淺析超載車輛對(duì)路面的影響

1、淺析超載車輛對(duì)路面的影響路面使用壽命的長(zhǎng)短，主要取決于3個(gè)方面的因素，其一為結(jié)構(gòu)的合理性； 其二為施工質(zhì)量的優(yōu)劣；其三為運(yùn)營(yíng)車輛的型式是否與設(shè)計(jì)要求車型相一致。有 關(guān)結(jié)構(gòu)與施工質(zhì)量對(duì)路面的影響，已有大量的文章進(jìn)行剖析，這里僅對(duì)第三個(gè)問(wèn) 題，即超載車輛對(duì)路面的影響進(jìn)行討論。近20年來(lái)，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，公路事業(yè)有了較大的發(fā)展，特別是高等 級(jí)公路的發(fā)展更快。然而伴隨著公路的發(fā)展，交通量的增加更加迅猛。在現(xiàn)有交 通量的構(gòu)成中，中型以上載貨車輛占60%70%，且有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。由于受經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)，載貨車輛中，除空車外，80%有超載現(xiàn)象，車輛超 載率從50%200%不等。正是這部分超載車輛加速了路

2、面的破壞，使得大修期 變短，養(yǎng)護(hù)費(fèi)增高。交通部門(mén)認(rèn)識(shí)到了超載車輛對(duì)道路的危害，提出了一些限制 車輛超載的規(guī)定，但由于執(zhí)法不嚴(yán)，收效甚微。所以，分析超載車輛對(duì)路面的影 響，引起全社會(huì)的關(guān)注十分必要和迫切。一、超載車輛對(duì)路面設(shè)計(jì)彎沉值和厚度的影響現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范是以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的控制指標(biāo)，對(duì) 高速公路、一級(jí)公路的瀝青面層、半剛性基層、底基層進(jìn)行彎拉應(yīng)力驗(yàn)算；采用 多層彈性層狀理論公式進(jìn)行計(jì)算，并以BZZ-100為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸。各種車輛采用 下式進(jìn)行軸載換算：k(1)N= E CXCXn (P/P)4.35 i=11211式中：N標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次；n1-被換算車型的各級(jí)軸載作用次

3、數(shù)(次/日)；P 標(biāo)準(zhǔn)軸載；P1被換算車型的各級(jí)軸載；q軸數(shù)系數(shù)；C2一輪組數(shù)(單輪組為6.4，雙輪組為1，四輪組為0.38)。公式中除P1以外均為定數(shù)，P1的變化，是隨車輛所拉貨物的重量而變的。一輛額定噸位的東風(fēng)EQ-140載重汽車折算為BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量為：n= 1 X 1 X (69.2 / 100) 4.35 = 0.2016(次)而一輛額定噸位的黃河jn-150載貨汽車折算為bzz-100標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量為：n= 1 X 6.4X (49 / 100)4.35 + 1 X 1X (101.6 / 100)4.35 = 1.3589(次)盡管黃河JN-150額定噸位較東風(fēng)EQ-14

4、0額定噸位只多3.26噸，但折算為 標(biāo)準(zhǔn)軸時(shí)，一輛黃河車卻是一輛東風(fēng)車的7.3倍。近年來(lái)，載貨汽車的超載情況日趨嚴(yán)重，造成P增大，按超載50%、100%、 200%用公式(1)進(jìn)行當(dāng)量軸次換算時(shí)，當(dāng)車輛超載50%時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量增大 約3倍，當(dāng)車輛超載一倍時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量增大67倍，當(dāng)車輛超載兩倍時(shí)， 標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量增大2325倍?？梢?jiàn)車輛的超載對(duì)折算后標(biāo)準(zhǔn)軸數(shù)量影響很大。路面設(shè)計(jì)彎沉值Ld是表征路面整體剛度大小的指標(biāo)，是路面厚度計(jì)算的主 要依據(jù)，采用下式計(jì)算：Ld = 600 虬-。2-Ac. As. Ab(2)式中：Ne設(shè)計(jì)車道的累計(jì)當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次；Ac為公路等級(jí)系數(shù)；As一為面層類型系數(shù)；A

