影响路面稳定性的因素
路面厚度取决于许多变量,但经验表明,以下因素在很大程度上影响路面的性能。
- 交通因素
- 土壤因素
- 环境因素
- 应力分布因子
1.交通因素:
交通是路面设计中最重要的因素。关键因素包括接触压力、车轮负载、车轴配置、移动负载、负载和负载重复。
接触压力:
轮胎压力是一个重要因素,它决定了车轮与路面的接触面积和接触压力。即使接触区域的形状是椭圆形,为了分析的简单性,通常也考虑圆形区域。
车轮载荷:
下一个重要因素是车轮荷载,它决定了确保路基土壤不发生破坏所需的路面深度。车轮配置影响路面内的应力分布和挠度。许多商用车都有双后轮,以确保接触压力在限制范围内。通常的做法是将双轮荷载转换为等效的单轮荷载,以便简化分析。
车轴配置:
多轴的引入进一步提高了商用车的承载能力。
移动荷载:
如果车辆以爬行速度行驶,对路面的损坏要大得多。许多研究表明,当车速从2公里/小时提高到24公里/小时时,应力和挠度降低了40%。
重复荷载:
交通对路面的影响不仅取决于车轮荷载的大小,还取决于荷载作用的频率。每次加载都会引起一些变形,总变形是所有这些变形的总和。虽然单轴荷载引起的路面变形很小,但荷载重复次数的累积效应显著。因此,现代设计是以标准轴重的总数为基础的(通常为80kN单轴)
2.土壤因素:
路面基层下的土体不均匀。其性能可能会发生很大变化。为了预测土壤在不同条件下的行为,有必要进行一定的试验。土壤强度随土壤类型、容重、含水量、渗透性、土壤内部结构等而变化,还取决于对土壤施加荷载的方法。
我们知道,土壤强度随着密度的增加和含水量的减少而增加。由于土的弹性性质很低,在柔性路面的设计中,路基的承载力是非常重要的因素。评价路基的承载力,综合强度和抗拉强度并不重要。为了确定路基的支撑力,通常要确定所有土壤的以下特性。
- 抗剪强度
- 承载力
- 土壤渗透阻力
3.环境因素:
环境因素影响路面材料的性能,造成各种损伤。影响路面的环境因素分为两类:温度和降水,讨论如下:
温度
温度对沥青路面的影响不同于混凝土路面。温度影响沥青层的回弹模量,同时引起混凝土板的卷曲。在刚性路面中,由于板顶和板底的温度差异,会产生温度应力或摩擦应力。而在柔性路面中,沥青混凝土的动模量随温度的变化而变化。冻胀导致不均匀沉降和路面粗糙度。霜冻渗透的最不利影响发生在春季破冰期,此时冰融化,路基处于饱和状态。
降水
雨雪降水影响地表水渗入路基的量和地下水位的深度。排水不畅可能导致抗剪强度不足、泵送、失去支撑等