中国标准与南部非洲标准——关于路面设计累计当量轴次计算的比较

◎李敬德

中国标准与南部非洲标准
——关于路面设计累计当量轴次计算的比较

◎李敬德

针对中国标准与南部非洲标准关于路面设计累计当量轴次计算的比较问题进行分析，提出了我国累计标准轴次预测模型，其中有车辆当量轴载系数，并结合工程实例，分析出交通量及轴载调查方法。结合这些问题，阐述了南部非洲标准关于路面设计累计当量轴次计算和基于实测轴载谱的累计轴次计算。

南部非洲，从地理位置上来说就是非洲南部，泛指非洲大陆南部及四周的岛屿。包括了十三个国家，如莫桑比克、津巴布韦、毛里求斯、科摩罗、马达加斯加岛等。随着我国综合国力的不断增强，越来越多的中国建设单位参与到国际工程的设计、建设之中。

我国累计标准轴次预测模型

车辆当量轴载系数

标准轴载、轴载的换算方法。根据规范的规定，以水泥混凝土路面为研究对象。我们国家的水泥混凝土路面设计，其标准轴载为100 kN的单轴-双轮组荷载。

以重载交通轴负荷为例，超出了计算范围的权重，没有给出相应的规范计算方法。由于目前重载交通轴载换算的研究尚不成熟。为此，我们还利用这一公式，综合考虑了3种等效轴载换算系数的计算方法：一种是在计算公式上应用的超公式计算轴载量范围；二是超公式计算的轴载，根据公式可以最大限度地考虑轴载限制值；三是考虑局部是加大力度，打击车辆超载，相信重载一个指定百分比的重型卡车的现象最终会得到解决。因此，计算相当于所有类型的车辆轴载系数，限制了轴载能超过规定的极限。

车辆当量轴载系数的均值和标准偏差。由于路面结构的可靠性，正态分布或对数正态分布的计算结果相差不大。为了简单起见，本文采用了正态分布模型的交通参数。这是一个看同一辆汽车同轴型车辆的随机抽样，使用公式来计算每辆汽车衡重车辆标准的轴载动作时间，然后计算出汽车的轴类车辆当量轴载系数的均值和标准差。

工程实例

以非洲道路的水泥混凝土路面改造工程来说。把车辆分成五类：

一类：摩托；二类：小型类型的车；三类：中型类型的车；四类：大型类型的车；五类：属于特大型号的车。

各类车辆的轴类分为单轴、双轴和三轴3类。单轴（单胎），单轴（每侧双胎），双轴（每侧的双胎），双轴（每侧一个单，双胎），三重轴（每侧双胎）代号为1，2，3，4，6 。作为一个独立的汽车12个代表单轴和后桥单轴双轮等。

采用连续观测法，对24小时的收费站进行了大量的交通量调查，由于全国公路南到煤为主，路面严重损坏。为了获得一个可靠的和有代表性的交通量和轴载数据，要向南和向北的车辆进行了调查，各期各型汽车的数量的统计，以及大量的各种类型的车辆轴载车辆的每一类型；和HPS便携式轮称重仪表，将被放置在一个收费车道，除了2 轴4轮下面的轿车和卡车称重，得出公路行驶的车辆的轴载谱，并掌握情况超载货车车道向南和向北。为了使数据具有代表性，南，北车道进行了调查2天，这2天是不连续的，这有一天以上的时间间隔。

南部非洲标准关于路面设计累计当量轴次计算

随着我国综合国力的不断增强，越来越多的中国建设单位参与到国际工程的设计、建设之中。2013～2015年，笔者多次参与在赞比亚共和国公路项目的设计，对南部非洲标准进行了较为深入的研究。本文就路面设计标准轴载累计当量轴次的计算，进行中国标准与南部非洲标准的比较。计算前提条件双向2车道，路面宽7.2m，沥青混凝土路面结构，设计年限10年，交通量增长率6%。采用的车型如表1。

南部非洲标准路面设计中标准轴载采用的是80kN或8160kg，而国内采用的是100kN。而且在国内标准中柔性路面（多为沥青混凝土）和刚性路面（多为水泥混凝土）的累计标准轴载计算公式不同，两者的划分标准也不一样，相对而言，国内的轴载计算更加化，适应不同材料的路面结构。但也存在标准不统一，可能带来不易进行经济及技术比较的现实问题。南部非洲标准路面设计中交通等级根据交通量由少变多分为T1-T8共八个等级，而国内路面设计一般仅分为轻型、中型、重型及特重四个等级。考虑国内道路上行驶车辆重载超载情况较多的现实，轴载等级区分较少是符合实际情况的，但一定程度上不能体现技术经济比较的优势。

基于实测轴载谱的累计轴次计算

实测轴载谱。为了客观地反映路面的轴载水平，为路面结构层厚度的设计提供设计参数，对六轴和两轮车进行了轴载测量。根据交通调查结果，通过交通调查研究显示，该路段的主要卡车车型是六辆载重车、四轴2车、五轴1车和六轴1车。因此，主要分析了四种型号的轴载谱。

轴载换算结果。对公路沥青路面设计规范的等效轴载和参考的各种型号的当量轴次（N 或N′）求和，可以得到平均等效轴1的项目，它可以是设计年累计当量轴的计算。路面结构的厚度计算与设计挠度值。

累计当量轴次计算。沥青路面设计基准期内一个车道上的累计当量轴次按下式计算：

式中：Ne——设计基准期内一个车道上的累计当量轴次（次/车道）；t——设计基准年（年）；N1——路面营运第一年单向日平均轴次（次/d）；γ——设计基准期内交通量的年平均增长率（%）；η——设计车道分布系数。车道系数η按表2取值。公路无分隔时，车道窄宜选高值，车道宽宜选低值［4］。下表2车道系数

累计当量轴次计算结果

交通等级的确定

按照南部非洲标准，计算结果属于T6交通等级。

南部非洲在公路工程建设中，采用的路面设计标准是南部非洲交通运输委员（Southern African Transport andCommunications Commission，简称 SATCC）编写的道路路面设计手册适用于南非、莱索托、津巴布韦、斯威士兰等国家的公路工程建设，可对其他国家起到参考的作用。根据对南部非洲标准路面设计的研究，并与中国标准进行比较，对中国工程设计单位在南部非洲进行道路设计具有一定的现实意义。

（作者单位：中交第二公路工程局有限公司）