趙　飛,　閆保民,　李松輝

(山東科技大學(xué)　山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室,山東　青島　266590)

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中美超重車輛認定標準對比

趙飛,閆保民,李松輝

(山東科技大學(xué)山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室,山東青島266590)

摘要：為檢驗我國現(xiàn)有超重車輛認定標準的合理性，采用美國橋梁限載分析方法對中國的典型車輛模型進行校準。首先，以美國橋梁限載公式為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析橋梁限載公式的基本形式及限載計算方法；其次，介紹中國現(xiàn)行超重車輛認定標準；最后，選取《公路橋梁汽車荷載標準研究》中典型車輛模型，采用美國橋梁限載公式對中國的典型車輛進行限載分析。結(jié)果表明：在對橋梁限載分析時應(yīng)同時考慮車輛的軸載與軸距參數(shù)；我國超重車輛認定標準尚不規(guī)范，典型車輛的車貨總重限值、雙聯(lián)軸載限值與三聯(lián)軸載限值高于美國橋梁限載的界定標準；建議我國超限車輛認定標準采取考慮軸載與軸距參數(shù)的車輛荷載限值。

關(guān)鍵詞：橋梁限載；超重車輛；認定標準；對比分析；中國；美國

針對超重車輛認定問題，歐美等發(fā)達國家均已建立了較為完善的公路橋梁限載規(guī)范體系，有效遏制了因超重運輸可能產(chǎn)生的橋梁結(jié)構(gòu)損傷，提高了橋梁的安全耐久性能。早在1975年，美國國會針對州際公路上的商業(yè)運輸車輛，頒布了具有法律效力的橋梁限載公式，通過控制車輛的重量—長度比值達到限制車輛荷載的目的，由公式得到的橋梁限載值即為超重車輛的認定依據(jù)。Ghosn等[2-3]應(yīng)用結(jié)構(gòu)可靠度理論對現(xiàn)行橋梁限載公式進行了可靠性校準，確保任何跨徑橋梁均能達到較為一致的安全水平。以橋梁限載公式為基礎(chǔ)，美國各州制定了較為完善的超重車輛認定標準[4-5]，并沿用至今。與歐美等國家相比，我國在橋梁限載理論的研究與應(yīng)用方面起步較晚。隨著我國對公路橋梁安全運營問題的日益重視，國內(nèi)已有不少公路管理單位或科研院所陸續(xù)開展了橋梁限載標準的論證或科研立項工作，并取得了初步的研究成果。本文采用美國橋梁限載公式對車輛總重及軸載進行限載分析，指出我國超重車輛認定標準的不足，為完善我國橋梁限載管理規(guī)范提供參考。

1美國超重車輛認定方法

1.1　橋梁限載公式

美國橋梁限載公式(bridgefigureweights)又稱為FederalBridgeGrossWeightfigure、BridgefigureB或FederalBridgefigure。隨著橋梁承擔的車輛載重不斷提高，1975年，美國國會針對州際公路系統(tǒng)頒布實施了橋梁限載公式，與之前控制車輛總重的限載方式不同，該公式首次通過限制過橋車輛的重量與軸數(shù)軸距比值來控制車輛荷載，以達到保護橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

橋梁限載公式可表示為：

式中，W為作用于兩軸或多軸軸組上的荷載總重(單位：t)；L為兩軸或多軸軸組最外側(cè)兩個軸之間的距離(單位：m)；N為檢算所考慮軸組的軸數(shù)。

車輛荷載除滿足上述公式外，聯(lián)邦法律還規(guī)定：單軸軸載與軸距小于1.02m的多軸軸載應(yīng)小于9.08t；軸距大于1.02m而小于2.44m的軸組(雙聯(lián)軸)總重應(yīng)小于15.44t；車輛總重(含掛車)應(yīng)不大于36.32t。

對于最外側(cè)軸距大于或等于10.98m的兩個雙聯(lián)軸，其最大荷載限值應(yīng)不大于30.87t。對于軸距大于2.44m的軸組，由橋梁限載公式根據(jù)軸數(shù)與軸距計算荷載限值。例如，對于2.46m的長度，布置兩個車軸時能承擔17.25t的重量，布置三個車軸時可以承擔19.07t的重量。

