中國標(biāo)準(zhǔn)與南部非洲標(biāo)準(zhǔn)
——關(guān)于路面設(shè)計累計當(dāng)量軸次計算的比較

◎李敬德

中國標(biāo)準(zhǔn)與南部非洲標(biāo)準(zhǔn)
——關(guān)于路面設(shè)計累計當(dāng)量軸次計算的比較

◎李敬德

針對中國標(biāo)準(zhǔn)與南部非洲標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于路面設(shè)計累計當(dāng)量軸次計算的比較問題進行分析，提出了我國累計標(biāo)準(zhǔn)軸次預(yù)測模型，其中有車輛當(dāng)量軸載系數(shù)，并結(jié)合工程實例，分析出交通量及軸載調(diào)查方法。結(jié)合這些問題，闡述了南部非洲標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于路面設(shè)計累計當(dāng)量軸次計算和基于實測軸載譜的累計軸次計算。

南部非洲，從地理位置上來說就是非洲南部，泛指非洲大陸南部及四周的島嶼。包括了十三個國家，如莫桑比克、津巴布韋、毛里求斯、科摩羅、馬達加斯加島等。隨著我國綜合國力的不斷增強，越來越多的中國建設(shè)單位參與到國際工程的設(shè)計、建設(shè)之中。

我國累計標(biāo)準(zhǔn)軸次預(yù)測模型

車輛當(dāng)量軸載系數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)軸載、軸載的換算方法。根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，以水泥混凝土路面為研究對象。我們國家的水泥混凝土路面設(shè)計，其標(biāo)準(zhǔn)軸載為100 kN的單軸-雙輪組荷載。

以重載交通軸負荷為例，超出了計算范圍的權(quán)重，沒有給出相應(yīng)的規(guī)范計算方法。由于目前重載交通軸載換算的研究尚不成熟。為此，我們還利用這一公式，綜合考慮了3種等效軸載換算系數(shù)的計算方法：一種是在計算公式上應(yīng)用的超公式計算軸載量范圍；二是超公式計算的軸載，根據(jù)公式可以最大限度地考慮軸載限制值；三是考慮局部是加大力度，打擊車輛超載，相信重載一個指定百分比的重型卡車的現(xiàn)象最終會得到解決。因此，計算相當(dāng)于所有類型的車輛軸載系數(shù)，限制了軸載能超過規(guī)定的極限。

車輛當(dāng)量軸載系數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。由于路面結(jié)構(gòu)的可靠性，正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布的計算結(jié)果相差不大。為了簡單起見，本文采用了正態(tài)分布模型的交通參數(shù)。這是一個看同一輛汽車同軸型車輛的隨機抽樣，使用公式來計算每輛汽車衡重車輛標(biāo)準(zhǔn)的軸載動作時間，然后計算出汽車的軸類車輛當(dāng)量軸載系數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

工程實例

以非洲道路的水泥混凝土路面改造工程來說。把車輛分成五類：

一類：摩托；二類：小型類型的車；三類：中型類型的車；四類：大型類型的車；五類：屬于特大型號的車。

各類車輛的軸類分為單軸、雙軸和三軸3類。單軸（單胎），單軸（每側(cè)雙胎），雙軸（每側(cè)的雙胎），雙軸（每側(cè)一個單，雙胎），三重軸（每側(cè)雙胎）代號為1，2，3，4，6 。作為一個獨立的汽車12個代表單軸和后橋單軸雙輪等。

采用連續(xù)觀測法，對24小時的收費站進行了大量的交通量調(diào)查，由于全國公路南到煤為主，路面嚴(yán)重損壞。為了獲得一個可靠的和有代表性的交通量和軸載數(shù)據(jù)，要向南和向北的車輛進行了調(diào)查，各期各型汽車的數(shù)量的統(tǒng)計，以及大量的各種類型的車輛軸載車輛的每一類型；和HPS便攜式輪稱重儀表，將被放置在一個收費車道，除了2 軸4輪下面的轎車和卡車稱重，得出公路行駛的車輛的軸載譜，并掌握情況超載貨車車道向南和向北。為了使數(shù)據(jù)具有代表性，南，北車道進行了調(diào)查2天，這2天是不連續(xù)的，這有一天以上的時間間隔。

