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          首页 交通荷载跟路面设计参数

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          交通荷载跟路面设计参数

          简介:本文档为《交通荷载跟路面设计参数pdf》,可适用于工程科技领域

          第六章交通荷载及路面设计参数主要内容?第一节交通荷载及其对路面的作用?第二节标准轴载及轴载换算?第三节路面材料设计参数第一节交通荷载及其对路面的作用?核心内容??#30423;?#30340;种类?汽车的轴型?汽车对道路的静态压力?运动?#30423;?#23545;道路的动态影响?交通分析第一节交通荷载及其对路面的作用?交通荷载?汽车荷载既是路基路面的服务对象又是造成路基路面结构损伤的主要原因?它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的动荷载?汽车荷载的特性包括:汽车?#31181;?#19982;轴重的大小与特性、车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、汽车静态与动态荷载特性?#21462;!⒊盗?#30340;种类?道路上通行的汽?#20826;盗?#20027;要分为客车与货?#30423;?#22823;类。?客车又分为小客车、中客车与大客车?货车又分为整车、牵引式?#39029;?#21644;牵引式半?#39029;怠?汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴再传递到车轮最终由轮胎传递到路面因此路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。、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、汽车的轴型?汽车的轴型、汽车的轴型图不同轴型的货车示意图?汽车的轴型简化图、汽车的轴型?轴轮组与轴重:?整车分前轴和后轴绝大部分?#30423;?#30340;前轴为两个单轮组成的单轴(轴载约为P)极少数汽?#30331;?#36724;为双轴单轮组(轴重约为P)。大部分货车后轴由双轮组组成有单轴、双轴和三轴等三种。表汽车及?#39029;档?#36724;的最大?#24066;?#36724;载的最大限制单位:Kg、汽车的轴型?轮压与压圆?轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近压面近似为圆形d由p、P来计算p可近似取轮胎气压。图车轮荷载计算图式a)单圆图式b)双圆图式?汽车的轮压与压圆PPPPPdPPdddDdD路面路面a)b)、汽车对道路的静态压力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?#26412;?#35745;算如下:a)双圆荷载的当量圆半径delta:b)单圆荷载的当量圆?#26412;禗:PDdp???、汽车对道路的静态压力pP????荷载圆半径和?#26412;?#36947;路?#38386;?#39542;的汽?#20826;?#32473;路面施加垂?#26412;?#21387;力外还施加水平力和振动力对路面固定点而言这种影响又具有瞬时性和重复性。图车轮作用于路面的垂直压力与水平压力a)停驻b)启动、一般行驶、加速c)减速、制动d)转向PPPPVQQa)b)c)d)、运动?#30423;?#23545;道路的动态影响?)水平力:行车?#36393;?#35201;求qmaxlepsdot?其中?为路表与车轮的附着系数它同路面类型与湿度以及行车速度有关。路表层水平力过大易导致推挤、拥包、波浪及车辙等病害。、运动?#30423;?#23545;道路的动态影响?)振动力: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。、运动?#30423;?#23545;道路的动态影响?)振动力: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。、运动?#30423;?#23545;道路的动态影响?)瞬时作用及重复:路面点的车轮作用时间约为~s结构变?#21355;?#19981;及呈现瞬时作用利于结构但多次重复作用又?#36164;?#20854;疲劳。