交通荷载及路面设计参数

路面结构设计计算
路面结构设计涉及到许多方面的计算，包括以下几个关键要素：
车辆荷载：需要根据设计车型和交通流量等因素确定路面所需承载的车辆荷载。

常用的计算方法有AASHTO（美国公路与运输官员协会）标准、Pavement ME Design等。

路面材料特性：不同路面材料具有不同的强度、弹性模量等特性。

需要根据路面所使用的材料类型，如沥青混合料、水泥混凝土等，进行相应的材料特性计算。

路面厚度设计：为了确保路面能够承受车辆荷载并具备足够的寿命，需要计算适当的路面厚度。

常用的计算方法包括经验公式、层间抗裂分析、有限元分析等。

基底和地基设计：路面结构的稳定性也依赖于基底和地基的设计。

需要进行地质勘探和土壤力学参数测试，并根据工程要求计算基底和地基的承载能力。

排水设计：良好的排水系统对路面结构的长期稳定性至
关重要。

需要进行降雨径流计算，确定适当的排水设计参数，包括路肩和排水系统的尺寸和材料。

施工工艺选择：路面结构设计还需要考虑施工工艺，包括路面层次、铺设方式、压实方法等。

需要根据具体情况进行合理的选择。

综上所述，路面结构设计涉及到多个方面的计算和分析，需要根据具体情况采用相应的计算方法和标准，以确保设计的路面结构具备足够的承载能力和稳定性。

混凝土路面荷载计算方法一、前言混凝土路面是公路交通建设中常用的一种路面类型，其重要性不言而喻。

为了确保混凝土路面的安全、稳定和耐用性，需要进行荷载计算。

本文将详细介绍混凝土路面荷载计算的方法。

二、荷载分类1. 静载荷：指车辆停放在路面上的荷载，包括自重、人工荷载和车辆荷载等。

2. 动载荷：指车辆行驶时对路面的荷载，包括车轮荷载、轮胎压力和动态荷载等。

三、荷载计算方法1. 静载荷计算方法静载荷计算方法主要有静重法和等效轴重法两种。

（1）静重法静重法是指根据路面的自重和人工荷载计算路面承受的静载荷。

计算公式为：Q=γHL，其中Q为静载荷，γ为单位面积的荷载，H为路面厚度，L为路面长度。

需要注意的是，γ的取值应根据路面的使用情况和地理位置确定。

（2）等效轴重法等效轴重法是指将车辆的轴重按照一定比例转化为等效轴重，然后再计算路面的静载荷。

计算公式为：Q=αZ，其中Q为静载荷，α为等效系数，Z为等效轴重。

等效系数的取值应根据车辆类型、车速和路面类型等因素确定。

2. 动载荷计算方法动载荷计算方法主要有影响面积法和阻力系数法两种。

（1）影响面积法影响面积法是指根据车轮轮胎的接触面积计算路面承受的动载荷。

计算公式为：Q=PA，其中Q为动载荷，P为轮胎压力，A为轮胎接触面积。

需要注意的是，轮胎压力的取值应根据车辆类型和轮胎规格等因素确定。

（2）阻力系数法阻力系数法是指根据车速和路面类型等因素确定阻力系数，然后计算路面承受的动载荷。

计算公式为：Q=Kv²，其中Q为动载荷，K为阻力系数，v为车速。

阻力系数的取值应根据路面类型、车速和车辆类型等因素确定。

四、荷载计算实例以等效轴重法为例，假设一辆货车的轴重为10吨，共有4个轴，车速为30km/h，转化为等效轴重后为20吨。

假设混凝土路面的使用年限为20年，路面长度为1000米，路面宽度为3.5米，路面厚度为20厘米。

根据计算公式Q=αZ，可得到静载荷为700kN。

新建路面设计1。

项目概况与交通荷载参数该项目位于西南地区,属于二级公路，设计时速为40Km/h,12米双车道公路,设计使用年限为12.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8。

