重载交通对路面使用性能的影响分析

张 恩，李成琳

（上海城建养护管理有限公司，上海市200063）

0 前言

目前，国内的高速公路在投入使用以后，往往不久就会出现严重的早期破坏现象，虽然有相当一部分是由于材料设计、施工质量问题导致的，但调查中也发现，很多的早期破坏现象与路面重载交通有密切关系。有些路段往往通车以后的二三年内其交通量水平就已经达到甚至超过了其设计的总交通量。本文以一个具有严重早期车辙的道路为例，调查了其交通量，并通过计算和室内试验分析了重载交通的影响。

1 交通量调查与计算

选择国内某高速公路，进行了24 h的交通量调查，其交通量调查结果如表1所示。

表1 交通量日调查结果

以右幅交通量作为计算分析依据，不考虑客车和小货车交通量。分别计算单轴轴载为100 kN、150 kN、200 kN和250 kN情况下的等效标准轴载的作用次数，在计算中不计单前轴的作用次数。轴数系数：根据规范，对双轴取2.2、对三轴取3.4；轮组系数：单后轴单轮取6.4；车道系数取为0.4。从而可以计算行车道上日标准轴载作用次数。采用公式进行轴载换算，将不同单轴轴载换算为标准轴载的数量（见表2）。

表2 总的等效单轴作用次数

从表2可以看出，超载对路面的影响很大。当单轴轴重为100 kN时，行车道日作用次数为2094，根据该路设计轴载作用次数为1400万次，其使用寿命可以达到18 a；而当轴重为150 kN时，其使用寿命减小为3.6 a；当轴重为200 kN时，其使用寿命仅为1.1 a；当轴重为250 kN时，仅半年就达到使用寿命了。

我国公路运输部门规定,单轴单轮、单轴双轮、双轴双轮、三轴双轮等轴型限重分别为60kN、100kN、180 kN、220 kN。该路右侧路段过境交通量较大，货车的超载比例较高。按照7月8日的车型组成比例，设定50%货车为单轴重100 kN、30%为单轴重 150 kN、10%为单轴 200 kN、10%为单轴250 kN，则单日的行车道标准轴载作用次数为15753次，其使用寿命约为2.5 a。按照15 a的设计寿命来讲，行车道的标准轴载作用次数为8625万次，远高于设计的1400万次。

2 超载对路面材料抗车辙能力的影响

交通量的急剧增加会大大降低路面的使用寿命，而超载不仅仅会影响路面的疲劳寿命，同时还对沥青混合料本身的抗车辙能力具有很大的影响。根据调查，轮载与胎压存在较好的线性相关关系，即轮载越大，胎压也越高。因此，室内可以根据实际的轮载得到相应的胎压，从而根据不同胎压（接触压力）来分析混合料的动稳定度。根据室内试验分析，可以发现重载、高接触压力下极易导致早期过大的车辙。

图1为室内不同接触压力下的车辙试验结果。

从图1可以看出，在重载和高接触压力下，原本具有合格抗车辙能力的沥青混合料变为完全不满足要求，当接触压力从0.7 MPa增加到1.32 MPa时，动稳定度从接近1600降低到不到1000；当接触压力持续增加到1.94 MPa时，动稳定度只有不到400。显然，在接触压力提高的情况下，材料所提供的动稳定度数值已经无法满足要求。

3 超载对路面变形的影响

通过采用沥青路面分析设备（APA），利用旋转压实仪成型沥青混凝土试件，测试其变形，进而获得对路面抗车辙能力的比较。

表3是室内应用APA试验对不同沥青混合料进行的车辙试验，可以看出，胎压的增加会导致车辙量的大幅度增加。

表360℃时不同轴载作用下沥青混合料的车辙深度

从表2中的数据可以发现，采用中粒式的沥青混凝土具有最佳的抵抗轮压增加的能力，粗粒式和细粒式的沥青混凝土相对而言，对轮压的适应性均较差。

4 结论

通过上面的调查与试验分析，可以得出两点结论：

（1）目前路面超载情况总体比较严重，一般使用3 a左右即达到其设计轴载作用次数。这就要求在道路设计中加强对交通量的预测，并在路面结构设计中进行考虑。

（2）沥青混凝土材料在高轮胎压力作用下，会很快失去抵抗高温变形的能力，在道路中应该严格控制超载、高胎压的情况。