安徽省高速公路瀝青路面交通荷載參數取值研究

王春紅

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司 合肥市 230011)

0 引言

2017版《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2017)較原規范相比，構建了新的路面結構設計指標和參數體系，規范了軸載譜及交通參數的調查分析方法，重新對車輛類型進行了分類，并增加了車輛類型分布系數、非滿載車和滿載車比例、車輛當量設計軸載換算系數等參數。在進行路面結構設計時，規范提出按三個水平確定交通荷載參數。水平一采用實測數據，最能反映實際情況，但操作起來較為困難，主要適用于有調查條件的改建項目；水平二采用當地經驗值，可以在一定程度上反映項目情況，但由于新規范出臺時間短，很多地方尚無積累足夠的經驗數據；水平三采用規范推薦值，參數選用方便，但可能與當地實際情況差異較大，導致路面結構設計結果有所出入。因此，從安徽省5條高速公路主線收費站中抽取15個工作日的稱重數據進行統計分析，試圖按照水平二的要求提出安徽省高速公路交通荷載參數代表值，以期為省內新建和改擴建高速公路瀝青路面結構設計提供參數依據。

1 數據處理方法

為使研究結論有一定的代表性，所收集數據樣本應達到足夠的容量。根據文獻2的研究成果，車輛類型分布系數、滿載車比例、軸載譜以及當量設計軸載換算系數趨于穩定時，所需交通數據樣本容量分別為20000輛、1000輛、1500輛和1500輛。統計的主線收費站的交通樣本總數為41692輛，完全滿足樣本容量要求。研究還認為，和規范推薦值相比，采用聚類值或地區平均值作為代表值更加合理，因此，為方便起見，采用地區平均值作為當地典型代表值。

此外，由于主要針對高速公路，故研究對象不含11類車，后續提到的車輛類型僅包括2～10類車。

2 車輛類型分布系數

車輛類型分布系數是指2～11類車輛中，各種類型車輛的數量在2～11類所有車輛數量中所占的百分比。匯總全省多個收費站的車輛類型分布系數取平均值，得出安徽省高速公路車輛類型分布系數代表值如表1所示。計算結果和規范推薦值的對比情況如圖1所示。

表1 安徽省車輛類型分布系數代表值

圖1 車輛類型分布系數

由圖1可以看出，和規范推薦值相比，安徽省內車輛類型分布稍有不同，高速公路車型以9類車數量最多，約占2～10類車型總數的40%，10類車也較多，僅次于2類車。4類車和5類車幾乎沒有。由此可以看出，安徽省重型貨車比例較高，交通壓力較大。

3 滿載車比例

各類車輛非滿載車和滿載車是以該類車輛的標準總重進行劃分的。各類車輛的標準總重根據國家標準《道路車輛輪廓尺寸、軸荷及質量限值》(GB1589-2004)確定。首先結合稱重數據劃分滿載車和非滿載車，然后匯總各收費站不同車型的滿載車比例并取平均值，得出安徽省高速公路滿載車比例代表值如表2所示。計算結果和規范推薦值的對比情況如圖2所示。

表2 安徽省車型滿載車比例代表值

由表2可以看出，省內3類車的滿載車比例最高，其次為10類、4類和9類車。2類車無滿載情況。進一步統計各車型滿載車占2～10類車總數的比例如表3和圖3所示。從統計結果來看，盡管3類車中滿載車比例最高，但從2～10類車總量來看，9類車和10類車的滿載車數量較多，加之其車輛軸重較重，因此，進一步說明安徽省的交通重載壓力大。但和規范推薦值相比，滿載車輛明顯減少。

表3 各類車型滿載車占2～10類車總數比例

圖2 各類車型滿載車占2～10類車總數比例的地方代表值和規范推薦值對比

4 當量設計軸載換算系數

(1)水平一條件下的當量設計軸載換算系數

首先采用規范中水平一的方法計算各主線收費站當量設計軸載換算系數，然后取平均值得出全省2～10類車輛當量設計軸載換算系數代表值如表4所示。

表4 2～10類車輛當量設計軸載換算系數代表值(水平一)

(2)水平二條件下的當量設計軸載換算系數

采用規范中水平二的方法計算各主線收費站當量設計軸載換算系數，然后取平均值得出全省2～10類車輛當量設計軸載換算系數代表值如表5所示。

表5 2～10類車輛當量設計軸載換算系數代表值(水平二)

5 不同水平下的路面結構損傷影響

為了對比三個水平條件對路面結構損傷的不同影響，采用瀝青混合料層永久變形和無機結合料層疲勞開裂作為對比指標，計算結果如表6所示。

表6 三個水平下的交通荷載參數對路面損傷的影響對比

從表6可以看出，水平一和水平二的計算結果較為接近，兩個設計指標的誤差均控制在10%以內。而水平三的計算結果與其他兩個水平差別較大，無機結合料層疲勞開裂指標是水平一的2.4倍。由此看來，若采用規范推薦值，對路面損傷的預測比實際情況要嚴重的多，有可能造成路面結構的過度設計。因此，在有條件的情況下，應盡量采用水平一或水平二確定交通荷載參數。

6 結束語

通過匯總安徽省多條高速公路主線收費站稱重數據，采用規范中水平二的方法得出車輛類型分布系數、滿載車比例、當量設計軸載換算系數等交通荷載參數的當地代表值，并和規范推薦值進行比較。對比結果認為，規范推薦值反映的交通荷載特點和安徽省差別較大。若采用規范推薦值，可能對路面損傷程度的預測過于嚴重，造成路面設計不合理。為進一步證明上述結論，選取瀝青混合料層永久變形和無機結合料層疲勞開裂作為路面結構損傷設計指標，分別采用三個水平下的交通荷載參數進行計算，結果顯示，采用代表值與采用實測值的計算結果較為接近，誤差在10%以內，而采用規范值時，無機結合料層疲勞開裂指標的誤差竟高達244%。因此，在有條件的情況下，應盡量采用實測值或當地經驗值，各地也應積極總結各自當地的經驗參數，盡可能做到精準設計，實現資源利用的最優化。