路面机械 施１：技术 Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
重载沥青洛面设计右强初研 李 林 ｆ－７口』南省高速公路发展有限公司，河南郑州Ｉ ４５００５２） 摘要：在对河南省车辆超载情况进行调查的基础上，提出了接近车辆超载实际情况的应力圆图示，并 以此为基础对拟定路面结构的弯沉、基层底面应力进行了分析比较；得出了随着超载幅度的增大，路面 结构弯沉、基层底面应力较规范图示逐渐增大的规律和幅度，表明路面设计必须考虑车辆超载的情况。 关键词：荷载图示；弯沉；应力 中图分类号：Ｕ４１６．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—０３３Ｘ（２００５）０８－００１８－０３ Ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｈｅａｖｙ ｌｏａｄ ＬＩ Ｌｉｎ （Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｌｔｄ．ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｏｖｅｒ ｌｏａｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ａ ｓｔｒｅｓｓ ｃｉｒｃｌｅ ｄｉａ— ｒａｍ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ａｃｔｕａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｏｖｅｒ ｌｏａｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ，ｓｕｂ－ｂａｓｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｒｅ ａｎａ— ｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｏｖｅｒ ｌｏａｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｍｕｓｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｏｖｅｒ ｌｏａｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ￣：ｌｏａｄ ｄｉａ￣ａｍ；ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ；ｓｔｒｅｓｓ 现行的沥青路面设计规范适用于单轴轴载小于 １３０ ｋＮ，双轴轴载小于２２０ ｋＮ的常规荷载。对于常规沥 青路面，是以设计弯沉值为控制指标，以面层或半刚性 基层层底面拉应力作为验算指标进行结构设计。对于 重载沥青路面．路面结构有其独特的力学特性和破坏 方式．因此，有必要在荷载图式研究的基础上对其设计 方法进行进一步研究。 １路面设计指标 根据重载沥青路面的受力及损坏特点．建议仍以 设计弯沉值作为路面厚度设计的控制指标，以半刚性 基层层底弯拉应力及车辙（ＲＤ）作为检验指标来进行。 同时，根据重载作用下的沥青路面受力特点．建议对最 大轴载进行弯拉应力验算。 ２重载沥青路面荷载图式 超载汽车为了提高效益，多从减少行车阻力下手， 大量采用高强轮胎，并加厚钢簧。这样就使得货车轮胎 压力普遍超过０．７ ＭＰａ。表１为重载道路上部分车辆轮 压调查表 另外，由车辆构造原理可知，随着轴重的增加．接 地半径和接地面积也随之增加，但轮胎间距即荷载圆 表１部分车辆轮压、轮胎规格型号调查 车型 单轴重／ｔ 轮压／ＭＰａ 轮胎规格 轮胎层级 拉巴 ｌ８．５ Ｏ．９ ｌ３．ｏ０－２０．ｏｏ ２（】 黄河１１７５ ｌ６ ０．８６ １２．００～２０．００ １８ 红岩 ｌ９ ０．９ １ １４．００～２０．００ ２０ 注：若为双后轴车辆，单轴重指其中一个轴轴重。 中心距离是不可能随超载程度的变化而改变的。而中 国研究人员通常采用假定轴重提高使轮胎接地面积增 加而轮压不变的分析方法来进行路面结构分析。这种 方法显然与重载道路上超载重车辆通过使用高强轮胎 和加大胎内压强来保证轴重的增加不致影响车辆正常 行驶的实际状况是不相符的。以标准车型黄河ＪＮ１５０ 为例，当超载轴重达Ｎ２ｏｏ ｋＮ时按标准图式计算其接 地因素，并与实际情况加以对比，见表２。 表２标准图式与实际情况接地因素比较表 方法 轮压／ＭＰａ 半径／ｃｍ 接地面ｇ［／ｃｍ 轮心距，ｃｍ 黄河ＪＮ１５０ Ｏ．７ ｌ０．６５ ３５６３３ ３１．９５ 标准图式 ０．７ １５．０８ ７ｌ４３８ ４５．２４ 实际０．９ １３．２０ ５４７．４０ ３１．９５ 由表２可知，按现有标准图式计算结果和实际情况 存在一一定的误差，用现有标准图式来进行路面结构设
