安徽省高速公路沥青路面交通荷载参数取值研究

王春红

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 合肥市 230011)

0 引言

2017版《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)较原规范相比，构建了新的路面结构设计指标和参数体系，规范了轴载谱及交通参数的调查分析方法，重新对车辆类型进行了分类，并增加了车辆类型分布系数、非满载车和满载车比例、车辆当量设计轴载换算系数等参数。在进行路面结构设计时，规范提出按三个水平确定交通荷载参数。水平一采用实测数据，最能反映实际情况，但操作起来较为困难，主要适用于有调查条件的改建项目；水平二采用当地经验值，可以在一定程度上反映项目情况，但由于新规范出台时间短，很多地方尚无积累足够的经验数据；水平三采用规范推荐值，参数选用方便，但可能与当地实际情况差异较大，导致路面结构设计结果有所出入。因此，从安徽省5条高速公路主线收费站中抽取15个工作日的称重数据进行统计分析，试图按照水平二的要求提出安徽省高速公路交通荷载参数代表值，以期为省内新建和改扩建高速公路沥青路面结构设计提供参数依据。

1 数据处理方法

为使研究结论有一定的代表性，所收集数据样本应达到足够的容量。根据文献2的研究成果，车辆类型分布系数、满载车比例、轴载谱以及当量设计轴载换算系数趋于稳定时，所需交通数据样本容量分别为20000辆、1000辆、1500辆和1500辆。统计的主线收费站的交通样本总数为41692辆，完全满足样本容量要求。研究还认为，和规范推荐值相比，采用聚类值或地区平均值作为代表值更加合理，因此，为方便起见，采用地区平均值作为当地典型代表值。

此外，由于主要针对高速公路，故研究对象不含11类车，后续提到的车辆类型仅包括2～10类车。

2 车辆类型分布系数

车辆类型分布系数是指2～11类车辆中，各种类型车辆的数量在2～11类所有车辆数量中所占的百分比。汇总全省多个收费站的车辆类型分布系数取平均值，得出安徽省高速公路车辆类型分布系数代表值如表1所示。计算结果和规范推荐值的对比情况如图1所示。

表1 安徽省车辆类型分布系数代表值

图1 车辆类型分布系数

由图1可以看出，和规范推荐值相比，安徽省内车辆类型分布稍有不同，高速公路车型以9类车数量最多，约占2～10类车型总数的40%，10类车也较多，仅次于2类车。4类车和5类车几乎没有。由此可以看出，安徽省重型货车比例较高，交通压力较大。

3 满载车比例

各类车辆非满载车和满载车是以该类车辆的标准总重进行划分的。各类车辆的标准总重根据国家标准《道路车辆轮廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589-2004)确定。首先结合称重数据划分满载车和非满载车，然后汇总各收费站不同车型的满载车比例并取平均值，得出安徽省高速公路满载车比例代表值如表2所示。计算结果和规范推荐值的对比情况如图2所示。

表2 安徽省车型满载车比例代表值

由表2可以看出，省内3类车的满载车比例最高，其次为10类、4类和9类车。2类车无满载情况。进一步统计各车型满载车占2～10类车总数的比例如表3和图3所示。从统计结果来看，尽管3类车中满载车比例最高，但从2～10类车总量来看，9类车和10类车的满载车数量较多，加之其车辆轴重较重，因此，进一步说明安徽省的交通重载压力大。但和规范推荐值相比，满载车辆明显减少。

表3 各类车型满载车占2～10类车总数比例

图2 各类车型满载车占2～10类车总数比例的地方代表值和规范推荐值对比

4 当量设计轴载换算系数

(1)水平一条件下的当量设计轴载换算系数

首先采用规范中水平一的方法计算各主线收费站当量设计轴载换算系数，然后取平均值得出全省2～10类车辆当量设计轴载换算系数代表值如表4所示。

表4 2～10类车辆当量设计轴载换算系数代表值(水平一)

(2)水平二条件下的当量设计轴载换算系数

采用规范中水平二的方法计算各主线收费站当量设计轴载换算系数，然后取平均值得出全省2～10类车辆当量设计轴载换算系数代表值如表5所示。

表5 2～10类车辆当量设计轴载换算系数代表值(水平二)

5 不同水平下的路面结构损伤影响

为了对比三个水平条件对路面结构损伤的不同影响，采用沥青混合料层永久变形和无机结合料层疲劳开裂作为对比指标，计算结果如表6所示。

表6 三个水平下的交通荷载参数对路面损伤的影响对比

从表6可以看出，水平一和水平二的计算结果较为接近，两个设计指标的误差均控制在10%以内。而水平三的计算结果与其他两个水平差别较大，无机结合料层疲劳开裂指标是水平一的2.4倍。由此看来，若采用规范推荐值，对路面损伤的预测比实际情况要严重的多，有可能造成路面结构的过度设计。因此，在有条件的情况下，应尽量采用水平一或水平二确定交通荷载参数。

6 结束语

通过汇总安徽省多条高速公路主线收费站称重数据，采用规范中水平二的方法得出车辆类型分布系数、满载车比例、当量设计轴载换算系数等交通荷载参数的当地代表值，并和规范推荐值进行比较。对比结果认为，规范推荐值反映的交通荷载特点和安徽省差别较大。若采用规范推荐值，可能对路面损伤程度的预测过于严重，造成路面设计不合理。为进一步证明上述结论，选取沥青混合料层永久变形和无机结合料层疲劳开裂作为路面结构损伤设计指标，分别采用三个水平下的交通荷载参数进行计算，结果显示，采用代表值与采用实测值的计算结果较为接近，误差在10%以内，而采用规范值时，无机结合料层疲劳开裂指标的误差竟高达244%。因此，在有条件的情况下，应尽量采用实测值或当地经验值，各地也应积极总结各自当地的经验参数，尽可能做到精准设计，实现资源利用的最优化。