淺議汽車超載對瀝青路面的影響

李健 付英 于旭之

【山東德州建設(shè)委員會　253020】


摘　要　隨著公路運輸?shù)陌l(fā)展，運輸車輛超載已成為十分普遍的現(xiàn)象，超載是導(dǎo)致瀝青路面早期破壞的主要成因。本文定量地分析了汽車超載對瀝青路面使用壽命、路面厚度以及其他方面的影響，論證了汽車超載對瀝青路面結(jié)構(gòu)的破壞作用，并提出了相應(yīng)的合理化建議。
關(guān)鍵詞　汽車超載　瀝青路面　使用壽命　路面厚度


1　引言


　　隨著國民經(jīng)濟和TRANBBS交通運輸事業(yè)的發(fā)展，運輸車輛中大型貨運車輛的比重不斷增加，而且由于運輸經(jīng)營者為了追求單車運輸?shù)慕?jīng)濟效益，常常私自把運輸車輛加寬、加高，使得車輛超載已經(jīng)成為十分普遍的現(xiàn)象。嚴重的超載造成了瀝青路面結(jié)構(gòu)未達使用年限，甚至在通車后很短的時間內(nèi)，就出現(xiàn)了嚴重的車轍、疲勞開裂、坑槽等病害。這些病害的出現(xiàn)嚴重影響了道路的服務(wù)能力，增加了養(yǎng)護工作量和困難程度，并造成了巨大的經(jīng)濟損失。


2　國內(nèi)外路面TRANBBS設(shè)計的標準軸載


　　現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計的標準軸載為100KN，而且規(guī)范推薦的軸次換算公式僅適用于單軸重130KN以下的車輛換算。我國常見的68種車型中，55種車型單后軸額定軸重不大于100KN，占80?8％，單后軸重大于130KN的車輛僅為4?41％，而且均為礦山車輛，極少在一般公路上行駛。因此，如果各種車輛均按額定載重裝載，則公路上行駛的絕大多數(shù)單軸重不大于100KN，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定標準軸載為100KN是合理的，而且是偏于安全的。
國外路面設(shè)計的標準軸載多為80～90KN，均小于我國的標準軸載。國外公路對汽車采取嚴厲的控制措施，實行單軸重限制和檢查制度。


3　汽車超載對瀝青路面使用壽命的影響


　　在我國的路面設(shè)計方法中，都是將各種車輛軸載作用次數(shù)換算為某種標準軸載作用次數(shù)，分析標準軸載對路面結(jié)構(gòu)的損耗，以此來計算各種車輛軸載對路面結(jié)構(gòu)的損耗。我國《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTJ014－97)中以路表彎沉作為設(shè)計控制指標，以整體性結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力作為設(shè)計驗算指標，并分別以彎沉等效原則和層底拉應(yīng)力等效原則進行標準軸載的換算。
　　進行設(shè)計彎沉計算和層底拉應(yīng)力驗算時采用下式進行標準軸載換算：
　　(1)
　　式中：N——標準軸載的當(dāng)量軸次(次/日)；
　　n1——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)(次/日)；
　　P——標準軸載(KN)；
　　P1——被換算車型的各級軸載(KN)；
　　C1——軸數(shù)系數(shù)；
　　C2——輪組系數(shù)，單輪組為6?4，雙輪組為1，四輪組為0?38。
　　從該式可以看出，當(dāng)車輛軸載增加時，標準軸載作用次數(shù)不是按比例增加，而是按4?35次方增加。因此，當(dāng)汽車超載時，其軸重對路面結(jié)構(gòu)的損壞更為嚴重，其累計標準軸次顯著增加。具體來說，公式中除P1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標準軸載的軸次為：
　　N=1?1?(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標準軸載的軸次為：
　　N=1?6?4?(49/100)4?35＋
　　　　1?1?(101?6/100)4?35=1?3589(次)
　　盡管黃河JN－150額定噸位較東風(fēng)EQ－140額定噸位只多3?26t，但折算為標準軸載時，一輛黃河車卻是一輛東風(fēng)車的7?3倍。
　　近年來，載貨汽車的超載現(xiàn)象日趨嚴重，造成P1增大，按超載50％、100％、200％用公式1進行當(dāng)量軸次換算時，結(jié)果如表1。從表中可以看出，當(dāng)車輛超載50％時，標準軸的軸次增大約3倍，當(dāng)車輛超載100％時，標準軸的軸次增大6～7倍，當(dāng)車輛超載200％時，標準軸的軸次增大23～25倍，可見車輛的超載對換算后標準軸的軸次影響很大。
　　比如一條新建公路，建成年有1000輛/日黃河JN－150型車通過，設(shè)計年限為15年，車輛按年增長10％計，如果實際使用時通過的黃河JN－150型車平均超載50％，根據(jù)：
　　(2)
　　式中：Ne——設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當(dāng)量軸次(次)；
　　t——設(shè)計年限(年)；
　　N1——路面竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次(次/日)；
　　r——設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均年增長率(％)；
　　η——車道系數(shù)。
　　計算得出實際使用年限僅為8?51年，而且實際車輛行駛時，還有超載100％或150％的車輛，所以真正的使用年限可能更短。超載車對路面的破壞有兩方面，一是車速慢，通過路面某一點的滯留時間長 (>0?01～0?1s)；二是對于靠相鄰顆粒傳遞應(yīng)力的路面結(jié)構(gòu)層來說，若承重層薄，強度不足，路基就會產(chǎn)生過大的垂直壓應(yīng)變，整個路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生陡深的彎沉盆，承重層處于最不利的彎拉狀態(tài)，由于半剛性基層的剛性不允許產(chǎn)生大的變形，容易被拉斷。