5、b為基層類型系數(shù)。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)確定之后，其ld的大小主要取決于累計(jì)軸次Ne的大小。二、車輛超載對(duì)結(jié)構(gòu)層彎拉應(yīng)力的影響依據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值進(jìn)行路面厚度計(jì)算時(shí)，應(yīng)對(duì)面層及半剛性基層、底基層的拉 應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，以此最終確定路面的設(shè)計(jì)厚度。目前，就全國(guó)來(lái)講，基層幾乎均 為半剛性材料，底基層也多為半剛性材料，對(duì)高等級(jí)公路均需進(jìn)行層底拉應(yīng)力驗(yàn) 算。為此，應(yīng)先采用下式進(jìn)行當(dāng)量軸次的換算：kN= E C XC Xn (P /P)8i=1(3)公式中各項(xiàng)參數(shù)含義同式(1)。按超載50%、100%、200%用公式(3)對(duì)車輛進(jìn)行當(dāng)量軸次換算時(shí)，一輛超 載200%的黃河JN150貨車折算為BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸時(shí)為445次，

6、就其疲勞作用來(lái) 講，已遠(yuǎn)超出正常的設(shè)計(jì)及規(guī)范允許的超載規(guī)定。由于半剛性基層及底基層產(chǎn)生 拉應(yīng)力的大小完全取決于標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量，所以直接造成正常設(shè)計(jì)的路面基層或底 基層抗拉強(qiáng)度不足，使其提前在層底產(chǎn)生拉裂，造成路面提前破壞。三、其他方面的影響上面兩個(gè)問(wèn)題，是路面計(jì)算時(shí)必須考慮的。此外，還應(yīng)注意超載車輛對(duì)如下 3個(gè)方面的影響：1、一次性作用：一輛運(yùn)輸貨物的特重車，在正常道路上行駛一次，便可將 路面徹底壓壞，即一次性破壞作用。如前所述一輛超載200%的貨車，就疲勞作 用來(lái)講相當(dāng)于BZZ-100的445次作用效果，事實(shí)上這已經(jīng)超出了規(guī)范規(guī)定的 130kn的軸載限定，即這種重量的車輛已不能只按疲勞作用理論

7、來(lái)考慮。由于其 重量大，加之車輛的振動(dòng)沖擊作用，很可能一次作用就使基層底面產(chǎn)生微裂縫， 造成一次性破壞。2、車轍作用：瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設(shè)計(jì)及施工中盡可能降低 油石比，最大限度地利用骨料級(jí)配增大高溫穩(wěn)定性，但在車輛長(zhǎng)期作用下仍要產(chǎn) 生車轍。加之高等級(jí)公路渠化作用，特重車重量大，速度慢，將會(huì)大大加快車轍 的形成。3、剪切推移作用：車輛在剎車、上下坡及轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，將產(chǎn)生較大的推力， 由于重量的加重，這種推力將大大加強(qiáng)，加速瀝青面層的剪切破壞。我們?cè)谝恍?瀝青路面上，可以看到在重車行駛的車道上，推移、擁包明顯增多便是最好的證 明。所以超載車輛將加速瀝青面層的剪切破壞。四、結(jié)束語(yǔ)在路面設(shè)計(jì)

8、中，一方面交通車輛調(diào)查資料，是為通行能力服務(wù)的，沒(méi)有考慮 到超載的問(wèn)題，使得設(shè)計(jì)中得不到準(zhǔn)確軸載，造成設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸出現(xiàn)與 事實(shí)不相符的情況。另一方面現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，交通量換算 公式僅適應(yīng)于軸載小于130kn的各種車型的軸載換算，事實(shí)上黃河車超載 50%，公式將不再適用。這就使設(shè)計(jì)者在考慮超載時(shí)，只能以超載50%為限。 這樣，對(duì)于一些道路而言，從一開(kāi)始就降低了累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸的數(shù)量，使得設(shè)計(jì)彎沉 值偏大，基層、底基層的拉應(yīng)力偏小，造成路面整體剛度不足，導(dǎo)致路面提前破 壞。通過(guò)增加路面厚度，使用更優(yōu)質(zhì)材料提高路面整體強(qiáng)度可防止路面提前破壞， 但這不僅需要大量增加投資，而且，一些問(wèn)題如車轍仍解決不了。高速度、大噸位是交通運(yùn)輸總的發(fā)展趨勢(shì)，既要多拉快跑，又要保證路面不 被壓壞，不仿借鑒國(guó)