Chp 06 道面概述.docx
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Chp06道面概述
第六章机场道面概述
第一节机场道面使用要求
机场道面承受着飞机的机轮荷载、高温高速喷气流，以及冷热、干湿、冻融等自然因素的作用。
为了保证飞机在任何气候条件下都能执行飞行任务的使用要求，机场道面须具有良好的使用性能，主要表现在下述几个方面。
一、具有足够的强度和刚度
飞机的机轮不仅把竖向压力传给道面，另一方面又使道面受到水平力的作用。
此外，道面还要受温度应力的作用。
在这些外力的作用下，道面结构内会产生拉应力、压应力和剪应力。
如果道面结构的整体或某一组成部分的强度不足，不能抵抗这些应力的作用，则道面便会出现断裂、碎裂或沉陷等损坏现象，使道面的使用品质迅速恶化。
因此，道面结构整体及其各组成部分必须具备同机轮荷载和温度荷载相适应的强度。
为此，我们要正确分析机轮荷载及温度荷载下道面结构的应力状况，研究道面结构的强度是怎样构成的，从而设计和修筑经久耐用的机场道面结构。
所谓刚度，是指结构物抵抗变形的能力。
强度和刚度是既有联系又有区别的结构物力学特性的两个方面。
机场道面的整体或某组成部分的刚度不足，即使强度足够，也会在轮载的作用下产生过量的变形，使道面出现波浪、轮辙、沉陷等不平整现象，影响飞机滑行的平稳性，或者促使结构物出现断裂等损坏现象，缩短道面的使用寿命。
因此，不仅要研究道面结构的应力和强度之间的关系，还要分析其荷载和变形（或应力和应变）的关系，使整个结构及各个部分的变形量控制在容许的范围内。
二、具有良好的平坦度
飞机在不平整的道面上滑行会产生附加的振动作用。
这不仅会造成飞机的颠簸，影响驾驶的平稳（严重时会影响仪表的判读）和乘客的舒适，而且飞机的附加振动作用又反过来对道面施加冲击力，从而加速道面的损坏。
同时，附加振动作用会加剧飞机部件的磨损，危及飞行安全。
因此，机场道面表面的平整度应符合要求，以保证飞机以一定的速度滑行时，不致产生严重的冲击和振动，保证飞行安全和减少不适感。
机场道面的平整度与整个道面的结构和面层材料的强度和抗变形能力有关。
这是在道面设计时必须认真考虑的。
三、具有良好的抗滑性
机场道面的表面要求平整且具有一定的表面粗糙度。
光滑的表面使机轮与道面间缺乏足够的附着力，导致飞机着陆时制动距离过长，而可能冲出跑道。
尤其是在湿跑道上滑行时，飞机容易产生水上飘滑而失去控制。
1986年，美国宇航局的统计表明，35％的飞机操纵事故可能与道面的摩擦系数有关。
在这些事故中有28％发生在冰雪情况下，42％伴随滑水现象。
在这两种情况中，道面表面的摩擦系数可能都小于0.1。
其余30％的事故发生在湿跑道上，其摩擦系数可能在0.1到0.2之间。
该报告指出，飞机在湿跑道上滑跑，道面的摩擦系数小于0.2是危险的。
为了保证道面的抗滑性，各国都对机场道面的摩擦系数及表面纹理深度作了具体的规定，这些必须在道面设计和施工中加以保证。
四、具有良好的气候稳定性和耐久性
机场道面袒露在自然环境之中。
道面结构，在水分和温度的影响下，强度和刚度随着气候条件的变化而发生不稳定，使用品质时好时坏。
例如，沥青道面在夏季高温季节可能会发软、泛油，出现轮辙和拥包；冬季低温时却又可能因收缩受到约束而出现开裂，这必将影响道面的使用品质和使用寿命。
同样，水泥混凝土道面在水的作用下会出现接缝卿泥或板底脱空，进而造成板的断裂，使道面发生损坏。