2%, 方向系数取55。

0％, 车道系数取70。

0％。

根据交通历史数据，按表A.2.6—1确定该设计公路为TTC4类，根据表A.2。

6—2得到车辆类型分布系数如表1所示。

表1。

车辆类型分布系数根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示.表2. 非满载车与满载车所占比例(％）根据表6。

2.1,该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。

根据附表A.3。

1—3,可得到在不同设计指标下,各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。

表3。

非满载车与满载车当量设计轴载换算系数根据公式（A。

4。

2)计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8，109，551，对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339，245。

本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4，989,710，交通等级属于中等交通。

2. 初拟路面结构方案初拟路面结构如表4所示。

表4. 初拟路面结构路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00，则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa.3。

路面结构验算3。

1 沥青混合料层永久变形验算根据表G。

1。

2，基准等效温度Tξ为20.1℃，由式（G.2。

1)计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.5℃。

可靠度系数为1.04。

根据B。

3。

1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度(hi）如表5所示。

利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力(Pi）.根据式（B。

路面工程(第五版)习题参考答案备注：综述题有些只给了大纲，需要加以展开论述。

第一章路面工程概述（课本第一章相关部分）1、路面的功能要求包括哪几个方面？A.强度和刚度（承载能力）B 稳定性（水温稳定性）C 耐久性D 表面平整E 抗滑F 环保性－少尘、低噪音G 辨识性－色彩、车道改变2、对路面有哪些基本要求？(1)具有足够的强度和刚度(2)具有足够的水温稳定性(3)具有足够的耐久性和平整度(4)具有足够的抗滑性(5)具有尽可能低的扬尘性(6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸3、路面结构为什么要分层，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何进行分层？行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱，对结构层材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐减弱。

按照使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同划分。

通常分为面层、基层和功能层。

水泥混凝土路面：面层（水泥混凝土面板），基层(可分几个亚层),功能性垫层沥青混凝土路面：分层更细，面层、基层均可分几个亚层、在路基与基层间可设功能层。

4、路面结构层位与层位功能(沥青路面与水泥路面不同)面层：面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，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定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。

基层：主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的路基（含垫层及土基），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；基层受大气影响较面层小，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定性；同时，为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。

功能层：为保证面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态必要时设置功能层。

我国常⽤汽车路⾯设计参数第三章⽔泥混凝⼟路⾯交通参数的调查与分析§3－1 交通荷载调查⽅法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，⽽且，车辆荷载的作⽤⼜是影响路⾯使⽤寿命的关键因素之—。

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，车辆荷载是路⾯设计时考虑的重要因素。

影响路⾯设计的车辆荷载作⽤的参数主要是：设计使⽤期内标准轴载的累计作⽤次数。

为此，需采集交通量和轴载⽅⾯的数据，预测设计使⽤期内的交通增长，进⾏标准轴载作⽤次数的当量换算等交通分析。

⾸先应对⾏驶的汽车作调查分析，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个座位⾄20个座位的中型客车；⼤客车⼀般是指20个座位以上的⼤型客车(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、牵引式挂车和牵引式半挂车。

整车的货厢与汽车发动机为⼀整体；牵引式挂车的牵引车与挂车是分离的，牵引车提供动⼒，牵引后挂的挂车，有时可以拖挂两辆以上的挂车；牵引式半挂车的牵引车与挂车也是分离的，但是通过铰接相互连接，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—50t。

在交通调查中，⼀般将汽车分为⼗类：即⼩型客车、⼤型客车、⼩型载货汽车、中型载货汽车、中型载货⾃卸汽车、中型载货特种汽车、⼤型载货⾃卸汽车、⼤型载货特种汽车、载货拖拉机、⼤型载货汽车。

每种汽车应属于何种分类，交通部⼯管司提供了交通调查分类图。

1沥青路面设计1.1路面设计原则①路面设计应根据使用要求和气候、水文等自然条件，结合当地实际经验进行。

②在满足交通量和使用要求的前提下,应因地制宜,选择合理方案。

③结合当地实际，在路面设计方案中应用有效的新材料、新工艺、新技术。

④路面设计方案应注重环境保护和施工人员的健康安全。

⑤为提高路面工程质量，应进行机械化施工。

⑥高速公路和一级公路的路面不得分期修建。

1.2新建沥青路面设计1.2.1设计标准①由《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）可得，路面结构的目标可靠度和目标可靠指标不应低于表1.1的规定1.1目标可靠度和目标可靠指标公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路目标可靠度（%） 95 90 85 80 70目标可靠指标β 1.65 1.28 1.04 0.84 0.52②该公路为二级公路，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定（如下表1.2所示）路面结构设计年限为12年。

