◎李敬德

中國標準與南部非洲標準
——關于路面設計累計當量軸次計算的比較

◎李敬德

針對中國標準與南部非洲標準關于路面設計累計當量軸次計算的比較問題進行分析，提出了我國累計標準軸次預測模型，其中有車輛當量軸載系數(shù)，并結合工程實例，分析出交通量及軸載調查方法。結合這些問題，闡述了南部非洲標準關于路面設計累計當量軸次計算和基于實測軸載譜的累計軸次計算。

南部非洲，從地理位置上來說就是非洲南部，泛指非洲大陸南部及四周的島嶼。包括了十三個國家，如莫桑比克、津巴布韋、毛里求斯、科摩羅、馬達加斯加島等。隨著我國綜合國力的不斷增強，越來越多的中國建設單位參與到國際工程的設計、建設之中。

我國累計標準軸次預測模型

車輛當量軸載系數(shù)

標準軸載、軸載的換算方法。根據規(guī)范的規(guī)定，以水泥混凝土路面為研究對象。我們國家的水泥混凝土路面設計，其標準軸載為100 kN的單軸-雙輪組荷載。

以重載交通軸負荷為例，超出了計算范圍的權重，沒有給出相應的規(guī)范計算方法。由于目前重載交通軸載換算的研究尚不成熟。為此，我們還利用這一公式，綜合考慮了3種等效軸載換算系數(shù)的計算方法：一種是在計算公式上應用的超公式計算軸載量范圍；二是超公式計算的軸載，根據公式可以最大限度地考慮軸載限制值；三是考慮局部是加大力度，打擊車輛超載，相信重載一個指定百分比的重型卡車的現(xiàn)象最終會得到解決。因此，計算相當于所有類型的車輛軸載系數(shù)，限制了軸載能超過規(guī)定的極限。

車輛當量軸載系數(shù)的均值和標準偏差。由于路面結構的可靠性，正態(tài)分布或對數(shù)正態(tài)分布的計算結果相差不大。為了簡單起見，本文采用了正態(tài)分布模型的交通參數(shù)。這是一個看同一輛汽車同軸型車輛的隨機抽樣，使用公式來計算每輛汽車衡重車輛標準的軸載動作時間，然后計算出汽車的軸類車輛當量軸載系數(shù)的均值和標準差。

工程實例

以非洲道路的水泥混凝土路面改造工程來說。把車輛分成五類：

一類：摩托；二類：小型類型的車；三類：中型類型的車；四類：大型類型的車；五類：屬于特大型號的車。

各類車輛的軸類分為單軸、雙軸和三軸3類。單軸（單胎），單軸（每側雙胎），雙軸（每側的雙胎），雙軸（每側一個單，雙胎），三重軸（每側雙胎）代號為1，2，3，4，6 。作為一個獨立的汽車12個代表單軸和后橋單軸雙輪等。

采用連續(xù)觀測法，對24小時的收費站進行了大量的交通量調查，由于全國公路南到煤為主，路面嚴重損壞。為了獲得一個可靠的和有代表性的交通量和軸載數(shù)據，要向南和向北的車輛進行了調查，各期各型汽車的數(shù)量的統(tǒng)計，以及大量的各種類型的車輛軸載車輛的每一類型；和HPS便攜式輪稱重儀表，將被放置在一個收費車道，除了2 軸4輪下面的轎車和卡車稱重，得出公路行駛的車輛的軸載譜，并掌握情況超載貨車車道向南和向北。為了使數(shù)據具有代表性，南，北車道進行了調查2天，這2天是不連續(xù)的，這有一天以上的時間間隔。

南部非洲標準關于路面設計累計當量軸次計算

隨著我國綜合國力的不斷增強，越來越多的中國建設單位參與到國際工程的設計、建設之中。2013～2015年，筆者多次參與在贊比亞共和國公路項目的設計，對南部非洲標準進行了較為深入的研究。本文就路面設計標準軸載累計當量軸次的計算，進行中國標準與南部非洲標準的比較。計算前提條件雙向2車道，路面寬7.2m，瀝青混凝土路面結構，設計年限10年，交通量增長率6%。采用的車型如表1。

南部非洲標準路面設計中標準軸載采用的是80kN或8160kg，而國內采用的是100kN。而且在國內標準中柔性路面（多為瀝青混凝土）和剛性路面（多為水泥混凝土）的累計標準軸載計算公式不同，兩者的劃分標準也不一樣，相對而言，國內的軸載計算更加化，適應不同材料的路面結構。但也存在標準不統(tǒng)一，可能帶來不易進行經濟及技術比較的現(xiàn)實問題。南部非洲標準路面設計中交通等級根據交通量由少變多分為T1-T8共八個等級，而國內路面設計一般僅分為輕型、中型、重型及特重四個等級?？紤]國內道路上行駛車輛重載超載情況較多的現(xiàn)實，軸載等級區(qū)分較少是符合實際情況的，但一定程度上不能體現(xiàn)技術經濟比較的優(yōu)勢。

基于實測軸載譜的累計軸次計算

實測軸載譜。為了客觀地反映路面的軸載水平，為路面結構層厚度的設計提供設計參數(shù)，對六軸和兩輪車進行了軸載測量。根據交通調查結果，通過交通調查研究顯示，該路段的主要卡車車型是六輛載重車、四軸2車、五軸1車和六軸1車。因此，主要分析了四種型號的軸載譜。

軸載換算結果。對公路瀝青路面設計規(guī)范的等效軸載和參考的各種型號的當量軸次（N 或N′）求和，可以得到平均等效軸1的項目，它可以是設計年累計當量軸的計算。路面結構的厚度計算與設計撓度值。

累計當量軸次計算。瀝青路面設計基準期內一個車道上的累計當量軸次按下式計算：

式中：Ne——設計基準期內一個車道上的累計當量軸次（次/車道）；t——設計基準年（年）；N1——路面營運第一年單向日平均軸次（次/d）；γ——設計基準期內交通量的年平均增長率（%）；η——設計車道分布系數(shù)。車道系數(shù)η按表2取值。公路無分隔時，車道窄宜選高值，車道寬宜選低值［4］。下表2車道系數(shù)

累計當量軸次計算結果

交通等級的確定

按照南部非洲標準，計算結果屬于T6交通等級。

南部非洲在公路工程建設中，采用的路面設計標準是南部非洲交通運輸委員（Southern African Transport andCommunications Commission，簡稱 SATCC）編寫的道路路面設計手冊適用于南非、萊索托、津巴布韋、斯威士蘭等國家的公路工程建設，可對其他國家起到參考的作用。根據對南部非洲標準路面設計的研究，并與中國標準進行比較，對中國工程設計單位在南部非洲進行道路設計具有一定的現(xiàn)實意義。

（作者單位：中交第二公路工程局有限公司）