公路路面重載情況研究與分析

趙倩倩

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，遼寧 沈陽 110166)

在我國，車輛的重載問題非常嚴(yán)重。在交通軸載不斷增加的同時(shí)，傳統(tǒng)道路的承載能力卻增長(zhǎng)緩慢，使得很多道路產(chǎn)生了提前破壞，往往在預(yù)測(cè)的維修期之前便已造成嚴(yán)重破壞，不得不提前進(jìn)行維修。因此我們有必要對(duì)目前道路的重載情況進(jìn)行分析并探討出一種適應(yīng)重載超載的路面結(jié)構(gòu)。

眾多研究證實(shí)，重載及超載對(duì)道路設(shè)施的影響十分嚴(yán)重。目前我國相關(guān)規(guī)范將0.7MPa作為標(biāo)準(zhǔn)接地壓力，以進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)。實(shí)際上，由于重載和超載現(xiàn)象的存在，實(shí)際的接地壓力往往要大的多。同濟(jì)大學(xué)孫立軍等研究了超載作用及不同輪胎類型對(duì)路面接地壓力的影響，認(rèn)為輪胎類型會(huì)對(duì)路面接地壓力造成壓力分布不均的問題，大部分情況下輪胎外緣引起的剪切應(yīng)力是造成路面車轍等病害的主要原因;輪胎外緣的剪切應(yīng)力大于標(biāo)準(zhǔn)接地壓力，在超載和較大輪胎氣壓的情況下，接地壓力往往可以達(dá)到1.0MPa以上。由于路面結(jié)構(gòu)往往存在極限要求，若軸載作用超過極限要求，必將造成結(jié)構(gòu)提前損壞，使用期內(nèi)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用驟增，還會(huì)導(dǎo)致道路的服務(wù)質(zhì)量水平大幅下降。現(xiàn)在新建的道路往往不到設(shè)計(jì)年限便出現(xiàn)損壞和重載超載的影響是密切相關(guān)的。

因此，通過對(duì)路面重載的分布特性和作用情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和研究，能夠引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員正確認(rèn)識(shí)道路特性理解路面運(yùn)行中的實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)過程中合理采用設(shè)計(jì)參數(shù)保證路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)中做到有的放矢。

1 重載數(shù)據(jù)的收集

選取山東省某市一條二級(jí)公路作為研究對(duì)象，在交警的協(xié)助下采用現(xiàn)場(chǎng)地磅抽樣實(shí)測(cè)的方法對(duì)通過車輛做詳細(xì)信息采集，采集內(nèi)容主要為車牌、實(shí)測(cè)總質(zhì)量、核定總質(zhì)量、超限質(zhì)量、各組軸號(hào)及其對(duì)應(yīng)的軸型和實(shí)測(cè)軸重。

信息采集的格式如下：每輛車所擁有軸組的軸號(hào)從車頭至車尾最多分為1-4號(hào)(不同車型所擁有的軸組數(shù)不同，最少的有1-2號(hào)軸，最多有1-4號(hào)軸)，而每組軸的類型由編號(hào) 1、2、5、7 表示。其具體意義如下：1——單軸單輪組;2——單軸雙輪組;5——雙軸雙輪組;7——三軸雙輪組。以車牌號(hào)為魯XXXXX的車輛為例，該車信息采集為該車實(shí)測(cè)質(zhì)量20390kg，核定總質(zhì)量55000kg，超限質(zhì)量為0;1號(hào)軸為單軸單輪組，實(shí)測(cè)質(zhì)量4200kg;2號(hào)軸為單軸單輪組，實(shí)測(cè)質(zhì)量3550kg;3號(hào)軸為單軸雙輪組，實(shí)測(cè)質(zhì)量4410kg;4號(hào)軸為三軸雙輪組，實(shí)測(cè)質(zhì)量8230kg。

本研究采取按不同車型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，其中不同車型通過其擁有的軸型種類和順序進(jìn)行分類，分類如下圖。

車型1+1——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸單軸雙輪;車型1+2——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸雙軸雙輪;車型1+1：S1——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸單軸單輪，3號(hào)軸單軸雙輪;車型1+1：S2——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸單軸單輪，3號(hào)軸雙軸雙輪;車型1+2：S2——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸雙軸雙輪，3號(hào)軸雙軸雙輪;車型1+1：S3——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸單軸雙輪，3號(hào)軸三軸雙輪;車型1+2：S3——1號(hào)軸為單軸單輪，2號(hào)軸雙軸雙輪，3號(hào)軸三軸雙輪;其他掛車——軸數(shù)＞6的車型(無圖示)。

2 實(shí)測(cè)重載數(shù)據(jù)結(jié)果

由于篇幅所限，不能將結(jié)果全部貼出，僅給出部分超載情況下的測(cè)量結(jié)果：

1+2車型：樣本1超限質(zhì)量9930Kg，1號(hào)軸1，實(shí)測(cè)質(zhì)量6520Kg，2號(hào)軸5，實(shí)測(cè)質(zhì)量33410Kg，超載率33.1%;樣本 2超限質(zhì)量10090Kg，1號(hào)軸1，實(shí)測(cè)質(zhì)量7080Kg，2號(hào)軸5，實(shí)測(cè)質(zhì)量33010Kg，超載率33.6%;樣本 3超限質(zhì)量 9440Kg，1號(hào)軸1，實(shí)測(cè)質(zhì)量6280Kg，2號(hào)軸5，實(shí)測(cè)質(zhì)量33160Kg，超載率31.4%。

