最新2行车荷载分析汇总
第2章行车荷载分析
学习要点： 学习要点：
掌握车辆的静力荷载作用； 掌握车辆的静力荷载作用； 熟悉行车荷载的动态影响； 熟悉行车荷载的动态影响； 了解交通调查与分析。 了解交通调查与分析。
第二章 行车荷载分析
学习内容： 学习内容：
车辆的类型和轴载 车辆的静力作用 行车荷载的动态影响 交通调查与分析
一定时间间隔内各类车辆通过 某一道路横断面的数量
（1）年平均日交通量（AADT） ）年平均日交通量（ ）
1 365 AADT = ∑ Ni 365 i =1 =1
（2）初始年平均日交通量 ） （3）设计年限内总交通量 ） （4）车道交通量 ） 行车道交通量×方向系数或车道系数 行车道交通量×
2-4 交通量调查与分析
一. 车辆的种类
小客车 客车 中客车 大客车 整车 货车 牵引式挂车 牵引式半挂车 路面结构设计 轴重作为荷 以轴重作为荷 载标准
2-1车辆的类型
二. 汽车的轴型与轴重
标准轴重： 标准轴重：100kN 前轴： 前轴： 一般为两个单轮组成的单轴 一般为两个单轮组成的单轴 单轮组成的 后轴： 后轴： 一般有单轴、 一般有单轴、双轴和三轴 大部分后轴为双轮组 大部分后轴为双轮组
2-2静力荷载作用
2. 当量圆： 当量圆：
轮胎与路面的接触形状近似 椭圆，其长短轴差别不大； 椭圆，其长短轴差别不大； 工程设计中将车轮荷载转化 成当量的圆形均布荷载采用轮 胎内压力作为轮胎接触压力p 胎内压力作为轮胎接触压力
δ＝ P / πp
2-2静力荷载作用 （2-2）
2. 当量圆： 当量圆：
2-1车辆的类型
二. 汽车的轴型与轴重
2-1车辆的类型
二. 汽车的轴型与轴重
第二章 行车荷载分析
可以看出，行车道上频率曲线的图形由双峰变为单峰； 可以看出，行车道上频率曲线的图形由双峰变为单峰；近 中心线（车道内侧边缘）的频率较高。 中心线（车道内侧边缘）的频率较高。
2、轮胎与路面的接触面形状如下图2-2所 轮胎与路面的接触面形状如下 示，它的轮廓近似于椭圆形，因其长轴与 短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接 触面积来表示。
车轮荷载计算图式： 车轮荷载计算图式： a)单圆图式;b)双圆图式 a)单圆图式;b)双圆图式
3、将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压 力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ 力作为轮胎接触压力p。当量圆的半径δ可以确定为：
3. 轮载作用的瞬时性
车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右， 车轮通过路面的时间约为0.01～0.1s左右， 当应力出现的时间很短时，来不及传递分布，其 变形不能像静载作用那样充分。 车速同路面变形的关系如图： 车速同路面变形的关系如图：
1-刚性路面,角隅弯沉量或边缘 刚性路面, 应变量随车速的变化; 应变量随车速的变化; 2-柔性路面,表面总弯沉量随车速的变化 柔性路面,
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 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 轴重作为荷载标准。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 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。
P δ= πp
4、对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为单 圆荷载；如 圆荷载；如用二个圆表示，则称为双圆荷载 ；双圆荷载的当 量圆直径d和单圆荷载的当量圆直径D，分别按下式计算： ，分别按下式计算：
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
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。
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。
《行车荷载分析》课件
动态分析方法
01
动态分析方法考虑了车辆行驶过程中产生的动态效应，通过模拟 车辆行驶时的振动和冲击，对道路结构进行更精确的受力分析。
02
动态分析方法的优点是能够更准确地反映道路结构的实际受力情 况，适用于对复杂道路结构和特殊车辆行驶情况进行精确分析。
03
动态分析方法的缺点是计算复杂，需要更多的计算资源和 时间。
