02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质
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行车荷载、环境因素页数:16
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行车荷载页数:6
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第二章行车荷载环境因素及材料力学性质页数:120
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02路基路面工程-行车荷载温度环境及材料力学性质页数:51
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第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质页数:7
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第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质
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。
路基路面工程名词解释简答题思考题
路基路面工程一、名词解释1.路基临界高度:不利季节路基处于某种临界状态时（干燥、中温、潮湿）上部土层（路床顶面以下80cm）距地下水位或地面积水水位的最小高度。
2.强度：指材料达到极限状态或出现破坏时所能承受的最大荷载（或应力）。
3.疲劳曲线：各种疲劳应力的分布曲线。
4.小挠度弹性薄板：虽然板很薄，但仍然具有相当的弯曲刚度，因而其挠度远小于厚度。
5.冲突系数：振动轴载的最大峰值与静载之比称为冲击系数。
6.轴载谱：记录各种压力轴下，各种轴载的分布图。
7.容许弯沉：路面使用期末不利季节，标准轴载作用下双轮轮隙中容许出现的最大回弹弯沉值。
8.CBR：承载能力以材料抵抗局部和在压入变形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示CBR值。
9.疲劳：材料强度下降的现象。
10.疲劳强度：在重复荷载作用下而不发生破坏的最大应力值。
11.疲劳原因：材料的不均质或存在局部缺陷。
12.疲劳寿命：材料出现疲劳破坏所对应的重复作用次数称为疲劳寿命。
13.疲劳极限：材料在某一重复应力作用次数后，经受多次作用也不产生疲劳破坏，该作用次数称为疲劳极限。
14.滑坡：边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对另一部分土体滑动的现象称为滑坡。
15.主动土压力：主动土压力是指挡土墙在墙后土体作用下向前发生移动，致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时，墙后土体施于墙背上的土压力。
16.被动土压力：被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土，致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时，填土施于墙背上的土压力。
17.静止土压力：静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移，墙后土体施于墙背上的土压力。
18.理想线弹性体：在一定应力范围内，应力与应变关系呈线性特征，且当应力消失，应变随之消失，恢复初始状态。
19.基层反射裂缝：指半刚性基层先于沥青层开裂，在荷载应力和温度应力的共同作用下，在基层开裂处的面层底部产生应力集中而导致面层底部开裂，而后向上扩张致使裂缝贯穿面层全厚度。
路基路面工程习题参看答案
路基路面工程习题参看答案路基路面工程复习题参考答案（要点－结合要点阐述）（华南理工大学交通学院）1、对于综述题－需要结合要点阐述2、不完整的参见教案与课本第一章总论1、对路基路面的要求对路基基本要求：A 结构尺寸的要求，B 对整体结构（包括周围地层）的要求C 足够的强度和抗变形能力，D 足够的整体水温稳定性对路面基本要求(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2、影响路基路面稳定的因素－此章节内容需要学后再看水文水文地质气候地理地质土的类别3、公路自然区划原则3个4、路基湿度来源5、路基干湿类型的分类？一般路基要求工作在何状态？6、路基平均稠度和临界高度7、路面结构层位与层位功能面层：直接承受行车车轮作用及自然因素底作用，并将所受之力传递给下层，要求路面材料有足够的力学强度和稳定性，并要求表面平整、抗滑、防渗性能好。
基层：主要承受车辆荷载的竖向力，并把由面层传下来的应力扩散到垫层和土基，故必须有足够的力学强度和稳定性及平整度和良好的扩散应力性能。
垫层：起排水隔水、防冻和防污等多方面作用，而主要作用是调节和改善土基的水温状态，扩散由基层传递下来的荷载应力的作用。
8、各类路面的特点参见教案9、路面横断面由什么组成？高速公路、一般公路第二章行车荷载、环境因素、材料的力学性质1、什么叫标准轴载？什么叫当量圆？路面设计中将轴载谱作用进行等效换算为当量轴载作用的轴载。
（我国标准轴载为双轮组单轴重100KN的车辆，以BZZ-100表示）当量圆：椭圆形车辆轮胎面积等效换算为圆2、什么叫动载特性水平力振动力瞬时性3、自然因素对路面的影响主要表现在那些方面？温度及其温度变化水4、路基工作区？路基工作区－路基某一深处，车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重应力引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/10~1/5时，该深度范围内的路基5、回弹模量？K? CBR?回弹模量:土基在荷载作用下产生应力与与其相应的(可恢复)回弹变形比值；K:土基顶面的垂直压力与该压力下弯沉的比值。
路基路面工程复习资料
第一章总论1、路面的要求：1）路面结构刚度、强度、稳定性满足要求，坚实耐久；2）路面表面平整、抗滑、少尘、低噪声。
2、路基的要求：1）路基整体稳定坚固；2）具有足够的强度和良好的水温稳定性。
3、我国公路用土依据土颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的请况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类。
4、公路用土的工程性质：1）巨粒土包括漂石和卵石，有很高的强度和稳定性，用以填筑路基是良好的材料，亦可用于砌筑边坡。
2）级配良好的砾石混合料，密实程度好，强度和稳定性均能满足要求。
3）砂土无塑性、透水性强、毛细上升高度小，具有较大的内摩擦系数，黏结性差，易松散，较难压实，压实后强度好、稳定性好。
4）粉性土含有较多的粉土颗粒，干燥时虽有粘性，但易于破碎，浸水时容易成为流动状态；毛细作用强烈，毛细上升高度大（可达1.5m），在季节性冰冻区容易造成冻胀、翻浆等病害，属于不良的公路用土。
