第二章行车荷载、环境因素、材料的力学特性基本内容第一节行车荷载第二节环境因素影响第三节土基的力学强度特性第四节土基的承载能力第五节路基的变形破坏及防治第六节路面材料的力学强度特性第七节路面材料的累积变形及疲劳特性第一节行车荷载行车荷载的主要研究内容：车辆的种类；汽车的轴型；汽车对道路的静态压力；运动车辆对道路的动态影响；交通分析。一、车辆的种类整车类：前轴、后轴。牵引式半拖车类：牵引车：前轴、后轴；拖车：后轴（单轴或双轴）。拖车类：由一辆或多辆组成，各配有前后二根单轴或单前轴和双后轴。轴载的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度。各个国家均对轴重的最大限度有明确的规定。我国公路与城市道路设计规范中均以100kN作为标准轴重。目前我国公路是行使的车辆，后轴轴载一般在60～130kN范围内。汽车货运朝大型重载方向发展，货车的总重量有增加趋势，超载运输问题在我国日益突出。要发展多轴多轮。对超载的定义：2000年2月，交通部《超限运输车辆行驶公路管理条例》规定：“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（每侧双轮胎）载质量18000kg。”附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。三、汽车对道路的静态压力胎壁受拉轮胎/路面接触面与接触应力对于低压轮胎：接触压力大于胎压对于高压轮胎：接触压力小于胎压在工程设计中，对接触压力进行如下简化：以轮胎内压力为轮胎的接触压力，即p=pi，接触形状为圆形，接触面上的压力为均匀分布即将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载，并采用轮胎内压作为轮胎接触压力p。当量圆半径δ可以按下式确定。式中：P——作用在车轮上的荷载，kN；p——轮胎接触压力，kpa；δ——接触面当量圆半径，m。轮胎与路面的接触形状如下图所示：四、运动车辆对道路的动态影响（1）水平力（与运动状态有关）（2）行驶荷载的特性振动性瞬时性重复性车辆行使过程中的动态响应和随机动力荷载图汽车在路面上行使过程中，由于车辆自身各种因素（如发动机偏心转动、轮胎花纹、燃料不均匀、驾驶员操作不稳定等）、地面的不平整度以及辆—地面相互作用耦合，会使产生车体跳起与颠簸、车轴跳起与颠簸的现象、从而使车辆与路面振动，产生使路面受到随机动力荷载，即荷载大小随时间随机变化。五、交通分析1.交通量交通量——在一定时间间隔内各类车辆通过某一断面的数量。年平均日交通量——在一年365天内的交通量之和除以365天。交通量调查方法——直接记录、自动记录仪。交通量年平均增长率设计年限内累计交通量2.轴载组成与轴载换算轴载换算——道路上行驶的车辆轴载与通行次数可以按照等效原则换算为某一标准轴载的当量通行次数。我国的标准轴载为BZZ-100。轴载等效换算的原则——同一种路面结构在不同轴载作用下达到相同的损伤程度。3．轮迹横向分布轮迹（车道）的横向分布：按一定规律分布在车道横断面上。轮迹（车道）横向分布系数：对于路面横断面上某一宽度（轮迹宽度和车道宽度）范围内的频率，也即该宽度范围内所受到的车辆作用次数与通过该横断面的总作用次数的比值。影响因素：路面宽度和车道宽度、交通组织管理方式（混合行驶、划线分车道行驶和分隔带（墩）分车道行驶）、交通密度和交通组成。第二节环境因素影响二、公路路面的湿度状况1.对路基的影响冻胀翻浆（与温度作用共同进行）过大的湿度直接降低路基土的强度和稳定性2.做好路基路面排水的重要性第三节土基的力学强度特性P：一侧轮重荷载（kN）；K:系数，一般取0.5；Z：荷载中心下应力作用点的深度（m）。路基土本身自重在路基内深度为Z处所引起的垂直压应力σB按下式计算：γ：土的容重（kN/m3）；Z:应力作用点深度（m）。路基内任一点处的垂直应力包括由车轮荷载引起的σz和由土基自重引起的σB。二、路基工作区概念：在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1／10～1／5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。确定：路基工作区深度Za可以用下式计算。式中:Za——路基工作区深度,m；p——一侧轮重荷载,MPa；K——系数，取0.5；γ——土的容重,kN/m3；n——系数,n＝5～10。在工作区范围内的路基,对于支承路面结构和车轮荷载影响较大,在工作区范围以外的路基,影响逐渐减小。路基工作区内,土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要,对工作区范围内的土质选择、路基的压实度应提出较高的要求。三、路基土的应力一应变特性1、路基土的非线性变形特性土应力