所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-05-06 08:03 熱度:
摘要:本文對超載交通瀝青路面進行分析,論證了傳統的瀝青路面設計方法不適合超載交通瀝青路面,應采用切合實際的設計方法。
關鍵詞:瀝青路面;汽車超載;設計方法
隨著國民經濟的快速發展和公路等級的逐步提高,帶動了公路運輸業的發展,在公路上行駛的重型汽車越來越多,汽車超載現象也越來越嚴重,這對于現有公路路面的使用壽命將會產生不利影響。尤其是車輛的超載,不但不利于車輛自身的行駛安全,而且會對承受車輛荷載的路面產生意想不到的破壞,使得瀝青路面的抗車轍能力和路面的耐久性變差。超載交通導致的瀝青路面早期損壞與傳統的路面破損有不同的特征。公路路面過早出現嚴重車轍、擁包、坑槽、翻漿和龜裂等,大大降低道路的使用壽命。
1. 汽車超載引起瀝青路面的早期破壞
超載交通的比重的增大,導致瀝青路面出現早期破損現象.要從根本上防止瀝青路面早期破損現象出現,應當著重分析超載對路面的破損原因、解決瀝青路面結構設計方法、組成材料設計方法等技術問題。
在超載交通作用下瀝青路面破損的顯著特點是損壞嚴重、破損期提前等.早期破損現象主要是車轍、翻漿、和龜裂,進一步繼續發展成為沉陷、松散等病害,給國家造成巨大的損失。
(1)車轍:主要是指在瀝青路面縱向或橫向出現的永久變形。在高溫地區和交通量大及超載、重載車多的路段,車轍已成為瀝青路面最嚴重的破壞形式。通過對車轍的現場調查分析發現,超載交通作用下的車轍同時伴隨著面層的推移、擁起和面層自上而下開裂等現象產生,說明超載車輛輪胎的壓力偏高,對路面產生的剪切應力比較大,導致瀝青層內的剪切應力增大。
(2)翻漿:產生的原因是瀝青面層透水,且路面結構內部排水不暢,滲入并長期滯留在基層頂面的水在高速行車荷載的作用下,沖刷基層材料中的結合料而形成灰漿,在車輪荷載的擠壓作用下,灰漿透過面層空隙或裂縫被擠壓上泛,存留在路表,形成片狀泛漿。
(3)龜裂:瀝青路面的龜裂是由于結構層的彎拉,疲勞開裂和半剛性基層的收縮開裂反射引起的,是自下而上的。對超載交通瀝青路面龜裂破損部分取試塊分析表明,超載交通瀝青路面龜裂破損往往是推移、擁起形成的,且按自上而下的規律發展,路面表面以下3cm左右的深度范圍內較為明顯。由此可知,產生這類破損的原因并不是彎拉疲勞作用,而是路表面的剪切疲勞作用。
2.目前的瀝青路面設計方法
(1)目前的瀝青路面結構設計理論不適合超載交通條件
我國現行規范中路面力學計算把車輪荷載簡化為圓形均布垂直荷載.而實際上超載車輛輪胎的接地形狀并不接近于圓形而比較接近于矩形.
為了分析超載車輛對瀝青路面產生的影響,選取了不同超載率的軸載,并以標準車輛輪胎接地面積來計算對應的輪胎壓力。只要超載了,輪胎壓力均大于0.7Mpa。調查發現,超載情況下車輪荷載也不是均布荷載。這進一步說明現行的瀝青路面結構設計理論計算圖式與實際情況不相符合。
。2)目前的軸載換算方法并不適合超載交通情況
現行《公路瀝青路面設計規范》中規定:公路瀝青路面設計的兩個控制指標都與標準的單軸雙輪組軸重為100kN軸載BZZ一100(標準輪胎內壓0.7MPa)的累計作用次數密切相關。采用路表設計彎沉值作為指標及瀝青層層底拉應力驗算時,軸載換算系數公式為式(1);當進行半剛性基層層底拉應力驗算時,軸載換算系數公式為式(2)
K=C1*C2(Pi/100)4.35(1)
K,=C1,*C2,(Pi/100)8(2)
式中:Pi——被換算車型的各級軸載(kN);C1、C1'——軸數系數;C2、C2’——輪組系數
公式(1)、(2)僅僅適用于單軸軸載小于130kN的各種車型的軸載換算,當超載車輛單軸軸載大于130kN時則不適宜使用。由表2可以看出,公式(1)、(2)不適應超載(重載)交通的實際情況。雖然全國各省市都加大了治理超載的力度,但由于利益驅動,具體實施難等多種原因,超載現象仍難避免。所以目前對于超載車輛的軸載換算只能按此式進行粗略地的換算。
隨著超大噸位的運輸車輛的快速發展,瀝青路面應即適當增加標準軸載的重量,研究適合超載交通條件下的軸載換算公式。
。3)目前的瀝青路面設計控制指標并不適合超載交通情況
經過分析表明,瀝青路面的最大剪切應力主要發生在面層的上部,它的值主要受水平力大小的影響,其次是垂直力的影響。在瀝青路面重車行駛的車道上,推移、擁包明顯增多便是最好的證明,所以超載車輛將加速瀝青面層的剪切破壞。超載交通條件下車輪對路面施加的水平力和垂直力均過大,導致路面剪切應力過大。此外,超載車輛輪胎與路面接觸壓力的非均勻性也是造成剪切應力過大的原因。
因此,產生于瀝青面層頂部的剪切疲勞開裂越來越普遍,超載交通條件下瀝青路面的車轍、開裂現象主要是剪切破損,F行規范中用設計彎沉值作為路面整體強度和剛度的控制指標,用容許拉應力控制瀝青混凝土面層和半剛性基層(底基層)疲勞開裂,這兩個技術指標對于輕交通的公路來說是適宜的,對于超載交通的瀝青路面,結構設計必須考慮剪切應力的影響,只有增加面層剪切應為作為控制指標,才能獲得合理的重載交通路面結構型式與厚度。從長遠看,應當盡快研究最大剪切應力的計算方法和材料容許剪切應力的確定方法。
3.目前應采取的措施
(1)道路運輸車輛的超載目前已成為普遍現象。完全不控制超載,僅通過增加路面結構層厚度來維持道路使用壽命的方法效果并不明顯。解決這一問題,首先應從政策、法規的執行上著手。如對超載運輸進行處罰,實行限載運輸等。
。2)為了使公路瀝青路面結構設計能夠更加結合實際,研究和推廣完善有效的車輛稱重技術設備、加強車輛軸載譜調查、獲得車輛軸載譜的真實信息、準確把握車輛荷載對路面的實際作用程度是前提條件和必要條件。
。3)由于目前的路面結構設計理論、設計方法、材料參數都是針對輕交通瀝青路面的研究結果,不能滿足重交通對瀝青路面的要求。
。4)瀝青路面的力學指標選取也不夠全面,指標的測定不夠合理,對重交通的特點考慮不周,所以現行設計理論和設計方法與重交通理念的設計要求有比較大的差距。
文章標題:淺析超載交通瀝青路面設計的不足與應對措施
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