铺面工程学：轴载换算

根据本书5.2.5节中的原则，可以利用不同指标的疲劳方程以及轴载和设计指标之间的关系，建立相应的轴载等效换算关系，简称轴载换算关系。

设计轴载Ps在路面结构上作用一次所产生的损伤为Ds（Ds=1/Nfs），轴载Pi在同一个路面结构上作用一次所产生的损伤为Di（Di=1/Nfi）。按损伤等效原则，轴载Pi作用Ni次所产生的损伤等于设计轴载Ps作用Ns次的损伤，即NiDi=NsDs，则轴载换算系数Fi可由下式得到：

式中　Fi——轴载Pi作用次数转换为设计轴载Ps作用次数的当量轴载换算系数；

Nfs，Nfi——分别为设计轴载Ps和轴载Pi作用下路面结构达到某类使用性能标准（损伤）的寿命（作用次数），可由疲劳方程［如式（8-6）］计算得到。

相应各损坏类型的使用寿命Nf是路面结构、材料相关参数以及应力或应变变量R的函数，R是轴载P作用下路面结构的力学响应量，可由式（6-7）、式（6-8）、式（6-9）计算，统一表达为：

式中　p——作用压力；

——应力或应变量系数，三层体系时，它是的函数，其中δ为轮载作用面（圆形）的半径（假设不同的轮组、轴组及轴重情况下δ不变）；h，E为结构层厚度和材料弹性模量。

对于同一个路面结构而言，结构层厚度和材料力学参数不变，当轴载Pi也是单轴双轮组时，则式（8-20）中的应力或应变量系数为一常量。因此，以式（8-6）为例（此时ε=）(www.xing528.com)

式中　Ri，Rs——分别为轴载Pi和设计轴载Ps所产生的关键应力或应变量，如沥青层底面拉应变、无机结合料结构层底面拉应力、粒料层顶面压应力、路基顶面压应变等；

b——各类损坏预估模型中应力或应变量的乘幂数。对于沥青层底疲劳开裂、永久变形和抗剪强度指标，b=4；对于路基永久变形，b=5；对于无机结合料稳定层，b=13。

当Pi轮型、轴型与设计轴载不同时，由于荷载模式不同，应力或应变量系数和设计轴载的不同，此时式（8-21）可写为：

式中　c1——轴型系数，前后轴间距大于3 m时，分别按单轴计算；前后轴间距小于3 m时，按表8-13取值；

c2——轮型系数，双轮组为1，单轮时为4.5。

表8-13　轴型系数