、运动?#30423;?#23545;道路的动态影响车速与路面变形的关系?)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?#23454;?#26377;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?#39318;?#25104;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。?)轮迹横向分布:总轴载作用按一定规律分布于?#26723;?#27178;断面的现象称为轮迹横向分布?#26723;?#32508;合累计需考虑。、交通分析、交通分析序号轴型分布代表车型代号整车类?#34892;?#36135;车(载重~T)跃进、解放、东风等U重型货车(载重T)黄河、罗曼、?#22266;?#23572;等U大通、交通、太脱拉等U半挂类轴半?#39029;?#35299;放、东风等国产牵引车S轴半?#39029;?#26031;堪尼亚、沃尔沃、?#22266;?#23572;等进口牵引车或红岩、黄河等引进技术生产的牵引车S轴半?#39029;礢S=轴半?#39029;礸eS按轴型分类的?#30423;?#31867;别)交通调查与重复荷载、交通分析轴型分类及代号轴型示意图整车类SingleUnitTruckUU半挂类SemiTractorTrailorSSSS各类轴型示意图)交通调查与重复荷载、交通分析我国常用的汽车的路面设计参数标准车?)轴载谱?)轴载谱、交通分析轴载谱轴载谱:不同轴载在道路上的比例关系?)?#30423;?#33655;载的轮迹横向分布、交通分析图轮迹横向分?#35745;德是?#32447;(单向行驶一个?#26723;潰?#22270;轮迹横向分?#35745;德是?#32447;(混?#38386;?#39542;双?#26723;潰?)?#30423;?#33655;载的轮迹横向分布、交通分析沥青混凝土路面?#26723;?#31995;数水泥混凝土路面轮迹横向分布系数第二节标准轴载及轴载换算?核心内容?交通量?标准轴载?轴载换算?累计标准轴载作用次数?标准轴载作用次数的调查与分析、交通量?年平均日交通量(AADT)?交通量?#20405;?#22312;单位时间内通过道路某一断面的交通实体数。?我国的《公路工程技术标准》(JTGB)确定道路等级时规定的标准车是小客车即将混合交通量换算成为以小客车为标准的交通当量。?初始年平均日交通量、标准轴载?选用标准轴载的原因?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(EquivalentSingleAxleLoadESAL)?根据实际选定的一种代表车型中国为单轴双轮称为BZZ轴重kN。美国为单轴双轮轴重kN?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?#30423;?#30340;总体轴载水?#20581;!?#26631;准轴载?几个概念?超载运输是?#30423;?#25152;装载货物超过?#30423;径?#23450;载货质量。?超限运输指被运输的设备、构件或货物其外形尺寸、高?#21462;?#37325;量、长度超过了交通部门所规定的范围。?超载但不超限的?#30423;?#23545;路面的使用寿命有一定的影响超载?#39029;?#38480;的?#30423;?#23545;路面的使用寿命有很大的影响有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏、产生?#29616;?#30340;?#36393;?#20107;故。某高速公路上的超载?#30423;?#26576;公路上的超载车队?在重载交通条件下沥青路面主要损害类型表现为行?#26723;?#36718;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?#20154;?#25439;害。松散、坑槽?#29616;?轴载换算的基本原则:①等破坏原则?#21644;?#19968;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:不同标准轴载设计的路面结?#36141;?#24230;相同。?轴载换算系数公式:()nsiiisNPNP????、轴载换算、轴载换算?沥青路面轴载换算系数公式:、轴载换算?沥青路面轴载换算系数公式:、轴载换算?