重載交通環(huán)境下瀝青公路受到的影響及改進措施

謝榮強

(貴州省水城公路管理局)

公路交通事業(yè)的發(fā)展使公路建設深入我國各地區(qū)，加深了我國區(qū)域之間的交流與溝通，并為人們的生產生活提供了更加便利的條件。然而社會經濟的發(fā)展促進了公路車流量的增加，公路在長期運營的情況下，不可避免的會受到重載交通的影響，對其路面造成一定的損害。因此，公路交通部門需要對重載交通對瀝青路面的影響進行全面的分析，并實施一定的改進措施，最終提高瀝青公路的運營質量。

1 重載交通對瀝青公路的影響

1.1 重載交通影響下瀝青公路常見的病害類型

通過對國內各地瀝青公路路面運營狀況的調查，很多瀝青公路在通車一年左右就出現(xiàn)了橫向裂縫、縱向裂縫與網(wǎng)狀裂縫等，并出現(xiàn)了車轍、唧泥、凹陷。橫向裂縫一般集中于行車道中，通常情況下不會延伸至超車道，縱向裂縫的集中位置在行車道，同時超車道的右側也會出現(xiàn)一定的縱向裂縫;網(wǎng)狀裂縫的集中地點在于行車道及超車道右側附近區(qū)域，一般情況下會呈現(xiàn)細小的裂縫并向四周不斷延伸分布;車轍與凹陷主要集中于主車道局部路段，車轍的出現(xiàn)主要是因為公路長期受車輛載荷作用，如果車轍導致公路表面開裂，再加之雨水沖刷導致裂縫滲水，就會導致公路表面形成不可恢復的裂縫變形;唧泥與凹陷主要出現(xiàn)在車轍周圍的位置，主要原因是受雨水沖浸和車輛載荷反復作用。

1.2 重載交通影響下瀝青公路常見病害的成因分析

(1)一次性作用。一輛載重量較大的貨車在瀝青路面上行駛一次，其振動沖擊就會對路面造成較大的破壞作用，造成一次性破壞，從而使瀝青路面的基層產生細小甚至較大的裂縫。(2)車轍作用。瀝青路面受高溫作用就會軟化，一般情況下，在瀝青路面設計時會將油石比降低，并通過增大骨料級配增加路面的穩(wěn)定性，即便如此，在車輛長期的碾壓下，也會使瀝青路面出現(xiàn)車轍。(3)剪切推移作用。車輛在瀝青路面行駛的過程中，不可避免的需要轉彎、急剎車等，這就會產生強大的推力，并隨著車載量的增加，這種推力會大大提高，從而對瀝青路面表層造成剪力破壞，因此，重載車輛長期行駛會加速瀝青路面表層的剪切破壞。

1.3 重載交通對瀝青公路使用壽命的影響

通常情況下，對于瀝青公路來說，其使用壽命的長短由三個直接因素決定:公路施工質量的好壞、公路結構設計的合理性、行駛車輛的載重與速度是否與公路要求一致。現(xiàn)階段，我國公路交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，然而一部分公路施工企業(yè)在施工技術與施工管理方式依然存在不成熟的地方，這就導致瀝青公路的施工質量不過關;其次，我國在公路結構設計方面欠缺高端專業(yè)人才，瀝青公路設計中依然存在一定不合理的內容，這勢必會影響瀝青路面的使用壽命;除此之外，近年來，載貨汽車的超載情況層出不窮，并呈日益嚴重的趨勢發(fā)展，這就造成瀝青公路路面的彎沉增大，簡短了瀝青公路的使用壽命。

2 重載交通環(huán)境下瀝青公路的改進措施

2.1 改進車輪載荷受力分析模式，重新定義輪胎接地形狀

現(xiàn)階段，我國大部分載貨車采用雙輪組的行車方式，而當前我國瀝青公路路面設計多為雙圓載荷的形式，就是說將車輪的載荷轉化為圓形均勻分布的垂直載荷，然而在重載交通的環(huán)境下，瀝青公路受到重型載重車輛的碾壓，車輛輪胎與瀝青路面的接觸形狀并不是圓形，更多情況是接近矩形，如圖1 所示，是輪胎接地面積的等效示意圖。根據(jù)輪胎接地面積等效圖進行分析，瀝青公路路面的結構應按照圖中的矩形載荷進行設計，從而可以減小重載交通對瀝青公路路面的破壞程度。

圖1 輪胎接地面積等效示意圖

2.2 調整軸載計算方式

現(xiàn)階段，車輛超載的情況日益明顯，車輛的重型化發(fā)展是大勢所趨，然而國家對此方面的監(jiān)管力度還未真正全面落實，這就要求工程設計人員與技術人員將現(xiàn)行公路設計規(guī)范中的標準軸載軸重進行提高。根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》中的規(guī)定進行分析，公路瀝青路面對于兩個控制指標的計算是按照標準的單軸雙輪組軸重為100 kN 的軸載的累積作用次數(shù)來計算的。然而這種計算方法僅僅在單軸軸載不超過130 kN 的情況下適用，如果車輛的單軸軸載超過了130 kN，這種計算方式就不再適用。通過大量的調查，我們可以得知，當前貨車的設計普遍向輪數(shù)增加、輪胎直徑加大的情況發(fā)展，這勢必會導致車輛的軸載比130 kN 大，基于此，傳統(tǒng)的軸載計算方式已經不能針對所有貨車，同時也難以跟上車輛設計的發(fā)展趨勢，因此，對重載交通環(huán)境下，軸載計算方式的更新與調整是當前公路交通部門面臨的最緊迫任務，只有對軸載計算方式進行調整，不斷適應車輛設計的發(fā)展趨勢，才能使瀝青公路適應車輛向重載化發(fā)展的趨勢。

2.3 增加瀝青公路路面的剪切應力

通常情況下，瀝青路面的最大剪切應力主要存在于路面的上部，水平力以及垂直力的大小是影響最大剪切應力的兩個關鍵因素。而在重載交通條件下，重型車輛的車輪對路面造成的水平力和垂直力都會大大增加，這勢必會導致路面的最大剪切應力增加。除此之外，重型車輛的輪胎對路面產生的擠壓力往往呈不均勻狀態(tài)，這種不均勻的情況也會增加瀝青公路路面的剪切應力。瀝青公路路面長期受這種情況的影響，勢必會導致路面上部的剪切應力越來越大，從而使瀝青公路路面產生剪切應力疲勞開裂，最終使瀝青公路路面出現(xiàn)裂縫和車轍等問題。

要想減小瀝青公路路面所承受的剪切應力，就需要增加增加瀝青公路路面的剛性與強度，通過大量實踐經驗顯示，這兩個指標的計算對一般的公路來說是適合的，然而在重載交通環(huán)境下，瀝青公路路面的設計還需要將剪切應力考慮進去，只有充分考慮剪切應力，才能針對重載交通環(huán)境對瀝青公路路面的結構進行合理的設計，同時還要保證路面材料的容許剪切應力要超過重載交通環(huán)境下瀝青路面受到的水平力與垂直力的綜合作用力。因此，針對重載交通環(huán)境，對瀝青公路路面的改進措施需要著重路面結構設計與施工材料的選擇方面。

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