这些都给结构设计和材料组成设计带来了复杂性。
为此，在进行机场道面的设计时，要充分调查和分析机场周围的环境条件（温度和湿度状况）、水文地质条件，研究建筑材料的性能同温度和湿度的关系，在此基础上选取合适的设计参数和结构组成，设计出在当地气候条件下具有足够稳定性的道面结构。
机场道面在其使用年限内，受轮载和气候等因素长期、反复的作用，道面结构的整体或某一组成部分会逐渐出现疲劳损坏和塑性变形累积。
耐久性不足，道面使用很短的时间就需要修复或改建，既干扰正常飞行，又造成经费的浪费。
为此，设计和修建的机场道面结构，应使其在设计使用寿命年限内，具有较高的抗疲劳和抗塑性变形的能力。
第二节机场道面分类
一、按道面构成材料分类
1．水泥混凝土道面。
以水泥作为胶结材料，辅以砂、石骨料加水拌和均匀铺筑而成的道面。
这种道面强度高，使用品质好，应用广泛。
但初期投资大，完工后需较长的养护期，不能立即开放交通．
2．沥青类道面。
以沥青类材料作为粘结剂，辅以砂、石骨料，在一定温度下拌和均匀，碾压成型后构成的道面。
这类道面平整性好，飞机滑行平稳舒适；强度高，能够满足各种飞机的使用要求。
由于沥青道面铺筑后不需要养护期。
可以立即投入使用，越来越受到人们的重视。
3．砂石类道面。
在碾压平整的土基上，铺筑砂石类材料。
经充分压实后构成的道面。
这是早期出现的机场道面，因其承载力低，睛天易扬尘，雨天泥泞无法飞行，目前应用较少。
4．土道面。
以平整碾压密实的土质表面作为道面的面层，供飞机起落滑跑之用。
这种道面造价低，施工简便，主要用于轻型飞机起降的机场。
土道面通常都种植草皮，以提高其承载能力。
军用机场的应急起飞跑道通常为土质道面。
二、按道面使用品质分类
按照机场道面的使用品质。
可分为以下三类：
1．高级道面。
这类道面的面层用高级材料构成。
道面结构强度高，抗变形能力强，稳定性和耐久性好。
这类道面包括：
水泥混凝土道面、配筋水泥混凝土道面、预应力钢筋混凝土道面和沥青混凝土道面等。
其中以水泥混凝土和沥青混凝土道面应用最为广泛。
高级道面具有良好的使用品质，受气候条件影响小，是民用运输机场广泛采用的机场道面。
2．中级道面。
主要包括沥青贯入式、黑色碎石和沥青表面处治等类型的道面。
这类道面无接缝，表面平整，使用品质也较好。
中级道面的最初修建费用低于高级道面，并且可以根据使用机种发展变化的需要分期修建，这在投资上是有利的。
3．低级道面。
主要包括砂石道面、土道面和草皮道面。
这类道面承载力低，通常作为轻型飞机的起降场地，如初级航校机场、滑翔机场和农用飞机机场等。
三、按道面力学特性分类
按照荷载作用下道面的受力特征和计算图式，机场道面划分为两种基本类型：
刚性道面和柔性道面。
1．刚性道面。
水泥混凝土道面、配筋混凝土道面和预应力钢筋混凝土道面等都属于刚性道面。
刚性道面的面层是一种强度高、整体性好、刚度大的板体，能把机轮荷载分布到较大的土基面积上。
因此，刚性道面结构承载力大部分由道面板本身提供。
设计刚性道面时，考虑的主要因素是混凝土的结构强度。
刚性道面板主要在受弯拉条件下工作，其承载力由板的厚度、混凝土弯拉强度、配筋率以及基层和土基的强度来确定。
正确设计的刚性道面能够承受机轮荷载在板内引起的弯拉应力，把荷载分散到更大面积的基层和土基上，使土基不致产生过大的变形。
由于水泥混凝土具有较高的抗压强度，荷载在板内引起的压应力一般不起控制作用。