水泥混凝土路面轴载换算系数公式:?初始年平均日交通量N的计算?设计年限内一个?#26723;?#20869;的累计交通量eNiiNN???、累计标准轴载作用次数沥青路面?#26723;?#31995;数水泥混凝土路面横向分布系数?例题:已知某公路使用初期设计?#26723;?#19978;标准轴载作用次数Ns=次日交通量年增长率r=该水泥路设计使用年限为年轮迹横向分布系数为试计算该路设计使用年限内标准轴载累计作用次数Ne=?()()()tettetNNNN???????????????解:次=)(Ne??????Ne、标准轴载作用次数的调查与分析?调查方法?地磅静态称重?人工千斤顶称量?移动式称重WIM(weighinmotion)WIM设备可以分成固定式和移动式两类、标准轴载作用次数的调查与分析?交通量增长率交通量年平均增长率(gamma)变化范围()交通量增长率计算方法:回归T年交通量与年限的关系、交通荷载分级?分?#23545;?#22240;?由于不同等级道路承受不同的交通荷载作用为了判别道路承受荷载的轻重公路?#35835;?#38738;路面设计规范》和《公路水泥混凝土路面设计规范》分别进行了交通荷载等级的划分。?具体分?#35835;?#38738;路面交通荷载分级水泥混凝土路面交通荷载分级第三节路面材料设计参数?核心内容?概述?无机结合料稳定材料?沥青混合料?水泥混凝土材料?级配碎石?)主要材料类型?①松散颗粒型材料granular?②沥青结合类材料asphaltmixture?③无机结合料类材料inorganicbindingmaterial?④水泥混凝土材料cementconcrete由于材料(整体性材料和非整体性材料)的基本性质和成型方式的不同各种路面结构具有不同的力学强度特性(即应力应变关系)也使得路面具有不同的使用?#20998;?#21644;使用寿命。、概述◆、路面材料的几种强度?)抗剪强度shearstrength三轴抗剪试验摩尔mdash库仑强度理论:?=c?tg?直接抗剪试验PA(极限抗剪力抗剪面积)其中c和?是表征路面材料抗剪强度的两项参数c是材料的黏聚力(kpa)?是材料内摩阻角对于土可以通过直剪试验得到对于松散粒料无法做直接剪切试验可用三轴压缩试验测定。三轴试验确定cphicphisigmatau、概述、概述?)抗压强度compressivestrength?无侧限的强度试验:指试样在无侧向压力条件下抵抗轴向压力的极限应力。材料经过标准成型和养生后通过无侧限抗压试验测定的强?#21462;?有侧限的强度试验:描述路面实际的三维状态。?三轴试验?钢管混凝土。?)抗拉强度tensilestrength?气温变化会引起路面材料收缩湿度变化能产生半刚性材料?#20260;?#24403;收缩变?#38382;?#21040;约束即在材料内产生拉应力材料抗拉强度不足即可引起路面结构拉伸断?#36873;?路面材料的抗拉强度主要由混合料中的结合料粘结力提供采用直?#27704;?#20280;或间?#27704;?#20280;试验测定材料的抗拉强?#21462;?)抗弯拉强度flexiblestrength?路面材料的实际工作状态是弯曲反复变化的结?#20849;愕资?#20808;容易出现局部拉?#36873;?#20135;生弯曲断?#36873;?#26448;料的抗弯拉强度一般采用简支梁三分点加载进行测定。、概述、概述◆、路面材料的强度试验?)抗压强度试验?一般有大试件、中试件和小试件。?小试件指Phimm*mm?中试件指Phimm*mm?大试件指Phimm*mm。间?#27704;?#20280;试验压条试件pp?#27704;?#20280;试验上盖帽变形传感器金属箍下盖帽试件、概述?)抗拉强度试验(直?#27704;?#20280;试验和间?#27704;?#20280;试验)?①沥青?#36864;?#27877;混凝土间接抗拉强度试验?②沥青混凝?#37327;?#24367;拉强度试验?③水泥混凝?#37327;?#24367;拉强度试验mdash弯拉试验抗弯拉强度试验劈裂实验示意图、概述直?#27704;?#20280;间?#27704;?#20280;试验?①沥青?#36864;?#27877;混凝土间接抗拉强度试验我国?#35835;?#38738;及沥青混合料试验规程?#20998;?#26631;准弯曲实验试件为mmtimesmmtimesmm的棱柱体小梁跨径?mm。试验温度采用?℃评价低温拉伸?#38405;?#26102;?#30636;?#29992;?℃。、概述?②沥青混凝?#37327;?