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第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性

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路基路面-行车荷载、环境因素、材料的力学特性 (1)

路基路面-行车荷载、环境因素、材料的力学特性 (1)

三、汽车对道路的静态压力
1、汽车对道路的作用 停驻状态：对道路的作用力为静态垂直压力。 行驶状态：对道路的作用力为动态垂直压力、水 平力、 振动力。 2、汽车对道路的静态压力 静载的大小与车辆的总质量及轮轴的形式有关。 影响静态垂直压力大小的因素： （1）汽车轮胎的内压力pi； （2）轮胎的刚度和轮胎与路面的接触的形状； （3）轮载的大小。



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。 要发展多轴多轮。 对超载的定义：2000年2月，交通部《超 限运输车辆行驶公路管理条例》规定： “单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg，单 轴（每侧双轮胎）载质 量10000kg，双联 轴（每侧双轮胎）载质量 18000kg。”附 则第二十九条规定，单轴轴载最 大不得 超过13000kg。
第二章 行车荷载、环境因素、 材料的力学特性
基本内容
第一节 行车荷载
第二节 环境因素影响 第三节 土基的力学强度特性 第四节 土基的承载能力 第五节 路基的变形破坏及防治
第六节 路面材料的力学强度特性
第七节 路面材料的累积变形及疲劳特性
第一节 行车荷载
研究行车荷载的原因：



1、汽车是路基路面的主要服务对象，又是造成 路基路面结构损坏的主要成因。 2、汽车对路基路面作用力的大小、特性、分布、 持续时间、在使用期内行车的变化情况及数量 影响路面的使用性能。 3、汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原 因。要做好路基路面结构设计，必须对行车荷 载进行分析。
行车荷载的主要研究内容：


车辆的种类； 汽车的轴型； 汽车对道路的静态压力； 运动车辆对道路的动态影响； 交通分析。

长大路基路面之第二章__行车荷载、环境因素、材料的力学性质

长大路基路面之第二章__行车荷载、环境因素、材料的力学性质
态。因此需要有抗弯拉强度。 2）试验：简支小梁试验，三分点加载。
4. 应力应变特性 应力应变特性的含义，可以用应力－应变曲线表征，但多
用模量随应力或应变的变化来表征。
1）颗粒材料的应力－应变特性 无机结合料碎（砾）石材料。用三轴试验。应力应变呈现非线 性。用回弹模量 Er 表征。
2）水泥稳定类材料的应力－应变特性 包括水泥混凝土，水泥土，水泥稳定碎石等。 单轴试验，三轴试验（最好是三轴试验）和室内承载板试验： 测抗压回弹模量。 小梁试验：测抗折弹性模量。和测抗弯拉强度的设备相同，主 要要测挠度。
（5）疲劳曲线：应力比与重复作用次数的关系曲线，称为疲
劳曲线。 （6）疲劳寿命：达到破坏的应力重复作用次数。
2）研究疲劳特性的目的 度同反复应力作用次数间的定量关系（ 即疲劳方程），以便估计路面的疲劳寿命。
•
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.11.1820.11.18Wednesday, November 18, 2020
2、地基反应模量
适用范围及定义： 适用于温克勒（E.Winkler）地基。假定土基顶面任一点的
弯沉仅同作用。于该点的垂直压力成正比，而同其相邻点处的压
力无关。即地基可以认为由许各不相连的弹簧组成。 一般刚性 路面下路基采用温克勒（E.Winkler）地基。
地基反应模量：压力与弯沉之比。
K p/l
试验：三轴压缩试验。 影响因素：荷载的大小和作用次数，级配（↑，↑），细料 含量（↑，↓）。 4）沥青混合料累积变形 试验：单轴或三轴压缩试验 影响因素：荷载的大小和作用次数，温度（↑，↑），集料 的状况（棱角（↑，↓），密实级配比开级配的累积变形小。
2．疲劳特性 1）定义： （1）疲劳：对于弹性状态的路面材料承受重复应力作用时， 可能在低于静载一次作用下的极限应力值时出现破坏，这种材料 强度降低的现象称为疲劳。 （2）疲劳强度：出现疲劳破坏的重复应力值。 （3）疲劳极限：疲劳强度随重复作用次数的增加而降低。有 些材料在应力重复作用一定次数后，疲劳强度不再下降，趋于稳 定值，此稳定值称为疲劳极限。 （4）应力比：重复应力与一次加载得出的极限应力之比称为 应力比。