5）粘性土粘性大，内摩擦角小，干燥时强度大，遇水承载能力低。
6）重粘性土与粘性土的工程性质相似，不透水，粘聚力特强，塑性很大，干燥时很坚硬，施工时难以挖掘与破碎。
5、冻胀：积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成的面层开裂现象。
6、翻浆：冻胀土在温度升高后溶解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构发生很大的变形，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出的现象。
7、路基按其干湿状态不同，划分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。
8、路基临界高度：指保证路槽底部80cm上部土层处于某种干湿状态，在最不利季节路槽地面距地下水位或地面积水位的最小高度。
9、路面结构的分层及层位功能：按照层位的功能不同分为：面层、基层和垫层。
功能：1）面层具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，且应当耐磨，不透水且其表面还应有良好的抗滑性和平整度。
2）基层是路面结构的承重层，应具有足够的强度和刚度和良好的扩散应力能力以及较好的平整度。
02路基路面工程-行车荷载温度情况及资料力学性质 共52页
辐射热），对记录的路面温度和气象因素进行逐年回归分析。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—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。
特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区 参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。
表征参数——地基反应模量
k p l
形式简单，任一点的垂直压力p与弯沉l之比， 不涉及泊松比，适用于刚性路面分析
30
• 三、加州承载比（CBR ——California Bearing 承R载a能t力io以）材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征
19.35cm2标准压头，以0.127cm/min压入土体，记录每压入0.254cm时的单位压力 ，直至深度达到1.27cm为止。
12
• 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载换算。
•
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右 摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。
之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌： 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。
35
比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—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。
特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可在条件相似的地区 参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与实测有一定的误差。
表征参数——地基反应模量
k p l
形式简单，任一点的垂直压力p与弯沉l之比， 不涉及泊松比，适用于刚性路面分析
30
• 三、加州承载比（CBR ——California Bearing 承R载a能t力io以）材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征
19.35cm2标准压头，以0.127cm/min压入土体，记录每压入0.254cm时的单位压力 ，直至深度达到1.27cm为止。
12
• 2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴 载大于50KN的各级轴载换算。
•
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布：
1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右 摇摆，并按一定的频率分布在车道横断面上，称为车轮的横向分布。
之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌： 大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。
崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。 原因：岩体风化破碎，边坡较高。 影响：危害较大的病害之一。
35
比较： 崩塌无固定滑动面。 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。
路基路面工程题库分章节统计学生用
第一章总论1.1选择题1.公路工程是一种（）工程构造物。
A. 线型B.平面C.立体D.曲面2.道路工程使用年限较长，应具有（）的性能。
A.耐久性B.易用性C.易施工D.低造价3.粉性土毛细现象较强烈，易产生路面（）病害。
A.拥包B.车辙C.翻浆D.搓板4.路基内部的聚冰现象，在（）地区尤为严重。
A.季节性冰冻B.高海拔C.低温高寒D.干旱5.路面的各种类型中，不包括（）型路面。
A.柔性B.刚性C.半刚性D.弹性6.现代化公路运输，要求道路能在（）通行车辆。
A. 晴天B.阴天C.全天候D.雨天7.为保证路基路面的稳定，一般要求路基处于（）状态。
A.干燥或中湿B.中湿或潮湿C.潮湿或过湿D.过湿以上8.柔性路面刚度较小，在行车荷载作用下产生较大（）A.竖向弯沉B.水平剪力C.扭曲应力D.翘曲应力9.路基路面结构承载力包括（）两个方面。
A. 强度、刚度B.挠度、变形C.支承、扩散D.断裂、车辙10.粗粒土分为砾类土和（）两种。
A.砂类土B.粉类土C.黏性土D.盐渍土11.路面面层可用（）的材料铺筑。
A.坚硬耐磨B.柔软均匀C.保温透水D.松散轻质12.柔性路面是指用（）材料做面层的路面结构。
A.沥青类B.水泥类C.石灰类D.粉煤灰类13.保持路基的几何形状和物理力学性能，称为路基的（）A. 固定性B.稳定性C.刚性D.可用性14.关于黏性土说法正确的是（）A.透水性小B.无塑性C.级配适宜D.含大量粉土颗粒15.路面基层主要承受面层传递的（）荷载。
A.垂直B.水平C.剪切D.偏心16.刚性路面主要是指用（）做面层的路面结构。
