□文/姜 祎

軸載標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重，是關(guān)系密切但意義不同的兩個(gè)概念。前者是通過(guò)立法確定的對(duì)運(yùn)輸相關(guān)行業(yè)具有普遍約束力的軸載最高限額；后者則是在對(duì)適用范圍內(nèi)的交通特性，是在對(duì)軸載進(jìn)行廣泛的調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上所選取的最能代表行車(chē)對(duì)路面作用的軸重，被用作換算和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和確定各種力學(xué)性能檢測(cè)加荷級(jí)位的依據(jù)。由于經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，運(yùn)輸者片面追求利益最大化，天津市公路存在超限超載現(xiàn)象。在承擔(dān)大宗貨物運(yùn)輸?shù)膰?guó)省干線(xiàn)公路上，超載現(xiàn)象較為嚴(yán)重，對(duì)2016年寶平公路超限站檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析，超載車(chē)輛最大單軸重已達(dá)到了35 t。盡管這一現(xiàn)象已引起各方面的高度關(guān)注，但構(gòu)建一個(gè)有效維護(hù)軸重標(biāo)準(zhǔn)的體系不是一蹴而就的。務(wù)實(shí)的做法是，接受軸重作用模式變化的事實(shí)，同時(shí)兼及即將推開(kāi)的軸載管理，來(lái)進(jìn)行重載交通路面的研究和設(shè)計(jì)。

因此，建立重載軸重和10 t標(biāo)準(zhǔn)軸重之間的換算關(guān)系，選擇合適的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重，對(duì)重載交通的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)作用。本文選取不同代表路段，在10、18、25 t不同軸載作用下，對(duì)彎沉進(jìn)行了檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)不同軸載的換算進(jìn)行了分析。

1 基本軸載換算公式

對(duì)單軸雙輪主要車(chē)型彎沉值比l1/l2的簡(jiǎn)化公式為

式中：l為車(chē)型的彎沉值；p為接地壓力；d為接地圓直徑；ω為相關(guān)系數(shù)；P為軸重；a、b為待定指數(shù)。

與設(shè)計(jì)彎沉值lr=AN-c相聯(lián)系，得不同軸載的設(shè)計(jì)彎沉比

以式（3）代入式（1）和式（2），得彎沉等效軸載換算基本公式

式中：N為計(jì)算車(chē)道累計(jì)當(dāng)量軸次；A、c為回歸系數(shù)。

軸載換算指數(shù)，除受彎沉比值關(guān)系式影響外，還取決于容許彎沉值公式指數(shù)（即交通量-容許彎沉值對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖的斜率）。取規(guī)范值c=0.2。

2 10、18 t軸載之間的換算

根據(jù)津圍公路K13+500～K108+000段10、18 t彎沉數(shù)據(jù)，匯總的彎沉比值見(jiàn)圖1。

圖1 10、18 t彎沉比值分布

表1為對(duì)該分布的正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的計(jì)算，篩除了2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的數(shù)值。由表1知x2=5.173＜故可以認(rèn)為l18/l10～N（2.098，0.456）。故可由實(shí)測(cè)結(jié)果取l18/l10=2.098，將此值代入式（2）計(jì)算，得b=1.26，取c=0.2，則n為軸載換算系數(shù)）。

表1 正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)計(jì)算表(l18/l10)

3 10、25 t軸載之間的換算

25 t軸載彎沉的檢測(cè)主要涵蓋典型路段見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)路段明細(xì)

檢測(cè)采用的檢測(cè)車(chē)為兩軸載重貨車(chē)，后軸重為250 kN，單側(cè)輪胎接地面積為1 188 cm2，輪胎充氣壓力為1.35 MPa。通過(guò)計(jì)算，輪胎的接地壓強(qiáng)P=1.052 MPa，荷載圓半徑δ=13.75 cm。

篩除了2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的數(shù)據(jù)，同時(shí)去除部分異常數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)樣本n=104，匯總的彎沉比值見(jiàn)圖2。

圖2 10、25 t彎沉比值分布

表3為對(duì)該分布的正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的計(jì)算，篩除了2倍標(biāo)準(zhǔn)差以外的數(shù)值。由表3知x2=7.643＜故可以認(rèn)為l25/l10～N（3.362，1.478）。故可由實(shí)測(cè)結(jié)果取l25/l10=3.362，將此值代入式（2）計(jì)算，得b=1.32。取c=0.2，則n=6.62。

表3 正態(tài)分布擬合優(yōu)度檢驗(yàn)計(jì)算表（l25/l10）

對(duì)于一條設(shè)計(jì)年限為15 a的一級(jí)公路，設(shè)計(jì)累積標(biāo)準(zhǔn)軸次為2 500萬(wàn)次/車(chē)道，屬于特重交通。若超載80%的18 t車(chē)作用在路面上，按照上述軸載換算方法，路面行駛61.6萬(wàn)次便發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。路面的使用壽命不足1 a。若一條道路有15%的重載貨車(chē)，平均超載率為80%，路面的使用壽命會(huì)下降86%。

4 結(jié)論

1）根據(jù)津圍公路10～18 t實(shí)測(cè)彎沉值，得出b=1.26，n=6.3，根據(jù)京哈、楊北等7條公路10～25 t實(shí)測(cè)彎沉值，得出b=1.32，n=6.62。

2）超載越嚴(yán)重，對(duì)路面使用壽命的影響越顯著，若一條道路有15%的重載貨車(chē)，平均超載率為80%，路面的使用壽命會(huì)下降86%。

3）建議重載交通路段的維修和新改建設(shè)計(jì)，要充分考慮軸載換算關(guān)系的差異，不能千篇一律的采用規(guī)范的推薦值，設(shè)計(jì)滿(mǎn)足重載交通需要的路面結(jié)構(gòu)，是減少瀝青路面早期損壞的重要措施。

[1]林繡賢.瀝青路面設(shè)計(jì)中軸載換算方法的研究[C].路工程“高等級(jí)公路與科技進(jìn)步”學(xué)術(shù)會(huì)[A].1996.

[2]沙慶林.高等級(jí)公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.