而混凝土的弯拉强度则比抗压强度低得多，当荷载引起的弯拉应力超过混凝土的弯拉强度时，板将产生断裂，导致刚性道面的破坏。
2．柔性道面。
属于柔性道面的有：
沥青类道面，砂石道面，土道面等。
装配式道面也属于柔性道面。
柔性道面抵抗弯曲变形的能力弱，各层材料的弯曲抗拉强度均较小，在轮载作用下表现出相当大的形变性。
因此，只能把轮载压力传布到较小的面积上，各层材料主要在受压状态下工作。
轮载作用下柔性道面弯沉值（变形）的大小，反映了柔性道面的整体强度。
当荷载引起的弯沉值超过容许弯沉值时，柔性道面就会发生损坏。
因此，机场柔性道面厚度设计通常以容许弯沉作为控制标准，同时对面层下表面和基层下表面的弯拉应力进行验算。
四、按道面施工方式分类
1．现场铺筑道面。
将拌和均匀的道面材料现场铺筑而构成的道面。
水泥混凝土道面、沥青类道面以及各种砂石道面、结合料处治土道面等，都属于现场铺筑道面。
2．装配式道面。
装配式道面的面层不是在现场浇筑的，而是在工厂预制，运抵现场装配而成的。
这类道面包括水泥混凝上砌块、预应力钢筋混凝土板、钢板道面等。
第三节机场道面构造
机轮荷载与自然因素对道面结构的影响，随深度增加而逐渐减弱。
因此，道面材料的强度、刚度和稳定性的要求也随深度而逐渐降低。
为适应这一特点，降低工程造价，道面结构都是多层次的。
上层用高级材料，下层用次高级材料，底层用低级材料。
按使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同，在土基顶面采用不同规格和要求的材料分别铺设垫层、基层1.面层2.基层3.垫层4.压实土基
和面层等结构层，见图1-1。
图1-1机场道面结构层
（一）面层
机场道面的面层是直接同机轮和大气相接触的层次，承受机轮荷载的竖向应力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响。
面层应具有较高的结构强度、刚度和温度稳定性，要耐磨、不透水。
其表面还应具有良好的平整度和粗糙度。
组成面层的材料可分为下述四种类型：
1．水泥混凝土，这类道面具有较高的强度和刚度，能够承受中型荷载的作用。
可用于跑道、滑行道、联络道和各种停机坪的面层，属于高级道面。
2．沥青混合料，如沥青混凝土、沥青碎石、沥青贯入式和沥青表面处治等。
沥青混凝土可作为高级道面的面层。
表面平整，滑行平稳舒适，能够满足各种飞机的使用要求。
沥青碎石、沥青贯入式和沥青表面处治等只能作中级道面的面层。
沥青碎石和沥青灌入式作面层时，因空隙较多，易透水，通常应加封层。
表面处治一般不能单独作为面层，主要作为封层和摩擦层，以改善道面表面的性能。
3．用土作为主要材料，如泥结碎石道面，各种结合料处治的土道面，草皮道面等。
这类道面只能供轻型飞机使用，使用品质较差，属于低级道面。
4．用混凝土预制块、钢板和铝板作道面的面层。
（二）基层
基层是道面结构中的承重部分，主要承受机轮荷载的竖向力，并把由面层传下来的荷载扩散到垫层或土基表面。
因此，基层应具有足够的强度和刚度。
基层受自然因素的影响不如面层强烈，但必须有足够的水稳性和抗冻性。
对沥青类面层下的基层，要防止湿软后变形过大而导致面层的损坏；对水泥混凝土面层下的基层，还应具有足够的耐冲刷性，以防止基层材料被水冲走而造成板底脱空。
可以用作基层的材料很多，主要有：
1．用各种结合料（如石灰、水泥或沥青等）处治的稳定土或碎（砾）石混合料；
