重载交通轴载换算关系的研究

□文/姜 祎

轴载标准与设计标准轴重，是关系密切但意义不同的两个概念。前者是通过立法确定的对运输相关行业具有普遍约束力的轴载最高限额；后者则是在对适用范围内的交通特性，是在对轴载进行广泛的调查和分析的基础上所选取的最能代表行车对路面作用的轴重，被用作换算和设计的标准和确定各种力学性能检测加荷级位的依据。由于经济持续高速增长，运输者片面追求利益最大化，天津市公路存在超限超载现象。在承担大宗货物运输的国省干线公路上，超载现象较为严重，对2016年宝平公路超限站检测的数据分析，超载车辆最大单轴重已达到了35 t。尽管这一现象已引起各方面的高度关注，但构建一个有效维护轴重标准的体系不是一蹴而就的。务实的做法是，接受轴重作用模式变化的事实，同时兼及即将推开的轴载管理，来进行重载交通路面的研究和设计。

因此，建立重载轴重和10 t标准轴重之间的换算关系，选择合适的设计标准轴重，对重载交通的路面结构设计具有重要的指导作用。本文选取不同代表路段，在10、18、25 t不同轴载作用下，对弯沉进行了检测，根据检测到的数据对不同轴载的换算进行了分析。

1 基本轴载换算公式

对单轴双轮主要车型弯沉值比l1/l2的简化公式为

式中：l为车型的弯沉值；p为接地压力；d为接地圆直径；ω为相关系数；P为轴重；a、b为待定指数。

与设计弯沉值lr=AN-c相联系，得不同轴载的设计弯沉比

以式（3）代入式（1）和式（2），得弯沉等效轴载换算基本公式

式中：N为计算车道累计当量轴次；A、c为回归系数。

轴载换算指数，除受弯沉比值关系式影响外，还取决于容许弯沉值公式指数（即交通量-容许弯沉值对数坐标图的斜率）。取规范值c=0.2。

2 10、18 t轴载之间的换算

根据津围公路K13+500～K108+000段10、18 t弯沉数据，汇总的弯沉比值见图1。

图1 10、18 t弯沉比值分布

表1为对该分布的正态分布拟合优度检验的计算，筛除了2倍标准差以外的数值。由表1知x2=5.173＜故可以认为l18/l10～N（2.098，0.456）。故可由实测结果取l18/l10=2.098，将此值代入式（2）计算，得b=1.26，取c=0.2，则n为轴载换算系数）。

表1 正态分布拟合优度检验计算表(l18/l10)

3 10、25 t轴载之间的换算

25 t轴载弯沉的检测主要涵盖典型路段见表2。

表2 检测路段明细

检测采用的检测车为两轴载重货车，后轴重为250 kN，单侧轮胎接地面积为1 188 cm2，轮胎充气压力为1.35 MPa。通过计算，轮胎的接地压强P=1.052 MPa，荷载圆半径δ=13.75 cm。

筛除了2倍标准差以外的数据，同时去除部分异常数据，有效数据样本n=104，汇总的弯沉比值见图2。

图2 10、25 t弯沉比值分布

表3为对该分布的正态分布拟合优度检验的计算，筛除了2倍标准差以外的数值。由表3知x2=7.643＜故可以认为l25/l10～N（3.362，1.478）。故可由实测结果取l25/l10=3.362，将此值代入式（2）计算，得b=1.32。取c=0.2，则n=6.62。

表3 正态分布拟合优度检验计算表（l25/l10）

对于一条设计年限为15 a的一级公路，设计累积标准轴次为2 500万次/车道，属于特重交通。若超载80%的18 t车作用在路面上，按照上述轴载换算方法，路面行驶61.6万次便发生结构性破坏。路面的使用寿命不足1 a。若一条道路有15%的重载货车，平均超载率为80%，路面的使用寿命会下降86%。

4 结论

1）根据津围公路10～18 t实测弯沉值，得出b=1.26，n=6.3，根据京哈、杨北等7条公路10～25 t实测弯沉值，得出b=1.32，n=6.62。

2）超载越严重，对路面使用寿命的影响越显著，若一条道路有15%的重载货车，平均超载率为80%，路面的使用寿命会下降86%。

3）建议重载交通路段的维修和新改建设计，要充分考虑轴载换算关系的差异，不能千篇一律的采用规范的推荐值，设计满足重载交通需要的路面结构，是减少沥青路面早期损坏的重要措施。

[1]林绣贤.沥青路面设计中轴载换算方法的研究[C].路工程“高等级公路与科技进步”学术会[A].1996.

[2]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京：人民交通出版社，1998.