碎石土D. 石灰土C. 水泥混凝土B. 沥青混凝土A.17.防水排水是确保路基路面（）的主要方面工作。
A. 稳定B.固定C.刚性D.柔性18.路面表面要求平整，但不宜（）A.粗糙B.密实C.光滑D.坚硬19.盐渍土属于（）A.特殊土B.黏性土C.砂性土D.粉性土20.当路基土处于（）状态时，相对稠度大于1。
路基路面工程知识点复习
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。
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。
路基路面工程 第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质.doc
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。
路基路面工程第2章行车荷载、环境因素与土基的承载能力-6
6
0.2401
80~100
144
0.6561
100~110
16
1.2155
110~120
1
1.749
<40
14
0.0032
40~80
21
0.0162
80~120
44
0.125
120~160
42
双轴
160~180
44
0.4802 1.044
180~200
21
1.629
200~220
101
2.431
220~240
（水平力、振动力）（瞬时性、重复性）
2019/7/9
中等平整度路面，
车速60km/h， 轮胎着地长23cm 通过时间0.0138s
1）汽车对道路的水平力作用 汽车运动形式不同，产生的水平力的大小和方向也不同。 上坡和加速—汽车对路面产生向后的水平力； 下坡制动及减速—产生向前的水平力； 在弯道上行驶—产生侧向水平力； 直线等速运动—克服各种阻力而对路面施加一定的水平力。 后果：水平力易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要求 面层材料有足够的抗剪强度—城市道路 大小：与垂直压力P、轮与路面附着系数ψ有关
由交通量调查得到的 各类车辆的日交通量乘以 与相应的轴载谱百分率→ 各类车辆各级轴载的相应 日作用次数。 轴载谱的应用：轴载调查→轴载谱→各级轴载作用次数；
“实践→理论→实践”
2019/7/9
2）轴载换算
道路上行驶的汽车轴载与通行次数可以按照等效原则换 算为某一标准轴载的当量通行次数。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双轮组单轴轴载100KN作 为标准轴载。
qmax≤p×ψ
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11
1)当以设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆） p1的作用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量 作用次数
式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日； ni——被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P——标准轴载，KN； Pi——被换算车辆的各级轴载，KN； k——被换算车辆的类型数； C1——轴载系数， C1=1+1.2（m-1),m是轴数。当轴间距大 于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考 虑轴载系数。 C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为 12 0.38。
第二章 行车荷载、环境因素、材料力学性质 行车荷载、环境因素、
1
行车荷载（vehicle-load） 第一节 行车荷载（vehicle-load）
路面设计中，以轴重作为荷载标准， 路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型 货车与大客车起决定作用。 货车与大客车起决定作用。评定路面表面特征 如路面的平整度、防滑性， 时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车 的安全性和可靠性。 的安全性和可靠性。
3
KnP
γ
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。 γ—土的容重。 路基工作区内， 路基工作区内，土基的强度和稳定性对保持路面结构的 强度和稳定性极为上路堤） 的路基结构层（路床和上路堤）的密实程度和含水量都 做相对下层更加严格的限制
2
一、
车辆的种类（ 车辆的种类（vehicle types) 小客车
车速高，自重和满载重量小,120km/h 以上 6~20个座位 20个座位以上，长途客运和城市公共 交通 货箱与汽车发动机一体。
(bus)
客车
中客车 大客车 整车
货车
(truck)
牵引式挂车 牵引车与挂车分离 牵引式半挂车
牵引车与挂车分离，铰接。
3
二、汽车的轴型、轴载。 汽车的轴型、轴载。
轴重是路面设计的关键。 轴重是路面设计的关键。 整车客货车： 前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3 1/3。 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 极少数为双轴单轮。约占1/2 1/2。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 2、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。
5
双轮组车轴： 每一侧双轮用一个圆 表示，称为单圆荷载。 每一侧双轮用两个圆 表示，称为双圆荷载。
P δ = πp
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.
双圆当量圆直径 单圆当量圆直径
6
标准轴载设计参考： 标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。 标准轴载 P（KN）100/4 轮胎接地压强 p(MPa)0.70 单轮传压面当量圆直径d 21.30cm 两轮当量圆直径D 1.5d(30.2)
2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于 50KN的各级轴载换算。
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布： 1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心 线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横断 面上，称为车轮的横向分布。 2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