2．各种工业废渣混合料，如高炉熔渣（水淬渣）、煤渣或粉煤灰等与石灰组成的混合料，或外掺碎石或土的混合料（二灰土、二灰石）等；
3．各种碎（砾）石混合料或天然砂砾；
4．片石、块石或卵石；
5．贫水泥混凝土。
起承重作用的基层有时选用两层，即上基层和下基层。
对于下基层材料的要求可低于上基层。
设置下基层的目的在于充分利用当地材料，减薄上基层的厚度和降低工程造价。
（三）垫层
是介于基层和土基之间的层次。
其主要作用是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力；继续传递由基层传下来的荷载，以减小土基所产生的变形。
垫层并不是必须设置的结构层次，主要是在土基水温状况不良时设置。
对垫层材料的要求，强度不一定高。
但其水稳定性和抗冻性要好。
常用的垫层材料，一类是由松散的颗粒材料如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是石灰土、水泥土或炉渣石灰土等稳定土垫层。
（四）压实上基
压实土基是道面结构的最下层，承受全部上层结构的自重和机轮荷载应力。
土基的平整性和压实质量，在很大程度上决定着整个道面结构的稳定性。
因此，无论是填方还是挖方，土基均应按要求予以严格压实。
否则，在机轮荷载和自然因素的长期反复作用下，土基会产生过量的变形，从而加速面层的损坏。
第四节水泥混凝土道面和沥青混凝土道面的特点
一、水泥混凝土道面的特点
水泥混凝土道面刚度大、强度高、整体性好。
因此，道面具有较高的承载力和荷载扩散能力，对基层和土基的强度要求较低，结构层总厚度一般小于沥青混凝土道面（冰冻地区除外）。
水泥混凝土的水稳定性、温度稳定性以及抵抗荷载重复作用的耐疲劳特性明显高于沥青混凝土，故道面使用寿命较长。
对气候条件和水的侵害不太敏感。
抗侵蚀能力强，对航油、除冰剂等不敏感。
在正常情况下，水泥混凝土道面的养护工作量和养护费用比沥青混凝土道面小。
但是，水泥混凝土道面接缝多，平整度较低，且接缝设计、施工或养护不当时易于出现唧泥、错台和断裂等病害，影响飞机起降和行驶的平稳以及旅客的舒适。
水泥混凝土道面施工进度较慢，铺筑完成后需要一定的养生时间，不能立即开放运行。
水泥混凝土道面一旦出现损坏，维护修补较为困难。
水泥混凝土属脆性材料，故道面抗超载能力较差。
一旦使用荷载超出设计荷载较多，混凝土板便可能断裂破坏。
另外，水泥混凝土道面不利于分期修建，初建投资较大。
目前，我国大部分民用机场均采用水泥混凝土道面。
二、沥青混凝土道面的特点
沥青混凝土道面属于柔性道面，道面没有接缝，平整性好，有利于飞机高速滑跑，提高乘客舒适性。
沥青混凝土道面施工速度快，铺筑完可立即开放运行。
因此，我国近年来水泥混凝土道面加铺层毫无例外地选择了沥青混凝土，因为可实现不停航施工。
与水泥混凝土道面相比，沥青混凝土道面的抗超载能力更强。
因此，《国际民用航空公约附件十四——机场》规定，对柔性道面飞机等级序号ACN超过道面等级序号PCN不得大于10％，而对刚性道面不得大于5％。
与水泥混凝土道面相比，沥青混凝土道面相对来说比较易于维护。
另外，沥青混凝土道面还具有便于分期修建、初建费用低和对地基的不均匀沉陷有一定程度的适应等优点。
由于沥青混凝土道面具有上述优点，在国际上沥青混凝土机场道面得到了更普遍的应用。
但是，沥青混凝土道面在刚度、强度、整体性方面远不如水泥混凝土道面，因此道面的承载力和荷载扩散能力较弱，对基层和土基的强度要求较高，结构层总厚度一般比水泥混凝土道面厚。
