重載交通對路面使用性能的影響分析

張 恩，李成琳

（上海城建養(yǎng)護管理有限公司，上海市200063）

0 前言

目前，國內的高速公路在投入使用以后，往往不久就會出現嚴重的早期破壞現象，雖然有相當一部分是由于材料設計、施工質量問題導致的，但調查中也發(fā)現，很多的早期破壞現象與路面重載交通有密切關系。有些路段往往通車以后的二三年內其交通量水平就已經達到甚至超過了其設計的總交通量。本文以一個具有嚴重早期車轍的道路為例，調查了其交通量，并通過計算和室內試驗分析了重載交通的影響。

1 交通量調查與計算

選擇國內某高速公路，進行了24 h的交通量調查，其交通量調查結果如表1所示。

表1 交通量日調查結果

以右幅交通量作為計算分析依據，不考慮客車和小貨車交通量。分別計算單軸軸載為100 kN、150 kN、200 kN和250 kN情況下的等效標準軸載的作用次數，在計算中不計單前軸的作用次數。軸數系數：根據規(guī)范，對雙軸取2.2、對三軸取3.4；輪組系數：單后軸單輪取6.4；車道系數取為0.4。從而可以計算行車道上日標準軸載作用次數。采用公式進行軸載換算，將不同單軸軸載換算為標準軸載的數量（見表2）。

表2 總的等效單軸作用次數

從表2可以看出，超載對路面的影響很大。當單軸軸重為100 kN時，行車道日作用次數為2094，根據該路設計軸載作用次數為1400萬次，其使用壽命可以達到18 a；而當軸重為150 kN時，其使用壽命減小為3.6 a；當軸重為200 kN時，其使用壽命僅為1.1 a；當軸重為250 kN時，僅半年就達到使用壽命了。

我國公路運輸部門規(guī)定,單軸單輪、單軸雙輪、雙軸雙輪、三軸雙輪等軸型限重分別為60kN、100kN、180 kN、220 kN。該路右側路段過境交通量較大，貨車的超載比例較高。按照7月8日的車型組成比例，設定50%貨車為單軸重100 kN、30%為單軸重 150 kN、10%為單軸 200 kN、10%為單軸250 kN，則單日的行車道標準軸載作用次數為15753次，其使用壽命約為2.5 a。按照15 a的設計壽命來講，行車道的標準軸載作用次數為8625萬次，遠高于設計的1400萬次。

2 超載對路面材料抗車轍能力的影響

交通量的急劇增加會大大降低路面的使用壽命，而超載不僅僅會影響路面的疲勞壽命，同時還對瀝青混合料本身的抗車轍能力具有很大的影響。根據調查，輪載與胎壓存在較好的線性相關關系，即輪載越大，胎壓也越高。因此，室內可以根據實際的輪載得到相應的胎壓，從而根據不同胎壓（接觸壓力）來分析混合料的動穩(wěn)定度。根據室內試驗分析，可以發(fā)現重載、高接觸壓力下極易導致早期過大的車轍。

圖1為室內不同接觸壓力下的車轍試驗結果。

從圖1可以看出，在重載和高接觸壓力下，原本具有合格抗車轍能力的瀝青混合料變?yōu)橥耆粷M足要求，當接觸壓力從0.7 MPa增加到1.32 MPa時，動穩(wěn)定度從接近1600降低到不到1000；當接觸壓力持續(xù)增加到1.94 MPa時，動穩(wěn)定度只有不到400。顯然，在接觸壓力提高的情況下，材料所提供的動穩(wěn)定度數值已經無法滿足要求。

3 超載對路面變形的影響

通過采用瀝青路面分析設備（APA），利用旋轉壓實儀成型瀝青混凝土試件，測試其變形，進而獲得對路面抗車轍能力的比較。

表3是室內應用APA試驗對不同瀝青混合料進行的車轍試驗，可以看出，胎壓的增加會導致車轍量的大幅度增加。

表360℃時不同軸載作用下瀝青混合料的車轍深度

從表2中的數據可以發(fā)現，采用中粒式的瀝青混凝土具有最佳的抵抗輪壓增加的能力，粗粒式和細粒式的瀝青混凝土相對而言，對輪壓的適應性均較差。

4 結論

通過上面的調查與試驗分析，可以得出兩點結論：

（1）目前路面超載情況總體比較嚴重，一般使用3 a左右即達到其設計軸載作用次數。這就要求在道路設計中加強對交通量的預測，并在路面結構設計中進行考慮。

（2）瀝青混凝土材料在高輪胎壓力作用下，會很快失去抵抗高溫變形的能力，在道路中應該嚴格控制超載、高胎壓的情況。