超限车辆对路面结构的影响分析

摘 要：超限运输是造成路面非正常损坏的主要原因，车辆超限重量的增加对路面造成的损害程度亦增加。在此，专门针对超限车辆对路面的影响进行分析，建立不同轴型、不同超载数量等级组合的路面应力、应变模型。通过路面力学软件计算与理论分析相结合的方法分别基于按弯沉为指标和按拉应力为指标进行路面疲劳寿命研究，为控制超限货车的运行做基础参考。

关键词：超限；疲劳寿命；轴型；载重；弯沉；拉应力

中图分类号: U416.216+.1文献标识码：A 文章编号：

1引言

道路交通网在货物运输中占有重要的地位，随着我国国民经济和道路交通事业的快速发展，在道路上行驶的大型车辆急剧增加，越来越多的车主选择行驶的载重卡车、大型平板车、汽车挂车、集装箱车等大型车辆。由于利益驱动，载货汽车的超限现象愈演愈烈，每年道路因为货车超限而造成的路面损坏愈发严重。

2力学分析基本数据的选取

2.1道路路面结构形式

对乌鲁木齐市部分道路路面结构形式进行调查，选取一种典型路面结构进行分析研究（如表2.1）。

表2.1 路面结构形式

货车类型的选取

对道路计重收费货车类型进行调查，选定四种主要车型，如图2.1所示。对于选取的四种典型车型采取前后轴单独进行叠加计算的方法。通过对实际载重车辆的调查，车型1、车型2、车型3、车型4的前后轴各轴载重比例分别为1:2、1:1.5、1:1.5:3、1:3:4。

图2.1货车类型

根据所要研究的四种车型的各轴载重比例以及国家规定的超限认定标准，取其不同超限率得出各轴载重。

根据所要研究的四种车型的各轴载重比例以及国家规定的超限认定标准，取其不同超限率所得各轴载重如表2.2~2.3所示。

表2.2 车型1与车型2的各轴载重分配

表2.3 车型3与车型4的各轴载重分配

2.3 车辆轮胎接地半径及压强的选取

关于轮胎接地面积A，借助于比利时的轴重与接地面积的经验公式计算，如式2.1所示：

A = 0.008P + 152 + 4（2.1）

式中：

A——轮胎接地面积，cm2；

P——轮胎压力，N。

3基于按弯沉为指标的路面疲劳寿命分析

运用KENPAVE软件对四种车型分别进行计算，得到每种车型前中后轴在路面结构下的路表弯沉值。根据（式3.1）

式中:

ld——路面设计弯沉值（0.01mm）；

Ne——设计年限内一个车道上累计当量轴次（次/车道）；

Ac——道路等级系数；

As——面层类型系数，沥青混凝土面层取1.0；

Ab——路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面取1.0。

得到Ne的计算公式如式3.2：

（式3.2）

得出不同超限货车下的路面疲劳寿命如图3.1所示。

由图中可以看出，四种典型车型的各轴随着超限率的增加而寿命减少，且减少幅度很大。

图3.1 基于弯沉的疲劳寿命

4 基于按拉应力为指标的路面疲劳寿命分析

运用KENPAVE软件对四种车型分别进行计算，得到每种车型前中后轴在路面结构下的基层与底基层层底拉应力值。根据（式4.1）计算不同路面结构不同超限率下分别以基层和底基层得出的的疲劳寿命的最不利值，计算结果如图4.1所示。

图4.1 基于拉应力的疲劳寿命

由图中可以看出，四种典型车型的各轴随着超限率的增加而寿命减少，且减少幅度较按弯沉为指标所得趋势要更大。

5结语

本文利用KENPAVE软件分别对四种典型车型进行的不同超限情况的力学分析，基于按弯沉为指标和按拉应力为指标两种方法分析超限车辆对路面的影响，结果两种方法均得出超限车辆对路面影响很大，尤其按拉应力为指标的方法甚为严重。为我们控制超限车辆的运行做出了准备工作。

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