1+1：S1車型：樣本 1實(shí)測(cè)質(zhì)量 44340Kg，超限質(zhì)量14340Kg，1 號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量 7100Kg，2 號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量8940Kg，3號(hào)軸2，實(shí)測(cè)質(zhì)量28300Kg，超載率33.1%。

1+2：S2車型：樣本 1實(shí)測(cè)質(zhì)量 55120Kg，超限質(zhì)量5120Kg，1 號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量 5560Kg，2 號(hào)軸 5，實(shí)測(cè)質(zhì)量25870Kg，3 號(hào)軸 2，實(shí)測(cè)質(zhì)量 10570Kg，4 號(hào)軸 2，實(shí)測(cè)質(zhì)量13120Kg，超載率10.2%;樣本2實(shí)測(cè)質(zhì)量55000Kg，超限質(zhì)量5000Kg，1 號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量 5140Kg，2 號(hào)軸 5，實(shí)測(cè)質(zhì)量25730Kg，3 號(hào)軸 2，實(shí)測(cè)質(zhì)量 10280Kg，4 號(hào)軸 2，實(shí)測(cè)質(zhì)量13850Kg，超載率10.0%。

1+2：S3及＞6軸車車型：樣本1實(shí)測(cè)質(zhì)量88870Kg，超限質(zhì)量33870Kg，1號(hào)軸1，實(shí)測(cè)質(zhì)量8000Kg，2號(hào)軸5，實(shí)測(cè)質(zhì)量31020Kg，3號(hào)軸7，實(shí)測(cè)質(zhì)量49850Kg，超載率61.6%;樣本2實(shí)測(cè)質(zhì)量82310Kg，超限質(zhì)量27310Kg，1號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量7310Kg，2 號(hào)軸 5，實(shí)測(cè)質(zhì)量 30130Kg，3 號(hào)軸 7，實(shí)測(cè)質(zhì)量44870Kg，超載率49.7%;樣本3實(shí)測(cè)質(zhì)量93890Kg，超限質(zhì)量38890Kg，1 號(hào)軸 1，實(shí)測(cè)質(zhì)量 7940Kg，2 號(hào)軸 5，實(shí)測(cè)質(zhì)量35160Kg，3號(hào)軸7，實(shí)測(cè)質(zhì)量50790Kg，超載率70.9%。

1+1車型、1+1：S2車型、1+1：S3車型在抽樣實(shí)測(cè)載重過程中沒有發(fā)現(xiàn)超載現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場(chǎng)交通量調(diào)查結(jié)果

依托工程路段日交通量調(diào)查結(jié)果為1+1型626輛，1+2型104輛，1+1：S1型96輛，1+1：S2型188輛，1+2：S2型12輛，1+1：S3型326輛，大于六軸612輛。

由上可知，該路段1+2：S3及大于六軸車型交通量極大，僅次于1+1車型，占日總交通量的31.2%。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軸載數(shù)據(jù)的分析，可得出如下結(jié)論：

(1)1+2：S3及其他6軸車型的單車超載率為所有調(diào)查車型中最高的，實(shí)測(cè)車輛超載率達(dá)71.7%。

(2)超載最多的車型為車型1+2：S2車型與1+2：S3及其他6軸車型，超載車輛比率為50%左右。

(3)經(jīng)過計(jì)算，該路段軸載數(shù)據(jù)中的車輛平均裝載率為72.7%。

4 實(shí)測(cè)軸載當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載換算

本次當(dāng)量軸載換算的換算原理及方法來源于《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》的當(dāng)量軸載換算方法，計(jì)算數(shù)據(jù)來源于本次調(diào)查路面的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。取單軸單輪100KN為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸載。經(jīng)換算后，各車型單車平均當(dāng)量軸載如下：

1+1：0.48;1+2：8.14;1+1：S1：19.65;1+1：S2：3.72;1+2：S2：6.24;1+1：S3：3.85;1+2：S3：18.81。.

計(jì)算日標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸載結(jié)果如下：

1+1：302;1+2：847;1+1：S1：1886;1+1：S2：699;1+2：S2：75;1+1：S3：1254;1+2：S3：11510。.

計(jì)算車道年標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸載，采用保守估計(jì)，同比與地區(qū)GDP年增長(zhǎng)率，交通量年增長(zhǎng)系數(shù)選取為8%，設(shè)計(jì)年限12年，車道系數(shù)，一般雙向四車道取0.6-0.7。則設(shè)計(jì)年限內(nèi)的累計(jì)當(dāng)量軸載為7.5×107，由《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)》可知，該路段屬特重交通。

5 結(jié)語

從以上分析我們可以看出：

(1)載重越大的車輛越容易超載，且超載率超過50%，換算為接地壓力超過1.0MPa，因此應(yīng)該在設(shè)計(jì)和規(guī)范修改時(shí)適當(dāng)考慮重載對(duì)路面加速破壞的影響。

(2)超載對(duì)路面設(shè)計(jì)參數(shù)的選取影響很大。根據(jù)車輛數(shù)劃分，本路段應(yīng)為重交通路段，經(jīng)過軸載實(shí)測(cè)及當(dāng)量軸載換算，本路段交通量確定為特重交通。可見，用車輛數(shù)劃分交通等級(jí)存在局限性，在設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮超載對(duì)當(dāng)量軸載換算的貢獻(xiàn)率，做到設(shè)計(jì)和我國目前重載的現(xiàn)實(shí)相一致。

［1］孫立軍.瀝青路面行為理論.人民交通出版社

［2］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范.JTG D50-2006