南部非洲標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于路面設(shè)計累計當(dāng)量軸次計算

隨著我國綜合國力的不斷增強，越來越多的中國建設(shè)單位參與到國際工程的設(shè)計、建設(shè)之中。2013～2015年，筆者多次參與在贊比亞共和國公路項目的設(shè)計，對南部非洲標(biāo)準(zhǔn)進行了較為深入的研究。本文就路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載累計當(dāng)量軸次的計算，進行中國標(biāo)準(zhǔn)與南部非洲標(biāo)準(zhǔn)的比較。計算前提條件雙向2車道，路面寬7.2m，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，設(shè)計年限10年，交通量增長率6%。采用的車型如表1。

南部非洲標(biāo)準(zhǔn)路面設(shè)計中標(biāo)準(zhǔn)軸載采用的是80kN或8160kg，而國內(nèi)采用的是100kN。而且在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中柔性路面（多為瀝青混凝土）和剛性路面（多為水泥混凝土）的累計標(biāo)準(zhǔn)軸載計算公式不同，兩者的劃分標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，相對而言，國內(nèi)的軸載計算更加化，適應(yīng)不同材料的路面結(jié)構(gòu)。但也存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，可能帶來不易進行經(jīng)濟及技術(shù)比較的現(xiàn)實問題。南部非洲標(biāo)準(zhǔn)路面設(shè)計中交通等級根據(jù)交通量由少變多分為T1-T8共八個等級，而國內(nèi)路面設(shè)計一般僅分為輕型、中型、重型及特重四個等級?？紤]國內(nèi)道路上行駛車輛重載超載情況較多的現(xiàn)實，軸載等級區(qū)分較少是符合實際情況的，但一定程度上不能體現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟比較的優(yōu)勢。

基于實測軸載譜的累計軸次計算

實測軸載譜。為了客觀地反映路面的軸載水平，為路面結(jié)構(gòu)層厚度的設(shè)計提供設(shè)計參數(shù)，對六軸和兩輪車進行了軸載測量。根據(jù)交通調(diào)查結(jié)果，通過交通調(diào)查研究顯示，該路段的主要卡車車型是六輛載重車、四軸2車、五軸1車和六軸1車。因此，主要分析了四種型號的軸載譜。

軸載換算結(jié)果。對公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范的等效軸載和參考的各種型號的當(dāng)量軸次（N 或N′）求和，可以得到平均等效軸1的項目，它可以是設(shè)計年累計當(dāng)量軸的計算。路面結(jié)構(gòu)的厚度計算與設(shè)計撓度值。

累計當(dāng)量軸次計算。瀝青路面設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次按下式計算：

式中：Ne——設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次（次/車道）；t——設(shè)計基準(zhǔn)年（年）；N1——路面營運第一年單向日平均軸次（次/d）；γ——設(shè)計基準(zhǔn)期內(nèi)交通量的年平均增長率（%）；η——設(shè)計車道分布系數(shù)。車道系數(shù)η按表2取值。公路無分隔時，車道窄宜選高值，車道寬宜選低值［4］。下表2車道系數(shù)

累計當(dāng)量軸次計算結(jié)果

交通等級的確定

按照南部非洲標(biāo)準(zhǔn)，計算結(jié)果屬于T6交通等級。

南部非洲在公路工程建設(shè)中，采用的路面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是南部非洲交通運輸委員（Southern African Transport andCommunications Commission，簡稱 SATCC）編寫的道路路面設(shè)計手冊適用于南非、萊索托、津巴布韋、斯威士蘭等國家的公路工程建設(shè)，可對其他國家起到參考的作用。根據(jù)對南部非洲標(biāo)準(zhǔn)路面設(shè)計的研究，并與中國標(biāo)準(zhǔn)進行比較，對中國工程設(shè)計單位在南部非洲進行道路設(shè)計具有一定的現(xiàn)實意義。

（作者單位：中交第二公路工程局有限公司）