2章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质

2章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质

五. 交通分析（交通调查：车辆数/车辆类型/货车满载程度）
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 （年平均交通量、高峰小时交通量、日分布不均匀系数、年增长率）
（1）初始年平均日交通量：
365
Ni
N1
i1
365
（2）设计年限内累计交通量：
（2-6）
Ne
365N 1
1 t
P03
P13 P23
P02
P12 P22
P01
P11 P21
25 L1 L2 L3
B1 S1
B1 S1
B2 S2 B3 S2 B2
比较复杂的轮胎接地面积计算
四. 运动车辆对道路的动态影响
1. 动态力
水平力(滚动摩阻/加减速制动摩擦力/ 弯道侧向摩擦力) 、振动力
Qmax P
（2-4）
路面附着系数f与路面结构类型、干湿状态及车速有关
➢路表温度变化与气温大致同步，但温度较气温高
➢不同深度处的温度同样随气温变化呈周期变化，升降幅 度随深度增加而减小，峰值出现也随深度增加而滞后
一天内不同时刻沿水泥混凝土 面层深度的温度日变化曲线
观测结果分析：
水泥混凝土面层温度梯度与气 温的日变化曲线
➢顶面与底面之间的温差，在一天内经历了由负到正，再由正 到负的循环变化
《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》
第五十四条 机动车载物不得超过机动车行驶证上核定的载 质量，装载长度、宽度不得超出车厢，并应遵守下列规定：
(一)重型、中型载货汽车，半挂车载物，高度从地面起不 得超过4米，载运集装箱的车辆不得超过4.2米；
(二)其他载货的机动车载物，高度从地面起不得超过2.5米；

第2章 行车载荷

第2章 行车载荷

Tmax = a + bTa⋅max + cQ
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—相应的日最高气温， ℃； 路面某一深度处的最高温度， 相应的日最高气温， 路面某一深度处的最高温度 相应的日最高气温 Q—相应的太阳日辐射热，J/㎡； a.b.c—回归常数。 相应的太阳日辐射热， ㎡ 回归常数。 相应的太阳日辐射热 回归常数
5、交通分析 、
（2）轴载组成与等效换算 ）
不同重量的轴载对路面结构的损伤程度不同，对于路面结构设计而言， 不同重量的轴载对路面结构的损伤程度不同 ，对于路面结构设计而言， 除 了设计期限内的累计交通量外， 了设计期限内的累计交通量外，设计人员普遍应该关注的另一个重要交通参数便 是各级轴载所占的比例， 轴载组成或轴载谱。 是各级轴载所占的比例，即轴载组成或轴载谱。 轴载谱调查：在交通量观测中，记录通行车辆的轴数和轴载大小， 轴载谱调查： 在交通量观测中， 记录通行车辆的轴数和轴载大小， 然后按 轴载大小分类统计累计轴载数，这种调查称为轴载谱调查。 轴载大小分类统计累计轴载数，这种调查称为轴载谱调查。 轴载谱：将轴载谱调查资料整理成表示各级轴载作用频数百分率直方图， 轴载谱：将轴载谱调查资料整理成表示各级轴载作用频数百分率直方图，作 为该类车辆的典型轴载谱。
(truck) 牵引车与挂车分离，铰接。 牵引式半挂车 牵引车与挂车分离，铰接。
第一节 行车荷载
2、汽车的轴型 、
轴重是路面设计的关键。 轴重是路面设计的关键。 是路面设计的关键 整车、客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 整车、客货车： 极少数为双轴单轮。约占1/2。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 2、后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 大部分为双轴双轮。 大部分为双轴双轮。 我国的设计标准轴载为100kN 我国的设计标准轴载为

