行车荷载、环境因素

第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质§ 2-1行车荷载、车辆的种类分为客车与货车两大类。

客车：小客车、中客车与大客车。

货车：整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。

路面结构设计一一轴重作为荷载标准。

、车辆的轴型我国公路与城市道路路面设计规范中以 100k N 作为设计标准轴重。

三、汽车对道路的静态压力1. 汽车处于停驻状态下——静态压力。

垂直压力P ：与汽车轮胎的内压力Pi 、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状、 轮载的大小等有关。

轮胎与路面接触面上的压力 pv 内压力Pi ，约为(0.8〜0.9)Pi 。

2. 接触压力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。

3. 轮胎与路面的接触面形状近似于椭圆形，在工程设计中采用圆形接触面积。

4. 当量的圆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接触压力 P ,轮胎与路面接触圆的半径可以按式(2.1)确定。

V P(2.1 )单圆荷载：对于双轮组车轴，每一侧的双轮用一个圆表示；双圆荷载：每一侧的双轮用两个圆表示。

5. 标准轴载我国现行路面设计规范中规定的标准轴载 p=700k Pa ： d 100=0.213m,四、运动车辆对道路的动态影响运动状态的汽车：垂直静压力、水平力、振动力。

动力影响还有瞬时性的特征。

1. 水平力车轮施加于路面的各种水平力 Q 值与车轮的垂直压力P ，以及路面与车轮之 间的附着系数©有关，其最大值 Qma)不会超过P 与©的乘积，即：BZZ —100 的 P=100/4kN ,ioo=O.3O2mQmax(2.4) 2. 动载特性其变异系数： (1) (2) (3) 越小。

行车速度：车速越高，变异系数越大；路面的平整度：平整度越差，变异系数越大； 车辆的振动特性：轮胎的刚度低，减振装置的效果越好，变异系数冲击系数：振动轮载的最大峰值与静载之比。

3. 瞬时性 0.1〜0.01s 左右。

交通荷载及路面设计参数在道路设计中，交通荷载是指道路结构承受的车辆荷载力，主要包括静力荷载和动力荷载两种形式。

静力荷载是指车辆静止状态下对道路结构施加的垂直作用力，如停车、交通信号灯等情况下的荷载力。

动力荷载是指车辆运行过程中施加在道路结构上的荷载力，如车辆行驶、超车、制动等情况下的荷载力。

在确定交通荷载时，需要考虑以下因素：1.车辆类型和重量：不同类型的车辆具有不同的荷载特性，例如轿车、货车、客车等。

设计荷载应根据不同类型的车辆的特点和重量来确定。

2.交通流量：道路的荷载应根据预计的交通流量来确定，即预计通过道路的车辆数量。

交通流量对道路的荷载具有直接影响，高交通流量将对道路的结构产生更大的荷载作用。

3.设计寿命：道路的设计寿命是指道路预计使用的年限。

不同的设计寿命要求不同的荷载标准，设计寿命越长，荷载标准越高。

4.地理条件：地理条件对道路的荷载也具有一定的影响。

例如，地震频率较高的地区需要采取更严格的荷载标准。

在道路设计中，除了交通荷载外，还需要考虑路面设计参数，以确保道路具有良好的承载力和耐久性。

一些常见的路面设计参数包括：1.路面材料：选择合适的路面材料是确保路面承载力和耐久性的重要因素。

一般常用的路面材料有沥青混合料、水泥混凝土等。

根据道路的荷载和使用条件合理选择路面材料。

2.路面厚度：路面厚度是指路面上覆盖材料的厚度。

设计路面厚度时需要考虑道路的设计寿命、荷载以及环境因素等，以保证路面的稳定性和耐久性。

3.路肩和排水设计：路肩是指道路两侧与行车道之间的区域，荷载的作用也会对路肩产生一定的影响。

在路面设计中，需要考虑到路肩的稳定和排水性能，以确保路肩能够适应不同的荷载和排水条件。

4.路面结构：路面结构是指路面各层材料的组合方式和厚度。

设计路面结构时需要根据道路的荷载、使用条件和土质情况等因素来确定合理的结构，以确保路面的承载力和耐久性。

综上所述，交通荷载及路面设计参数是道路设计中非常重要的一部分。

路基路面工程知识点复习1、路基的概念路基是在天然地表面按照道路的设计线形和设计断面（几何尺寸）的要求，开挖或堆填而成的岩土结构物。

路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分；路基作为路面的支承结构物，与路面共同承担交通荷载的作用；路基必须具有足够的强度、稳固性和耐久性。