在應(yīng)用上述公式時，聯(lián)邦法律規(guī)定，除車輛的單軸載重、雙聯(lián)軸軸重、車輛總重都滿足上述法定限值外，任意兩軸或多軸軸組的實際總重應(yīng)小于由橋梁限載公式計算出的限載取值，即車輛上的整個軸組(有時稱為外側(cè)軸組)、牽引車部位的軸組和掛車部位的軸組必須符合橋梁限載公式計算的限值要求。

由限載經(jīng)驗表明，上述三種軸組的限載取值很關(guān)鍵，并且必須由橋梁限載公式來審核。如果上述軸組都滿足橋梁限載取值要求，那么該車輛上的其他軸組通常也將滿足橋梁限載公式要求。

1.2　超重校核方法

使用橋梁限載公式進行限載計算時，應(yīng)先核定分配到各單軸與軸組上的實際重量，再根據(jù)軸距由橋梁限載公式計算車輛任意軸組限載值，通過軸組的實際重量與限載取值相比較判斷是否符合橋梁限載要求。

圖1中用標有車輛總重、各軸軸重和軸組間距的五軸半掛車輛模型來說明車輛限載計算。

在核定車輛荷載是否符合橋梁限載公式要求時，要對該車輛的單軸軸重、雙聯(lián)軸軸重和車輛總重進行限載核定。圖1中車輛的單軸軸重(軸1)沒有超過9.08t，雙聯(lián)軸2-3軸組和4-5軸組總重都沒有超過15.44t，并且車輛總重沒有超過36.32t。因此，這些前提條件都符合橋梁限載公式的要求。

將已知的軸數(shù)N、軸距L代入橋梁限載公式，分別對軸組1-3、1-5、2-5進行限值計算，再與各軸組的實際載重相比較，計算結(jié)果見表1。

表1　各軸組的限載取值與實際重量(t)

由計算結(jié)果得知，軸組1-3、1-5的限載取值均不大于相應(yīng)的實際重量，則軸組實際載重滿足橋梁限載條件的要求。而軸組2-5的實際重量大于限載值，所以該軸組違背橋梁限載要求。為校正這種錯誤結(jié)果，必須從車輛上去除一些重量或者增加該軸組的軸距。

圖1說明了最常見車輛模型的軸組限載取值計算，盡管橋梁限載公式可以用來核定任意軸組的車輛，但對一些軸距較小的密集軸型(單軸組型)車輛會不符合車輛限載要求。

下面選取四軸單軸組型車輛模型(圖2)來說明橋梁限載公式的限載計算。

圖2車輛模型滿足單軸軸載限值9.08t、雙聯(lián)軸軸載限值15.44t、總重限值36.32t的限載要求，根據(jù)軸數(shù)N、軸距L采用橋梁限載公式分別對軸組1-4、2-4進行限載計算，計算結(jié)果見表2。

表2　各軸組的限載取值與實際重量(t)

由表2可知，軸組1-4的總重限值大于實際重量，該軸組滿足橋梁限載要求。而軸組2-4的實際重量大于限載值，所以該軸組違背橋梁限載條件的要求。這時，必須采取減少車輛總重、增加軸數(shù)或增大軸距的措施，以符合橋梁限載公式的規(guī)定。

2中國超重車輛認定標準

為減小超重運輸對公路橋梁的危害，交通運輸部門先后制定了一系列法律法規(guī)或標準，以遏制日益嚴重的超重現(xiàn)象。其中，《公路法》、《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》以及《認定車輛超限超載標準》均對超限車輛的界定、超限運輸?shù)纳暾?、審批與管理給出了較為詳細的規(guī)定。

在1998年1月頒布實施的《公路法》第49、50條中，對超限車輛做出了相應(yīng)的規(guī)定，要求在公路上行駛車輛的軸載質(zhì)量應(yīng)當符合公路工程技術(shù)標準的要求，并且不得超過公路或者公路橋梁的限載標準。超限車輛通行必須經(jīng)縣級以上政府交通主管部門批準，并按要求采取有效的防護措施。同時，運載不可解體的超限物品，應(yīng)當按照指定的時間、路線、時速行駛，并懸掛明顯標志。