15
第二节
环境因素的影响
直接暴露于大气中，受温度、湿度影响大 温度湿度变化→温度应力湿度应力变化 → 体积变化→胀缩应力→破坏
16
沥青面层日温度变 化曲线大于气温
水泥混凝土 面层温度日变化
17
温度
深 度
一天内不同 时刻沿水泥 混凝土面层 深度的温度 变化
18
一 、路面结构内温度变化可通过外部和内部影响因素之间 联系来预估。 方法1： 统计方法 路面结构层不同深处埋设测温元件连续观测，收集 当地气象资料（气温、辐射热），对记录的路面温度和气象 因素进行逐年回归分析。
22
P ——车轮荷载引起的附加应力 车轮荷载引起的附加应力（ σZ——车轮荷载引起的附加应力（1-1-2） σ Z = K 2 ） Z
σB——路基自重应力（1-1-3） ——路基自重应力（ 路基自重应力 ） Za——路基工作区（ Za——路基工作区（1-1-4） ——路基工作区 ）
σ B = γZ
10
2、轴载的组成与等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。 等效原则换算：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。 新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超 载现象严重，应考虑重车对路面的影响。 2）由于新修路面广泛采用半刚性基层结构， 承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小。 本次修订取消了60KN的标准，统一采用 100KN的标准。
13
分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度， 分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度， 25cm 以条带上受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数作为该条 带的频率。 带的频率。 由图2 可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化， 由图2-7可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化， 频率曲线出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。 30%左右 频率曲线出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。 由图2 可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央， 由图2-8可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央，频 率曲线出现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。 30%左右 率曲线出现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。
20
第三节 土基的力学强度特征
21
一、路基受力状况 （一）行车荷载和自重是作用在 路基的两种主要外力， 路基的两种主要外力，对于路 基都按照竖直荷载考虑 行车荷载产生附加应力， （二）行车荷载产生附加应力， 对于路基的扰动影响随深度降 低；自重应力随深度变大 附加应力作用是瞬时的， （三）附加应力作用是瞬时的， 自重应力作用是永久的 行车荷载或车轮荷载可变， （四）行车荷载或车轮荷载可变， 对于某一深度的路基土体影响 较大， 较大，我们将这样的深度叫做 路基工作区， 路基工作区，确切深度大约在 附加应力为自重应力的1/10 1/10～ 附加应力为自重应力的1/10～ 1/5左右 左右。 1/5左右。
四、运动车辆对道
路的动力作用。 路的动力作用。
因为路面不平整车 身震动， 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。 当行驶车辆启动、 当行驶车辆启动、 加速、匀速、减速、 加速、匀速、减速、 转向时， 转向时，受力不同
8
• 运动车辆对路面有着垂直压力、水平力、振动力。 运动车辆对路面有着垂直压力 水平力、振动力。 垂直压力、 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏， 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要 求面层材料有足够的抗裂强度。 求面层材料有足够的抗裂强度。 • 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力 综合作 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力P综合作 决定车轮施加于路面上的水平力。 用，决定车轮施加于路面上的水平力。P32 振动力： 振动力： • 轮载的变异系数：车辆行驶过程中，轮载的波动程度 轮载的变异系数：车辆行驶过程中， 与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 ，与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 • 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 行车荷载的重复作用： 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质。 弹性材料：疲劳性质。 弹塑性材料：变形累积。 弹塑性材料：变形累积。
14
在路面结构设计中，用横向分布系数η 在路面结构设计中，用横向分布系数η来反映轮 迹横向分布频率的影响。 迹横向分布频率的影响。通常取宽度为二个条带的 宽度， 50cm，因为双轮组每个轮宽20cm 20cm， 宽度，即50cm，因为双轮组每个轮宽20cm，轮隙 10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向 宽10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向 分布系数。 分布系数。
4
