重载交通环境下沥青公路受到的影响及改进措施

谢荣强

(贵州省水城公路管理局)

公路交通事业的发展使公路建设深入我国各地区，加深了我国区域之间的交流与沟通，并为人们的生产生活提供了更加便利的条件。然而社会经济的发展促进了公路车流量的增加，公路在长期运营的情况下，不可避免的会受到重载交通的影响，对其路面造成一定的损害。因此，公路交通部门需要对重载交通对沥青路面的影响进行全面的分析，并实施一定的改进措施，最终提高沥青公路的运营质量。

1 重载交通对沥青公路的影响

1.1 重载交通影响下沥青公路常见的病害类型

通过对国内各地沥青公路路面运营状况的调查，很多沥青公路在通车一年左右就出现了横向裂缝、纵向裂缝与网状裂缝等，并出现了车辙、唧泥、凹陷。横向裂缝一般集中于行车道中，通常情况下不会延伸至超车道，纵向裂缝的集中位置在行车道，同时超车道的右侧也会出现一定的纵向裂缝;网状裂缝的集中地点在于行车道及超车道右侧附近区域，一般情况下会呈现细小的裂缝并向四周不断延伸分布;车辙与凹陷主要集中于主车道局部路段，车辙的出现主要是因为公路长期受车辆载荷作用，如果车辙导致公路表面开裂，再加之雨水冲刷导致裂缝渗水，就会导致公路表面形成不可恢复的裂缝变形;唧泥与凹陷主要出现在车辙周围的位置，主要原因是受雨水冲浸和车辆载荷反复作用。

1.2 重载交通影响下沥青公路常见病害的成因分析

(1)一次性作用。一辆载重量较大的货车在沥青路面上行驶一次，其振动冲击就会对路面造成较大的破坏作用，造成一次性破坏，从而使沥青路面的基层产生细小甚至较大的裂缝。(2)车辙作用。沥青路面受高温作用就会软化，一般情况下，在沥青路面设计时会将油石比降低，并通过增大骨料级配增加路面的稳定性，即便如此，在车辆长期的碾压下，也会使沥青路面出现车辙。(3)剪切推移作用。车辆在沥青路面行驶的过程中，不可避免的需要转弯、急刹车等，这就会产生强大的推力，并随着车载量的增加，这种推力会大大提高，从而对沥青路面表层造成剪力破坏，因此，重载车辆长期行驶会加速沥青路面表层的剪切破坏。

1.3 重载交通对沥青公路使用寿命的影响

通常情况下，对于沥青公路来说，其使用寿命的长短由三个直接因素决定:公路施工质量的好坏、公路结构设计的合理性、行驶车辆的载重与速度是否与公路要求一致。现阶段，我国公路交通事业蓬勃发展，然而一部分公路施工企业在施工技术与施工管理方式依然存在不成熟的地方，这就导致沥青公路的施工质量不过关;其次，我国在公路结构设计方面欠缺高端专业人才，沥青公路设计中依然存在一定不合理的内容，这势必会影响沥青路面的使用寿命;除此之外，近年来，载货汽车的超载情况层出不穷，并呈日益严重的趋势发展，这就造成沥青公路路面的弯沉增大，简短了沥青公路的使用寿命。

2 重载交通环境下沥青公路的改进措施

2.1 改进车轮载荷受力分析模式，重新定义轮胎接地形状

现阶段，我国大部分载货车采用双轮组的行车方式，而当前我国沥青公路路面设计多为双圆载荷的形式，就是说将车轮的载荷转化为圆形均匀分布的垂直载荷，然而在重载交通的环境下，沥青公路受到重型载重车辆的碾压，车辆轮胎与沥青路面的接触形状并不是圆形，更多情况是接近矩形，如图1 所示，是轮胎接地面积的等效示意图。根据轮胎接地面积等效图进行分析，沥青公路路面的结构应按照图中的矩形载荷进行设计，从而可以减小重载交通对沥青公路路面的破坏程度。

图1 轮胎接地面积等效示意图

2.2 调整轴载计算方式

现阶段，车辆超载的情况日益明显，车辆的重型化发展是大势所趋，然而国家对此方面的监管力度还未真正全面落实，这就要求工程设计人员与技术人员将现行公路设计规范中的标准轴载轴重进行提高。根据《公路沥青路面设计规范》中的规定进行分析，公路沥青路面对于两个控制指标的计算是按照标准的单轴双轮组轴重为100 kN 的轴载的累积作用次数来计算的。然而这种计算方法仅仅在单轴轴载不超过130 kN 的情况下适用，如果车辆的单轴轴载超过了130 kN，这种计算方式就不再适用。通过大量的调查，我们可以得知，当前货车的设计普遍向轮数增加、轮胎直径加大的情况发展，这势必会导致车辆的轴载比130 kN 大，基于此，传统的轴载计算方式已经不能针对所有货车，同时也难以跟上车辆设计的发展趋势，因此，对重载交通环境下，轴载计算方式的更新与调整是当前公路交通部门面临的最紧迫任务，只有对轴载计算方式进行调整，不断适应车辆设计的发展趋势，才能使沥青公路适应车辆向重载化发展的趋势。

2.3 增加沥青公路路面的剪切应力

通常情况下，沥青路面的最大剪切应力主要存在于路面的上部，水平力以及垂直力的大小是影响最大剪切应力的两个关键因素。而在重载交通条件下，重型车辆的车轮对路面造成的水平力和垂直力都会大大增加，这势必会导致路面的最大剪切应力增加。除此之外，重型车辆的轮胎对路面产生的挤压力往往呈不均匀状态，这种不均匀的情况也会增加沥青公路路面的剪切应力。沥青公路路面长期受这种情况的影响，势必会导致路面上部的剪切应力越来越大，从而使沥青公路路面产生剪切应力疲劳开裂，最终使沥青公路路面出现裂缝和车辙等问题。

要想减小沥青公路路面所承受的剪切应力，就需要增加增加沥青公路路面的刚性与强度，通过大量实践经验显示，这两个指标的计算对一般的公路来说是适合的，然而在重载交通环境下，沥青公路路面的设计还需要将剪切应力考虑进去，只有充分考虑剪切应力，才能针对重载交通环境对沥青公路路面的结构进行合理的设计，同时还要保证路面材料的容许剪切应力要超过重载交通环境下沥青路面受到的水平力与垂直力的综合作用力。因此，针对重载交通环境，对沥青公路路面的改进措施需要着重路面结构设计与施工材料的选择方面。

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