2、路面的概念路面是路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而的层状结构物。

路面一样由面层、基层、底基层、路基组成；路面应具有良好的稳固性和足够的强度、刚度，其表面还应满足平坦、抗滑和排水的要求；各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面。

面层:面层是直截了当同行车及大气接触的表面层次，它承担较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用；因受到降雨的浸蚀和气温变化的阻碍，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳固性与温度稳固性，且应耐磨、不透水；表面还应有良好的抗滑性与平坦度基层（基层的最下层为底基层）:要紧承担由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气阻碍较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳固性；为保证面层平坦，它还应具有较好的平坦度。

垫层:垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良阻碍或爱护土基处于稳固状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。

按其作用可分为排水层、隔离层、防冻胀层等。

路基处于下列状况的路段应设置垫层：地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿状态的路段；排水不良的土质路堑；有裂隙水，泉眼水等水文不良情形的岩石挖方路段；季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿路段；基层可能受污染的路段。

对路基路面整体性能要求：承载能力稳固性耐久性表面平坦度表面抗滑性能阻碍路基路面稳固性的因素：地理条件地质条件气候条件水文和水文地质条件土的类别由于湿度与温度变化对路基产生的共同阻碍称为路基水温状况。

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质第一节行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。

而其中汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要成因。

一．车辆的种类道路上通行的汽车车辆主要分为客车和货车两大类。

其中：客车：小客车、中客车、大客车货车：整车、牵引式挂车、牵引术半挂车汽车的总荷载通过车辆与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴载作为荷载的标准。

二. 汽车的轴型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。

整车客货车：1.前轴：两个单轮组成的单轴约占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。

三．汽车对道路的静态压力1.定义：汽车在道路上行驶可分为停驻状态和行驶状态。

当汽车处于停住状态时，对路面的作用为静态压力主要是由轮胎传给路面的垂直压力p，它的大小受下述因素的影响。

2.影响因素：a．汽车轮胎的内力pi；b.轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形态；c.轮载的大小。

3.半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、b差别不大。

路面设计中以圆表示。

四.运动车辆对道路的动态影响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。

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，还必须区分不同车型2.轮载的组成和等效换算：标准：双轮组单轴载100KN作为标准轮载。

