《路基路面工程》
Pavement Engineering
國家精品課程第六章
◆交通荷載及路面設計參數
◆Traffic Load and Structural Parameters
主要內容
◆第一節交通荷載及其對路面的作用◆第二節標準軸載及軸載換算◆
第三節
路面材料設計參數
第一節交通荷載及其對路面的作用
◆核心內容
?車輛的種類?汽車的軸型
?汽車對道路的靜態壓力?
運動車輛對道路的動態影響
?交通分析
第一節交通荷載及其對路面的作用
◆交通荷載
?汽車荷載既是路基路面的服務對象，又是造成路基路面
結構損傷的主要原因；
?它是不斷移動著的、具有振動和沖擊影響的動荷載
（Dynamic Load or Moving Load ）；
?汽車荷載的特性包括：
汽車輪重與軸重的大小與特性、車軸的布置、汽車軸載的時間分布特性、汽車靜態與動態荷載特性等。
第一節交通荷載及其對路面的作用
◆交通荷載
1、車輛的種類
?道路上通行的汽車車輛主要分為乘用車與商用車兩大類。?乘用車（小于9座）又分為小客車、中客車與大客車；?商用車又分為整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。
?汽車及其客貨總重量通過車身傳遞到車軸，再傳遞到車
輪，最終由輪胎傳遞到路面，因此，路面結構設計主要以
軸重或者
輪壓來進行控制。
2、汽車的軸型
◆汽車軸載－－軸型分布
?單軸單輪?單軸雙輪?雙軸單輪?雙軸雙輪?多軸多輪
目前規范分7
種
2、汽車的軸型
圖2-1 不同軸型的貨車示意圖
?車輛類型分類
目前規范分11類
2、汽車的軸型
◆軸（輪）組與軸重：
?整車分前軸和后軸，絕大部分車輛的前軸為兩個單輪組成的
單軸（軸載約為P/(3-6)。大部分貨車后軸由雙輪組組成，有單軸、雙軸和三軸等三種。
?為了保證安全，對單軸最大容許值見表6-3
表6-3 汽車及掛車單軸的最大允許軸載的最大限制單位：Kg
2、汽車的軸型
◆輪壓與壓圓
?輪胎對路面的靜態壓力大小與胎內壓相接近，壓面近似為
圓形，d 由p 、P 來計算，p 可近似取輪胎氣壓。
圖
2-2 車輪荷載計算圖式
a)單圓圖式；b)雙圓圖式
?
輪壓與壓圓
P
P P P
P d
P
P
d d
d D
1.5d
D
路面路面
a)
b)3、汽車對道路的靜態壓力
對于雙輪組車軸，可以按雙圓考慮，也可以按單圓對待，其當量圓的直徑計算如下：
a)雙圓荷載的當量圓半徑δ：b)單圓荷載的當量圓直徑D：82P
D d
p
π==3、汽車對道路的靜態壓力
p
P
πδ=
?荷載圓半徑和直徑
道路上行駛的汽車除給路面施加垂直壓力外，還施加水平力，
對路面固定點而言，這種影響又具有瞬時性、重復性、振動性。
圖6-2 車輪作用于路面的垂直壓力與水平壓力
a)停駐；b)啟動、一般行駛、加速；c)減速、制動；d)
轉向
P
P
P
P
V
Q
Q
a)
b)
c)
d)
4、運動車輛對道路的動態影響
◆1）水平力：
行車安全要求q max ≤ p ?