2-行车荷载、环境因素、材料的力学性质

2-行车荷载、环境因素、材料的力学性质

轴载变化的变异系数影响因素： a)行车速度：车速越高，变异系 数越大； b)路面的平整度：平整度越差， 变异系数越大； c)车辆的振动特性：轮胎的刚度 低，减振装置的效果越好，变 异系数越小。 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。 冲击系数＝动轮载/静轮载

该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和 厚度的增加而减小。
要求： 工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。
KnP 路基工作区深度：Z a＝ γ
3
一般K＝0.5
◆ 3 路基土的应力——应变特性
弹性变形和塑性变形 提高路基土的抗变形能力是提高路基路面整 体强度和刚度重要方面。

压 入 承 载 板 试 验
3）交通荷载轴载换算和统计计算

a）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、轴型轴载、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 设计年限内累计交通量。对路面而言，主要是轴重。 轴载组成与轴载换算：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。
三 轴 压 缩 试 验
非线性变形———局部线性体 即在曲线的一个微小线段内近似视为直线，以其斜率为模量 1)、初始切线模量 应力值为零应力—应变曲线斜率 2)、切线模量 某一应力处应力—应变曲线斜率， 反映该应力处变化 3)、割线模量 某一应力对应点与起点相连割线 模量，反应该范围内应力—应变平均状态 4)、 回弹模量 应力卸除阶段，应力—应变曲线的割线模量 反映地基瞬时荷载作用下的可恢复变形性质。 总结：①前三种应变包含回弹应变和残余应变 ②回弹模量则仅包含回弹应变，部分反映了土的弹 性性质。

第二章 行车荷载

第二章 行车荷载

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。

[2] 行车荷载


五、交通分析
路面结构设计中，要考虑设计年限内，车辆对 路面的综合累计损伤作用，必须对现有的交通量、 轴载组成及增长规律进行调查和预估，并通过适 当的方式将它们换算成当量标准轴载的累积作用 次数。
交通量调查，将车辆分成11类：小型货车、中型 货车、大型货车、小型客车、大型客车、拖挂车、 小型拖拉机、大中型拖拉机、自行车、人力车和 畜力车。
不同轴型货车代表车型：
二轴车 三轴车
四轴车
五轴车 六轴车
拖挂车代表车型：
三轴车 五轴车
四轴车 六轴车
2. 交通（轴载）量调查方法
根据实测道路通过轴载次数和重量，获得典型轴载谱。
轴载谱
方法一(以轴型为基础)：
按照不同的轴轮类型把车轴分类(单轴单轮、单轴双轮、双 联轴双轮、三联轴双轮)，然后对所有车轴进行称重调查， 按照轴型归类得到各类轴的轴载谱；
设计车道为道路行车道内承受交通最繁重的一个车道，是整个路面的最不利车道。 初期年平均日货车交通量（双向）乘以方向分配系数和车道分配系数，即为设计 车道的年平均日货车交通量(ADTT)。
2) 以车辆类型为基础进行各种轴型的轴载称重和统计时， 可将2轴6轮及以上车辆分为整车、半挂和多挂3大类， 每类车再按轴数细分，分别按车型称重后得到单轴轴载 谱。
方法(1)的直接对象是轴，适合于对轴型有较好识别能力的 快速自动称重仪器。
方法二（以车辆类型为基础）：
把车辆按照轴型组成和轴数进行分类(如三轴整车、三轴半 挂等)，分别调查各类车辆的通过数，并在各类车辆中抽取 一定数量进行称重调查，再统计得到各类轴的轴载谱。
方法(2)把车辆按照轴型进行分类，调查时统计的是车辆数， 便于识别，适合于人工配合进行的移动或慢速固定设备测 定，并与交通量观测数据协调。