為界定超限車輛并指導(dǎo)超限運輸管理，2000年1月交通部頒布實施了《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，明確了超限車輛的認定標準，其中對車貨總質(zhì)量與軸載的超限車輛的規(guī)定如下：(1)單車、半掛列車、全掛列車車貨總質(zhì)量40t以上；集裝箱半掛列車車貨總質(zhì)量46t以上；(2)車輛軸載質(zhì)量在下列規(guī)定值以上：單軸(每側(cè)單輪胎)載質(zhì)量6t；單軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量10t；雙聯(lián)軸(每側(cè)單輪胎)載質(zhì)量10t；雙聯(lián)軸(每側(cè)各一單輪胎、雙輪胎)載質(zhì)量14t；雙聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量18t；三聯(lián)軸(每側(cè)單輪胎)載質(zhì)量12t；三聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量22t。除滿足上述要求外，《管理規(guī)定》第5條規(guī)定，在公路上行駛車輛的軸載質(zhì)量應(yīng)同時符合《公路工程技術(shù)標準》的要求，并不得通過有限定荷載要求的公路和橋梁。

2004年6月，為配合國家七部門聯(lián)合治超行動制定的《認定車輛超限超載標準》規(guī)定，凡在公路上行駛的載貨類汽車的車貨總質(zhì)量，必須符合國家規(guī)定的二軸貨車20t、三軸貨車30t、四軸貨車40t、五軸貨車50t、六軸及六軸以上貨車55t的車輛超限超載標準，或者雖未超過上述五種標準，但車輛裝載質(zhì)量不得超過行駛證核定載重量。

3典型車輛限載分析

選取《公路橋梁汽車荷載標準研究》中典型車輛模型(圖3)，根據(jù)美國橋梁限載公式對我國典型車輛進行限載分析。

對于車貨總重限載，美國聯(lián)邦法律規(guī)定單個車輛或車輛組合，在橋梁限載公式?jīng)]有指定較低的車輛總重限值情況下，州際公路系統(tǒng)上的車輛總重限值是36.32t，相對于我國《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》規(guī)定的車貨總質(zhì)量，該超限認定標準較低，有利于橋梁的安全運營。

對于不同軸數(shù)典型車輛的荷載限值，根據(jù)典型車輛軸數(shù)、軸距參數(shù)(表3)，采用美國橋梁限載公式對不同典型車輛模型進行限載計算。

表3　典型車輛軸距參數(shù)表(m)

已知典型車輛軸距L和軸數(shù)N，由橋梁限載公式分別對各典型車輛模型進行荷載限值計算，計算結(jié)果見表4。

表4　車輛模型總重限值(t)

由計算結(jié)果可知，考慮典型車輛模型軸數(shù)和軸距參數(shù)后，采用美國橋梁限載公式計算得到車輛荷載限值，普遍低于我國《認定車輛超限超載標準》規(guī)定的相應(yīng)典型車輛模型的車輛超限認定標準。

為正確使用美國橋梁限載公式，對軸載限值規(guī)定單軸軸載與軸距小于1.02m的多軸軸載限值9.08t，軸距大于1.02m而小于2.44m的軸組(雙聯(lián)軸)軸載限值15.44t。

對于我國典型車輛的軸組限值，根據(jù)《公路橋梁汽車荷載標準研究》中典型車型總重與軸重的關(guān)系，確定典型車輛各軸占總重的比例，比例關(guān)系見表5。

表5　典型車輛各軸重占總重的比例

由表4中考慮典型車輛軸數(shù)、軸距參數(shù)得到的典型車輛荷載限值，按照表5中典型車輛各軸占總重的比例，計算典型車輛各軸的軸重限值，計算結(jié)果見表6。

表6　典型車輛各軸的軸重限值(t)

由計算結(jié)果可知，二軸貨車單軸的軸重限值較高，其他典型車輛單軸軸重限值均接近于我國超限車輛認定標準規(guī)定的單軸軸載限值，《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》規(guī)定的單軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量10t。

