重載交通軸載換算關系的研究

□文/姜 祎

軸載標準與設計標準軸重，是關系密切但意義不同的兩個概念。前者是通過立法確定的對運輸相關行業(yè)具有普遍約束力的軸載最高限額；后者則是在對適用范圍內(nèi)的交通特性，是在對軸載進行廣泛的調(diào)查和分析的基礎上所選取的最能代表行車對路面作用的軸重，被用作換算和設計的標準和確定各種力學性能檢測加荷級位的依據(jù)。由于經(jīng)濟持續(xù)高速增長，運輸者片面追求利益最大化，天津市公路存在超限超載現(xiàn)象。在承擔大宗貨物運輸?shù)膰「删€公路上，超載現(xiàn)象較為嚴重，對2016年寶平公路超限站檢測的數(shù)據(jù)分析，超載車輛最大單軸重已達到了35 t。盡管這一現(xiàn)象已引起各方面的高度關注，但構建一個有效維護軸重標準的體系不是一蹴而就的。務實的做法是，接受軸重作用模式變化的事實，同時兼及即將推開的軸載管理，來進行重載交通路面的研究和設計。

因此，建立重載軸重和10 t標準軸重之間的換算關系，選擇合適的設計標準軸重，對重載交通的路面結構設計具有重要的指導作用。本文選取不同代表路段，在10、18、25 t不同軸載作用下，對彎沉進行了檢測，根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)對不同軸載的換算進行了分析。

1 基本軸載換算公式

對單軸雙輪主要車型彎沉值比l1/l2的簡化公式為

式中：l為車型的彎沉值；p為接地壓力；d為接地圓直徑；ω為相關系數(shù)；P為軸重；a、b為待定指數(shù)。

與設計彎沉值lr=AN-c相聯(lián)系，得不同軸載的設計彎沉比

以式（3）代入式（1）和式（2），得彎沉等效軸載換算基本公式

式中：N為計算車道累計當量軸次；A、c為回歸系數(shù)。

軸載換算指數(shù)，除受彎沉比值關系式影響外，還取決于容許彎沉值公式指數(shù)（即交通量-容許彎沉值對數(shù)坐標圖的斜率）。取規(guī)范值c=0.2。

2 10、18 t軸載之間的換算

根據(jù)津圍公路K13+500～K108+000段10、18 t彎沉數(shù)據(jù)，匯總的彎沉比值見圖1。

圖1 10、18 t彎沉比值分布

表1為對該分布的正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗的計算，篩除了2倍標準差以外的數(shù)值。由表1知x2=5.173＜故可以認為l18/l10～N（2.098，0.456）。故可由實測結果取l18/l10=2.098，將此值代入式（2）計算，得b=1.26，取c=0.2，則n為軸載換算系數(shù)）。

表1 正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗計算表(l18/l10)

3 10、25 t軸載之間的換算

25 t軸載彎沉的檢測主要涵蓋典型路段見表2。

表2 檢測路段明細

檢測采用的檢測車為兩軸載重貨車，后軸重為250 kN，單側輪胎接地面積為1 188 cm2，輪胎充氣壓力為1.35 MPa。通過計算，輪胎的接地壓強P=1.052 MPa，荷載圓半徑δ=13.75 cm。

篩除了2倍標準差以外的數(shù)據(jù)，同時去除部分異常數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)樣本n=104，匯總的彎沉比值見圖2。

圖2 10、25 t彎沉比值分布

表3為對該分布的正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗的計算，篩除了2倍標準差以外的數(shù)值。由表3知x2=7.643＜故可以認為l25/l10～N（3.362，1.478）。故可由實測結果取l25/l10=3.362，將此值代入式（2）計算，得b=1.32。取c=0.2，則n=6.62。

表3 正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗計算表（l25/l10）

對于一條設計年限為15 a的一級公路，設計累積標準軸次為2 500萬次/車道，屬于特重交通。若超載80%的18 t車作用在路面上，按照上述軸載換算方法，路面行駛61.6萬次便發(fā)生結構性破壞。路面的使用壽命不足1 a。若一條道路有15%的重載貨車，平均超載率為80%，路面的使用壽命會下降86%。

4 結論

1）根據(jù)津圍公路10～18 t實測彎沉值，得出b=1.26，n=6.3，根據(jù)京哈、楊北等7條公路10～25 t實測彎沉值，得出b=1.32，n=6.62。

2）超載越嚴重，對路面使用壽命的影響越顯著，若一條道路有15%的重載貨車，平均超載率為80%，路面的使用壽命會下降86%。

3）建議重載交通路段的維修和新改建設計，要充分考慮軸載換算關系的差異，不能千篇一律的采用規(guī)范的推薦值，設計滿足重載交通需要的路面結構，是減少瀝青路面早期損壞的重要措施。

[1]林繡賢.瀝青路面設計中軸載換算方法的研究[C].路工程“高等級公路與科技進步”學術會[A].1996.

[2]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.