路面路基工程 第二章 行车荷载环境因素材料力学性质

不良地质条件：泥石流、溶洞等。 较大自然灾害：大暴雨地区。
二、路基病害防治 prevention
提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施： For Improving subbase stability and preventing damage, we can use the following methods:
1]
2、轴载的组成与等效换算： component of axle load and equivalent converted 轴载谱axle load spectrum :各级轴载所占的比例. 等效原则换算：principle of equivalent converted
某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的损坏程度为根据的。
六、交通分析：traffic analysis
1、交通量：traffic volume 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，还必须区分不同的车型。
365
Ni
N1
i1
365
Ne
365N1
[(1
)t
1]
Ne
365Nt
(1 )t1
[(1
)t
南方—雨季积水湿软路基 south: soft subbase by gathered water
第三节 土基的荷载变形特性 loading deformation in soil
一.土基的受力状况 1路基受力： 自重 weight 车辆荷载 vehicle load
P—车轮荷载换算的均布荷载 KN/㎡ D—圆形均布荷载作用面积的直径。 Z—应力作用点深度。 r—土的容重。
碎落dehris

[2] 行车荷载


3. 轴载换算
调查得到的轴载与通行次数可以按等效原则换算为标 准轴载当量通行次数，我国水泥混凝土路面设计规范 和沥青路面设计规范均选用单轴双轮组轴载100kN （BZZ-100）作为标准轴载。
各种轴载的作用次数进行等效换算的原则是：
第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一 种路面结构，甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界 状态，乙轴载作用使路面达到相同临界状态的作用次 数为N2，此时甲乙两种轴载作用是等效的；
对改建工程可根据有代表性的月、日、时的实测轴载谱， 或调查的各类型车的轴载分布资料（可将单轴大于或等于 25KN的各种车辆分别按轴重每10KN分级排列）。
轴载换算方法：
1) 当以弯沉进行厚度设计及沥青层层底拉应力验算时
Pi 4.35 N C1 C2 ni ( ) P i 1
K
不计25KN以下轴载
-100 -80 -60 -40
接 地 压力 值（ MPa）
1.0
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4
1.0
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0.2
0.0 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
横 向 轴 （mm）
-100 -80
-60
-40
2) 当进行半刚性基层层底拉应力验算时
pi N c1 c 2 ni ( ) P i 1
' ' '
k
8
不计小于50KN的轴载
式中： C1´ ──轴数系数；当间距小于3米时，按双轴或 多轴计算C1´ =1+2(m-1), m是轴数。 C2´──轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5， 四轮组为0.09 。

