車輛與交通PPT課件

1、二二 車輛輪軸形式和標準軸載車輛輪軸形式和標準軸載通常，整車形式的客、貨車車軸分前軸和后軸。絕大部分車 輛的前軸為2個單輪組成的單軸，軸載約為汽車總質(zhì)量的1/3。 軸重的大小直接關(guān)系到路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計承載力與結(jié)構(gòu)強度，各個國家均對軸重的最大限度有明確的規(guī)定。我國公路與城市道路設(shè)計規(guī)范中均以100kN作為標準軸重。目前我國公路是行使的車輛，后軸軸載一般在60-130kN范圍內(nèi) 第1頁/共25頁在機場道面設(shè)計中，通常以使用該機場的主要飛機的起飛質(zhì)量作為計算依據(jù)。停放時飛機的總質(zhì)量在主輪軸和輔輪軸之間分配，其大小按下式計算。21211212 kg) kg) zzFFzFzFLPGK GLLLPGK G

2、LLPPL LKK式中：G-飛機總質(zhì)量（kg)主起落架上分擔的質(zhì)量（輔起落架上分擔的質(zhì)量（分別為飛機輔助輪軸和主輪軸到飛機重心的距離飛機總質(zhì)量在主輪軸上的分配系數(shù)飛機總質(zhì)量在輔輪軸上的分配系數(shù) 第2頁/共25頁三 車輪輪胎壓力、接觸壓力和接觸面積u1、一般情況下，接觸面上的壓力分布是不均勻的。但在路面設(shè)計中，而直接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。u2、輪胎與路面的接觸面形狀近似為橢圓形，因其長軸與短軸的差別不大，在工程設(shè)計中以圓形接觸面積來表示。當量圓形的半徑R按下式確定。u式中：R-當量圓形的半徑（m）； P-一個車輪上的荷載（飛機必須考慮動力影響）（kN)； u-輪

3、胎壓力（kPa)PRu第3頁/共25頁四 作用在路面上的水平力 當車輛在路面行駛時，除垂直荷載之外，作用在路面上的還有水平力。其分別由下式確定。 1212 TfPTPT TfP式中：行駛中的車輛在車輪不制動和制動情況下作用在路面上的水平荷載；滾動摩阻系數(shù)滑動摩阻系數(shù)) kN車輛的垂直荷載（第4頁/共25頁第二節(jié) 當量單輪荷載一 瀝青路面等豎向應(yīng)力的ESWL二 瀝青路面等豎向位移的ESWL20.301 lg lg(ESWL)= lg4lg z d: : ddddzdPSdPS式中：作用在雙輪的一個車輪上的荷載；：路面厚度； 雙輪凈距； 雙輪中心到中心的間距。第5頁/共25頁三 水泥混凝土路面的E

4、SWL ESLW =sSSddddSdsq aWFEq aWFEFPPF撓 度 可 用 下 式 表 示 ：當 接 觸 半 徑 相 同 ， 接 觸 壓 力 與 輪 載 成 正 比 。第6頁/共25頁第三節(jié) 當量軸載系數(shù)（EALF)一 AASHTO瀝青路面軸載換算方法AASHTO道路試驗提出的路面使用性能變化的基本方程是： 000 lg(lglg )1.54.2 1.5 tttCPGNCCP式 中 ：試 驗 路 完 工 時 的 路 面 耐 用 性 指 數(shù) ， 該 試 驗 路 測 得 的 平 均 數(shù) 為 ；經(jīng) 過 車 輛 行 駛 N次 后 ， 達 到 的 最 終 耐 用 性 指 數(shù) PSI；該 路

5、段 最 終 耐 用 性 指 數(shù) 降 至 ， 即 路 面 達 到 破 壞 標 準 時 軸 載 的 作 用 次 數(shù) ；00 - ,1.5 1.5tttGC PPC斜 率 ；任 何 階 段 耐 用 性 指 數(shù) 的 損 失與 耐 用 性 指 數(shù) 達 到 破 壞 標 準 即的 總 損 失之 比 的 對 數(shù) 值 。第7頁/共25頁其中和的表達式如下：05.193.2305.939.364.3304.7900.081 + ) =0.4+(1)10(1) =() P LSNLSNLP LP（式中：單軸荷載或一組雙軸荷載上的荷載一千磅(klbf)計；0112233 lgN=5.93+9.36lg(SN+1)-4

