謝榮強(qiáng)

(貴州省水城公路管理局)

公路交通事業(yè)的發(fā)展使公路建設(shè)深入我國(guó)各地區(qū)，加深了我國(guó)區(qū)域之間的交流與溝通，并為人們的生產(chǎn)生活提供了更加便利的條件。然而社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了公路車流量的增加，公路在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的情況下，不可避免的會(huì)受到重載交通的影響，對(duì)其路面造成一定的損害。因此，公路交通部門需要對(duì)重載交通對(duì)瀝青路面的影響進(jìn)行全面的分析，并實(shí)施一定的改進(jìn)措施，最終提高瀝青公路的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。

1 重載交通對(duì)瀝青公路的影響

1.1 重載交通影響下瀝青公路常見(jiàn)的病害類型

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)各地瀝青公路路面運(yùn)營(yíng)狀況的調(diào)查，很多瀝青公路在通車一年左右就出現(xiàn)了橫向裂縫、縱向裂縫與網(wǎng)狀裂縫等，并出現(xiàn)了車轍、唧泥、凹陷。橫向裂縫一般集中于行車道中，通常情況下不會(huì)延伸至超車道，縱向裂縫的集中位置在行車道，同時(shí)超車道的右側(cè)也會(huì)出現(xiàn)一定的縱向裂縫;網(wǎng)狀裂縫的集中地點(diǎn)在于行車道及超車道右側(cè)附近區(qū)域，一般情況下會(huì)呈現(xiàn)細(xì)小的裂縫并向四周不斷延伸分布;車轍與凹陷主要集中于主車道局部路段，車轍的出現(xiàn)主要是因?yàn)楣烽L(zhǎng)期受車輛載荷作用，如果車轍導(dǎo)致公路表面開裂，再加之雨水沖刷導(dǎo)致裂縫滲水，就會(huì)導(dǎo)致公路表面形成不可恢復(fù)的裂縫變形;唧泥與凹陷主要出現(xiàn)在車轍周圍的位置，主要原因是受雨水沖浸和車輛載荷反復(fù)作用。

1.2 重載交通影響下瀝青公路常見(jiàn)病害的成因分析

(1)一次性作用。一輛載重量較大的貨車在瀝青路面上行駛一次，其振動(dòng)沖擊就會(huì)對(duì)路面造成較大的破壞作用，造成一次性破壞，從而使瀝青路面的基層產(chǎn)生細(xì)小甚至較大的裂縫。(2)車轍作用。瀝青路面受高溫作用就會(huì)軟化，一般情況下，在瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將油石比降低，并通過(guò)增大骨料級(jí)配增加路面的穩(wěn)定性，即便如此，在車輛長(zhǎng)期的碾壓下，也會(huì)使瀝青路面出現(xiàn)車轍。(3)剪切推移作用。車輛在瀝青路面行駛的過(guò)程中，不可避免的需要轉(zhuǎn)彎、急剎車等，這就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，并隨著車載量的增加，這種推力會(huì)大大提高，從而對(duì)瀝青路面表層造成剪力破壞，因此，重載車輛長(zhǎng)期行駛會(huì)加速瀝青路面表層的剪切破壞。

1.3 重載交通對(duì)瀝青公路使用壽命的影響

通常情況下，對(duì)于瀝青公路來(lái)說(shuō)，其使用壽命的長(zhǎng)短由三個(gè)直接因素決定:公路施工質(zhì)量的好壞、公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、行駛車輛的載重與速度是否與公路要求一致。現(xiàn)階段，我國(guó)公路交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，然而一部分公路施工企業(yè)在施工技術(shù)與施工管理方式依然存在不成熟的地方，這就導(dǎo)致瀝青公路的施工質(zhì)量不過(guò)關(guān);其次，我國(guó)在公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面欠缺高端專業(yè)人才，瀝青公路設(shè)計(jì)中依然存在一定不合理的內(nèi)容，這勢(shì)必會(huì)影響瀝青路面的使用壽命;除此之外，近年來(lái)，載貨汽車的超載情況層出不窮，并呈日益嚴(yán)重的趨勢(shì)發(fā)展，這就造成瀝青公路路面的彎沉增大，簡(jiǎn)短了瀝青公路的使用壽命。