三、汽车对道路的静力作用。 汽车对道路的静力作用。 定义： 静止状态的汽车对道路的作用， 1、定义： 静止状态的汽车对道路的作用，称为静 力作用，其大小主要取决于车轮总重。 力作用，其大小主要取决于车轮总重。 影响因素： 2、影响因素： 汽车轮胎的内压力。 1）汽车轮胎的内压力。 轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 轮载的大小。 3）轮载的大小。 半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆， 3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、 差别不大。 路面设计中，以圆形表示。 b差别不大。 路面设计中，以圆形表示。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—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。 特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可 在条件相似的地区参考使用。
19
方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温 度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与 实测有一定的误差。 二 温度对路基的影响：北方 —冻胀翻浆 南方—雨季积水湿软路基
23
二、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 压 度重要方面。 入 承 载 板 试 验 土的应力应变关系曲线
压 试 验
24
三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善 的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、 的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、 施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。 施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。 常规试验方法的主要步骤如下： 常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体 套在橡胶膜内，放在密封的压力室中， 套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压 力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力， 力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力， 并使液压在整个试验过程中保持不变， 并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件 内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。 内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。 然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样， 然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样， 竖向主应力就大于水平向主应力， 竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应 力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时， 力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时，试件终 于受剪而破坏。 于受剪而破坏。
1)当以设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时。 凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后车辆） p1的作用次数n1，用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量 作用次数
式中：N——标准轴载的当量轴次，次/日； ni——被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P——标准轴载，KN； Pi——被换算车辆的各级轴载，KN； k——被换算车辆的类型数； C1——轴载系数， C1=1+1.2（m-1),m是轴数。当轴间距大 于3米时，按单独的一个轴载计算，当间距小于3米时，应考 虑轴载系数。 C2——轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为 12 0.38。
第二章 行车荷载、环境因素、材料力学性质 行车荷载、环境因素、
1
行车荷载（vehicle-load） 第一节 行车荷载（vehicle-load）
路面设计中，以轴重作为荷载标准， 路面设计中，以轴重作为荷载标准，重型 货车与大客车起决定作用。 货车与大客车起决定作用。评定路面表面特征 如路面的平整度、防滑性， 时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车 的安全性和可靠性。 的安全性和可靠性。
3
KnP
γ
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。 γ—土的容重。 路基工作区内， 路基工作区内，土基的强度和稳定性对保持路面结构的 强度和稳定性极为上路堤） 的路基结构层（路床和上路堤）的密实程度和含水量都 做相对下层更加严格的限制
2
一、
车辆的种类（ 车辆的种类（vehicle types) 小客车
车速高，自重和满载重量小,120km/h 以上 6~20个座位 20个座位以上，长途客运和城市公共 交通 货箱与汽车发动机一体。
(bus)
客车
中客车 大客车 整车
货车
(truck)
牵引式挂车 牵引车与挂车分离 牵引式半挂车
牵引车与挂车分离，铰接。
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二、汽车的轴型、轴载。 汽车的轴型、轴载。
轴重是路面设计的关键。 轴重是路面设计的关键。 整车客货车： 前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3 1/3。 整车客货车：1、前轴：两个单轮组成的单轴占约1/3。 极少数为双轴单轮。约占1/2 1/2。 极少数为双轴单轮。约占1/2。 后轴：有单轴、双轴、三轴类型。 2、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。
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双轮组车轴： 每一侧双轮用一个圆 表示，称为单圆荷载。 每一侧双轮用两个圆 表示，称为双圆荷载。
P δ = πp
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.
