形态；

3.轮载的大小。1、一般情况下，接触面上的压力分布是不均匀的。但在路面设计中，而直接取内压力作为接触压力，并假定在接触面上压力是均匀分布的。2、轮胎与路面的接触面形状如下图2-2所示，它的轮廓近似于椭圆形，因其长轴与短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接触面积来表示。

车轮荷载计算图式：

a)单圆图式;b)双圆图式3、将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ可以确定为：4、对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单圆荷载；如用二个圆表示，则称为双圆荷载；双圆荷载的当量圆直径d和单圆荷载的当量圆直径D，分别按下式计算：5、我国现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ－l00的轮载P=100/4=25kN，p=700kPa，用上式计算，可分别得到相应的当量直径为：d=0.213m，D=0.302m。

第三节行车荷载的动态影响1.水平力对路面造成的影响：面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。路面表面必须保持足够的附着系数，这是保证正常行车的重要条件。但是从路面结构本身来看，附着系数的大小直接关系结构层承受的水平力荷载。

车辆制动或驱动过程中，作用于路面上的水平力要大得多。其值由下式确定：

Qb=fbP

附着系数同路面类型和湿度以及行车速度有关，相同的路面结构类型，干燥状态的fb值比潮湿状态高；路面结构类型干燥状态相同的情况下，车速越高，fb值越小，如下表所示：

纵向滑移路面附着系数fb

路面状况路面类型车速(km/h)122364干燥碎石-0.60-沥青混凝土0.70~1.00-0.50~0.65水泥混凝土0.70~0.80-0.60~0.80潮湿碎石-0.40-沥青混凝土0.45~0.65-0.10~0.50水泥混凝土0.60~0.70-0.35~0.552.轮载的动态变动

轮载动态变化的影响因素：

车速路面平整度影响因素车辆振动的特性车速越高，变异系数越大

平整度越差，变异系数越大

轮胎越软，减震装置的效果越好，变异系数越小

冲击系数：振动轮载的最大值与静载的比值。下图为轴载变动的一个实测例子，轮载的这种动态变动，可近似地看作为呈正态分布

3.轮载忘作用浮的瞬妻时性车轮盾通过欠路面脑的时所间约喘为0.睡01～0.姑1s左右饥，当允应力递出现系的时窃间很奖短时叮，来估不及袭传递类分布梳，其醒变形悬不能注像静考载作塔用那灭样充挥分。车速剖同路某面变贱形的引关系如图议：1-刚性哄路面,角隅疲弯沉雕量或劈燕边缘应变击量随孔车速都的变刮化;2-柔性酒路面,表面酬总弯那沉量回随车乌速的筹变化第四节岭交裙通量调广查与分析一、棉交通辆量及滩其增洽长率1、交跑通量桐：指汉一定虹时间粘间隔珠内，纠各种让车辆谨通过纸某一帖道路门断面圆的数恋量；2、年销平均塘日交毁通量甲，考牵虑月卧分布稠不均薯匀系济数、中日分辣布不饥均匀澡系数吩等；3、交爬通量穴年平植均增屠长率龄如下品图；4、调查骆所得寨为初遵始年旅的平庙均日及交通滤量。堂要确途定路畏面设偶计年姻限内屯的总苹交通缩慧量，矿还需陆要预识估该年限障内交通拖的发叛展。5、路面肥设计清所依章据的忘是车床道交狭通量般。它复可以号通过配对行白车道脚交通帐量乘叨以方耍向系演数和百车道山系数熊后得炉到。驾方向壳系数杏为一宜个行逐车方咸向的防交通槐量占绵行车寸道交要通量询的比漠例。交通障量年泡平均圆增长婶率变化范望围（%）公路等级设计年限(a)1015203040高速5～94～74～73～62～4一级6～114～93～92～62～4二级5～123～82～62～41～3三、四级3～242～182～131～81～6二、棍轴载恭组成怀与轴胆载换筛算轴载孝换算头：道倚路是摔行驶跟的车袄辆轴认载与刷通行赤次数译可以帖按照梅等效腰原则缝换算必为某非一标逢准轴饺载的欢当量娱通行伴次数私。我择国的痒标准兽轴载昏为BZ锯Z-旨10看0。轴载检等效匹换算蚁的原筐则：同他一种取路面棕结构荷在不谊同轴冻载作仗用下诊达到筛相同没的损丛伤程算度。设计签年限闲内标百准轴淋载的器累计磁作用愉次数帮，可芹按下核述几破何级顶数公珠式确牲定：式中：N1—送—初始白年标融准轴计载的象平均没日作姐用次脂数；t—裹—设计作年限，a；γ—尼—设计蜂年限电内交仙通量喂年平休均增驱长率灯（以孟小数虚表示笛）。轴载浊组成疾是通此过实诱测行立驶车左辆的承轴重上得到第的。秤重可邻采用朱埋置灭在路宰面内伙的台秤或者列铺在涌路面享上的假垫片碰式传催感器龟进行其，重科量按10谢kN分级骡。分别搏按各呢类车讽辆记栋下通屋过的牢车辆汗数、摸轴次乱数和肚相应连的轴萝重。苍而后呀，按孟车型罗分别芝整理锁成各朋级轴麻重作细用频牛数（共频率肉）的鼓直方乓图，屡作为殃该类猫车辆得的典虽型轴汁载谱聚。由取交通骑调查哄得到犹的各伟类车扶辆的劝日交特通量录，乘蚁以该芳类车娇辆的浪轴载研谱，刺即可辉得到察每类会车辆煮各级款轴载词的日扭作用牌次数丽。三、棒轮迹唱横向杨分布由于棚轮迹网的宽动度远难小于裙车道躺的宽劈燕度，昆因而倒总的偏轴载插通行者次数芒既不鞭会集联中在饱横断猪面上滴某一鬼固定益位置跪，也坐不会兄平均蚕分配究到每贡一点净上，秘而是费按一滚定规铜律分慈配在肆车道筝横断东面上谷。下图荡为宽3.隆75闭m的车尤道上东实测怖到的尝轮迹霉横向疲分布少频率呜曲线：轮迹睡横向要分布辅的图法形和红峰值脾取决敢于交犁通的叠渠化剃程度，它随窜交通按组织