第2章 行车荷载分析-3.

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1、明德至诚明德至诚博学远志博学远志第二章第二章 行车荷载分析行车荷载分析刘红坡（）行车荷载 刘红坡2概述概述v车辆是路面结构的服务对象，也是使路面结构遭受损车辆是路面结构的服务对象，也是使路面结构遭受损坏的主要原因。坏的主要原因。v要设计和修建符合使用要求的路面结构物，必须首先要设计和修建符合使用要求的路面结构物，必须首先对作用在路面上的各种车辆的荷载特性进行分析。对作用在路面上的各种车辆的荷载特性进行分析。车辆荷载特性是路面材料、结车辆荷载特性是路面材料、结构设计和分析的依据，也是路构设计和分析的依据，也是路面使用状况和损坏分析的基础。面使用状况和损坏分析的基础。行车荷载 刘红坡3车辆的类型和

2、轮轴组合车辆的类型和轮轴组合1静态车辆对道路的作用静态车辆对道路的作用运动车辆对道路的动态影响运动车辆对道路的动态影响交通量调查与分析交通量调查与分析1234行车荷载 刘红坡4一、车辆的种类及轮轴道路上通行的车辆主要分为道路上通行的车辆主要分为客车客车与与货车货车两大类。两大类。客车客车：小客车、中客车、大客车：小客车、中客车、大客车大客车（大客车（20座）座）中客车中客车（6-20座）座）小客车小客车（车速高（车速高120km/h以上，自重和满载以上，自重和满载重量小）重量小）行车荷载 刘红坡5一、车辆的种类及轮轴货车货车：轻型货车、中型货车、重型货车：轻型货车、中型货车、重型货车行车荷载

3、刘红坡6一、车辆的种类及轮轴v整车、牵引式半拖（挂）车、拖（挂）车整车、牵引式半拖（挂）车、拖（挂）车v整车：货厢与汽车发动机为一整体；整车：货厢与汽车发动机为一整体；行车荷载 刘红坡7一、车辆的种类及轮轴v牵引式半挂车的牵引车与挂车可以分离，但是通过牵引式半挂车的牵引车与挂车可以分离，但是通过铰铰接接相连接，相连接，牵引车的后轴也担负部分货车的重力牵引车的后轴也担负部分货车的重力。行车荷载 刘红坡8一、车辆的种类及轮轴v牵引式挂车的牵引车与挂车也是分离的，牵引车提供牵引式挂车的牵引车与挂车也是分离的，牵引车提供动力，牵引后挂的挂车，有时可拖挂两辆以上的挂车动力，牵引后挂的挂车，有时可拖挂两辆

4、以上的挂车.行车荷载 刘红坡9一、车辆的种类及轮轴组合v通常，通常，整车整车形式的客、货车车轴分形式的客、货车车轴分前轴和后轴前轴和后轴。v绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴，轴载约绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总质量的三分之一。为汽车总质量的三分之一。行车荷载 刘红坡10一、车辆的种类及轮轴组合v汽车的后轴有汽车的后轴有单轴、双轴和三轴单轴、双轴和三轴三种。三种。v大部分汽车后轴由双轮组组成，只有少量轻型货车由大部分汽车后轴由双轮组组成，只有少量轻型货车由单轮组成后轴。单轮组成后轴。行车荷载 刘红坡11轮轴组合轮轴组合单轴单轮单轴单轮单轴双轮单轴双轮双轴双轮双轴双轮

5、单轴四轮单轴四轮行车荷载 刘红坡12二、车辆的静力荷载作用轴重v汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以汽车的总重量通过车轴和车轮传递给路面，所以路面路面结构设计结构设计主要以主要以轴重轴重作为荷载标准。作为荷载标准。v在众多的车辆组合中，中、重型货车和大客车起决定在众多的车辆组合中，中、重型货车和大客车起决定作用。作用。v对于小客车，行车速度高，主要对路面的对于小客车，行车速度高，主要对路面的表面特性表面特性如：如：平整性、抗滑性等，提出较高的要求。平整性、抗滑性等，提出较高的要求。行车荷载 刘红坡13二、车辆的静力荷载作用轴重v轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构轴重的大小直接