chap2行车荷载、环境因素、材料的力学性质


2021/3/8
19
二、温度对路基路面的影响
1、 对路基的影响 温度单独影响较小，主要是水温结合，发生冻胀和春融。 1） 产生原因： ①体积增大②弱结合水向冰冻区移动 2） 影响因素：
①路基土对冰冻的敏感性（细颗粒含量大） ②气温下降缓慢 ③水的供给 3）措施： ①降低地下水位 ②采用砼路面结构组合或密级配沥青砼。
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四、汽车对道路的动力作用
动荷载 振动 竖向力 运动 水平力
1、变异系数：标准离差与轮载静载之比（0~0.3）
动荷系数：动载/静载（K＞1）
影响因素：①行车速度②平整度③车辆的振动特性
2、荷载具有瞬时性
作用时间0.01~0.1S,若V=60Km/h，则t取0.03S
3、重复特性 ①弹性材料 疲劳→强度降低
图2-7 轮迹横向分布频率曲线 (单向行驶一个车道)
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图2-8 轮迹横向分布频率曲线 (混合行驶双车道)
14
横向分布频率：以轮迹的大约宽度（25cm）为条带，条带 上受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数。
柔性路面
车道数
η
刚性路面
单车道
1
公路等级
纵缝边 缘处
双 车 道
四车道
分道行 驶
沥青路面水泥混凝土路面和半刚性路面的结构特性不同，损
伤的标准也不相同，因而系数α和n取值各不相同。具体数值在
有关202章1/3/节8 分别作介绍。
13
4、轮迹横向分布系数 在路面设计中我们通过调查和分析得到的交通量资料往往
是整个路面宽度范围内所有行车道上的总交通量，但每个车道 上的交通量并没有这么多，而且各不相同。我们设计采用的应 是具有最大交通量的车道，这就需要对轴载（轮载）在车道横 断面上的分布作调查分析。
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3、车辆的种类
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 构设计主要以轴重或轮压作为荷载标准。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。
该深度Za随车辆荷载增大而 增大，随路面的强度和厚度 的增加而减小。
要求： 工作区内：强度、稳定性重要，压实度提高。
2、路基工作区(Work Zone)
3、路基土的应力－应变特性
路基土的变形包括弹性变形和塑性变形，过大的塑性变形导致沥 青路面出现车辙和纵向不平整，会导致水泥混凝土路面板的断裂。 在柔性路面结构中，土基的变形占很大部分。
3、路基土的应力－应变特性
土基的模量
（1）初始切线模量——应力值为零 时的应力-应变曲线的正切，如图① 所示，代表加荷开始时土的应力-应 变关系。 （2）切线模量——某一应力级位处 应力-应变曲线的斜率，如图②所示， 反映土在该级位应力-应变变化的精 确关系。 （3）割线模量——以某一应力值对 应的曲线上的点同起始点相连的割线 的斜率，如图③所示，反映在该应力 级范围内的应力-应变关系的平均情 况。 （4）回弹模量——应力卸除阶段应 力-应变曲线的割线模量，如图④所 示，反映土在回弹变形范围内的应力 -应变关系的平均情况。
第一节行车荷载
1.汽车是路基路面的服务对象。路基路面的主要功能是 保证车辆快速、安全、舒适、经济通行。 2.汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原因。要做 好路基路面结构设计，必须对行车荷载进行分析。
2、行车荷载的主要研究内容
汽车的轮重与轴重； 不同车型的车轴布置； 设计期限内，汽车的轴型分布及汽车年通过量的逐年变化； 汽车的静态荷载与动态荷载特性比较。
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：
式中：P——作用在车轮上的荷载，kN； p——轮胎接触压力，kpa； δ——接触面当量圆半径，m。
b)单圆荷载的当量圆直径D：
轮胎与路面的接触形状如下图所示：
5、汽车对道路的静态压力
6、运动车辆对道路的动态影响
2
4
6
8
时刻（h）
图2-12 水泥混凝土面层温度日变化曲线
◆1、温度对道路的影响
23 0
5
10
27 24:00
5:00
温度（℃）
31
35
10:00
19:00
39 16:00
41 14:00
深度（cm）
15
8:00 20
图2-13 一天内不同时刻沿水泥混凝土面层深度的温度变化曲线
◆1、温度对道路的影响
温度（℃） 梯度（℃／cm）
32
1.2
29
气温
0.9
26
面层厚22cm
0.6
23
0.3
温度梯度
20
0
17
10 12 14 16 18 20 22 24
2
4
6
8
时刻（h）
图2-14 水泥混凝土面层温度梯度与气温的日变化曲线
◆2、湿度对道路的影响
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
第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性
第一节 行车荷载 第二节 环境因素影响 第三节 土基的力学强度特性 第四节 土基的承载能力 第五节 路基的变形破坏及防治 第六节 路面材料的力学强度特性 第七节 路面材料的累积变形及疲劳特性
主要内容：
1、研究行车荷载的原因和必要性 2、行车荷载的主要研究内容 3、车辆的种类 4、汽车的轴型 5、汽车对道路的静态压力 6、运动车辆对道路的动态影响 7、标准轴载 8、超载与超限 9、交通荷载轴载换算和统计计算
在交通调查中，一般将汽车分为八类： 大型货车；中型货车；小型货车；大型客车；小型客车；
拖挂车；集装箱；大中型拖拉机 通过调查可以得到某断面昼夜混合汽车交通量可作为道
路的通行能力评定 路面设计与验算使用的交通量是标准轴载累积作用次数。 昼夜混合交通量用于路面设计时，应有汽车的轴数和轴
4、汽车的轴型
在重载交通条件下，沥青路面主要损害类型表现为行车道轮迹 带车辙与裂缝(龟裂与纵向裂缝)；若上述裂缝得不到即使的养 护维修，在水的作用下将进一步发展为松散或坑槽等水损害。
松散、坑槽严 重
4、汽车的轴型
汽车的重量通过车轴上的车轮作用于路面
因此，路面结构设计而言，应特别重视轴或轮重和其作用次数， 而不是汽车种类和数量。
1、路基受力状况
车轮荷载应力： Z

