安徽省高速公路瀝青路面交通荷載參數(shù)取值研究

王春紅

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司 合肥市 230011)

0 引言

2017版《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D50-2017)較原規(guī)范相比，構(gòu)建了新的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計指標和參數(shù)體系，規(guī)范了軸載譜及交通參數(shù)的調(diào)查分析方法，重新對車輛類型進行了分類，并增加了車輛類型分布系數(shù)、非滿載車和滿載車比例、車輛當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)等參數(shù)。在進行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，規(guī)范提出按三個水平確定交通荷載參數(shù)。水平一采用實測數(shù)據(jù)，最能反映實際情況，但操作起來較為困難，主要適用于有調(diào)查條件的改建項目；水平二采用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值，可以在一定程度上反映項目情況，但由于新規(guī)范出臺時間短，很多地方尚無積累足夠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；水平三采用規(guī)范推薦值，參數(shù)選用方便，但可能與當(dāng)?shù)貙嶋H情況差異較大，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果有所出入。因此，從安徽省5條高速公路主線收費站中抽取15個工作日的稱重數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，試圖按照水平二的要求提出安徽省高速公路交通荷載參數(shù)代表值，以期為省內(nèi)新建和改擴建高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參數(shù)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)處理方法

為使研究結(jié)論有一定的代表性，所收集數(shù)據(jù)樣本應(yīng)達到足夠的容量。根據(jù)文獻2的研究成果，車輛類型分布系數(shù)、滿載車比例、軸載譜以及當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)趨于穩(wěn)定時，所需交通數(shù)據(jù)樣本容量分別為20000輛、1000輛、1500輛和1500輛。統(tǒng)計的主線收費站的交通樣本總數(shù)為41692輛，完全滿足樣本容量要求。研究還認為，和規(guī)范推薦值相比，采用聚類值或地區(qū)平均值作為代表值更加合理，因此，為方便起見，采用地區(qū)平均值作為當(dāng)?shù)氐湫痛碇怠?/p>

此外，由于主要針對高速公路，故研究對象不含11類車，后續(xù)提到的車輛類型僅包括2～10類車。

2 車輛類型分布系數(shù)

車輛類型分布系數(shù)是指2～11類車輛中，各種類型車輛的數(shù)量在2～11類所有車輛數(shù)量中所占的百分比。匯總?cè)《鄠€收費站的車輛類型分布系數(shù)取平均值，得出安徽省高速公路車輛類型分布系數(shù)代表值如表1所示。計算結(jié)果和規(guī)范推薦值的對比情況如圖1所示。

表1 安徽省車輛類型分布系數(shù)代表值

圖1 車輛類型分布系數(shù)

由圖1可以看出，和規(guī)范推薦值相比，安徽省內(nèi)車輛類型分布稍有不同，高速公路車型以9類車數(shù)量最多，約占2～10類車型總數(shù)的40%，10類車也較多，僅次于2類車。4類車和5類車幾乎沒有。由此可以看出，安徽省重型貨車比例較高，交通壓力較大。

3 滿載車比例

各類車輛非滿載車和滿載車是以該類車輛的標準總重進行劃分的。各類車輛的標準總重根據(jù)國家標準《道路車輛輪廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》(GB1589-2004)確定。首先結(jié)合稱重數(shù)據(jù)劃分滿載車和非滿載車，然后匯總各收費站不同車型的滿載車比例并取平均值，得出安徽省高速公路滿載車比例代表值如表2所示。計算結(jié)果和規(guī)范推薦值的對比情況如圖2所示。

表2 安徽省車型滿載車比例代表值

由表2可以看出，省內(nèi)3類車的滿載車比例最高，其次為10類、4類和9類車。2類車無滿載情況。進一步統(tǒng)計各車型滿載車占2～10類車總數(shù)的比例如表3和圖3所示。從統(tǒng)計結(jié)果來看，盡管3類車中滿載車比例最高，但從2～10類車總量來看，9類車和10類車的滿載車數(shù)量較多，加之其車輛軸重較重，因此，進一步說明安徽省的交通重載壓力大。但和規(guī)范推薦值相比，滿載車輛明顯減少。

表3 各類車型滿載車占2～10類車總數(shù)比例

圖2 各類車型滿載車占2～10類車總數(shù)比例的地方代表值和規(guī)范推薦值對比

4 當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)

(1)水平一條件下的當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)

首先采用規(guī)范中水平一的方法計算各主線收費站當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)，然后取平均值得出全省2～10類車輛當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)代表值如表4所示。

表4 2～10類車輛當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)代表值(水平一)

(2)水平二條件下的當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)

采用規(guī)范中水平二的方法計算各主線收費站當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)，然后取平均值得出全省2～10類車輛當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)代表值如表5所示。

表5 2～10類車輛當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)代表值(水平二)

5 不同水平下的路面結(jié)構(gòu)損傷影響

為了對比三個水平條件對路面結(jié)構(gòu)損傷的不同影響，采用瀝青混合料層永久變形和無機結(jié)合料層疲勞開裂作為對比指標，計算結(jié)果如表6所示。

表6 三個水平下的交通荷載參數(shù)對路面損傷的影響對比

從表6可以看出，水平一和水平二的計算結(jié)果較為接近，兩個設(shè)計指標的誤差均控制在10%以內(nèi)。而水平三的計算結(jié)果與其他兩個水平差別較大，無機結(jié)合料層疲勞開裂指標是水平一的2.4倍。由此看來，若采用規(guī)范推薦值，對路面損傷的預(yù)測比實際情況要嚴重的多，有可能造成路面結(jié)構(gòu)的過度設(shè)計。因此，在有條件的情況下，應(yīng)盡量采用水平一或水平二確定交通荷載參數(shù)。

6 結(jié)束語

通過匯總安徽省多條高速公路主線收費站稱重數(shù)據(jù)，采用規(guī)范中水平二的方法得出車輛類型分布系數(shù)、滿載車比例、當(dāng)量設(shè)計軸載換算系數(shù)等交通荷載參數(shù)的當(dāng)?shù)卮碇?，并和?guī)范推薦值進行比較。對比結(jié)果認為，規(guī)范推薦值反映的交通荷載特點和安徽省差別較大。若采用規(guī)范推薦值，可能對路面損傷程度的預(yù)測過于嚴重，造成路面設(shè)計不合理。為進一步證明上述結(jié)論，選取瀝青混合料層永久變形和無機結(jié)合料層疲勞開裂作為路面結(jié)構(gòu)損傷設(shè)計指標，分別采用三個水平下的交通荷載參數(shù)進行計算，結(jié)果顯示，采用代表值與采用實測值的計算結(jié)果較為接近，誤差在10%以內(nèi)，而采用規(guī)范值時，無機結(jié)合料層疲勞開裂指標的誤差竟高達244%。因此，在有條件的情況下，應(yīng)盡量采用實測值或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值，各地也應(yīng)積極總結(jié)各自當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗參數(shù)，盡可能做到精準設(shè)計，實現(xiàn)資源利用的最優(yōu)化。