4　汽車超載對路面厚度的影響


　　在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，交通量的預(yù)測值往往與道路通車后的實測交通量有較大的誤差。另外，超載運輸車的增加使得通車第一年的實際當(dāng)量作用次數(shù)N更大于預(yù)測的數(shù)值。由于上述情況易導(dǎo)致路面發(fā)生早期破壞，因此應(yīng)從設(shè)計方面考慮增加路面厚度。


5　其他方面的影響


　　5?1　一次性作用
　　一輛運輸貨物的超載車由于其重量大，加之車輛的震動沖擊作用，在正常道路上行駛一次，很可能使基層底面產(chǎn)生微裂縫或?qū)⒙访鎻氐讐簤模匆淮涡云茐淖饔谩?br>　　5.2　車轍作用
　　瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設(shè)計TRANBBS施工中盡可能降低石油比，最大限度地利用骨料級配增大高溫穩(wěn)定性，但在車輛長期作用下仍會產(chǎn)生車轍。
　　5?3　剪切推移作用
　　車輛在剎車、上下坡及轉(zhuǎn)彎過程中，將產(chǎn)生較大的推力，由于超載，這種推力將大大加強，加速瀝青面層的剪切破壞。瀝青路面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。

6　汽車超載現(xiàn)狀


　　根據(jù)天津市公安交管部門統(tǒng)計，2?5t以上運貨汽車80％～90％超載，以運建材、煤、鋼材等重物的車輛超載最為嚴重。個體戶的貨運汽車有60％私自增加鋼板簧片(最多3～4片)，50％的車輛欄板加高50～80cm。有的車輛車輪加大，額定載重8?8t，實際載重24t，超載172?7％。


7　結(jié)束語


　　7?1　道路運輸車輛的超載目前已成為普遍現(xiàn)象。解決這一問題，首先應(yīng)從政策、法規(guī)的執(zhí)行上著手。如對超

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載運輸進行處罰，實行限載運輸?shù)取?br>　　7?2　在路面設(shè)計中，交通車輛調(diào)查資料是為通行能力服務(wù)的，由于沒有考慮到超載的問題，因而在設(shè)計中得不到準確的軸載，造成設(shè)計年限內(nèi)累計標準軸次與事實不相符的情況。另一方面，現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，交通量換算公式僅適用于軸載小于130KN的各種車型的軸載換算，事實上，黃河車超載50％，公式將不再適用。這就使設(shè)計者在考慮超載時，只能以超載50％為限。這樣，對于一些道路而言，從一開始，就降低了累計標準軸載的軸次，使設(shè)計彎沉值偏大，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。因此，一方面要加大治理載貨車輛的超載問題，同時也應(yīng)通過增加路面厚度來提高路面強度，以防止路面早期破壞。


參考文獻


〔1〕JTJ014－97?公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范?北京：人民交通出版社，1997
〔2〕王振清?公路超限運輸概論?北京：人民交通出版社，1997
〔3〕楊士炯?汽車嚴重超載損壞道路設(shè)施的調(diào)查報告?公路，1997(3)

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