重轴荷载对公路路面损坏分析

摘 要 超载车辆是损坏公路路面的强力杀手，为了延长公路的使用寿命，除了加强和提高公路的技术设计以外，也要采取措施扼制超载车辆，规范超大型车辆的载重。

关键词 超载车辆；路面杀手；定性定量分析

中图分类号U41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0211-02

0 引言

随着高速公路的不断发展，公路平、纵、横三要素的指标不断提高，为大型车辆、重型车辆和超大型、超重型车辆的出现提供了可乘空间。现在高速公路上行驶的客、货车辆越来越大型化、重型化。这些超大型、超重型车辆是破坏公路路面的强力杀手，它们对公路的破坏是非常严重的。根据近三年来交通部门的资料统计：我国高速公路的新增通车里程要远低于高速公路的损坏里程，究其原因，这里面当然有公路本身方面设计与施工方面的原因；但也不可否认，其中一个重要的“罪魁祸首”就是超载车辆、超大型、超重型车辆。

1 重车分析

分析这些超载型、超大型、超重型车辆对路面的破坏，不外乎有下面三种情况：

一是后轴重量严重超过100KN。现行的公路路面设计重载标准是100KN，而超大型、超重型车辆的后轴重多数都超过150KN，甚至有的重达200KN。一辆东风牌140型卡车本来的载重量是50KN，经过改装加厚钢板，就可以载重150KN到180KN，很显然后轴的重量已达到或越过200KN。

二是双后轴或多后轴。现在的超大型、超重型车辆多为双后轴、三后轴或多后轴，而且轴间距一般多在1.2m到2.0m之间，不超过2.0m，由於轴间距太近，两次荷载作用在路面上引起应力叠加，加大了路面的破坏。

三是不可忽视的前轴对路面的损坏。超大型、超重型车辆有重心前移的趋势，而前轴是一个单轮组，只有一轮接地，应力集中，只要前轴稍稍加重，就必然产生对路面较大的破坏作用。

本文将从以上三个方面对超大型、超重型车辆给路面带来的损坏进行定性和定量分析，为加强高速公路的营运管理和改进公路的技术设计提供一些参考。

2 超重轴对路面的破坏影响

2.1 超重轴荷载影响分析

车辆荷载在路面上行驶时，路面弯沉、路面弯拉层应变和应力的大小都与轴重有关，它们之间的相应关系可以用下列近似公式表示：

2.2 疲劳效应与应力、应变的关系

公路路面设计的原理的路面材料的疲劳效应，是以累计轴载次数为设计指标来计算路面的使用寿命。假设在路面的使用期间内，先后两个年份内，公路某断面通过的累计轴载次数分别为N1和N2，其轴载次数之比可以用如下两个近似公式表示：

式中：at和aε为常数指数，可通过试验求得。路面结构层材料为沥青混凝土时为5.0～6.5，水泥稳定类材料为12.0～20.0，水泥混凝土时为20.0～37.0。

1.3 疲劳效应对路面使用寿命的影响

假定路面通过某一轴载Q1时所产生应力和应变分别为σ1和ε1 ，通过另一轴载Q2时所产生应力和应变分别为σ2和ε2，则（2―2）式和（1―3）式可以改写为

从1-5式可以看出，沥青混凝土路面在两种轴载作用下，其使用寿命之比与两轴载之比的4.4次方成反比。

利用1-5式，我们可以很容易计算出超载车辆对路面使用寿命的影响。设标准设计轴载Bzz-100=100KN，若超载车辆的轴载为130KN时，则路面的使用寿命将约缩短到只有标准轴载时的1/3；超载增大到150KN时，路面的使用寿命将约缩短到1/6；超载增大到200KN时，将约缩短到1/20。可见超载车辆对路面的破坏影响是多么严重。

3 多重轴对路面的破坏影响

现在高速公路上行驶的超大型、超重型车辆，多数都有两根或两根以上后轴，多后轴车辆对路面的破坏影响远比单后轴要大得多，这是因为多后轴之间相互影响的叠加造成的。

3.1 双后轴的共同影响分析

我们仅以双后轴汽车为例，分析两轴之间的相互叠加影响作用。若某汽车为双后轴分别命名为i轴、j轴，i轴在前，j轴在后，设i轴重为Qi，j轴重为Qj，则有：

3.2 双后轴的共同影响计算

根据研究表明，对于双后轴汽车，若轴间距小于2.0m时，两轴分别对路面的影响均大于本身轴重，以轴重为100KM为例，它们的影响增大效益见下表：

4 前轴超重对路面的破坏影响

路面设计规范中，考虑到汽车前轴的重量一般都小于20KN，对其路面的影响可以忽略不计，在统计累计轴载次数时，均不考虑汽车前轴。但是现在高速公路上行驶的超大型、超重型车辆，其前轴的重量都远远大于20KN，由于前轴都是单轮组，轴端只有一轮接地，根据试验表明，当前轴重达到70-80KN时，（标准轴重的70-80%），前轮接地压力可达到0.7Mpa，如果以100KN为标准轴载，轮组系数为1，双轮组的接地压力要比单轮组小35%，那么单轮组的轮组系数则为：

若考虑超重轴的影响，单轮组的轮组系数为：

从上可以看出，在超载情况下，前轴对路面的破坏影响是不可忽略的。

5 结论

超载是破坏路面的强力杀手，必须在改进路面技术设计的同时，要采取措施规范和扼制超载车辆，延长公路的使用寿命，提高公路的服务水平和经济效益。

参考文献

[1]沙庆林.高速公路沥青混凝土路面早期破坏防护.人民交通出版社，2001.

[2]公路杂志，人民交通出版社，2002（10）.

[3]沥青路面设计规范.交通部，JTJ 014-97.