双圆当量圆直径 单圆当量圆直径
6
标准轴载设计参考： 标准轴载：BZZ-100双轮组单轴载。 标准轴载 P（KN）100/4 轮胎接地压强 p(MPa)0.70 单轮传压面当量圆直径d 21.30cm 两轮当量圆直径D 1.5d(30.2)
2)当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于 50KN的各级轴载换算。
C’1——轴载系数， C1=1+2（m-1),m是轴数。 C’2—轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09 3、轮迹横向分布： 1） 车辆在道路上行驶时候，车轮的轮迹总是在横断面中心 线附近一定范围内左右摇摆，并按一定的频率分布在车道横断 面上，称为车轮的横向分布。 2）轮迹横向分布频率曲线影响因素： 交通量、交通组成、车辆高度、交通管制。
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第二节
环境因素的影响
直接暴露于大气中，受温度、湿度影响大 温度湿度变化→温度应力湿度应力变化 → 体积变化→胀缩应力→破坏
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沥青面层日温度变 化曲线大于气温
水泥混凝土 面层温度日变化
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温度
深 度
一天内不同 时刻沿水泥 混凝土面层 深度的温度 变化
18
一 、路面结构内温度变化可通过外部和内部影响因素之间 联系来预估。 方法1： 统计方法 路面结构层不同深处埋设测温元件连续观测，收集 当地气象资料（气温、辐射热），对记录的路面温度和气象 因素进行逐年回归分析。
22
P ——车轮荷载引起的附加应力 车轮荷载引起的附加应力（ σZ——车轮荷载引起的附加应力（1-1-2） σ Z = K 2 ） Z
σB——路基自重应力（1-1-3） ——路基自重应力（ 路基自重应力 ） Za——路基工作区（ Za——路基工作区（1-1-4） ——路基工作区 ）
σ B = γZ
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2、轴载的组成与等效换算： 标准：双轮组单轴载100KN作为标准轴载。 等效原则换算：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。 新规范修订： 1）近年交通量增长很快，重车增长多，货车超 载现象严重，应考虑重车对路面的影响。 2）由于新修路面广泛采用半刚性基层结构， 承载力提高，轻型车对路面的疲劳损伤减小。 本次修订取消了60KN的标准，统一采用 100KN的标准。
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分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度， 分布频率曲线中的直方图条带宽为25cm，大约接近轮迹宽度， 25cm 以条带上受到的车轮作用次数除以车道上受到的作用次数作为该条 带的频率。 带的频率。 由图2 可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化， 由图2-7可见，对于单向行车的一个车道上，由于行车的渠化， 频率曲线出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。 30%左右 频率曲线出现二个峰值，达到30%左右，而车道边缘处频率很低。 由图2 可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央， 由图2-8可见，混合行驶的双车道，车辆集中在双车道中央，频 率曲线出现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。 30%左右 率曲线出现一个峰值，约为30%左右，两侧边缘频率很低。
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第三节 土基的力学强度特征
21
一、路基受力状况 （一）行车荷载和自重是作用在 路基的两种主要外力， 路基的两种主要外力，对于路 基都按照竖直荷载考虑 行车荷载产生附加应力， （二）行车荷载产生附加应力， 对于路基的扰动影响随深度降 低；自重应力随深度变大 附加应力作用是瞬时的， （三）附加应力作用是瞬时的， 自重应力作用是永久的 行车荷载或车轮荷载可变， （四）行车荷载或车轮荷载可变， 对于某一深度的路基土体影响 较大， 较大，我们将这样的深度叫做 路基工作区， 路基工作区，确切深度大约在 附加应力为自重应力的1/10 1/10～ 附加应力为自重应力的1/10～ 1/5左右 左右。 1/5左右。
四、运动车辆对道
路的动力作用。 路的动力作用。
因为路面不平整车 身震动， 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。 当行驶车辆启动、 当行驶车辆启动、 加速、匀速、减速、 加速、匀速、减速、 转向时， 转向时，受力不同