K
P Z2
,
一般K

0.5
路基自重应力： B Z 路基任意点： Z B
2、路基工作区(Work Zone)
概念：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土
自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时， 该深度Za范围内的路基称为路基工作区。
路面材料产生疲劳破环的主要原因
7、标准轴载
作用在路面的设计荷载千变万化，一般选用一种轴载作为
路面结构设计的标准轴载，其他各种轴载按照一定原则换 算成标准轴载。
标准轴载要求对路面的响应较大、又能反映本国公路运输
运营车辆的总体轴载水平。
8、超载与超限
超载运输是车辆所装载货物超过车辆额定载货质量。 超限运输指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。 超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响，
路基承载力指标： （均采用一定应力级位下的抗变形能力） 土基回弹模量E 地基反应模量K 加州承载比CBR
1、土基回弹模量（E）
反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形性质，因而可 以应用弹性理论公式描述荷载与变形之间的关系。 通常以圆形承载板压入土基的方法测定回弹模量。 两种承载板：柔性压板和刚性压板 承载板的大小：通常采用轮印当量圆直径。但是对刚性 路面有时可采用较大直径。 采用逐级加载法（每次加载0.04Mpa，回弹变形值超1mm 时停止加载）
图2-7 轮迹横向分布频率曲线 （单向行驶一个车道）
图2-8 轮迹横向分布频率曲线 （混合行驶双车道）
9、交通荷载轴载换算和统计计算
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）； ②等厚度原则：用不同标准轴载设计的路面结构厚度相同。
土基土的组成包括固相、液相和气相三部分（三相体）。路基土 在应力作用下呈现的变形特性同理想的线弹性体有很大区别。
试验：压入承载板试验
土基的应力应变关系除了出现非线性特性以外，还表现出塑性性 质。即当荷载完全卸除时，变形不会全部恢复。（残余变形或塑 性变形）
路基土在车轮荷载作用下产生的应变，不仅与荷载应力的大小有 关系，而且与荷载作用持续的时间有关系。加载初期，变形量随 荷载持续时间的延长而增大，以后逐渐趋向稳定。表现出流变特 性，主要与塑性应变有关。
◆1、温度对道路的影响
温度（℃）
40 表面下2cm
30
7cm
30cm
20
气温
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 1
月份
图2-15 沥青面层月平均温度的年变化曲线
◆1、温度对道路的影响
温度（℃）
35
表面下1.5cm
32
5cm
11cm
29
16cm
26
23
气温Βιβλιοθήκη 208 10 12 14 16 18 20 22 24
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
◆2、湿度对道路的影响
• 湿度
120
80
重复应力28kPa
回弹模量（MPa）
40
0
10
20
30
含水量ω(%)
图2-10 湿度对路基刚度的影响
主要内容
路基受力状况 路基工作区 路基土的应力－应变特性 重复荷载对路基土的影响
轴载组成与轴载换算：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。
9、交通荷载轴载换算和统计计算
2）轮迹横向分布：总轴载作用按一定规律分布于车道横断
面的现象称为轮迹横向分布，车道综合累计需考虑。
动弹性模量（MPa）
◆1、温度对道路的影响
104 103 102 -20 -10 0 10 20 30 40
温度（℃）
图2-9 温度对沥青混凝土动弹性模量的影响
◆1、温度对道路的影响
温度（℃）
50
40
30
20
10
4
6
表面下2cm 7cm
15cm
气温
8
10
12
14
16
18
20
22
24
时刻（h）
图2-11 沥青面层温度日变化曲线
载。
4、汽车的轴型
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
4、汽车的轴型 汽车的轴型
4、汽车的轴型 汽车的轴型简化图
2019/10/10
4、汽车的轴型
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。