#24367;拉强度试验弯曲实验有切口的弯曲实验mmtimesmmtimesmm的棱柱体?#21644;?#23567;梁试验加载图式(试验梁承压板支点顶杆千分表)LPhllll、概述?③水泥混凝?#37327;?#24367;拉强度试验mdash弯拉试验、概述?、疲劳概念?疲?#20572;?路面材料在循环加载下在某点或某些点产生局部损伤在一定循?#21453;?#25968;后形成裂纹并进一步扩展直到完全断裂的现象称为疲劳。?疲?#25512;?#22351;:?在低于材料强度极限的循环加载作用下材料发生破坏的现象称为疲?#25512;?#22351;。?疲劳强度:??#20405;?#26448;料在多次循环加载作用下出现疲?#25512;?#22351;所对应的应力(应变)称为疲劳强?#28982;?#30130;劳应变。、概述?疲?#22270;?#38480;:?当重复荷载作用次数为无限大时的最大应力(应变)?#23548;?#31216;为疲?#22270;?#38480;。?疲劳寿命:?材料在疲?#25512;?#22351;时所作用的应力(应变)循?#21453;?#25968;称为疲劳寿命?疲劳曲线:?将重复拉应力?r与一次加载破坏的极限拉应力的比值(称为应力比)或重复拉应变epsilonr作为纵坐标绘制出?r?f或epsilonr与重复作用次数Nf的关?#30331;?#32447;即称为疲劳曲线。、概述?、沥青混凝土疲劳强度试验沥青及无机材料劈裂疲劳试验悬臂梯形梁疲劳试验三分点疲劳试验四点弯曲疲劳试验示意图、无机结合料稳定材料?①无机结合料稳定材料的无侧限抗压强度试验?按照预定干密度和压实度用静力压实法制备试件、试件高:?#26412;叮劍?#30340;圆柱体、养生时间为材料设计龄期(天)整个养生期间的温度应保持plusmn℃养生期的最后一天将试件浸泡在水中(水的深度应使水面在试件顶上约cm)、侧向没有围压时的单轴抗压强?#21462;!?#26080;机结合料稳定材料?②无机结合料稳定材料的无侧限抗压回弹模量试验?在养生期的最后一天首先将圆柱?#38382;?#20214;的两个端面应用水泥净浆彻底抹?#20581;?#28982;后将试件直立桌上在表面撒少量mm的细砂用?#26412;?#25171;于试件的平面圆形?#32844;?#25918;在顶面加压旋转圆?#32844;?#20351;顶面齐?#20581;?#26368;后将端面已经处理平整的试件浸水一昼夜进行养生。?加载板上的计算单位压力的选定值:对于无机结合料稳定基层材料用MPa对于无机结合料稳定底基层材料,用~MPa实际加载的最大单位压力应略大于选定值。、无机结合料稳定材料?③无机结合料稳定材料劈?#20122;?#24230;试验(间接抗拉强度)?试件的制作与无限抗压强度试验的试件制作相同只是在试验时在侧向测定试件的最大劈?#20122;?#24230;计算得到无机结合料稳定材料的劈?#20122;慷取?侧向加压时应放置压条并将试件横置在压条上同时在试件顶面也放一压条(上下压条与试件的接触线必须位于试件?#26412;?#30340;两?#30636;?#19982;升降台垂?#20445;?#21387;条采用半径与试件半?#26029;?#21516;的弧面压条其长度应大于试件高?#21462;?#21128;裂实验示意图、无机结合料稳定材料?④无机结合料稳定材料的劈裂模量试验?试件成型和加载要求与无侧限抗压回弹模量试验相同。?要求在加载过程中每到一定荷载就读记一次形变在试件破?#30331;?#24212;能记录~次荷载和相应形变。然后将试件压至破坏读记破坏时的荷载和形变。并绘制单位压力与形变的关?#30331;?#32447;必要时对曲线进行修正。、无机结合料稳定材料?⑤无机结合料稳定材料疲劳强度试验?通过试件施加重复应力进行试验可绘出应力?#20154;?#24179;与重复荷载作用次数的关?#30331;?#32447;(疲劳曲线)并可回归出疲劳方程:?r?f=??lgNf。?疲劳试验方法?劈裂疲劳试验(我国)?小梁疲劳试验?直接抗拉试验二?#30097;?#30782;(小梁)应力强度比疲劳寿命曲线、无机结合料稳定材料水泥砂砾(小梁)应力与强度比疲劳寿命曲线、无机结合料稳定材料、无机结合料稳定材料?⑥无机结合料稳定材料的设计参数疲劳参数)lg(lgTaDsstefkkkRkkbaN??????????????未来我国基层疲劳方程、无机结合料稳定材料?⑦无机结合料稳定材料的设计参数模量参数计算、无机结合料稳定材料?