以下打算貌似与轮胎规格无关,之前估算都是按0.2m×轮胎宽度作为轮胎与地面打仗面积,根据轴载均匀到每个轮胎上的压力算该处压强,根据资料看来,轮胎宽度方向并非平面,也是有弧度的,那样打算貌似完备是错的。
汽车对道路的浸染力可分为停驻状态和行驶状态两种,内容稍多,现分开整理:
一、停驻状态汽车对道路或下部构造的静态压力
当汽车处于停驻状态时,对路面的浸染力紧张为静态压力,这一压力紧张是由轮胎传给路面的垂直压力P,它的大小受下述三个成分的影响:
(1)汽车轮胎的内压力Pi
(2)轮胎的刚度和轮胎与路面打仗的形状
(3)轮载的大小P(大P)
货车轮胎的标准静内压力Pi一样平常在0.4~0.7MPa范围内。常日,轮胎与路面打仗面上的压力p(小p)略小于内压力Pi,p(小p)为(0.8~0.9)Pi。
车轮在行驶过程中,由于轮胎充气温度升高,内压力会增加,因此滚动的车轮其打仗压力也会有所增加,p(小p)可达到(0.9~1.1))Pi。
轮胎的刚度随轮胎的新旧程度而有所不同,打仗面的形状和轮胎的花纹也会影响打仗压力的分布。一样平常情形下,打仗面上的压力分布不屈均。但在路面设计中,为简化打算,常日会忽略上述成分的影响,直接取内压力作为打仗压力,并假定压力在打仗面上均匀分布。
轮胎与路面的打仗面形状近似于椭圆形,如下图所示。
因其长轴与短轴的差别不大,在工程设计中常以圆形打仗面积来表示。将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载,并采取轮胎内压力作为轮胎打仗压力p。当量圆半径の可按以下公式确定。
对付双轮组车轴,若每一侧的双轮用一个圆表示,则称为单圆荷载;如用两个圆表示,则称为双圆荷载。
单圆荷载确当量圆直径D(大D)按下式打算。
双圆荷载确当量圆直径d(小d)按下式打算。
以上打算中,唯一还没完备明确的便是轮载大小P(大P)的值,在我们设计中,可以根据打算车重与车辆类型,参考下表进行打算取值,把稳表中每个轴力值是对应一双轮胎的,而不是一个轮胎。
二、运动车辆对道路和下部构造荷载的动态调度
当汽车处于行驶状态时,除了对路面施加垂直静压力外,还会施加水平力和振动力。此外,由于汽车以较快的速率通过,这些动力影响还具有瞬时性的特色。
汽车在道路上匀速行驶时,车轮会受到路面给它的滚动摩阻力,相应地,路面也会受到车轮施加于它的一个向后的水平力。当汽车在上坡行驶或加速行驶过程中,为了战胜重力和惯性力,须要给路面施加向后的水平力;而不才坡行驶或减速行驶过程中,为了战胜重力和惯性力的浸染,须要给路面施加向前的水平力。
汽车在弯道上行驶时,为了战胜离心力,保持车身稳定不产生侧滑,须要给路面施加侧向水平力。特殊是在汽车启动和制动过程中,施加于路面的水平力相称大。如下图所示:
车轮施加于路面的各种水平力Q与车轮垂直压力P以及路面与车轮之间的附着系数φ有关,其最大值Qmax不会超出P与φ的乘积,即设计中Qmax最大值可取P×φ。
若以q和p分别表示单位打仗面上水平力和垂直打仗压力,则最大水平力qmax不会超出q与φ的乘积,即设计中qmax最大值可取q×φ。
至于附着系数φ,一样平常在0.7~0.8之间,同路面构造类型及行车速率有关,干燥状态下φ值比湿润状态下高,如下表所示:
路面表面必须保持足够的附着系数,这是担保正常行车的主要条件。但是从路面构造本身来看,附着系数的大小直接关系构造层承受的水平荷载。在水平荷载的浸染下,构造层产生繁芜的应力状态,特殊是面层构造,直接承受水平荷载浸染,若面层抗剪强度不敷,将会导致推挤、拥包、波浪、车辙等毁坏征象。
汽车在道路上行驶,由于车身自身的振动和路面的不平整,其车轮实际上因此一定的频率和振幅在路面上跳动,浸染在路面上的轴载时而大于静态轴载,时而小于静态轴载,轴载变革如下图所示:
轴载变革可近似地看作为呈正态分布,其变异系数(标准差与轴载静载之比)紧张随下述三个成分而变革:
(1)行车速率:车速越高,变异系数越大。
(2)路面平整度:平整度越差,变异系数越大。
(3)车辆振动特性:轮胎的刚度越低,减振装置的效果越好,变异系数越小。
正常情形下,变异系数一样平常均小于0.3。
振动轮载的最大峰值与静载之比称为冲击系数。在较平整的路面上,行车速率不超过50km/h时,冲击系数不超过1.30。车速增加或路面平整度不良,冲击系数还会增大。在设计路面时,有时以静轮载乘以冲击系数作为设计荷载。
行驶的汽车对路面施加的荷载具有瞬时性,车轮通过路面上任一点时,路面承受荷载的韶光很短,只有0.01~0.10s。在路面以下一定深度处,应力浸染的持续韶光略长一点,但仍旧十分短暂。由于路面构造中应力通报是通过相邻的颗粒来完成的,若应力涌现的韶光很短,则来不及充分通报分布,其变形特性便不能像静载那样完备呈现。
美国各州公路及运输事情者协会(AASHTO)曾对不同车速下沥青路面和水泥混凝土路面的变形进行量测如下图所示,结果表明:当行车速率由3.2km/h提高到56km/h时,沥青路面的表面竖向变形(弯沉)减少36%;当行车速率由3.2km/h提高到96.7km/h时,水泥混凝土路面的板角挠度和板边应变量减少约29%。
动荷载浸染下路面变形量的减小,可以理解为路面构造刚度的相对提高,或者是路面构造强度的相对增大。
本文多数内容参考《路基路面工程》黄晓明版整理,不尽之处请查阅教材或与本人沟通互换。