1.2路面结构设计使用年限（年）公路等级 设计使用年限 公路等级 设计使用年限高速公路、一级公路 15 三级公路 10 二级公路 12 四级公路 8③采用下表1.3的参数，标准荷载为BZZ-100。

表1.3设计轴载的参数1设计轴载（KN） 轮胎接地压强（Mpa）单轮接地当量圆直径（mm）两轮中心距（mm）100 0.70 213.0 319.51.2.2交通荷载参数分析①根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）附录A.1车型分类。

②交通数据调查该项目交通量见表1.4，交通增长率为7.0%，方向系数取0.5，可靠度系数β取为1.04，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）采用水平3的车道系数，根据表1.5取为1.0。

表1.4 交通组成交通组成 交通量（辆/日） 车型 交通组成 交通量（辆/日） 车型 小客车 739 小 跃进NJ131105 小66 中大客车 285 大 五十铃NPR595G北京BJ130 250 小 江淮196 中HF140A交通SH361 102 大 江淮HF150155 中太拖拉138 83 大 东风KM340189 中85 特大 金杯SY132 395 小 东风SP9135B46 特大 金杯SY450 345 小 五十铃EXR181L1.5 车道系数单向车道数 1 2 3 ≥4高速公路 - 0.70-0.85 0.45-0.60 0.40-0.50其他等级公路 1.00 0.50-0.75 0.50-0.75 - 各类车型技术参数见表1.6。

沥青路面交通荷载等级沥青路面交通荷载等级指的是道路能够承受的车辆荷载的级别。

它是衡量路面结构强度和耐久性的一个重要指标，对于设计和施工工程来说具有重要意义。

本文将从定义、分类、计算以及影响因素等方面对沥青路面交通荷载等级进行详细介绍。

一、定义沥青路面交通荷载等级是指路面能够承受的车辆荷载大小。

它通常表示为“PCN”（Pavement Classification Number），是一个综合性指标，用于判断路面结构的强度和承载能力，从而保证道路的耐久性和使用性能。

二、分类根据沥青路面的荷载等级不同，可以将其分为以下几个等级：1.轻型：指轻型汽车、摩托车等小型车辆的荷载，通常用PCC （Primary Consistent Category）表示。

2.中型：指中型卡车、公交车等中型车辆的荷载，可以分为PCC8、PCC16等等级。

3.重型：指重型卡车、货车等大型车辆的荷载，可以分为PCC20、PCC22等等级。

三、计算方法计算沥青路面交通荷载等级的方法包括经验法、理论法和现场试验法。

其中，经验法是根据大量的实际工程经验所总结出来的一种计算方法，其计算结果相对较为简单和方便，但准确性有限；理论法是通过理论分析和模型计算来确定荷载等级，具有较高的准确性，但计算复杂度较大；现场试验法则是通过在实际道路上的测试和试验来获得荷载等级，具有直观性和实用性。

四、影响因素沥青路面交通荷载等级的确定受到多种因素的影响，包括道路结构、材料性能、交通流量、环境条件等。

具体影响因素如下：1.道路结构：包括路面厚度、集料类型、底基层状况等。

2.材料性能：指沥青混合料的强度、稳定性等性能参数。

3.交通流量：道路上车辆的数量和车型分布等。

4.环境条件：包括温度、湿度、气候等。

五、重要性沥青路面交通荷载等级的确定对于设计和施工工程来说非常重要。

它直接关系到路面的使用寿命、安全性和经济性。

如果荷载等级过低，路面的强度可能不足以承受车辆荷载，导致路面损坏、塌陷等问题；如果荷载等级过高，会导致设计和施工成本的增加。