沥青混凝土的水稳定性、温度稳定性以及抵抗荷载重复作用的耐疲劳特性不如水泥混凝土，所以道面使用寿命相对较短。
另外，沥青混凝土道面对航油、除冰剂等化学制品较为敏感，所以不适于在机坪区域使用。
沥青混凝土道面的养护工作量和养护费用一般要比水泥混凝土道面高。
第五节作用在机场道面上的水平荷载和动荷载
一、作用在道面上的水平荷载
当飞机在道面上滑行时，除垂直荷载之外，作用在机场道面上的还有水平力。
飞机运动时机轮与道面之间的摩擦力引起水平荷载；机轮经过道面不平整处因撞击也会引起水平荷载；飞机着陆时机轮制动过程中产生水平荷载；飞机滑行过程中急转弯时由于存在侧向摩擦力而产生水平荷载，等等。
作用在道面表面的水平荷载的作用时间是很短的。
水平荷载引起的水平应力随深度的增大而迅速减弱。
在机场刚性道面设计中，一般不予考虑水平荷载。
但对于机场柔性道面，过大的水平应力能够引起道面面层产生波浪、拥包和剪切破坏等。
因此，当柔性道面上层可能因水平力过大而引起破坏时，应对水平荷载进行验算，必要时设置保护层（磨耗层），以改善柔性道面上层的受力状态。
二、作用在道面上的动荷载
图1-2道面不平整高差对道面动荷载的影响
飞机在道面上的一切活动。
包括滑行、起飞、着陆和地面试车，都会对道面产生动力影响。
一方面，随着飞机滑行速度的增加，机翼产生的升力使机轮对道面的压力减小；另一方面，当机轮通过道面不平整处时将产生冲击作用。
冲击作用增大了飞机荷载对道面的作用效果。
冲击作用的大小与道面的平整状况及飞机运动速度有关，图1-2为某滑行速度下飞机动荷载的试验资料。
由图可见，道面越不平整，冲击作用越大。
因此，对机场道面的平整度应该有严格的要求。
另外，飞机着陆时，跑道端部的道面受到机轮的撞击，机轮的这种撞击作用，与飞机的飘落高度有关。
换句话说，是取决于飞行员的上）正常着陆下）粗暴着陆
驾驶水平。
通常规定，当飞机在离地面0.5～图1-3飞机着陆对道面的作用
1m时开始飘落是正常着陆。
如果飞机飘落高度
超过规定，就是粗暴着陆。
粗暴着陆不仅使道面受到巨大的冲击，而且容易引起机件的损坏，甚至造成安全事故。
图1-3所示为英国用“蚊式”飞机进行的着陆冲击试验。
由图可知，正常着陆机轮对道面的冲击荷载不超过静荷载；粗暴着陆时，道面受到的冲击荷载是静荷载的3倍。
现代飞机起落架都有较好的缓冲装置，使飞机对道面的冲击力大为减小。
粗暴着陆虽然对机场道面危害很大，但因其违反操作规程，危及飞行安全，所以机场道面设计中不考虑粗暴着陆的影响。
道面对飞机的动荷响应是较为复杂的问题。
我国《民用运输机场水泥混凝土道面设计规范》中没有考虑飞机的动载效应，这是因为：
在确定设计飞机重量时，一般都选用了道面可能受到的最大静载重量，相当于考虑了一定的安全系数；根据国内外已有的试验结果，在正常情况下（道面平整度符合要求）飞机产生的动载效应并不严重。
第六节机场跑道、滑行道受载状况分析
由于机场道面各部分的几何形状和尺寸不同，以及飞机在道面各地段的运动状态不同，所以，机场道面各区域的受载状况是不同的。
一、跑道
跑道是飞机升空和降落的主要通道。
在其纵方向上，跑道端部和中部的受载条件是不同的。
在跑道端部，飞机从慢速滑行到停止，对准跑道后需提高发动机的转速，以达到全推力并进入起飞状态。
这种静荷载和振动荷载的叠加，使道面产生高度应力集中。
