天津市高速公路貨車輪胎接地特性調查與分析★

肖 田 孫吉書 王曉華

0 引言

隨著國民經濟的快速發展，公路運輸車輛中大型貨運車輛的比重不斷增加，且車輛超載現象十分普遍[1］。根據天津市的干線公路交通調查資料，貨運汽車的平均超載率為53%～85%，最大超載率達到了220%[2］。重超載現象已成為引起當前我國瀝青路面破壞的最主要因素之一[3］。

貨車輪胎的接地面積和接地壓強是瀝青路面設計的重要參數，我國《公路瀝青路面設計規范》規定的標準軸載采用BZZ-100，接地壓強 0.7 MPa，當量圓半徑 10.65 cm[4］。而輪胎接地壓力分布特性隨輪胎胎壓、負荷甚至花紋的不同而有很大變化，特別是當負荷超載、胎壓超限時，這種變化更為顯著[5］。為了應對重載交通問題，本文通過實測得到了天津市高速公路典型貨車輪胎在不同軸載作用下的接地面積與接地壓強，統計分析得到了輪壓與輪胎接地面積的相關關系計算公式，有利于了解實際貨車的接地狀態，提高瀝青路面的設計質量。

1 調查方法簡述

為了明確天津市高速公路上行駛的貨車的實際軸載及其輪胎接地狀態情況，我們首先初步調查了不同車輛在滿載和空載情況下的輪胎充氣壓力、接地壓強與接地面積，進而選出典型的車輛類型，采用CL102B便攜式超限超載汽車軸重儀分別對不同軸型貨車每軸進行稱重，應用復寫紙記錄下不同軸載作用下輪胎的接地面積，進而計算出不同軸載作用下貨車輪胎的接地面積、接地壓強等參數。

調查方法流程為:不同貨車滿載情況下輪胎充氣壓力、接地壓強與接地面積調查→典型車型的選擇→不同軸載作用下的輪胎接地面積調查、輪重檢測→接地壓強計算、軸載—輪胎接地面積關系式的確定。

2 調查結果與分析

2.1 不同車型充氣壓力與接地面積調查

通過初步的調查與分析，本文對天津市高速公路上行駛的常見車型進行了空載與滿載情況下的輪胎充氣壓力及接地面積實地調查，結果詳見表1～表4。

表1 三軸車(單軸單輪+雙軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側)

表2 四軸半掛車(單軸單輪+單軸雙輪—雙軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側)

表3 五軸半掛車(單軸單輪+單軸雙輪—三軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側)

從表1～表3的調查結果可以看出，調查范圍內各種車輛所有車輛輪胎充氣壓力均大于0.7 MPa，空載車輛輪胎接地壓強大于0.7 MPa的約占53%，滿載車輛輪胎接地壓強大于0.7 MPa的占95.3%，即幾乎都超過規范中所規定標準限值(0.7 MPa)。因此，對于重載交通的瀝青路面設計，需要根據實際調查結果，統計分析出更為適合的軸載—輪胎接地面積公式。

2.2 輪載—輪胎接地面積關系式的確定

應用典型車輛，分別檢測不同軸載作用下其輪胎接地面積值，調查結果詳見表4。

從表4的實測數據可以看出，隨著軸載的增大，輪胎的接地面積會隨之而增大。應用最小方差法得出輪載—輪胎接地面積關系式如下:

其中，A為輪胎接地面積，cm2;P為輪胎壓力，N。

假定輪載P均勻分布在接觸面的圓面積上，則當量圓半徑為r，可求得接地壓強p為:

這樣，就能更為準確地設置路面參數，進而優化路面結構設計，提高路面設計質量。

表4 不同軸重情況下輪胎的接地面積

3 結語

本文實測得到了天津市高速公路典型貨車輪胎在不同軸載作用下的接地面積與接地壓強，統計分析得到了輪壓與輪胎接地面積的相關關系計算公式，主要結論如下:

1)調查范圍內各種車輛所有車輛輪胎充氣壓力均大于0.7 MPa，空載車輛輪胎接地壓強大于0.7 MPa的約占53%，滿載車輛輪胎接地壓強大于0.7 MPa的占95.3%，即幾乎都超過規范中所規定標準限值(0.7 MPa)。

2)隨著軸載的增大，輪胎的接地面積會隨之而增大。

3)應用最小方差法，得出輪載—輪胎接地面積的計算關系

式:A=0.007 2P+180，可以更為準確地設置路面參數，進而優化路面結構設計，提高路面設計質量。

[1]陳浙江，王玲娟.超載下的瀝青路面軸載換算[J］.公路交通技術，2007(1):37-40.

[2]天津市市政公路局.天津市主要干線公路交通調查報告[R］.2007.

[3]孫吉書.超重車輛作用下柔性路面的破損分析[J］.中外公路，2009(2):61-65.

[4]JTG D50-2006，公路瀝青路面設計規范[S］.

[5]胡小弟，孫立軍.重型貨車輪胎接地壓力分布實測[J］.同濟大學學報(自然科學版)，2005(11):1443-1448.