6、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。强度，各个国家均对轴重的最大限度有明确的规定。v我国公路与城市道路设计规范中均以我国公路与城市道路设计规范中均以100kN100kN作为标准作为标准轴重轴重。最大车辆总重为。最大车辆总重为400kN00kN。100kN行车荷载 刘红坡14轮胎对道路的静态压力v当汽车停止时，对路面的作用力为当汽车停止时，对路面的作用力为静态压力静态压力，主要是，主要是由轮胎传递到路面上。由轮胎传递到路面上。v充气轮胎在荷载作用下会产生压缩变形。充气轮胎在荷载作用下会产生压缩变形。v由车轮传给路面的荷载分布在一定的面积上，这个面由车轮传

7、给路面的荷载分布在一定的面积上，这个面积称为车轮与路面的积称为车轮与路面的接触面积接触面积，或称为，或称为轮印面积轮印面积。v接触面积上的荷载集度称为接触面积上的荷载集度称为接触压强（压应力）接触压强（压应力）。100kN行车荷载 刘红坡15轮胎对道路的静态压力v接触压强大小和分布状态以及接地形状受下述因素的接触压强大小和分布状态以及接地形状受下述因素的影响：影响： 1）轮载的大小；）轮载的大小； 2）汽车轮胎的充气压强；）汽车轮胎的充气压强； 3）轮胎的刚度和新旧程度。）轮胎的刚度和新旧程度。行车荷载 刘红坡16v轮胎与路面之间的轮胎与路面之间的接触接触压应力压应力、接地形状接地形状和接和接

8、触面积触面积是非常复杂的，在进行路面设计时，通常不考虑这些是非常复杂的，在进行路面设计时，通常不考虑这些复杂的因素。复杂的因素。v将车轮与路面之间的接地形状简化为将车轮与路面之间的接地形状简化为圆形圆形。并且假定。并且假定在接触面积内，接触压应力是在接触面积内，接触压应力是均匀分布均匀分布的。的。简化为双圆均布荷载简化为双圆均布荷载双圆双圆当量圆直径当量圆直径轮胎对道路的静态压力pPd4Ppd42行车荷载 刘红坡17轮胎对道路的静态压力v公路沥青路面设计规范公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）中规定，）中规定，路面设计采用双轮组单轴载路面设计采用双轮组单轴载100kN作为标准轴载，

9、以作为标准轴载，以BZZ100表示。表示。BZZ100设计参数设计参数标标 准准 轴轴 载载BZZ100 标准轴载标准轴载P（kN）100 轮胎接地压强轮胎接地压强p（MPa）0.70 单轮传压面当量圆直径单轮传压面当量圆直径d(cm)21.30 两轮中心距（两轮中心距（cm）1.5d100kNBZZ-100行车荷载 刘红坡18v 当车辆在路面上行驶时，除垂直荷载之外，作用在路当车辆在路面上行驶时，除垂直荷载之外，作用在路面上的还有面上的还有水平力水平力，车辆不同的，车辆不同的运动状态运动状态，轮胎对道，轮胎对道路的水平力是变化的。路的水平力是变化的。轮胎对道路的水平力车轮作用于路面的垂直压力

10、与水平力车轮作用于路面的垂直压力与水平力a)停驻；停驻；b)起动、一般行使、加速；起动、一般行使、加速；c)减速、制动；减速、制动；d)转向转向行车荷载 刘红坡19轮胎对道路的水平力v在行驶过程中，车轮受到路面给它的在行驶过程中，车轮受到路面给它的滚动摩擦阻力滚动摩擦阻力，路面也相应地受到一向后的水平力。其大小：路面也相应地受到一向后的水平力。其大小：v T1=f P f =0.01-0.02（平整的（平整的AC、CPC路面）路面） f=0.04-0.05（有裂缝的（有裂缝的AC、CPC路面）路面）v车辆加速驱动或减速时，作用在路面上的水平力：车辆加速驱动或减速时，作用在路面上的水平力： v

11、T2= P v 附着附着系数系数，与路面的干湿和粗糙状态有关与路面的干湿和粗糙状态有关，一，一般为般为0.40.7。 行车荷载 刘红坡20轮胎对道路的水平力v车辆制动时，作用在路面上的水平力：车辆制动时，作用在路面上的水平力： v T3= P v 摩阻摩阻系数系数（不超过纵向滑移摩阻系数）（不超过纵向滑移摩阻系数），与路，与路 面的干湿和粗糙状态有关，在面的干湿和粗糙状态有关，在0.7-0.80之间。之间。v车辆在曲线上行驶时，作用在路面上的横向水平力车辆在曲线上行驶时，作用在路面上的横向水平力约为约为0.1 P 。vT2 ,T3远大于远大于T1，所以在，所以在经常启动、制动路段经常启动、制动