企 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 路面机械 施１：技术 Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 表４规范荷载图式与计算图式计算结果对比表 ： 弯沉／ 层底最大拉应力／ＭＰａ … 层底最大拉应力／ＭＰａ ｍ 面层 基层底基层………丽 基层底基层 ４０ ０．０２４ ６—０．０３４ ７ ０．０３７ ９ ０．０３６ ５ ０．０２３ ７ —０．０２６ ２ｔＯ·０３６ ０ｂ·０２９ ９ ６０ ０．０３５ ９—０．０４９ ６ ０．０５４ ４ ０．０５０ ５ ０．０３５ ８—０．０２９ ５ ０．０５３ ９ｂ．Ｏ４４ ５ ８０ ０．０４７ ０—０．Ｏ６４ ９ ０．０７０ ３ ０．０６３ ６ ０．０４７ ９—０．０５９ ８ ０．Ｏ７１ ８Ｄ．０５９ ０ ｌ２０ ０．０６８ ７—０．０９６ ２ ０．１Ｏ０ ９ ０．０８８ ０ ０．０７２ ４—０．１Ｏ０ １ ＪＯ．１０７ ５ｌ０．０８７ ９ １４０ ０．０７９ ４—０．１ １ １ ６ ０．１ １５ ８ ０．０９９ ５ ０．０８４ ７—０．１２０ ７１０．１２５ ３Ｄ．１０２ ２ １６０ ０．０９０ ０—０．１２６ ８ ０．１３０ ４ ０．１ １０ ８ ０．０９７ ０—０．１４１ ５０．１４３ ２Ｄ．１ １６ ６ １８０ ０．１Ｏ０ ４—０．１４ｌ ８ ０．１４＿４ ９ ０．１２１ ７ ０．１０９ ４—０．１６２ ３ｉ０．１６ｌ ０ｂ．１３０ ９ ２００ ０．１ｌ０ ８—０．１５６ ４ ０．１５９ ｌ ０．１３２ ５ ０．１２ｌ ８—０．１８３ ７ Ｏ．１７８ ８ Ｏ．１４５ ｌ ２２０ ｂ．１２ｌ ２—０．１７０ ４ ０．１７３ ３ ０．１４３ ０ ０．１３４ ２—０．２０５ ３ Ｏ．１９６ ６ Ｏ．１５９ ３ ２４０ Ｄ．１３ｌ ５—０．１８４ ２ ０．１８７ ２ ０．１５３ ３ ０．１４６ ６—０．２２６ ５ Ｏ．２ｌ４ ４ Ｏ．１７３ ５ ２６０ ｂ．１４ｌ ７—０．１９７ ４ ０．２０１ １ ０．１６３ ５ ０．１５９ ０ ｉ－０．２４７ ８ ０．２３２ ２ ０．１８７ ７ ２８０ Ｏ．１５ｌ ８—０．２ｌ０ ３ ０．２ｌ４ ８ ０．１７３ ４ ０．１７ｌ ５—０．２６９ ２ ０．２５０ ０ ０．２０Ｉ ９ ３００ ｂ．１６２ ０—０．２２２ ８ ０．２２８ ４ ０．１８３ ３ ０．１８３ ９—０ ２９０ ７ ０．２６７ ８ｂ．２１６ ａ 沉值远大于规范图式理论弯沉值．且随着轴重的增大 其差值愈来愈大，当轴重小于１２ ｔ时．２图式计算结果 近似相等；当轴重达到３０ ｔｔｔ￣，２种图式产生的弯沉值 之比为０．１６２ ０：０．１８３ ９＝８８％，也即２种图式的弯沉值之 比可达到２０％左右。在计算轴载范围内．两者之间的差 异平均在１７％左右 ２Ｏ ｌ ５ ｌＯ Ｏ５ Ｏ０ ４０ ｕ Ｉ２０ ＩＯＵ ２ＵＵ ２４Ｕ Ｕ ３２０ 轴￣：／ｋＮ 图４规范图式与建议图式路表弯沉对比 由图５可知，在超重载情况下．建议图式基层底面 最大弯拉应力远大于规范图式基层底面最大弯拉应 力，且随着轴重增大其差值愈来愈大．当轴重小于１２ ｔ 时，两图式基层底面最大弯拉应力结果近似相等：当轴 重达到３０ ｔ时，２种图式产生的基层底面最大弯拉应力 之比为０．２２８ ４：０．２６７ ８—８５％，也就是说２种图式的弯 沉值之比可达到１５％左右。在计算轴载范围内．两者之 间的差异平均在１０％左右 图６、图７具有和图５相同的规律．在计算轴载范围 ３Ｏ ２５ ２Ｏ ｌ ５ １Ｏ Ｏ５ ００ 轴 ／ｋＮ 图５规范图式与建议图式基层底面最大弯拉应力对比 轴 ／ｋＮ ０ ０ ０ １ Ｏ ｌ 三．０ ２ 二＜．０ ２ ：ｇ－．０ ３ ０ ３ ０ ４ 图６ ０ ２５ 至０．２０ 喜０ Ｉ ５ ０ １０ ０ Ｏ５ 坚０ Ｏ０ ８Ｏ ｌ ２Ｏ Ｉ６Ｏ ２００ ２４０ ２８０ ３２０
规范图式与建议图式面层底最大应力对比
８０ ｌ ２Ｏ ｌ６０ ２００ ２４０ ２８０ ３２０ 轴 ，ｋＮ 图７规范圈式与建议图式底基层最大拉应力对比 内，两者的差异分别为２０％和９％左右。 由以上计算、分析可看出．按双轮双圆、圆中心距 等于３倍接地半径、接地压强０．７ ＭＰａ的标准荷载图式 的弯沉、弯拉应力计算结果与推荐荷载力学图式计算 结果存在较大的出入，即对于超载较为严重的重载道 路，不考虑超载因素而采用原有的力学图式与实际情 况存在较大的误差，对重载道路进行结构设计时．这种 误差是不容忽视的。在超重载情况下，若仍采用原标准 荷载图示进行弯沉设计和弯拉应力验算．则设计标准 偏低，所设计路面结构不能满足实际要求．从而导致路 面结构的早期破坏 ４结语 综上所述，与原荷载图式相比．所推荐力学图式更 为符合超重载车辆的实际作用情况。对于超重载道路． 建议采用所推荐力学图式，即随着轴重的增加．轮压和 接地面积均随之增加，轮心距保持不变。其中．接地面 积 ＝０．００８／￣＋１５２。建议图式见图２。 收稿口期：２００４—０９—２７ ［责任编辑：董强柱］
中国公路机械网
企 Ｒ。。‘Ｍ＆’Ｃ—Ｍ—。‘ ２ Ｏ ’ Ｏ。。。Ｓ。。。—＠—，￣—ｍ— ｔ，／ｔ，／ｔ，／ｔ，／ｔ，／ｔ，／ｔ，／ ｔ，／
维普资讯 http://www.cqvip.com