沥青路面设计中交通荷载的换算

1、重载交通沥青路面设计荷载参数道路与铁道工程S1322张 齐1主要包括以下几个部分： 一、简介沥青路面结构设计现状 二、车辆类型的划分 三、轴载普参数的研究（包括卡车车道分布系数、卡车月调节系数和小时分布系数、车辆类型分布系数及推荐值、轴数系数、轴载分布系数） 四、重载沥青路面设计荷载参数 五、结论 2重载沥青路面设计荷载参数交通荷载是公路路面结构分析与设计的重要因素之一，同时也是最难准确预测的因素。在我国目前的路面结构设计中，采用将公路承载的混合交通换算成当量轴载作用次数( ESAL) 进行计算。但是交通荷载换算时由于考虑的因素有限，所以存在较大的误差，无法真实地预估行车荷载对路面结构造成的损

2、伤。 3重载沥青路面设计荷载参数实测轴载谱是通过现场观测，统计分析每类车型的各种轴载在不同轴重区间的分布比例，让轴载直接参与路面力学响应计算。不需要轴载换算，能很好地避免当量轴载换算引起的误差，而且也考虑了不同时间段内交通轴载的变化可以更加全面、客观地描述交通荷载。4重载沥青路面设计荷载参数在路面设计时，国外一般采用动态称重系统( Weigh-in-motion，简称WIM) 获取公路的实际交通荷载，设计荷载信息收集比较复杂且成本高，为所有路面设计都提供详尽的信息并不现实。目前我国高等级公路安装WIM 的路段极少，但是，目前高速公路已实行计重收费，计重收费数据包含了车辆的类型、数量、轴重、轴型

3、及轮胎组成等方面的信息，可以满足路面结构设计的需要。5重载沥青路面设计荷载参数分析的内容主要包括以下几个方面： 1 车辆类型 2卡车车道分布系数 3卡车月调节系数和小时分布系数 4车辆类型分布系数及推荐值 5轴数系数 6轴载分布系数61 车辆类型目前我国一般将车辆分成6、7 种类型，典型的分类为: 小客车、大客车、小货车、中货车、大货车和集装箱车。这样可能会将轴载组合相差很大的车型归入同一类型中，为了精确地描述交通荷载特性，有必要将车辆类型进行重新划分。按照对路面结构破坏作用相近的原则对车辆进行了轴型划分。7车辆类型高速公路通行车辆划分为如下表所示的轴型 编号1234567描述单轴单胎单轴双胎

4、双联轴单胎双联轴单、双胎双联轴双胎三连轴单胎三联轴双胎8车辆类型将车辆按照上述轴型进行描述，就可以确定该种车辆的轴型分布情况。例如：“12”车型代表该车由1个“1”型轴( 单轴每侧单轮胎) 和1 个“2”型轴( 单轴每侧双轮胎) 组成，该编号方法可以更精确地反映车辆的轴载组成特性。9卡车车道分布系数卡车在行车道的车道分布系数为某一行车方向上该类型的卡车在行车道所有车辆中的所占比例，它为路面结构力学分析提供了交通及轴载参数。对轴载称重数据进行采集并分析分析，可以得到卡车在行车道分布系数。10卡车月调节系数和小时分布系数路面温度随时间变化的同时，路面材料的性能也随之产生较大的变化。交通量随时间的变

5、化与温 度变化耦合，将会对沥青路面结构的使用性能产生很大影响: 如果在某个时间段，路面的整体强度因 环境影响而下降，此时交通量又较为集中，那么路 面结构在该时间段产生的破坏将远大于其他时间段。 所以，有必要了解交通量随时间的变化情况，即需 要确定卡车的月分布和小时分布，并分别用卡车月 调节系数和卡车小时分布系数来表征。11卡车月调节系数和小时分布系数( 1) 卡车月调节系数 ，卡车在某特定月的交通量在全年交通量中所占的比例。所有月份的月 调节系数相加等于12。( 2) 卡车小时分布系数，卡车小时分布系数是卡车年平均日交通量在每 个小时内的分布比例。由高速公路收费站计重收费实测数据分析得到卡车小

6、时分布系数，卡车的小时通过量 最高峰主要分布在12: 005: 00 间，7: 0010: 00 间卡车交通量则较少。12车辆类型分布系数及推荐值车辆类型分布系数是各种类型的车辆在所有车辆中所占的百分比。按上述车辆分类方法，对收集到的计重收费数据进行分析，得到车辆类型分布系数。13轴数系数轴数系数是每种车型各种类型轴( 前轴/方向轴、单轴、双联轴、三联轴) 的平均轴数。运用轴数系数可以计算出交通流中不同类型车辆的各种类型轴载的轴数。由于同一类车型中可能包含几种由不同轴载组成的车辆，所以轴数系数需要全面分析轴载组成数据后确定，而所确定的轴数系数并不一定是整数，而且随着轴载组成的不同而有所变化。1

7、4轴载分布系数轴载分布系数是指对一定的车型和轴载类型，轴重位于某一轴重区间的轴数在总轴数中所占的百分比。对不同的轴型，借鉴AASHTO 2002 设计方法，采用如下的轴重区间:前轴: 0 16. 5 t，每隔0. 5 t 划分1 个区间;单轴: 0 13 t，每隔0. 5 t 划分1 个区间;双联轴: 3 40 t，每隔1 t 划分1 个区间;三联轴: 6 52 t，每隔1. 5 t 划分1 个区间。15轴载分布系数前轴轴载分布系数 单轴轴载分布系数 双联轴轴载分布系数 三联轴轴载分布系数按照上述轴重区间，对每种车辆类型，分别确定了前轴/方向轴、单轴、双联轴和三联轴的轴载分布系数( 轴载谱)

8、，如图所示。16轴载分布系数由上图可看出，前轴轴载主要分布在8 t 以内; 单轴轴载分布没有规律，双联轴和三联轴重车所占比例较大，其中双联轴总重主要分布在10 30 t，三联轴总重主要分布在20 40 t。从三联轴轴载分布可以明显看出，三联轴轴载谱出现2 个波峰，分别位于9 t 和30t 左右，代表了空载和满载2 种情况。17重载沥青路面设计荷载参数分别统计了前轴、单轴、双联轴和三联轴的轴载累积分布率，并给出了95% 累积轴载分布对应的轴载参数。18由累积轴载分布图可知，95% 累积分布对应的设计轴载为: 前轴70 kN、单轴150 kN、双联轴280 kN、三联轴360 kN。100%累积分布对应的设计轴载为前轴130 kN、单轴160 kN、双联轴380 kN、三联轴510 kN。 基于上述分析和国内现阶段车辆超载的实际情况，在进行重载沥青路面结构设计时，宜根据交通等级和类似道路车辆轴载统计来确定设计荷载。由于我国一般取双轮组单轴荷载作为标准轴载，且考虑到半刚性基层沥青路面对重轴载敏感性大等因素，本文以单轴双轮160 kN 作为鲁中地区重载交通设计代表轴载，并以双联轴380 kN 作为验算