问题

为什么公路下坡底部有拐弯的地方,路面会容易毁损?

回答
想聊聊公路下坡底部的拐弯处,那地方为啥总是容易“遭殃”?其实,这事儿说起来挺有意思的,跟咱们开车时的习惯,还有车辆本身的设计,都有不小的关系。

咱们先说说下坡这事儿。车子从高往下冲,速度肯定比平路快。这时候,即使司机想控制速度,光靠刹车,发动机的牵引力也在起作用。就好比你推个小车下坡,它自己就会加快速度,对吧?

然后是拐弯。下坡本身就带速度了,下到拐弯的地方,司机为了调整方向,需要进一步减速,并且同时施加一个侧向的力,也就是转向力。这就像你骑自行车下坡,想过弯,车把肯定得扭一下。

把这两件事儿结合起来,就到了最关键的地方:“下坡+拐弯”,尤其是在下坡的最底部,这个组合会给路面带来特别大的压力。

为啥呢?咱们来拆解一下:

1. 高速重力作用:车子下坡时,重力在加速,速度越快,动能越大。到了拐弯处,即使减速,这个速度惯性还是存在的。
2. 集中制动力:为了安全过弯,司机不得不踩刹车。刹车片和刹车盘摩擦,产生巨大的热量,但更重要的是,刹车力会传递到车轮上,进而传递到路面上。你想想,车子一头扎下去,再猛地刹住,这股力道可不小。
3. 离心力与向心力:拐弯的时候,车子有向外甩的趋势(离心力),为了不出去,路面就要给车子一个向内的拉力(向心力)。这个力,说白了,就是轮胎和路面之间的摩擦力。
4. 胎面磨损的叠加:咱们开车的都知道,刹车会磨轮胎,转向也会磨轮胎。在下坡拐弯处,这两个动作同时发生,而且因为速度和重力的关系,轮胎与路面之间的摩擦变得更剧烈。
刹车:刹车时,轮胎依然在滚动,但和路面之间的附着力被大大利用,试图阻止或减慢滚动。这会导致胎面橡胶与路面发生更强的刮擦。
转向:过弯时,轮胎不仅仅是向前滚动,还带着一个侧向滑移的趋势。即使是良好的转向,轮胎的胎面边缘也会比中间承受更大的压力和磨损。
5. 压力集中:在下坡的最低点,很多车子会有一个“急刹+急转”的动作,或者至少是“缓刹+转向”的动作。这时候,车轮受到的压力不是均匀分布的,而是集中在刹车和转向同时发生的那一瞬间,并且通常集中在轮胎的某个区域。你可以想象一下,一个重物在一个点上使劲摩擦,是不是更容易把那点磨坏?
6. 热量积聚:刹车时产生的高温,加上轮胎和路面摩擦产生的热量,在同一个地方反复发生,路面材料(比如沥青)会因为高温而软化,变得更容易变形和损坏。
7. 排水与污染物:这类路段,尤其是在下雨天,路面的水和轮胎带上来的泥沙、油污等污染物会聚集。这些污染物在高温和高压下,可能会与路面材料发生化学反应,加速路面老化。同时,水会渗透到路面缝隙中,结冰时会膨胀,进一步破坏路面结构。
8. 车辆载重:尤其是一些重型车辆(卡车、公交车)在下坡时,其巨大的重量加上刹车和转向的力,对路面的破坏力更是成倍增加。这些车辆的轮胎接触面积更大,传递到路面的压力也更大。

所以,在公路下坡底部拐弯的地方,路面承受的压力就像是“刹车力”、“重力”、“转向力”和“车辆自重”等多重因素叠加,并且往往是集中的、动态的、伴随高温的。长此以往,路面的沥青颗粒就会被磨掉,产生坑洼、裂缝,甚至出现车辙。

简而言之,这个地方是车辆“减速”和“变向”的集中地,再加上重力加速的惯性,所有对路面不利的因素都在这里汇聚,然后反复上演,路面自然就吃不消了。

很多设计师在规划公路时,也会考虑到这一点,比如会增加路面的厚度,使用更耐磨的材料,或者在这些地方设置警示标志,提醒司机提前减速,平稳转向。但这终究是一个高负荷的路段,损毁的几率自然就大很多。

网友意见

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先说平坦模型:公路转弯处,车轮(转向轮)荷载由于受到转向系统动作影响,由简单的滚动摩擦变为复杂的滚动和滑动摩擦,对路面破坏大。

下坡+弯道模型:下坡导致车辆制动,也形成了车辆重力(垂直于坡路面和平行于坡面的两个分力)、制动摩擦力,转向轮对路面横向推力等复杂的受力环境。

所以坡下弯道容易破损,设计中一般都是尽量回避这种“骑马曲线”

修补道路时应当向曲线外、坡面上延伸处置范围,路面结构强于一般路面等手段

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泻药,强答。我只讨论下沥青路面。

汽车的作用。

对于常用的沥青路面而言,汽车下坡转弯时,轮胎在前进方向(制动)与左右方向(路面经轮胎向汽车提供向心力)互成90度对沥青路面施加压力。由于沥青路面实际上有一定流动性,日积月累的在汽车作用下沥青会分层,造成沥青路面移动堆积成峰,日积月累之下路面会被撕开露出下面的夯土或者混凝土基底。

降水的作用。

由于下坡路段转弯处实际内低外高,比较容易在转弯的地方无法顺畅排水,从而形成水洼。这么个水洼老把沥青路面泡着,久了以后沥青路面被雨水浸泡变软,沥青失去粘性导致石子剥离,汽车一过就会把路面撕裂的更严重。这也是为什么沥青路面时间长了会发灰发白,路边还有各种枣核大小的石子的原因吧。


题外话:我原来坐公交车的时候发现公交车进站时也是把沥青给挤到马路牙子边,沥青山顶还跟马路牙子一样高,而且公交车轮胎位置的沥青磨没了,露出原先的混凝土路面。我就在想这沥青也还真是不耐艹啊,要是水泥或者混凝土路面的话会不会好一些。但是又想到下过雨的水泥或者混凝土路面比沥青路面滑太多,汽车肯定是没法上路的,太容易因为路滑出交通事故。这应该也是为什么现在的公路表面都采用沥青路面的原因。

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