三軸貨車與四軸貨車軸距為1.3m的雙聯(lián)軸，由相應(yīng)的單軸軸載限值相加得雙聯(lián)軸的軸重分別為19.86、20.43t，而《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》規(guī)定的雙聯(lián)軸最大的軸載質(zhì)量為雙聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量18t。該軸組對應(yīng)于軸距大于1.02m且小于2.44m的軸組(雙聯(lián)軸)，根據(jù)美國橋梁限載公式規(guī)定，雙聯(lián)軸軸載限值則取15.44t。

對于五軸貨車與六軸貨車中的三聯(lián)軸，已知軸距為2.6m，由橋梁限載公式(2)計算的軸載限值為19.23t，由表6各軸軸重疊加得出三聯(lián)軸軸載限值分別為23.28t和22.73t，而《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》規(guī)定三聯(lián)軸(每側(cè)雙輪胎)載質(zhì)量22t的軸載認定標準。考慮軸數(shù)、軸距因素后，三聯(lián)軸軸載限值取19.23t較合理。

4結(jié)論

1)車輛的軸距與軸載同等重要，當軸距不同的車輛通過橋梁時，長軸距車輛的荷載被分散作用于橋梁較長區(qū)域，而短軸距車輛的荷載則集中作用于橋梁很小部分。即使車輛總重與單軸軸載相同，長軸距車輛作用于橋梁部分產(chǎn)生的壓力遠小于短軸距車輛作用于橋梁部分產(chǎn)生的壓力。

2)我國超重車輛認定標準尚不規(guī)范，超重車輛的認定依據(jù)不明確，界定標準不統(tǒng)一。考慮軸數(shù)、軸距參數(shù)后，由美國橋梁限載公式分析中國典型車輛模型，得出我國超重車輛認定標準規(guī)定的車貨總重限值、雙聯(lián)軸載限值與三聯(lián)軸載限值均高于美國標準。

3)建議采取考慮車輛總重限值與車輛軸數(shù)軸距關(guān)系的限載措施，以達到保護橋梁結(jié)構(gòu)的目的。

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(責任編輯王利君)

ComparisonofoverweightvehiclesstandardinChinaandtheUnitedStates

ZHAOFei,YANBao-min,LISong-hui

(1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofCivilEngineeringDisasterPreventionandMitigation,

ShandongUniversityofScienceandTechnology,ShandongQingdao266590,China)

Abstract：ToexaminetherationalityoftheexistingoverweightvehiclestandardsinChina,AmericanbridgelimitloadanalysismethodisusedforChina'stypicalvehiclecalibration.Firstofall,onthebasisofAmericanbridgelimitloadfigure,thebasicformofsystematicanalysisofthebridgelimitloadfigureandusingmethodoftypicalvehicle.Secondly,thispaperintroducesthecurrentChinesestandardoverweightvehicles.Finally,thispaperselectsthestudyofhighwaybridgevehicleloadstandardofsixkindsoftypicalvehicle,usingAmericanbridgemethodforcalculatingthelimitloadfigureofChina'stypicalvehicleforcalibration.Resultsshowthattheoverweightvehiclesstandardshasmanyshortcomings,suchas:standardoverweightvehiclesinourcountryisnotstandard,anddeterminedonthebasisofnotclearofoverweightvehicles,definingthestandardisnotunified;Typicalvehicleaxleloadlimitsandcarcargogrossweightlimitishigherthanbythebridgelimitloadcalibrationfigureofaxleloadlimitstocargogrossweightlimitofthecar.ThispapersuggestconsideroverrunvehiclestandardsadoptedbytheChinesewheelbaseparametersofvehicleloadlimit.

Keywords：bridgeloadlimit；overweightvehicle；judgingstandards；comparisonandanalysis；China；America

中圖分類號：U447

文獻標識碼：A

文章編號：1673-9469(2015)04-0058-05doi:10.3969/j.issn.1673-9469.2015.04.013

作者簡介：趙飛(1984-)，男，河南遂平人，碩士，從事橋梁檢測與加固方面的研究。

基金項目：山東省交通科技創(chuàng)新計劃項目(2010Y01-2)；交通行業(yè)重點實驗室(北京)開放課題(Jqkf2011-14)

收稿日期：2015-07-27