⑦无机结合料稳定材料的设计参数模量参数计算、无机结合料稳定材料?⑧无机结合料稳定材料的设计参数模量参数建议值、无机结合料稳定材料?⑧无机结合料稳定材料的设计参数动态模量建议值无机结合料稳定材料抗压强度和动态回弹模量参数*???E示意图、沥青材料?①沥青混凝土的抗压试验?沥青混合料的弯沉计算时抗压回弹模量的试验温度为℃、弯拉验算时抗压回弹模量的试验温度为℃、劈?#20122;?#24230;的试验温度?#21442;妗?试验采用圆柱体试件其?#26412;?#20026;mm高为mm试验加载的速率为mmmin。试件成型采用静压法、轮碾法、搓揉法和旋转压实成型法试件的密度应符?#19979;?#27463;尔标准击实密度%用于抗压强度试验的试件个数不得少于个用于抗压回弹试验的试件个数不得少于~个。对抗压强度要求以mmmin的加载速?#31034;?#21248;加载直至破坏由破坏荷载P和圆柱体试件的面积参数计算得出试件的抗压强度(MPa)。、沥青材料?②沥青混凝土的劈裂试验?沥青混凝土的劈裂试验既可以为沥青路面设计提供设计参数也可以评价沥青混凝土的低温特性。当用于评价沥青混凝土的低温特性时的试验温度为℃(试验加载速率为mmmin)。?我国沥青混凝土路面的设计参试采用静参数采用的试验温度为℃、试验加载速率为mmmin计算时相应的?#27492;?#27604;采用。?试件马歇尔击实成型的方法、轮碾机成型的板体试件和道路现场钻?#36164;?#20214;。采用马歇尔击实成型的试件的尺寸要求为?#26412;秏m高为mm轮碾机成型的板体试件和道路现场钻?#36164;?#20214;的尺寸要求为?#26412;秏m或mm高为mm。、沥青材料?③沥青混凝土疲劳强度试验?有控制应力与控制应变两种试验方法?厚沥青路面?#30636;?#29992;控制应力的方法?薄沥青路面?#30636;?#29992;控制应变的方法?一般路面厚度可采取其中一种方法。?目前一般建议采用控制应变的方法。????)()()(???????????????????????????????aahhaaTfeeVFAEVFAEkN??未来我国基层疲劳方程、沥青材料?④沥青混凝土材料的设计参数疲劳参数、沥青材料?⑤沥青混凝土材料的设计参数静态模量参数、沥青材料?⑥沥青混凝土材料的设计参数动态模量参数常用沥青混合料℃、Hz动态回弹模量参数建议值、水泥混凝土材料?①水泥混凝?#37327;?#25240;强度?#36864;?#27877;混凝?#37327;?#25240;弹性模量、水泥混凝土材料?①水泥混凝?#37327;?#25240;强度?#36864;?#27877;混凝?#37327;?#25240;弹性模量?水泥混凝?#37327;?#25240;强度试件为直角棱柱体小梁标准试件尺寸为mm*mm*mm在标准条件下经养护d后按三分点处双点加载(图)测定其抗折强度(fcf)和抗折弹性模量。?②疲劳参数、水泥混凝土材料?③水泥混凝?#37327;?#25240;强度?#36864;?#27877;混凝?#37327;?#25240;弹性模量参数值水泥混凝土强度和弹性模量经验参考参考值、级配碎石?)影响因素影响粒料层模量的因素以及变化趋势影响因素影响趋势粗集料比例比例越大模量越高密度密度越大模量越高碾?#36141;?#27700;率提高到最大值然后?#26723;?#24212;力水平应力水平越大模量越高使用期间含水率含水?#35797;?#22823;模量?#38477;土?#26399;模量不变温度模量不变荷载作用速度模量不变、级配碎石?)无粘结材料试验方法及参数值?①重复荷载三轴试验?无粘结粒状材料的回弹反应通常是通过回弹模量和?#27492;?#27604;表现其特性。对于有恒定围压的重复荷载三轴试验。?②无粘结材料参数取值作业?、请下表中的?#30423;?#31867;型按沥青路面要求进行轴载换算系数??、假如上表中的汽车载重超载%、%、%请再按沥青路面要求进行轴载换算系数??、请上表中的?#30423;?#31867;型按按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数??、假如上表中的汽车载重超载%、%、%请再按水泥混凝土路面要求进行轴载换算系数??#33268;郟?超载是我国道路交通的重要问题请结合习题到习题分析超载对路面的影响。对矿区重载道路请?#24471;?#24212;该选择沥青混凝土路面还是选择水泥混凝土路面?

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