6、.79LSNSNaDa DaD軸數(shù)，單后軸為1，雙后軸為2；表示路面結(jié)構(gòu)強弱的代表數(shù)，稱路面結(jié)構(gòu)數(shù)。把 和 的表達式帶入并變換，可得：000lg() 4.33lg ttGP LLPLP以不同車型的軸載 和軸數(shù) 帶入上式。即可求得達到不同的最終耐用性指數(shù)時軸載間的換算公式。第8頁/共25頁1.單后軸間的換算公式若以單后軸軸載100kN(22klbf)作為標準軸載若以單后軸80kN(18klbf)為標準軸，則：2.雙后軸的換算公式 2222111lg4.79lg()22 1txxNxGN1818111lg4.79lg()18 1txxNxGN2222222222lglg1.381.38xxxxNN

7、NNNNNN第9頁/共25頁三 AASHTO水泥混凝土路面軸載換算方法 其基本方程同瀝青路面基本方程一致。其中 和 的表達式如下： 第10頁/共25頁 不同車型的軸載 和軸數(shù) 帶入上式，即可求得達到不同的最終耐用性指數(shù)時軸載間的換算公式。1.單后軸間的換算公式若以單后軸軸載100kN（22klbf)作為標準軸載5.2008.463.5205.857.353.2804.62003.63) =1+(1)10(1) ()klbf) 12 PLDLDLPLPL（式中：單軸荷載或一組雙軸荷載上的荷載以千磅（計；軸數(shù)，單后軸為，雙后軸為 ；00 lg5.85 7.35lg(1)4.62lg()3.28lg

8、tDGNDPLL表示路面厚（in)。把 和 的表達式帶入，并變換可得：P0L第11頁/共25頁 若以單后軸80kN（18klbf)為標準軸載2.雙后軸的換算公式 2222111lg4.62lg()22 1txxNxGN1818111lg4.62lg()18 1txxNxGN2222225.205.201.6828.463.528.465.208.46111lg4.62lg()1.24lg222 13.63 22)3.63(1)=1+12,(1)2(1)3.63(1) 1(1)xxxxNxGNxxDDxD （由于有：第12頁/共25頁四 我國瀝青路面軸載換算方法1.軸載換算方法基本原則不同軸載在

9、同一路面結(jié)構(gòu)上重復(fù)作用不同次數(shù)后，使路表彎沉值或底層拉應(yīng)力達到同一極限狀態(tài)；對某一種交通組成，不論以哪種軸載標準進行換算，由換算所得軸載作用次數(shù)計算的路面厚度是相同的。2.以彎沉為指標的軸載換算方法3.以拉應(yīng)力為設(shè)計指標的軸載換算形式1221()bcNPNP1221()bcNPNP第13頁/共25頁4 現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計規(guī)范軸載換算方法 當以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時，各級軸載（包括車輛的前后軸） 的作用次數(shù) ，應(yīng)按下述公式換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N。 1P1n4.351211 ( ) kN); kN); KiiiiiPNC CnPNnPPC式中：標準軸載的當量軸次（次/日）

10、；被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/日）；標準軸載（被換算車型的各級軸載（軸載系21 6.410.38 3mm3m 1 1.2(1)CCm 數(shù)；輪組系數(shù)，單輪組為，雙輪組為，四輪組為當軸間距大于時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算，此時軸數(shù)系數(shù)為 ；當軸間距小于時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)按下式計算：式中：m-軸數(shù)。第14頁/共25頁當進行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時，各級軸載（包括車輛的前后軸） 的作用次數(shù) ，應(yīng)按下述公式換算成標準軸載 的當量作用次數(shù) 。五 我國水泥混凝土路面軸載換算方法疲勞方程1P1nPN8.012112 () 18.51.00.09 3m KiiiPNC C nPCC 式中：軸數(shù)

