淺議汽車超載對瀝青路面的影響

李健 付英 于旭之

【山東德州建設委員會　253020】


摘　要　隨著公路運輸的發展，運輸車輛超載已成為十分普遍的現象，超載是導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構的破壞作用，并提出了相應的合理化建議。
關鍵詞　汽車超載　瀝青路面　使用壽命　路面厚度


1　引言


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


2　國內外路面TRANBBS設計的標準軸載


　　現行公路瀝青路面設計的標準軸載為100KN，而且規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單軸重不大于100KN，現行規范規定標準軸載為100KN是合理的，而且是偏于安全的。
國外路面設計的標準軸載多為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


　　在我國的路面設計方法中，都是將各種車輛軸載作用次數換算為某種標準軸載作用次數，分析標準軸載對路面結構的損耗，以此來計算各種車輛軸載對路面結構的損耗。我國《公路瀝青路面設計規范》(JTJ014－97)中以路表彎沉作為設計控制指標，以整體性結構層層底拉應力作為設計驗算指標，并分別以彎沉等效原則和層底拉應力等效原則進行標準軸載的換算。
　　進行設計彎沉計算和層底拉應力驗算時采用下式進行標準軸載換算：
　　(1)
　　式中：N——標準軸載的當量軸次(次/日)；
　　n1——被換算車型的各級軸載作用次數(次/日)；
　　P——標準軸載(KN)；
　　P1——被換算車型的各級軸載(KN)；
　　C1——軸數系數；
　　C2——輪組系數，單輪組為6?4，雙輪組為1，四輪組為0?38。
　　從該式可以看出，當車輛軸載增加時，標準軸載作用次數不是按比例增加，而是按4?35次方增加。因此，當汽車超載時，其軸重對路面結構的損壞更為嚴重，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，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車的7?3倍。
　　近年來，載貨汽車的超載現象日趨嚴重，造成P1增大，按超載50％、100％、200％用公式1進行當量軸次換算時，結果如表1。從表中可以看出，當車輛超載50％時，標準軸的軸次增大約3倍，當車輛超載100％時，標準軸的軸次增大6～7倍，當車輛超載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：
　　(2)
　　式中：Ne——設計年限內一個車道上的累計當量軸次(次)；
　　t——設計年限(年)；
　　N1——路面竣工后第一年雙向日平均當量軸次(次/日)；
　　r——設計年限內交通量的平均年增長率(％)；
　　η——車道系數。
　　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力的路面結構層來說，若承重層薄，強度不足，路基就會產生過大的垂直壓應變，整個路面結構層產生陡深的彎沉盆，承重層處于最不利的彎拉狀態，由于半剛性基層的剛性不允許產生大的變形，容易被拉斷。


4　汽車超載對路面厚度的影響


　　在路面結構設計時，交通量的預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量作用次數N更大于預測的數值。由于上述情況易導致路面發生早期破壞，因此應從設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生微裂縫或將路面徹底壓壞，即一次性破壞作用。
　　5.2　車轍作用
　　瀝青路面具有高溫軟化特性，盡管設計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定性，但在車輛長期作用下仍會產生車轍。
　　5?3　剪切推移作用
　　車輛在剎車、上下坡及轉彎過程中，將產生較大的推力，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　汽車超載現狀


　　根據天津市公安交管部門統計，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　結束語


　　7?1　道路運輸車輛的超載目前已成為普遍現象。解決這一問題，首先應從政策、法規的執行上著手。如對超

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載運輸進行處罰，實行限載運輸等。
　　7?2　在路面設計中，交通車輛調查資料是為通行能力服務的，由于沒有考慮到超載的問題，因而在設計中得不到準確的軸載，造成設計年限內累計標準軸次與事實不相符的情況。另一方面，現行《公路瀝青路面設計規范》規定，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，使設計彎沉值偏大，基層、底基層的拉應力偏小，造成路面整體剛度不足，導致路面提前破壞。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?公路瀝青路面設計規范?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施的調查報告?公路，1997(3)

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