?，其中?為路表與車輪的附著系數，它同路面類型與濕度以及行車速度有關。路表層水平力過大易導致推擠、擁包、波浪及車轍等病害。
◆2）沖擊系數：
車輪荷載運動過程產生振動的最大峰值與靜荷載之比稱為沖擊系數。水泥混凝土路面設計時考慮綜合修正系數（振動等）。
◆3）瞬時作用及重復：
路面點的車輪作用時間約為0.01~0.10s ，結構變形來不及呈現，瞬時作用利于結構，但多次重復作用又易使其疲勞。
4、運動車輛對道路的動態影響
4、運動車輛對道路的動態影響
水泥混凝土路面在移動荷載作用下的響應
4、運動車輛對道路的動態影響車速與路面變形的關系
軸載的動態波動
第二節交通數據調查
◆1）交通工程年平均日交通量(AADT)
?交通量是指在單位時間內，通過道路某一斷面的交通實體數。
?我國的《公路工程技術標準》（JTG B01）確定道路等級時規定的
標準車是小客車，即將混合交通量換算成為以小客車為標準的交通當量。
◆2）交通工程初始年平均日交通量換算系數
3）路面設計交通調查方法
交通量調查與分析：調查內容包括交通總量、車型分布、軸型軸載、實載率等，有的還調查軸載譜；分析主要是確定交通量年平均增長率，并求算獲得設計年限內累計交通量。對路面而言，主要是軸重。
軸載組成：不同軸載的作用次數的頻率組成即為軸載譜軸載換算：各不同軸載應根據某一指標按其對路面結構的損傷作用的等效性換算成其它軸載的作用次數，從而可使用標準軸載來綜合累計。
第二節交通數據調查
第二節交通數據調查
◆4）調查方法
?地磅靜態稱重?人工千斤頂稱量
?移動式稱重WIM
（weigh-in-motion ）
WIM
設備可以分成固定式和移動式兩類
-4,0
-3,5-3,0-2,5-2,0-1,5-1,0-0,50,00,51,00
0,5
1
1,5
2
2,5
3
S t r a n (V )
Static Dynamic
5）年平均日交通量AADT
AADT：
年平均日交通量AADT ：設計車道的初始年平均日交通量
第二節交通數據調查
6）設計車道年平均日貨車交通量Q 1：
AADTT ：2車6軸及以上車輛的雙向初始年平均日交通量
7）方向系數
?實測不同方向上的交通量，計算方向系數。?無實測數據時，方向系數可在0.5~0.6范圍內選取。
8）車道系數
◆瀝青路面：分為三個層次確定車道系數。
?第一層次，根據現場交通量觀測資料，統計設計方向不同車道上車輛的數量，確定車道系數；?第二層次，采用當地的默許值；?第三層次，采用推薦的默許值。
◆水泥路面：直接采用推薦的默許值。
第二節交通數據調查
第二節交通數據調查
◆9）車輛類型分布系數
?對于瀝青路面，車輛類型分布系數可按三個水平確定：水平一，根據交通觀測
資料分析２類～１１類車型所占的百分比，得到車輛類型分布系數；水平二，根據交通歷史數據或經驗數據按照表６－９確定公路ＴＴＣ分類，采用該ＴＴＣ分類車輛類型分布系數當地經驗值；水平三，根據交通歷史數據或經驗數據按表６－９確定公路ＴＴＣ分類。采用表６－１０規定車輛類型分布系數。
第二節交通數據調查
◆9）車輛類型分布系數
10）軸載譜
第二節
交通數據調查
軸載譜
軸載譜：某一軸載通過量占道路上各種軸載通過總量的比例
第二節交通數據調查
◆10）軸載譜-瀝青路面
?第一輸入層次
?通過在車道上設置稱重設備，連續的采集設計車道上所有2類
~11類車輛的類型、軸型組成及軸重數據，并按照表6-2對車輛進行分類。
?（1）統計各類車輛單軸單胎、單軸雙胎、雙聯軸、三聯軸的數量，除以各類車輛總數量得到各類車輛中各軸型的平均軸數；?（2）統計各類車輛各種軸型在不同軸重區間出現的百分比，確定各種軸型的軸重分布系數，稱為軸載譜。確定軸載譜時，單軸單胎、單軸雙胎、雙聯軸、三聯軸分別每隔2.5kN、4.5kN、9.0kN和13.5kN劃分一個軸重區間。
?第二和第三輸入層次
?在第二和第三水平輸入時，需要將各類車輛都分為輕車和重車
兩類，分別取當地和全國輕車和重車的默許軸載譜。
第二節交通數據調查
◆10）軸載譜-水泥路面
?對于水泥路面，重點是獲得單軸軸載譜，可采用以軸型為基礎和以車輛
類型為基礎兩種方法獲得單軸軸載譜。以軸型進行稱重和統計時，隨機統計３０００輛２軸６輪及以上車輛中單軸、雙聯軸和三聯軸等不同軸型出現的單軸次數，并分別稱取其單軸軸重，可按單軸軸重級位統計整理后得到軸載譜。以車輛類型為基礎進行各種軸型的軸載稱重和統計時，可將２軸６輪及以上車輛分為整車、半掛和多掛３大類，調查獲取車輛類型組成比例，每類車再按軸數細分，分別按車型稱重后得到單軸軸載譜。
11）車輛荷載的輪跡橫向分布
第二節交通數據調查
輪跡橫向分布頻率曲線（單向行駛一個車道）
輪跡橫向分布頻率曲線
（混合行駛雙車道）
輪跡橫向分布：某一斷面車輛通過量占道路斷面車輛通過總量的比例
11）車輛荷載的輪跡橫向分布系數
第二節
交通數據調查
水泥混凝土路面輪跡橫向分布系數
第二節交通數據調查
標準車
12）我國常用的汽車的路面設計參數
節尾