性。
铁路桥梁的行车荷载分析
01
02
03
04
铁路桥梁的特点
承载能力要求高、结构稳定性 要求严格、列车行驶速度高。
列车类型与分布
不同类型列车的重量、尺寸、 轴重等参数，以及在铁路线上
的分布情况。
列车行驶状态
列车行驶速度、制动、加速等 对桥梁结构的动态影响。
桥梁响应分析
通过分析桥梁的振动、变形和 应力等响应，评估铁路桥梁的
05
行车荷载的优化设计
行车荷载的合理分布
总结词
优化行车荷载分布是提高桥梁承载能力和安全性的关键。
详细描述
在桥梁设计过程中，应充分考虑不同车辆的重量、尺寸和行驶轨迹，合理分布 行车荷载，避免出现应力集中或过载的情况，确保桥梁的安全性和稳定行车冲击可以降低对桥梁结 构的损伤，提高桥梁的使用寿命。
04
行车荷载对结构的影响
行车荷载引起的振动
振动类型
行车荷载引起的振动包括垂直振动、水平振动和扭转振动。这些 振动会对结构产生疲劳损伤和共振效应。
疲劳损伤
长期受到行车荷载振动的结构会出现疲劳损伤，导致结构强度降低 和寿命缩短。
共振效应
当行车荷载的频率与结构的自振频率相近时，会产生共振效应，放 大振幅，对结构造成严重破坏。
桥面平整度
第二章行车荷载分析
2020/4/10
图 竖向应力脉冲时间随车速和深度的变化 （曲线上数字为车速，km/h）
行车荷载的重复作用
1、弹性材料：疲劳性质。 2、弹塑性材料：变形累积。
三、水平荷载
当车辆在路面行驶时，除垂直荷载外，还有水平力，包括： （1）车轮与路面间的摩擦引起的水平力； （2）车轮与路面不平整处撞击引起的水平力； （3）车轮制动引起的水平力； （4）车辆急转弯侧向摩擦引起水平荷载。
轮载的动态变动可以看作为正态分布，主要影响因素有： 1、行车速度---车速越高，变异越大 2、路面的平整度---平整度越差，变异越大 3、车辆的震动特性---轮胎越软，减震好，变异越小 二、轮载作用的瞬时性
车辆行驶，路面某点所受轮 载的时间很短，一般只有0.010.1s。而路面以下不同深度应 力持续时间较长。
荷载由轮胎传递给路面、再由路面扩散到路基。 一、汽车对道路的静力作用
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。
2、影响因素： 1）汽车轮胎的内压力。 2）轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状。 3）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 2020/4/10 设计中，以圆形表示。
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轮胎与路面接触面的近似计算 近似于椭圆形，在工程设计中采用圆形接触面积。 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下式确 定。
P p
P-----车轮荷载 p-----轮胎汽压 δ----接触面当量圆半径
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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
2行车荷载分析
铺面工程作业19.路面结构设计中，要考虑车辆的哪些因素？车辆荷载类型，轴型，轮型，轴重、轮重的作用次数；静力作用模式：接触压力，接触面积；车辆动态影响：荷载的动态变化，荷载作用的瞬时性，水平作用力；10.如何确定行车荷载与路面的接触应力？该接触应力和所假设的接触面积之间关系如何？ 平均接地压力可以采用最简单的方法测定：量测轮胎与地面接触面上的轮迹面积，由轮重除以轮迹面积后得到。
路面设计时，都采用圆形接触面假设，其当量圆半径δ可按下式确定：P pδπ= 式中，P ——作用在轮上的荷载，kN ；p ——轮胎接触压力，kPa 。
当车轴的一侧为双轮时，单圆图式的当量半径为：2P pδπ=11.试列出表2-1中，JN-150，CA-10B ，SH-361三个车型的前轴重，后轴重，轮压，并分别计算其各自的当量圆直径。
（包括单圆图式和双圆图式）车型 前轴重(kN) 后轴重(kN) 轮压(MPa) 当量圆直径(m)空车 满载 空车 满载 单圆图式 双圆图式 空车 满载 空车 满载 前轮 后轮 前轮 后轮 前轮 后轮 前轮 后轮JN-15038.4 49 31.6 101.6 0.7 93.4 84.8 105.6 152.0 66.1 59.9 74.6 107.5 CA-10B 19.319.4 21 60.9 0.5 78.4 81.8 78.6 139.2 55.4 57.8 55.6 98.5 SH-361 40.480 69.6 200 0.7 95.8 89.0 134.9 150.8 67.8 62.9 95.4 106.612.反应轮载动态变化程度的变差系数和冲击系数是什么意思？影响冲击系数大小因素有哪些？轮载的动态变动，可近似看作为呈正态分布，其变异系数表示标准差同静轮载的比值，主要随以下三方面因素变化：行车速率，路面的平整度，车辆的振动特性；冲击系数是指动轮载和静轮载的比值。
