高速公路斷面標準軸載累計當量軸次統計方法研究

摘要：車輛載荷的反復作用是高速公路路面損壞的重要因素，本文針對高速公路貨運車輛，分析了主要貨車類型的車輛載荷分布，并通過研究高速公路斷面標準軸載累計當量軸次統計方法，為重載車輛對路面造成的損傷提供了定量的計算方法，對高速公路運營管理部門制定路面養護計劃有一定的理論和現實意義。

關鍵詞：標準軸載累計當量軸次；高速公路斷面；統計方法；

0 前言

2014年我國公路養護里程達到435.38萬公里，占公路總里程的97.5%，其中僅高速公路年養護經費支出就達到了398.14億元，而重載車輛的反復碾壓作用是造成高速公路路面損壞的主要因素。從而，需要通過一種定量計算的方法來反映重載車輛對路面造成的損傷程度，為高速公路運營管理部門制定長期的路面養護規劃和短期的路面養護計劃提供參考。同時，目前我國絕大部分高速公路實行計重收費制度，能夠準確采集貨運車輛的總重和行駛路徑數據，從而可以得到各路段斷面車輛軸數信息及重量信息，為車輛軸載計算提供了數據基礎。因此，高速公路斷面標準軸載當量軸次計算方法的研究，對于高速公路養護管理具有一定的理論和現實意義。

1貨車載荷分布估算

在高速公路行駛車輛中，貨車的比例往往小于客車的比例，但是通常貨車質量遠遠大于客車，因此載荷因素對路面造成的損害絕大部分來自貨車。載貨車輛的設計，是基于載荷在車輛上平均分布為假設前提的，但是在實際貨車裝載和運輸過程中，往往無法達到理想的載荷分布，存在車輛載荷分布不均勻的現象。同時，高速公路收費數據中，只統計了每輛通過收費站貨車的總軸數，對基于軸型的車輛類型沒有進行詳細記錄，因此，在貨車軸載計算中，需要針對每種軸數的貨車分別選取一種車輛類型作為該軸數的代表貨車類型。

路鑫等人對于陜西省高速公路貨車車型分布研究表明，貨運車輛主要的軸型包括單軸單輪組（編號為1），單軸雙輪組（編號為2），雙聯軸雙輪組（編號為5），三聯軸雙輪組（編號為7），常見車型編號包括12型、15型、125型、155型、157型等[1]。同時，相關研究對二軸、三軸、四軸貨車的載荷分布情況車進行了統計和估算，得到二軸車載重分配為0.33：0.67，三軸車載重分配為0.186：0.407：0.407，四軸車載重分配為0.189：0.315：0.248：0.248[2]。可以看出，此研究中針對的主要是12型、15型、125型的貨運車輛。因此，在此基礎上，根據125型貨車載荷分布，可以推算得到155型、157型車輛的載荷分布分別為0.152：0.226：0.226：0.198：0.198、0.126：0.188：0.188：0.166：0.166：0.166。

2 貨車標準軸載當量軸次換算

由于公路車輛在車型、軸組類型、輪組類型上存在差異，并且在每次出行過程中車輛的總重也不同，從而對路面的造成的損傷也有著不同程度的區別，因此需要將不同車輛每次行駛中不同軸組的軸載換算成統一軸載的當量軸次，即標準軸載當量軸次。

在《公路瀝青路面設計規范》中，規定路面設計采用雙輪組單軸載100kN作為標準軸載，并給出了單軸軸載不大于130kN時不同軸載換算成標準軸載當量軸次的計算方法。而當軸載大于130kN時，規范中沒有給出明確的彎沉等效載荷換算指數取值，一般取值為5.4到6.5。長安大學的張碧琴等人經過大量的數據分析驗證，得到對于軸載大于130kN時重載瀝青路面的彎沉等效載荷換算指數取5.9[3]。同時，由于規范中換算公式是針對各類車型計算其每天累計標準軸載當量軸次，而本研究需要針對每輛載重車輛的不同車軸分別計算其標準軸載當量軸次，因此換算公式簡化后如下所示。

3 斷面標準軸載累計當量軸次統計

在分析高速公路貨運車輛對路面造成的損傷中，需要通過計算在特定時間段內駛過路面的標準軸載累計當量軸次來得到路面承受的載荷壓力。同時，由于高速公路屬于封閉路段，只有在收費站和互通立交處才能改變行駛方向，因此，可以將收費站和互通立交作為節點，節點間路段作為斷面，則每個斷面內路面受到車輛載荷的損傷基本相同，可以將其作為標準軸載累計當量軸次最小計算單位。單車標準軸載當量軸次和斷面標準軸載累計當量軸次的計算公式如下所示。

式中： 為斷面標準軸載累計當量軸次； 為特定時間段內斷面貨車交通流量。

4 結語

高速公路斷面標準軸載累計當量軸次能夠定量地反映路面在一定時間內由于載荷因素造成的損傷，在此基礎上，結合年度技術狀況檢測數據，可以預估路面當前及未來的大致損傷程度，為制定中長期的養護規劃和短期的養護計劃提供數據支撐。同時，適當的預防性養護有很大的必要，能夠在一定程度上延長路面的使用壽命，減緩病害的擴散速度，從長期來看可以節省一定的養護費用，并減少大中修交通管制造成的間接經濟損失。

參考文獻：

[1]路鑫，梁武星. 陜西省高速公路軸載特性區域劃分[J]. 交通運輸研究，2015，02：71-75.

[2]蔡玉賀，豐偉，羅霞，陳方紅. 超限超載貨物運輸對路面破損的影響分析[J]. 公路，2006，10：63-67.

[3]張碧琴，馬亞坤，張強，王莉，王壘. 重載作用下瀝青路面結構驗算方法[J]. 長安大學學報（自然科學版），2014，01：1-6.

作者簡介：

徐奇 （1991.02--） 性別男，浙江省溫州市人，學歷：碩士研究生，專業或職業：控制理論與控制工程專業。