但由于飞机在跑道端部滑行速度比滑行道小，冲击作用也小，并且跑道比滑行道宽，一般不会形成渠化交通，因此跑道端部的受载条件较滑行道好一些。
对于飞机着陆时的冲击作用，一般按正常着陆考虑。
此时，由于飞机的速度很大，机翼产生的升力也很大，冲击力是不大的。
在跑道中部，无论是起飞或着陆，飞机都以较高的速度通过。
此时机翼升力较大，抵消了飞机的部分质量，减小了机轮对道面的荷载。
同时，高速滑行通过的飞机对道面某一断面的作用时间是短暂的，道面还来不及产生完全变形，飞机就通过了。
二、滑行道
滑行道是飞机在地面滑行的主要通道。
起飞时飞机经过滑行道而到达跑道端部，着陆时飞机经过滑行道到达停机坪。
由于滑行道宽度小，机轮几乎是沿着同一轨迹滑行的。
这种渠化的交通特点使滑行道上机轮荷载的重复次数大大增加。
另外，飞机在滑行道上的滑行速度一般为20～30km／h。
以这种速度滑行时机翼产生的升力很小，而驶经道面不平整处又足以产生冲击作用。
这些都构成了滑行道上不利的受载条件。
第七节飞机尾喷气流对机场道面的作用
当飞机在机场道面上运行时，无论是螺旋桨发动机的强大气流，或是喷气式发动机的高温高速喷气流，对道面都会产生一定的影响。
这就使飞机对机场道面的表面结构提出了更高的要求，同时也限制了用于道面表面的建筑材料的范围。
在螺旋桨飞机使用的机场上，特别是在停机坪和起飞地段，当发动机以最大转速运转时，受到气流集中作用的部位，松散材料会被吹起，既影响视线又容易造成飞机蒙皮和发动机的损坏。
喷气式飞机发动机喷出的高温高速气流，在喷口附近的气流温度可达850～900℃。
最高速度可达180m/s。
这样的喷气流，以一个窄圆锥体散布到很远的距离，扩散至道面上。
在道面表面的温度可达150～200℃，速度约为50～6Om/s。
为保证机场的安全运行，国际民航组织规定，当气流速度超过56km／h（15.6m/s）时。
人员和车辆的活动应避开。
喷气流与道面接触处的温度主要取决于发动机的类型、喷口高度、轴线倾角、作用时间长短及当地气温等。
试验表明，水泥混凝土道面可以承受500℃左右的高温作用而不致破坏。
前苏联的资料指出，在喷气气流温度为110～120℃、速度为50m/s时，密实的沥青混凝土可保持其强度和稳定性达3～4min。
美国有的研究者认为沥青混凝土可耐受150℃的喷气流的作用。
国内进行的飞机喷吹试验表明，在试验条件下（气温24℃，发动机最大状态下工作3.4min）测得沥青混凝土道面表面开始破坏（局部烧化、冒烟）时的温度为141℃；继续开大车3min测得道面表面最高温度为178℃。
此时沥青道面完全破坏，沥青被烧化、吹走、骨料裸露。
破坏面是呈4.1×1.2m的椭圆形，距喷口距离为8.9～13m。
但在正常使用情况下，飞机在跑道、滑行道上的停留时间较短，加之大型民用运输机的发动机尾部喷口距地面较高，所以喷气流对机场道面不会构成威胁。
对正在使用的民航机场的沥青道面所作的调查也证实了上述论断，尚未发现因高温、高速气流引起的道面损坏。
第八节自然因素对机场道面的影响
机场道面结构体系裸露在地表，直接受到自然因素的影响。
实践表明，很多道面受到自然力的破坏比遭受所施加机轮荷载的破坏更为严重。
例如，一个每天有700架次飞机起落的繁忙跑道，每架飞机通过跑道上某一给定的地点，只需不到0.01秒。
700架次飞机的活动使道面在一天之内遭受荷载作用的总时间不超过7秒。
这就意味着一天之内有99％以上的时间，道面是在自然因素的作用下。