影响冲击系数大小因素：车速、路面平整度等13.轴载的等效换算原则是什么？请说明AASHTO 提出的轴载等效换算式。
第二章行车荷载分析
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。
02行车荷载分析
天
津
城
建
N
i 1
大
学
365
11类车辆的调查有不同侧重P19
轮迹横向分布频率曲线 （单向行驶一个车道）
天
津
城
建
大
学
轮迹横向分布频率曲线 （混合行驶双车道）
天
津
城
建
大
学
2.轴载组成与等效换算 不同轴载给路面带来的损伤程度不同，必须确定轴载 组成。 不同轴载与通行次数按等效原则换算为某一标准轴载 作用次数。 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。 我国沥青砼、水泥砼路面均采用双轮组单轴轴载100kN作 为标准轴载。
天
津
城
建
大
学
Ns Pi n i ( ) Ni Ps
天
津
城
建
大
学
Ns Pi n i ( ) Ni Ps
天
津
城
建
大
学
轮载变异系数
天
津
车速 路面平整度 车辆振动特性 （车轮刚度，减震装置）
城
建
大
学
一般小于0.3
动轮载最大值 冲击系数= 1.3 静轮载
路桥设计中，有时须考虑冲击系数。
3.轮载作用的瞬时性 车辆以一定速度行驶，路面上某一点受轮载作用时间 很短，使路面结构来不及充分变形，变形数值较小，路面 结构刚度相对提高。 4.重复作用 弹性材料：重复荷载作用下，呈现材料疲劳性质 弹塑性材料（土基，柔性路面）：呈现变形积累（如车 辙）
天
津
城
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2行车荷载分析
铺面工程作业1
9.路面结构设计中，要考虑车辆的哪些因素？
车辆荷载类型，轴型，轮型，轴重、轮重的作用次数；
静力作用模式：接触压力，接触面积；
车辆动态影响：荷载的动态变化，荷载作用的瞬时性，水平作用力；
10.如何确定行车荷载与路面的接触应力？该接触应力和所假设的接触面积之间关系如何？
平均接地压力可以采用最简单的方法测定：量测轮胎与地面接触面上的轮迹面积，由轮重除以轮迹面积后得到。
路面设计时，都采用圆形接触面假设，其当量圆半径δ可按下式确定：
δ=
式中，P——作用在轮上的荷载，kN；
p——轮胎接触压力，kPa。
当车轴的一侧为双轮时，单圆图式的当量半径为：
δ=
11.试列出表2-1中，JN-150，CA-10B，SH-361三个车型的前轴重，后轴重，轮
12.反应轮载动态变化程度的变差系数和冲击系数是什么意思？影响冲击系数大小因素有哪些？
轮载的动态变动，可近似看作为呈正态分布，其变异系数表示标准差同静轮载的比值，主要随以下三方面因素变化：行车速率，路面的平整度，车辆的振动特性；冲击系数是指动轮载和静轮载的比值。
影响冲击系数大小因素：车速、路面平整度等
13.轴载的等效换算原则是什么？请说明AASHTO 提出的轴载等效换算式。
轴载的等效换算原则：同一路面结构在不同轴载作用下达到相同的疲劳损坏程度时，不同轴载的相应作用次数被认为是等效的。
轴载等效换算式:
ηα⎛⎫== ⎪⎝⎭n s i i i s N P N P i η：i 级轴载换算为标准轴载的换算系数
s p 和s N ：标准轴载及其作用次数
i p 和i N ：i 级轴载及其作用次数
α：反映轴轮构型的影响系数
n ：和路面结构特性有关的系数
14.何谓横向分布系数？为何要考虑轮迹的横向分布系数？
轮迹宽度范围内（通常为50cm ，即双轮组，每只轮胎宽20cm ，轮隙宽10cm ）的频率称为轮迹横向分布系数。
通过调查和分析所得各级轴载或标准轴载的作用次数，为整个车道宽度上所通过的总量，而路面横断面上各点实际收到的轴载作用次数都不相同，并没有那么多。
15.如何计算使用年限内的累计作用次数（辆数）？
设计年限内一个车道上标准轴载累计作用次数可按下述几何级数公式确定：
()11-1365t e N N f γγ
⎡⎤+⨯⎣⎦= 式中：e N ——设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次
1N ——初始年标准轴载的平均日作用次数，次
t ——设计年限，年
γ——设计年限内交通量年平均增长率，%
f ——车道系数，按规范取。