浅议汽车超载对沥青路面的影响

浅议汽车超载对沥青路面的影响摘要随着公路运输的发展，运输车辆超载已成为十分普遍的现象，超载是导致沥青路面早期破坏的主要成因。本文定量地分析了汽车超载对沥青路面使用寿命、路面厚度以及其他方面的影响，论证了汽车超载对沥青路面结构的破坏作用，并提出了相应的合理化建议。关键词汽车超载沥青路面使用寿命路面厚度1引言随着国民经济和交通运输事业的发展，运输车辆中大型货运车辆的比重不断增加，而且由于运输经营者为了追求单车运输的经济效益，常常私自把运输车辆加宽、加高，使得车辆超载已经成为十分普遍的现象。严重的超载造成了沥青路面结构未达使用年限，甚至在通车后很短的时间内，就出现了严重的车辙、疲劳开裂、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了道路的服务能力，增加了养护工作量和困难程度，并造成了巨大的经济损失。2国内外路面设计的标准轴载现行公路沥青路面设计的标准轴载为100KN，而且规范推荐的轴次换算公式仅适用于单轴重130KN以下的车辆换算。我国常见的68种车型中，55种车型单后轴额定轴重不大于100KN，占80?8％，单后轴重大于130KN的车辆仅为4?41％，而且均为矿山车辆，极少在一般公路上行驶。因此，如果各种车辆均按额定载重装载，则公路上行驶的绝大多数单轴重不大于100KN，现行规范规定标准轴载为100KN是合理的，而且是偏于安全的。国外路面设计的标准轴载多为80～90KN，均小于我国的标准轴载。国外公路对汽车采取严厉的控制措施，实行单轴重限制和检查制度。3汽车超载对沥青路面使用寿命的影响在我国的路面设计方法中，都是将各种车辆轴载作用次数换算为某种标准轴载作用次数，分析标准轴载对路面结构的损耗，以此来计算各种车辆轴载对路面结构的损耗。我国《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)中以路表弯沉作为设计控制指标，以整体性结构层层底拉应力作为设计验算指标，并分别以弯沉等效原则和层底拉应力等效原则进行标准轴载的换算。进行设计弯沉计算和层底拉应力验算时采用下式进行标准轴载换算：(1)式中：N――标准轴载的当量轴次(次/日)；n1――被换算车型的各级轴载作用次数(次/日)；P――标准轴载(KN)；P1――被换算车型的各级轴载(KN)；C1――轴数系数；C2――轮组系数，单轮组为6?4，双轮组为1，四轮组为0?38。从该式可以看出，当车辆轴载增加时，标准轴载作用次数不是按比例增加，而是按4?35次方增加。因此，当汽车超载时，其轴重对路面结构的损坏更为严重，其累计标准轴次显着增加。具体来说，公式中除P1外均为定数，P1的变化是随车辆所拉货物的重量而变的。一辆额定吨位的东风EQ－140载重汽车折算为BZZ－100标准轴载的轴次为：N=1?1?(69?2/100)4?35=0?2016(次)而一辆额定吨位的黄河JN－150载货汽车折算为BZZ－100标准轴载的轴次为：N=1?6?4?(49/100)4?35＋1?1?(101?6/100)4?35=1?3589(次)尽管黄河JN－150额定吨位较东风EQ－140额定吨位只多3?26t，但折算为标准轴载时，一辆黄河车却是一辆东风车的7?3倍。近年来，载货汽车的超载现象日趋严重，造成P1增大，按超载50％、100％、200％用公式1进行当量轴次换算时，结果如表1。从表中可以看出，当车辆超载50％时，标准轴的轴次增大约3倍，当车辆超载100％时，标准轴的轴次增大6～7倍，当车辆超载200％时，标准轴的轴次增大23～25倍，可见车辆的超载对换算后标准轴的轴次影响很大。比如一条新建公路，建成年有1000辆/日黄河JN－150型车通过，设计年限为15年，车辆按年增长10％计，如果实际使用时通过的黄河JN－150型车平均超载50％，根据：(2)式中：Ne――设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次)；t――设计年限(年)；N1――路面竣工后第一年双向日平均当量轴次(次/日)；r――设计年限内交通量的平均年增长率(％)；η――车道系数。计算得出实际使用年限仅为8?51年，而且实际车辆行驶时，还有超载100％或150％的车辆，所以真正的使用年限可能更短。超载车对路面的破坏有两方面，一是车速慢，通过路面某一点的滞留时间长(0?01～0?1s)；二是对于靠相邻颗粒传递应力的路面结构层来说，若承重层薄，强度不足，路基就会产生过大的垂直压应变，整个路面结构层产生陡深的弯沉盆，承重层处于最不利的弯拉状态，由于半刚性基层的刚性不允许产生大的变形，容易被拉断。4汽车超载对路面厚度的影响在路面结构设计时，交通量的预测值往往与道路通车后的实测交通量有较大的误差。另外，超载运输车的增加使得通车第一年的实际当量作用次数N更大于预测的数值。由于上述情况易导致路面发生早期破坏，因此应从设计方面考虑增加路面厚度。5其他方面的影响5。1一次性作用一辆运输货物的超载车由于其重量大，加之车辆的震动冲击作用，在正常道路上行驶一次，很可能使基层底面产生微裂缝或将路面彻底压坏，即一次性破坏作用。5.2车辙作用沥青路面具有高温软化特性，尽管设计施工中尽可能降低石油比，最大限度地利用骨料级配增大高温稳定性，但在车辆长期作用下仍会产生车辙。5。3剪切推移作用车辆在刹车、上下坡及转弯过程中，将产生较大的推力，由于超载，这种推力将大大加强，加速沥青面层的剪切破坏。沥青路面在重车行驶的车道上，推移、拥包明显增多，便是最好的证明。所以超载车辆将加速沥青面层的剪切破坏。6汽车超载现状根据天津市公安交管部门统计，2?5t以上运货汽车80％～90％超载，以运建材、煤、钢材等重物的车辆超载最为严重。个体户的货运汽车有60％私自增加钢板簧片(最多3～4片)，50％的车辆栏板加高50～80cm。有的车辆车轮加大，额定载重8?8t，实际载重24t，超载172?7％。7结束语7。1道路运输车辆的超载目前已成为普遍现象。解决这一问题，首先应从政策、法规的执行上着手。如对超载运输进行处罚，实行限载运输等。7。2在路面设计中，交通车辆调查资料是为通行能力服务的，由于没有考虑到超载的问题，因而在设计中得不到准确的轴载，造成设计年限内累计标准轴次与事实不相符的情况。另一方面，现行《公路沥青路面设计规范》规定，交通量换算公式仅适用于轴载小于130KN的各种车型的轴载换算，事实上，黄河车超载50％，公式将不再适用。这就使设计者在考虑超载时，只能以超载50％为限。这样，对于一些道路而言，从一开始，就降低了累计标准轴载的轴次，使设计弯沉值偏大，基层、底基层的拉应力偏小，造成路面整体刚度不足，导致路面提前破坏。因此，一方面要加大治理载货车辆的超载问题，同时也应通过增加路面厚度来提高路面强度，以防止路面早期破坏。