2 重載交通環(huán)境下瀝青公路的改進(jìn)措施

2.1 改進(jìn)車輪載荷受力分析模式，重新定義輪胎接地形狀

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分載貨車采用雙輪組的行車方式，而當(dāng)前我國(guó)瀝青公路路面設(shè)計(jì)多為雙圓載荷的形式，就是說(shuō)將車輪的載荷轉(zhuǎn)化為圓形均勻分布的垂直載荷，然而在重載交通的環(huán)境下，瀝青公路受到重型載重車輛的碾壓，車輛輪胎與瀝青路面的接觸形狀并不是圓形，更多情況是接近矩形，如圖1 所示，是輪胎接地面積的等效示意圖。根據(jù)輪胎接地面積等效圖進(jìn)行分析，瀝青公路路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)按照?qǐng)D中的矩形載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而可以減小重載交通對(duì)瀝青公路路面的破壞程度。

圖1 輪胎接地面積等效示意圖

2.2 調(diào)整軸載計(jì)算方式

現(xiàn)階段，車輛超載的情況日益明顯，車輛的重型化發(fā)展是大勢(shì)所趨，然而國(guó)家對(duì)此方面的監(jiān)管力度還未真正全面落實(shí)，這就要求工程設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員將現(xiàn)行公路設(shè)計(jì)規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)軸載軸重進(jìn)行提高。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行分析，公路瀝青路面對(duì)于兩個(gè)控制指標(biāo)的計(jì)算是按照標(biāo)準(zhǔn)的單軸雙輪組軸重為100 kN 的軸載的累積作用次數(shù)來(lái)計(jì)算的。然而這種計(jì)算方法僅僅在單軸軸載不超過(guò)130 kN 的情況下適用，如果車輛的單軸軸載超過(guò)了130 kN，這種計(jì)算方式就不再適用。通過(guò)大量的調(diào)查，我們可以得知，當(dāng)前貨車的設(shè)計(jì)普遍向輪數(shù)增加、輪胎直徑加大的情況發(fā)展，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致車輛的軸載比130 kN 大，基于此，傳統(tǒng)的軸載計(jì)算方式已經(jīng)不能針對(duì)所有貨車，同時(shí)也難以跟上車輛設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，因此，對(duì)重載交通環(huán)境下，軸載計(jì)算方式的更新與調(diào)整是當(dāng)前公路交通部門面臨的最緊迫任務(wù)，只有對(duì)軸載計(jì)算方式進(jìn)行調(diào)整，不斷適應(yīng)車輛設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，才能使瀝青公路適應(yīng)車輛向重載化發(fā)展的趨勢(shì)。

2.3 增加瀝青公路路面的剪切應(yīng)力

通常情況下，瀝青路面的最大剪切應(yīng)力主要存在于路面的上部，水平力以及垂直力的大小是影響最大剪切應(yīng)力的兩個(gè)關(guān)鍵因素。而在重載交通條件下，重型車輛的車輪對(duì)路面造成的水平力和垂直力都會(huì)大大增加，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致路面的最大剪切應(yīng)力增加。除此之外，重型車輛的輪胎對(duì)路面產(chǎn)生的擠壓力往往呈不均勻狀態(tài)，這種不均勻的情況也會(huì)增加瀝青公路路面的剪切應(yīng)力。瀝青公路路面長(zhǎng)期受這種情況的影響，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致路面上部的剪切應(yīng)力越來(lái)越大，從而使瀝青公路路面產(chǎn)生剪切應(yīng)力疲勞開裂，最終使瀝青公路路面出現(xiàn)裂縫和車轍等問(wèn)題。

要想減小瀝青公路路面所承受的剪切應(yīng)力，就需要增加增加瀝青公路路面的剛性與強(qiáng)度，通過(guò)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示，這兩個(gè)指標(biāo)的計(jì)算對(duì)一般的公路來(lái)說(shuō)是適合的，然而在重載交通環(huán)境下，瀝青公路路面的設(shè)計(jì)還需要將剪切應(yīng)力考慮進(jìn)去，只有充分考慮剪切應(yīng)力，才能針對(duì)重載交通環(huán)境對(duì)瀝青公路路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要保證路面材料的容許剪切應(yīng)力要超過(guò)重載交通環(huán)境下瀝青路面受到的水平力與垂直力的綜合作用力。因此，針對(duì)重載交通環(huán)境，對(duì)瀝青公路路面的改進(jìn)措施需要著重路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工材料的選擇方面。

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