等效原则换算：某一种路面结构在不同荷载的作用下达到相同的破坏程度为根据的。

第二节环境因素影响直接暴露于空气中，受温度、湿度影响大。

温度的影响作用1.影响机理路基土和路面材料的体积会随着路基路面结构内部的温度和湿度的升降而产生膨胀和收缩。

由于温度和湿度在路基路面结构内部的变化沿深度方向是不均匀的，所以不同深度处胀缩的变化也是不同的。

第二章行车荷载分析在机械工程领域，行车荷载分析是非常重要的一项工作。

通过对行车荷载的分析，我们可以评估和确定机械设备、车辆或结构的承载能力，并为其设计、优化和改进提供参考。

本文将从行车荷载的定义、分类和计算方法三个方面进行分析，以期帮助读者更好地理解行车荷载分析的基本原理和方法。

首先，行车荷载是指机械设备、车辆或结构在运行过程中所受到的力和力矩的总和。

它通常由外部环境条件、使用条件和负载条件等多个因素共同决定。

在行车荷载的分类中，常见的包括静态荷载和动态荷载两种类型。

静态荷载是指荷载大小和方向在运行过程中保持不变的情况，如自身重力和静止的物体重量。

动态荷载则是指荷载大小、方向和作用点在运行过程中发生变化的情况，如行驶中的冲击、振动和突然停车等。

行车荷载的计算方法根据具体情况而定。

在静态荷载的计算中，我们可以通过求解力的合力和力矩的合力来得到结果。

例如，在计算机械设备在直线行驶时所受到的荷载时，我们可以考虑到重力、摩擦力、外部阻力和惯性力等因素，并进行相应的计算。

而在动态荷载的计算中，由于荷载的大小、方向和作用点会发生变化，我们需要采用更加复杂的方法来分析。

例如，在计算行车机构在行驶过程中所受到的荷载时，我们可以使用动力学分析和动力学模拟的方法，并考虑到速度、加速度、负载的变化等因素。

除了以上的基本原理和方法，行车荷载分析还有一些常见的注意事项。

首先，我们需要根据具体情况确定荷载的作用点和作用方向，并进行相应的计算和分析。

其次，我们需要充分考虑荷载的变化范围和可能的极端情况，并进行相应的安全系数设计。

最后，在进行行车荷载分析时，我们还需要选择合适的工具和软件，并遵循相应的标准和规范，以保证结果的准确性和可靠性。

综上所述，行车荷载分析是机械工程领域中一项非常重要的工作。

通过对行车荷载的分析，我们可以评估和确定机械设备、车辆或结构的承载能力，并为其设计、优化和改进提供参考。

通过本文的介绍，希望读者能够更好地理解行车荷载分析的基本原理和方法，并在实际工作中能够灵活运用。

路⾯设计简答题⼀、试⽐较路⾯设计⽅法中的⼒学-经验法与经验-⼒学法的优缺点。

我国现⾏路⾯设计规范是采⽤的哪⼀种设计⽅法？答：⼒学-经验法⾸先将路⾯结构模型化（简化为理想模型的结构图式或⼒学模型），并将⾏车荷载和环境因素的作⽤典型化（转化为代表值或等效当量值），采⽤结构分析理论（弹性层状体系理论或弹性地基板理论等）和计算⽅法（解析法或有限元法等），建⽴起荷载和环境作⽤于路⾯结构的应⼒和位移反应之间的计算模型和公式，作为分析各结构设计变量对使⽤性能指标影响程度的⼿段，检验是否达到或超过预定使⽤性能的⼯具。

所选⽤的使⽤性能指标（设计标准），往往是可以⽤⼒学指标如应⼒、应变、弯沉等表征的结构性能。

⽽设计标准和各项设计参数的选取，都需通过试验路标定和使⽤经验验证或修改。

经验-⼒学法(经验法)主要是通过修建试验路，通过观测道路⾏车荷载试验，获得相应道路使⽤性能指标数据，从⽽建⽴⼒学指标同荷载参数和使⽤性能的关系，⽤来设计路⾯结构的厚度。

