(整理)2行车荷载分析.
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：
荷载分析
第二章荷载分析荷载：包括汽车荷载、飞机荷载和工业区荷载。
一、引言1、导致路面损坏的原因有两个，一是荷载因素，一是环境因素。
2、不同的荷载构型，如不同大小的车辆荷载、飞机荷载和港区荷载，将在路面中造成不同的应力、应变分布，从而造成不同的损伤。
3、车辆交通的渠化程度不一，在道路横断面上的分布不一，因此横断面上的每一点受荷载作用的频率相差很大。
4、车辆的动态影响，与车速有关，与路面的类型有关，与路面的平整度有关。
5、车辆在刹车、启动时，路面的受力与匀速行驶时有很大差别。
6、与规划、几何设计所不同的是，路面设计与管理中所关心的是车辆的轴重，而不仅是交通量的多少。
7、所以，仔细分析荷载的特性，对于路面设计和管理是非常必要的。
二、荷载类型1、汽车荷载汽车分为客车和货车。
客车一般较轻，不做详细分类，仅区分为小客车（<6座）、中客车（6-20座）和大客车（>20座）三类。
货车可粗略地分为轻型、中型和重型货车三类。
对路面设计和管理而言，仅考虑较重的车辆。
轻型货车：<2.5吨中型货车：2.5-7吨重型货车：7-12吨特重型货车：>12吨荷载限：2000年2月23日交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》(中华人民共和国交通部令2000年第2号)的对轴载质量和总质量的限定，若发生如下情况，则认为超限：⏹单车、半挂车、全挂列车车货总质量40000kg以上；集装箱半挂列车车货总质量46000kg以上：⏹车辆轴质量大于：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（每侧单轮胎）载质量10000kg；双联轴（每侧各一单轮胎、双轮胎）载质量14000kg;双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg;三联轴（每侧单轮胎）载质量12000kg;三联轴（每侧双轮胎）载质量22000kg。
其他国家的最大轴载和车辆总重[1]Country Maximum LoadSingle Axle, t Gross Vehicle Weight, tFrance Germany Italy Netherlands UK 121012910.23836405038注：英国，轮胎位于轴的两端时规定为10.2吨，轮胎在轴中间隙布置时可放宽至11.2吨。
《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
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。
行车荷载分析
第二章 行车荷载分析
车辆制动或启动过程中，作用于路面上的水平力要大得多其 值可由下式确定：
Q=fP f——车轮与路面间的附着系数，其值与车辆的制动或驱动 行驶状态有关，但最大值不超过路面的附着系数f0（最大附着 率），最小值不会低于车轮完全在路面上滑移时的滑动系数fg。 路面表面必须保持足够的附着系数，这是保证车辆正常行驶 的重要条件。但是从路面结构本身来看，附着系数的大小直 接关系到结构层承受的水平力大小。
作为设计荷载标准。路面结构设计轴载计算参数按表2-3 确定。
对于专用公路和以特重或特种车辆为主的公路，可根据实 际情况经论证后采用适宜的设计轴载和参数。
第二章 行车荷载分析
§2.3 行车荷载的动态影响
行驶状态的汽车除了施加给路面垂直静压力之外，还给路 面施加水平力、振动力等。此外，由于汽车以较快的速度 通过，这些动力影响还有瞬时性和重复性的特征。
表中1类车型属小型客、货车辆，对路面的破坏影响较小， 路面设计时可不予考虑。
2类~11类车型为大客车和各类货车，均会对路面产生显著的 破坏作用。因此，在路面设计时，将除1类车以外的2类~11 类车统称为大型客车和货车，作为交通荷载参数的考虑对象 。
第二章 行车荷载分析
§2.2车辆的静力载荷作用
第二章 行车荷载分析
当量圆的半径δ可以按式（2-1）确定。
对于双轮组车轴，若每一侧的双轮用一个圆表示，称为 单圆荷载图式；如用两个圆表示，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 别按式（2-2）、式（2-3）计算：
第二章 行车荷载分析
根据道路运输实际车辆的现状及发展趋势。 我国现行路面设计规范，采用轴重为100kN的单轴-双轮组
一般整车形式的客、货车车轴分为前轴和后轴。绝大部分 车辆的前轴为二个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总重力 的三分之一。
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。
第2章行车荷载分析
导致路面破坏破坏的因素有哪些？ 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。
本章要了解的内容？ 1、车辆的类型、轴型及标准荷载。 2、车辆对路面的作用力。 2、交通量和轴载谱第2章。行车荷载分析
2、牵引车类
通过铰连接，后可加拖车，有单后轴和双后轴，各轴由一对单轮或两 对双轮组成。
3、挂车 类 在载重车后附加挂第车2章，行配车荷有载分一析对单轮或双轮。
第2章行车荷载分析
轴型分类图
No Image
第2章行车荷载分析
数字为轴型代号
第2章行车荷载分析
2.2 车辆的重力作用
汽车对路基路面的作用主要包括：自重和载重 荷载怎样传递？
No Image
第2章行车荷载分析
图 竖向应力脉冲时间随车速和深度的变化 （第曲2章线行车上荷数载分字析为车速，km/h）
等值弯沉l
刚性板的板底压强呈鞍形分布，平均为柔性板的 / 4 ，故其板底弯沉为
单圆柔性板中心处的 / 4
（3）双圆荷载
第2章行车荷载分析
四、等代荷载 一般将车辆荷载换算成等代均布土层厚度计算。见第六章 和第七章。
第2章行车荷载分析
2.3 行车的动态影响
行车条件下除了重力，还有动力作用、水平力及瞬时和重 复性等。
2、自卸车满载重量为15-50吨，矿山、材料运输，车速40-50km/h
3、牵引车自重5吨，可牵引100吨以上的重量。
第2章行车荷载分析
(bus) 客车
小客车 中客车 大客车
整车
常见车辆基本参数
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：
P p
δπ= 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 p
δπ=
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-150
38.4 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 19.3
19.4 21 60.9 0.5 78.4 81.8 78.6 139.2 55.4 57.8 55.6 98.5 SH-361 40.4
80 69.6 200 0.7 95.8 89.0 134.9 150.8 67.8 62.9 95.4 106.6
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
16.道路上的交通量和轴载谱在概念上、应用上、调查方法上有何异同？
概念 应用 调查方法
交通量 一定时间间隔内通过道路某一断面的车辆总数 路面设计时用于表征路面承受的交通负荷 观测站连续式和间断式观测
轴载谱 不同大小的轴载（包括前后轴）在整个车辆组成中所占的比例
用于路面结构设计 实测行驶车辆的轴重得到。