柳南高速公路改擴建工程交通荷載參數(shù)調(diào)查與分析

黃英強

廣西交通投資集團南寧高速公路運營有限公司，南寧 530022

前言

為了獲取柳南高速公路耐久性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計所必需的交通荷載參數(shù)，需要對現(xiàn)狀道路實際承受的交通荷載進行調(diào)查并預(yù)測未來的交通量增長情況。

在開展柳南高速公路全線交通量調(diào)查時分段進行觀測，按照實際情況主要劃分為：柳州至來賓段（K1284+600處設(shè)站觀測）、來賓至小平陽段、小平陽至賓陽段、賓陽至南寧段等。觀測時在這幾個路段分別設(shè)立交通量臨時觀測站，連續(xù)觀測3天（24小時）的雙向交通量，并按照相關(guān)的方法將調(diào)查車輛按照車型、軸數(shù)、輪組數(shù)等進行分類統(tǒng)計，得到3天內(nèi)的交通組成情況。

1 柳南高速公路舊路交通量調(diào)查

柳南高速公路現(xiàn)狀交通繁重，各種客車和貨車所占比例很大。以來賓至賓陽段為例，該段起、終點范圍內(nèi)共有賓陽和小平陽兩個出入口，考慮到賓陽出入口距離路線終點較近，故該段的交通量可近似采用賓陽至小平陽段的代替。因此，本次交通量調(diào)查主要針對賓陽至小平陽段、小平陽至來賓段進行觀測。觀測時在這兩個路段分別設(shè)立交通量臨時觀測站，連續(xù)觀測3天（24小時）的雙向交通量，并按照文獻1中對車輛的分類方法將調(diào)查車輛按照車型、軸數(shù)、輪組數(shù)等進行分類統(tǒng)計，得到3天內(nèi)的交通組成情況。兩個臨時觀測站三日內(nèi)的交通情況如下表1所示。

從表中數(shù)據(jù)可以看出，賓陽至小平陽段的平均日交通量為11794輛/日，小平陽至來賓段的平均日交通量為11355輛/日，這兩個路段的交通量十分接近，且交通組成中均以客車為主，二軸以上貨車的主要車型是二軸六輪、四軸2和六軸車。

將表中的混合交通量按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01－2003）中的相關(guān)規(guī)定折算成小客車的交通量，則有：

表1 賓陽－小平陽段交通量數(shù)據(jù)匯總（輛/日）

來賓至小平陽段的平均日交通量為16933輛/日（小客車）

小平陽至賓陽段的平均日交通量為17839輛/日（小客車）

2 柳南高速公路舊路交通軸載水平分析

以來賓至賓陽段為例對柳南高速公路舊路進行交通軸載水平分析。

在進行路面結(jié)構(gòu)層厚度計算時，需要累計當(dāng)量軸次這個參數(shù)，它是通過各級軸載與標(biāo)準(zhǔn)軸載之間換算后而得到的。

由于本工程擬采用瀝青混凝土加鋪罩面結(jié)構(gòu)，因此軸載換算方法和公式參照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50－2006）中的相關(guān)規(guī)定進行。

（1）當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及進行瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時，各級軸載（包括車輛的前、后軸）Pi的作用次數(shù)ni，按下述公式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N，后面簡寫為“彎沉N”。

式中：N—標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次（次/日）；

ni—被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/日）；

P—標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）；

Pi—標(biāo)準(zhǔn)軸載（kN）；

k—被換算車輛類型數(shù)；

C1—軸數(shù)系數(shù)，C1=1+1.2(m-1)，m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3m時，按單獨的一個軸載計算，當(dāng)軸間距小于3m時，應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)；

C2—輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38。

（2）各種車型的等效軸載估算

此次調(diào)查通過以往的軸載調(diào)查結(jié)果對這些貨車的等效軸載進行估算。等效軸載的估算結(jié)果如表2所示。

表2 各種車型的彎沉等效軸載估算

（3）累計當(dāng)量軸次估算

①累計當(dāng)量軸次的計算公式

設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次按照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50－2006）中的下述公式進行計算。

式中：Ne—設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次（次/車道）；

N1—營運第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/天）；

t—設(shè)計年限（年）；

γ—設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均年增長率（%）；

η—車道系數(shù)，按《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50－2006）中的規(guī)定取值。

②交通量的平均年增長率

根據(jù)工程可行性研究階段交通量OD的調(diào)查的數(shù)據(jù)來預(yù)測交通增長率。本項目在2006年4月26日高速公路交通量觀測和普通公路交通量調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過對項目影響區(qū)社會經(jīng)濟、交通運輸現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃的分析研究，采用“四階段”法預(yù)測未來交通量，包括正常交通量、轉(zhuǎn)移交通量和新增交通量三部分組成。由各特征年的交通量預(yù)測結(jié)果可知：未來幾年內(nèi)的交通增長率取5.0%。

③計算未來設(shè)計年限內(nèi)累計軸載作用次數(shù)

現(xiàn)狀道路日平均當(dāng)量軸次N1可以通過每種車型的日交通量乘以相應(yīng)的等效軸載求和后得到。設(shè)計年限取15年，未來15年內(nèi)的交通增長率取5.0%，雙向四車道分布系數(shù)取0.6，則未來設(shè)計年限內(nèi)的累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)為5.173×107（次/車道）。

3 結(jié)語

本文按照軸數(shù)和輪組數(shù)對公路上常見車輛進行了詳細分類，采用設(shè)置交通量臨時觀測站的方法實測得到了柳南高速公路舊路的交通量和交通組成情況，通過以往的軸載調(diào)查結(jié)果對主要貨車的等效軸載進行了估算，最終得到了未來設(shè)計年限內(nèi)該路的累計當(dāng)量軸載作用次數(shù)，為進行柳南高速公路改擴建工程施工圖設(shè)計提供了基本的交通荷載參數(shù)。

[1]周興業(yè)，劉小滔，王旭東，沈國輝.基于軸載譜的瀝青路面累計當(dāng)量軸次換算[J].長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，32(1)：16-19

[2]JTG D50-2006, 公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S]

[3]韋金城，王林，辛星.基于動態(tài)稱重系統(tǒng)的軸載譜數(shù)據(jù)采集及處理[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009，(196)：6-11

[4]ASTM E1318-2002，Standard Specification for Highway Weigh-In-Motion（WIM）Systems with User Requirements and Test Methods[S]

[5]王旭東.重載瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計研究總報告[R].北京：交通部公路科學(xué)研究院，2003