本⽅法重在试验，适应于新建道路，⽽旧路改造就很难使⽤。

车辆荷载不同，不同地⽅的⽓候环境，⽔⽂地质不同，在各地⼤量修建试验路进⾏⼤量的试验，其费⽤⾮常昂贵，难以承担。

同时经验法对新材料的应⽤很难适应，对具体材料的实际性能很难较好的利⽤。

对路⾯性能的预测也不够准确。

具有较多的缺点，但在现代路⾯发展初期做为路⾯设计的⼀种过渡⽅法，却是⼀种很好很成熟的⽅法。

⼆、路⾯设计必须满⾜哪些使⽤性能？路⾯设计的任务是什么？按⼯程经济学的观点，并结合路⾯⼯程的具体实际，简述寿命周期费⽤的组成。

答：路⾯设计必须满⾜哪些使⽤性能有：承载⼒、表⾯抗滑性、稳定性、耐久性、表⾯平整度。

路⾯设计的任务：是以最低的寿命周期费⽤提供⼀种路⾯结构，它在设计使⽤期内能按⽬标可靠度满⾜预定的使⽤性能要求。

同时，这种路⾯结构所需的材料、施⼯技术和资⾦，符合当地所能提供的条件和经验。

路⾯的全寿命⽤期费⽤包括：修建费⽤、养护费⽤、改造费⽤、⽤户费⽤。

路基路面工程复习题一、填空题1、表征土基强度的指标有回弹模量E 、地基反应模量K0 、加州承载比CBR 和抗剪强度。

2、按路堤的填土高度不同，可分为矮路堤、一般路堤、高路堤三类。

3、路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护与加固、湿软地基的加固处治。

4、挡土墙的设计方法有承载力极限状态法、正常使用极限状态法两种。

5、土基压实机具的类型较多，大致可以分为碾压式、夯击式、振动式三大类型。

6、水泥混凝土面层板的施工程序为：①安装模板、②设置传力杆、③混凝土的拌和与运送、④混凝土的摊铺与振捣、⑤接缝的设置、⑥表面整修、⑦混凝土的养生与填缝。

1、路基工程的特点有：工程数量大、涉及面广、投资高等。

2、根据填挖情况的不同，路基横断面的典型形式可归纳为路堤、路堑和半填半挖路基三种类型。

3、与一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪、错车道等。

4、堤岸防护直接措施包括植物防护、石砌防护、抛石与石笼防护，以及必要时设置的支挡（驳岸等）。

5、路面损坏状况用类型、严重程度、范围三方面表征。

1、用压入承载板试验所得的土基竖向变形l与压力p之间的关系曲线中，变化大致可以分为弹性变形阶段、塑性变形阶段、破坏阶段三个阶段。

2、路堑设计主要是确定边坡的坡度和形状。

3、导治结构物按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝、格坝。

p1184、按照不同的掘进方向、路堑开挖方案主要有横向全宽挖掘法、纵向挖掘法、混合法3种。

P1935、热拌沥青混合料的配合比设计，包括目标配合比设计阶段、生产配合比设计及生产配合比验证。

6、影响沥青混合料疲劳特性的因素，主要有沥青混合料的密实度、劲度、沥青含量、集料特性、温度、加载速度等。

1、路基除断面尺寸应符合涉及标准外，还应满足：足够的整体稳定性、足够的强度、足够的水温稳定性等基本要求。

2、常见的地面排水结构物类型有边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽、拦水带、蒸发池、渡槽、倒虹吸等。

第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质§2-1行车荷载汽车是路基路面的服务对象，路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。

汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因。

因此，为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能，具有良好的结构性能，首先应对行驶的汽车作分析。

包括汽车轮重与轴重的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及车轴通行量逐年增长的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性比较等。

一、车辆的种类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。

小客车自身重量与满载总重都比较轻，但车速高，一般可达120km/h，有的高档小车可达200km/h以上；中客车一般包括6个坐位至20个坐位的中型客车；大客车一般是指20个坐位以上的大型客车包括铰接车和双层客车，主要用于长途客运与城市公共交通。

货车又分为整车、牵引式拖车和牵引式半拖车。

整车的货厢与汽车发动机为一整体；牵引式拖车的牵引车与拖车是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的拖车、有时可以拖挂两辆以上的拖车；牵引式半拖车的牵引车与拖车也是分离的，但是通过铰接相互联接，牵引车的后轴也担负部分货车的重量，货车厢的后部有轮轴系统，而前部通过铰接悬挂在牵引车上。

货车总的发展趋向是向大吨位发展，特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后，货车最大吨位已超过40-50吨。

汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面，所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准，在道路上行驶的多种车辆的组合中，重型货车与大客车起决定作用，轻型货车与中、小客车影响很小，有时可以不计。

但是在考虑路面表面特性要求时，如平整性，抗滑性等，以小汽车为主要对象，因为小车的行驶速度高，所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。

二、汽车的轴型无论是客车还是货车，车身的全部重量都通过车轴上的轮子传给路面，因此，对于路面结构设计而言，更加重视汽车的轴重。

第一章总论一、填空1. 我国公路用土依据土的颗粒组成、塑性指标和有机质存在情况，可分为（巨粒土）﹑粗粒土）﹑（细粒土）﹑（特殊土）四类。

2．粉性土的毛细水上升速度快而且（高度大），水稳定性(差)。

3．公路路基用土按粒径划分为（巨粒）组、（粗粒）组和细粒组。

4. 公路要求路基路面具有的基本性能包括（承载能力）﹑（稳定性）﹑(耐久性)﹑（表面平整度）﹑（表面抗滑性能）。

6.公路自然区划是根据（道路工程特征相似原则）﹑（地表气候区划差异性原则）﹑（自然气候因素既有综合又有主导作用的原则）三个原则制定的。

7. 公路自然区划分（三）个级别，其中一级区划分（七个）区，二级区划的主要划分依据是（气候和地形）。

8. 路基干湿类型划分为（干燥）、（中湿）、（潮湿）和（过湿）四种。

9. 路基的干湿类型以（分界稠度）来划分。

对于原有公路，按不利季节（路槽底面以下80cm湿度内土的平均稠度）来确定，对于新建公路可以用（路基临界高度）作为判别标准。

三、选择1．用以下几类土作为填筑路堤材料时其工程性质由好到差的正确排列是（B ）。

A ．砂性土-粉性土-粘性土B ．砂性土-粘性土-粉性土C ．粉性土-粘性土-砂性土D ．粘性土-砂性土-粉性土2 ．在公路土中，巨粒土和粗粒土的分界粒径是（B ）。