11、系數(shù)；輪組系數(shù)，單輪組為，雙輪組為，四輪組為。當軸間距小于時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計算。1 1 2(1)Cm fs lg()0.0613 0.0523lgN第15頁/共25頁應(yīng)力公式軸載換算公式疲勞壽命同軸載，板厚和路面結(jié)構(gòu)剛度的關(guān)系式：為了實用方便，板中=0.23，板邊=3.80 =nmPAh122111221s19.11519.11512222211119.115221 lg1.171 19.1151(lglg ) ( ) )( ) =()nmm mn nnnm mn nPNAhNAPPhPNAPPAhPA其 中 ：第16頁/共25頁第四節(jié) 美國道路試驗第17頁/共25頁二二 美國美

12、國WASHTOWASHTO道路試驗道路試驗1952年夏天建成，1954年5月完成試驗瀝青混凝土，厚50或100毫米結(jié)構(gòu)總厚度為150-550毫米兩個環(huán)路，四車道的試驗檢測，共46個試驗段荷載每個車道采用一個荷載單軸：15和22.4千磅多軸：32和40千磅除1954年春季外，冬春季節(jié)沒有交通第18頁/共25頁三三 AASHTOAASHTO試驗路試驗路19561956年年8 8月開始施工，月開始施工，19581958年年9 9月施工結(jié)束。月施工結(jié)束。19581958年年1010月月-1960-1960年年1111月，承受交通荷載作用，并開始測月，承受交通荷載作用，并開始測試。試。19611961年

13、春夏前完成研究初期報告。年春夏前完成研究初期報告。試驗路一共有試驗路一共有6 6個環(huán)路，均為兩車道。環(huán)路個環(huán)路，均為兩車道。環(huán)路1 1不作用交通不作用交通荷載，主要用于觀察環(huán)境參數(shù)，環(huán)路荷載，主要用于觀察環(huán)境參數(shù)，環(huán)路2-62-6承受交通荷載作承受交通荷載作用。用。四四 英國試驗路英國試驗路英國早期路面結(jié)構(gòu)發(fā)展過程經(jīng)過了英國早期路面結(jié)構(gòu)發(fā)展過程經(jīng)過了6 6次大規(guī)模的試驗路，次大規(guī)模的試驗路，雖然其規(guī)模和組合比美國雖然其規(guī)模和組合比美國AASHTOAASHTO要小得多，但對英國路要小得多，但對英國路面結(jié)構(gòu)的成型和思想觀念的形成發(fā)揮了決定性作用。面結(jié)構(gòu)的成型和思想觀念的形成發(fā)揮了決定性作用。第19

14、頁/共25頁第五節(jié) 交通統(tǒng)計與分析一 軸載換算公式公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范提出的軸載換算為：161si ()100100kN - nisiiiPNNNPiNi式中：的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數(shù)；單軸單軸，單軸雙輪組，雙軸雙輪組或三軸雙輪組級軸載的總重（kN);各級軸型級軸載的作用次數(shù)。第20頁/共25頁二 軸載分類統(tǒng)計 1 ( (5)njijiijijijVA BiVAiBinn滿，半，空）式中：某一大類不同裝載情況的平均軸載換算系數(shù)；第種車型不同裝載情況的標準軸載換算系數(shù)；第種車型在每一大類中的比例；某一大類車型 拖掛車， ( sijjsijNNV RjNNRN滿，半，空）式中：某一大類車輛標準軸載作用次數(shù)；某一大類車軸總數(shù)；各大類車型中的滿載，半載，空載的比例。最后求得各種大類車的標準軸載作用次數(shù) 。8si1 iNN第21頁/共25頁三 交通量增長率四 累計軸載作用次數(shù)與道路的同行能力道路設(shè)計年限內(nèi)的累計軸載作用次數(shù)與交通量增長率和設(shè)計使