因此，正确设计的道面，必须能够抵抗各种自然因素的破坏力。
自然因素的影响主要表现在温度和湿度两个方面。
道面结构体系的温度和湿度状况随周围自然因素的变化而变化。
这些变化使道面体系的材料性质和状态发生相应的改变。
例如，温度和湿度的变化引起道面材料和土基土壤的强度和刚度的增加或减少。
图1-4所示为沥青混凝土的刚度随温度而变化的试验结果。
由图可见，当温度由0℃升高到40℃时，动弹性模量降低25倍。
说明沥青混凝土的刚度随温度的变化是很敏感的。
土基刚度随土中含水量增大而急速下降，如图1-5所示。
图1-4温度对沥青砼刚度影响图1-5湿度对土基刚度的影响
收缩是水泥混凝土混合料在硬化最初阶段产生的体积变化。
随之而来的问题是初期裂纹的产生，它将影响道面的强度和耐久性。
在水泥水化阶段或水泥混凝土的冷却期中，其温度与周围温度差异（温度坡差）越大，收缩裂纹就越多。
这是在施工中经常发生的问题。
此外，当含水量高的拌和物干燥时，可能形成过度的收缩。
这就需要在施工过程中采取相应的防护措施，以防止由于过早干燥而加速裂纹的形成。
道面材料和土基土的体积随道面体内温度和湿度的变化而变化。
由于温度和湿度沿深度呈不均匀分布，不同深度处的体积变化是不相同的。
当这种不均匀的体积变化受到各种因素的制约而不能实现时，道面结构内便会产生附加的内应力，即温度和湿度应力。
材料的力学性质随温度和湿度的变化，将使道面结构设计时材料计算参数的选取复杂化。
各种材料随温度、湿度而产生的物理状态的不断变化，则会使道面结构即使没有受到机轮荷载的破坏作用，也会在自然因素的影响下逐渐损坏；或者在机轮荷载的叠加影响下使道面损坏的速率加快。
为此，在图1-6土基强度在一年的变化
进行道面结构的分析和设计时，应考虑自然因素的
影响。
其中以自然因素影响下道面体系内的温度和湿度状况变化为主，而温度状况主要讨论道面面层结构内的变化，湿度状况则以土基为主。
影响土基水温状况的一些因素（降水、蒸发和温度等），具有明显的季节性变化和地区性差异的特点，其浸湿土基的程度，在一年四季内按各地区的不同规律不断地变化着。
土基湿度的这种季节性变化和地区性差异的特点，必然反映到其强度上，使土基的强度也发生季节性变化并存在着地区性差异。
在季节性冰冻地区，由于气候因素的大幅度变化，使土基的强度出现明显的季节性特点，如图1-6所示。
由图可见，在季节性冰冻地区，春融季节土基的强度最低。
在无冰冻的温暖地区，气候因素的变化幅度不大。
但其降雨量较多，土基一般在雨季强度最低。
大气的温度在一年和一日内发生着周期性的变化，与大气直接接触的道面温度也相应地在一年和一日内发生着周期性变化。
图1-7和图1-8分别显示了夏季睛天的情况下水泥混凝上面层和沥青混凝土面层温度的日变化观测结果。
图中显示的规律表明，道面温度的周期性起伏，同大气温度的变化几乎同步。
由于部分太阳辐射热被道面所吸收，因此道面的温度较气温高。
在图1-7的实例中，水泥混凝土面层的温度高出气温14℃，而图1-8中的沥青面层温度则更是高出气温23℃左右。
面层结构内不同深度处的温度同样随气温而呈现周期性变化，但起伏的幅度则随深度的增加而减小，其峰值也随深度增加而越来越滞后出现。
图1-7水泥混凝土道面温度日变化曲线图1-8沥青面层温度日变化曲线
水泥混凝土板内温度状
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