A ．200mmB ．60,,C ．20mmD ．5mmm3 ．已知某路段预估路面厚度约30cm ，路面表层距地下水位的高度为1.65m，查得临界高度H1 =1.7~ 1.9m，H2 =1.2~ 1.3m，H3 =0.8~ 0.9m，则该路段干湿类型是（B）。

A．干燥B．中湿C．潮湿D．过湿4 ．新建公路路基干湿类型判断的依据是（C ）。

A．填方或挖方高度B．地表水及地下水位C．临界高度D．分界相对含水量7. 确定新建公路路基干湿类型的指标是（C）。

A、平均稠度B、平均相对含水量C、路基临界高度D、路基设计高度8 ．我国公路自然区划的一级区是按（A ）划分的。

§4汽车荷载和环境因素的影响一.行车荷载1.车的种类:2.轴重:我国公路和城市道路路面设计规范 100kN 为设计标准轴重.表2-1 我国常用汽车路面设计参数3.汽车对路面的静态作用影响因素:(1) 轮胎的内压 p (等于与地面的接触压力)(2) 荷载的大小 P (与设计轴重有关)(3) 与路面的接触形状 (与接地半径有关)我国以双轮组单轴标准荷载BZZ-100为设计标准.P=100/4 (kN)p=700 (kPa)双圆荷载d=0.213m;单圆荷载D=0.32m4.运动车辆对路面的动态影响(1) 滚动摩擦力,汽车的推动力等各种水平力Q; 垂直压力P; 附着系数ф Qmax≤P*фф的数值范围见表2-2.(2)冲击荷载由汽车行使时产生的轴载波动引起的.波动荷载最大峰值与静荷载之比为冲击系数,与行车速度,路面平整度,车辆震动特性有关.汽车速度为50时,冲击系数不超过1.3.(3)疲劳荷载的作用重复荷载引起疲劳破坏.5.交通分析交通量及预测.(1)初始年平均日交通量 N1(2)设计年限内交通量年平均增长量 r(3)设计年限 t(4)设计末年年平均日交通量 Nt轴载换算.将不同轴载换算为标准轴载BZZ-100.轮迹横向分布.用横向分布系数η来反映.二.环境因素的影响温度对沥青混凝土性能的影响---按一定温度条件设计湿度对路基强度的影响---确定一定的标准,采取措施保持路基干燥(排水设施)路面内部温度分布的变化---取一定的温度梯度计算温度的变化引起材料的热胀冷缩---设计中对材料的要求。

第一次1.柔性基层，刚性基层，半刚性基层沥青路面各有何特点？①柔性基层：总体刚度较小，在车辆荷载作用之下产生的表面变形较半刚性基层大；②刚性基层：强度高、稳定性好，行车舒适、噪音小，具有良好的使用性能和耐久性。

③半刚性基层：在前期具有柔性基层的力学性质，后期的强度和刚性均有较大幅度的提高，但最终的强度和刚度小于刚性基层。

按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素选择不同的路面结构类型。

2.路基路面的性能要求包括哪几个方面？(1) 承载能力：路基路面结构承受荷载的能力；(2) 稳定性：在降水、高温、低温等环境作用下仍能保持其原有特性的能力；(3) 耐久性：在车辆荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性；(4) 表面平整度：路面表面纵向凹凸量的偏差值；(5) 路面抗滑性：路面表面抗滑能力的大小。

3.路基路面的工程特点主要包括哪几个方面？（1）路线长，工程量大。

（2）沿线地形起伏变化大，地形，地貌，地质，气象特征多变。

（3）沿线经济程度，交通特点不一样。

4.路面结构为什么为分层设计？水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何分层设计？(1) 行车荷载和自然因素对路面的影响,随深度的增加而逐渐变化。

因此,对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐变化。

通过沥青路面结构应力计算结果可以发现,荷载作用下垂直应力，随着深度的增加而变小,水平拉应力一般为表面受压和底面受拉,剪切应力先增加后减小。

为适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑。

(2) 按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同进行分层，通常按照各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和路基（垫层）。

第二次1.不同路基土有何工程特点？如何根据因地取材的选择选择路基填料？（1）级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料。

（2）巨粒土是良好的路基材料。

（3）砂性土是施工效果最好的路基材料。

（4）粘性土是较常见的，效果也较高的路基路面建材。