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• 运动车辆对路面有着垂直压力、水平力、振动力。 运动车辆对路面有着垂直压力 水平力、振动力。 垂直压力、 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏， 水平力：易使路面产生波浪、拥包、推挤等损坏，要 求面层材料有足够的抗裂强度。 求面层材料有足够的抗裂强度。 • 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力 综合作 路面与车轮的附着系数：与车轮的垂直压力P综合作 决定车轮施加于路面上的水平力。 用，决定车轮施加于路面上的水平力。P32 振动力： 振动力： • 轮载的变异系数：车辆行驶过程中，轮载的波动程度 轮载的变异系数：车辆行驶过程中， 与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 ，与行车速度、路面平整度、车辆振动特性相关。 • 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 振动轮载冲击系数：振动轮载最大峰值与静载之比。 行车荷载的重复作用： 行车荷载的重复作用： 弹性材料：疲劳性质。 弹性材料：疲劳性质。 弹塑性材料：变形累积。 弹塑性材料：变形累积。
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在路面结构设计中，用横向分布系数η 在路面结构设计中，用横向分布系数η来反映轮 迹横向分布频率的影响。 迹横向分布频率的影响。通常取宽度为二个条带的 宽度， 50cm，因为双轮组每个轮宽20cm 20cm， 宽度，即50cm，因为双轮组每个轮宽20cm，轮隙 10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向 宽10cm。这时的二个条带频率之和称为轮迹横向 分布系数。 分布系数。
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三、汽车对道路的静力作用。 汽车对道路的静力作用。 定义： 静止状态的汽车对道路的作用， 1、定义： 静止状态的汽车对道路的作用，称为静 力作用，其大小主要取决于车轮总重。 力作用，其大小主要取决于车轮总重。 影响因素： 2、影响因素： 汽车轮胎的内压力。 1）汽车轮胎的内压力。 轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 轮载的大小。 3）轮载的大小。 半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆， 3、半径：轮胎与路面的接触形状近似于椭圆，且a、 差别不大。 路面设计中，以圆形表示。 b差别不大。 路面设计中，以圆形表示。
Tmax —路面某一深度处的最高温度，℃； Ta.max—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。 特点：不包含所有复杂因素，精度有地区局限性，只可 在条件相似的地区参考使用。
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方法2： 理论法 应用热传导理论方程式推导出。 各种气象资料和路面材料热物理特性参数组成的温 度预估方程。 特点：参数确定难度大，理论假设理想化，结果与 实测有一定的误差。 二 温度对路基的影响：北方 —冻胀翻浆 南方—雨季积水湿软路基
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二、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 压 度重要方面。 入 承 载 板 试 验 土的应力应变关系曲线
压 试 验
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三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善 的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、 的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、 施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。 施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。 常规试验方法的主要步骤如下： 常规试验方法的主要步骤如下：将土切成圆柱体 套在橡胶膜内，放在密封的压力室中， 套在橡胶膜内，放在密封的压力室中，然后向压 力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力， 力室内压入水，使试件在各个方向受到周围压力， 并使液压在整个试验过程中保持不变， 并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试件 内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。 内各向的三个主应力都相等，因此不发生剪应力。 然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样， 然后再通过传力杆对试件施加竖向压力，这样， 竖向主应力就大于水平向主应力， 竖向主应力就大于水平向主应力，当水平向主应 力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时， 力保持不变，而竖向主应力逐渐增大时，试件终 于受剪而破坏。 于受剪而破坏。