天津市高速公路貨車輪胎接地特性調(diào)查與分析★

肖 田 孫吉書 王曉華

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路運(yùn)輸車輛中大型貨運(yùn)車輛的比重不斷增加，且車輛超載現(xiàn)象十分普遍[1］。根據(jù)天津市的干線公路交通調(diào)查資料，貨運(yùn)汽車的平均超載率為53%～85%，最大超載率達(dá)到了220%[2］。重超載現(xiàn)象已成為引起當(dāng)前我國(guó)瀝青路面破壞的最主要因素之一[3］。

貨車輪胎的接地面積和接地壓強(qiáng)是瀝青路面設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，我國(guó)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載采用BZZ-100，接地壓強(qiáng) 0.7 MPa，當(dāng)量圓半徑 10.65 cm[4］。而輪胎接地壓力分布特性隨輪胎胎壓、負(fù)荷甚至花紋的不同而有很大變化，特別是當(dāng)負(fù)荷超載、胎壓超限時(shí)，這種變化更為顯著[5］。為了應(yīng)對(duì)重載交通問題，本文通過實(shí)測(cè)得到了天津市高速公路典型貨車輪胎在不同軸載作用下的接地面積與接地壓強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)分析得到了輪壓與輪胎接地面積的相關(guān)關(guān)系計(jì)算公式，有利于了解實(shí)際貨車的接地狀態(tài)，提高瀝青路面的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

1 調(diào)查方法簡(jiǎn)述

為了明確天津市高速公路上行駛的貨車的實(shí)際軸載及其輪胎接地狀態(tài)情況，我們首先初步調(diào)查了不同車輛在滿載和空載情況下的輪胎充氣壓力、接地壓強(qiáng)與接地面積，進(jìn)而選出典型的車輛類型，采用CL102B便攜式超限超載汽車軸重儀分別對(duì)不同軸型貨車每軸進(jìn)行稱重，應(yīng)用復(fù)寫紙記錄下不同軸載作用下輪胎的接地面積，進(jìn)而計(jì)算出不同軸載作用下貨車輪胎的接地面積、接地壓強(qiáng)等參數(shù)。

調(diào)查方法流程為:不同貨車滿載情況下輪胎充氣壓力、接地壓強(qiáng)與接地面積調(diào)查→典型車型的選擇→不同軸載作用下的輪胎接地面積調(diào)查、輪重檢測(cè)→接地壓強(qiáng)計(jì)算、軸載—輪胎接地面積關(guān)系式的確定。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

2.1 不同車型充氣壓力與接地面積調(diào)查

通過初步的調(diào)查與分析，本文對(duì)天津市高速公路上行駛的常見車型進(jìn)行了空載與滿載情況下的輪胎充氣壓力及接地面積實(shí)地調(diào)查，結(jié)果詳見表1～表4。

表1 三軸車(單軸單輪+雙軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側(cè))

表2 四軸半掛車(單軸單輪+單軸雙輪—雙軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側(cè))

表3 五軸半掛車(單軸單輪+單軸雙輪—三軸雙輪)輪胎充氣壓力和接地面積(單側(cè))

從表1～表3的調(diào)查結(jié)果可以看出，調(diào)查范圍內(nèi)各種車輛所有車輛輪胎充氣壓力均大于0.7 MPa，空載車輛輪胎接地壓強(qiáng)大于0.7 MPa的約占53%，滿載車輛輪胎接地壓強(qiáng)大于0.7 MPa的占95.3%，即幾乎都超過規(guī)范中所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)限值(0.7 MPa)。因此，對(duì)于重載交通的瀝青路面設(shè)計(jì)，需要根據(jù)實(shí)際調(diào)查結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析出更為適合的軸載—輪胎接地面積公式。

2.2 輪載—輪胎接地面積關(guān)系式的確定

應(yīng)用典型車輛，分別檢測(cè)不同軸載作用下其輪胎接地面積值，調(diào)查結(jié)果詳見表4。

從表4的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，隨著軸載的增大，輪胎的接地面積會(huì)隨之而增大。應(yīng)用最小方差法得出輪載—輪胎接地面積關(guān)系式如下:

其中，A為輪胎接地面積，cm2;P為輪胎壓力，N。

假定輪載P均勻分布在接觸面的圓面積上，則當(dāng)量圓半徑為r，可求得接地壓強(qiáng)p為:

這樣，就能更為準(zhǔn)確地設(shè)置路面參數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高路面設(shè)計(jì)質(zhì)量。

表4 不同軸重情況下輪胎的接地面積

3 結(jié)語(yǔ)

本文實(shí)測(cè)得到了天津市高速公路典型貨車輪胎在不同軸載作用下的接地面積與接地壓強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)分析得到了輪壓與輪胎接地面積的相關(guān)關(guān)系計(jì)算公式，主要結(jié)論如下:

1)調(diào)查范圍內(nèi)各種車輛所有車輛輪胎充氣壓力均大于0.7 MPa，空載車輛輪胎接地壓強(qiáng)大于0.7 MPa的約占53%，滿載車輛輪胎接地壓強(qiáng)大于0.7 MPa的占95.3%，即幾乎都超過規(guī)范中所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)限值(0.7 MPa)。

2)隨著軸載的增大，輪胎的接地面積會(huì)隨之而增大。

3)應(yīng)用最小方差法，得出輪載—輪胎接地面積的計(jì)算關(guān)系

式:A=0.007 2P+180，可以更為準(zhǔn)確地設(shè)置路面參數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高路面設(shè)計(jì)質(zhì)量。

[1]陳浙江，王玲娟.超載下的瀝青路面軸載換算[J］.公路交通技術(shù)，2007(1):37-40.

[2]天津市市政公路局.天津市主要干線公路交通調(diào)查報(bào)告[R］.2007.

[3]孫吉書.超重車輛作用下柔性路面的破損分析[J］.中外公路，2009(2):61-65.

[4]JTG D50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.

[5]胡小弟，孫立軍.重型貨車輪胎接地壓力分布實(shí)測(cè)[J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(11):1443-1448.