浅析超载对路面结构的影响.pdf

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1、2015年第4期北方交通一55一文章编号：1673—6o52(2o15)04—0055—04DOI：10．15996／j．cnki．bfjt．2015．04．015浅析超载对路面结构的影响但瑞强，田小革，李绍鹏，彭凯，李谟忍(长沙理工大学交通运输工程学院长沙市410004)摘要：在对广东省某五条高速公路(SO1、SO2、SO3、SO4、S05)进行交通量和交通轴载调查的基础上，分别计算了水泥混凝土路面和沥青路面应力应变，并对路面结构进行了验算，分析了超载对路面结构的影响，发现超载对水泥混凝土路面的疲劳破坏作用远大于沥青路面。关键词：道路工程

2、；超载；累计当量轴次；弯沉；拉应力中图分类号：13416．01文献标识码：B1引言辆的振动冲击作用，很可能一次作用就使基层底面随着运输业的发展，我国公路超载现象愈演愈产生裂缝，造成一次性破坏。烈，大量的超过设计轴载标准的车辆在高速公路上(2)车辙作用：沥青路面具有高温软化特性，尽行驶。道路出现大面积早期破损和结构性破坏，道管设计中尽可能降低油石比，最大限度地利用骨料路的使用年限大大缩短，未达到设计年限便亟需大级配增大高温稳定性，但在车辆长期作用下仍要产修，养护费用急剧增加，服务水平和运输安全受到严生车辙，加上高等级公路渠化作用，超载车数量多

3、，重影响。超载车辆使公路上的结构物损伤不断积速度慢，大大加快了车辙的形成。累，其安全性逐渐降低，危及公路的安全运营。(3)剪切推移作用：车辆在刹车、上下坡及转弯路面在使用期限内，经受车辆荷载、温度湿度等过程中，将产生较大的剪力，由于车辆超载，这种剪环境因素的重复作用，长期处于应力、应变交替变化力将明显增大，加速沥青面层的剪切破坏。在一些状态，路面材料在承受足够次数的重复应力作用后沥青路面上，可以看到在重车行驶的车道上，推移、会发生损伤和断裂，产生疲劳破坏。若公路上车辆拥包明显增多便是最好的证明。轴载过重则未达到设计年限时，车道上的累计标准2

4、．2水泥混凝土路面当量轴次已超过设计年限内车道上累计标准当量轴从车辆荷载的发展情况看，我国目前公路车辆次，此时道路结构会发生早期疲劳破坏，在未达到设中很大一部分的实际荷载都超出了公路设计标准，计使用年限时，其服务功能就显著降低。从力学角度分析，轴载对路面的损坏影响随轴载级本文在对广东省某5条重要高速公路进行交通别的提高呈指数速率递增，因此超载必将造成路面量和轴载调查的基础上，分析了超载对路面结构的提前损坏J。影响。这对于真实、深刻认识超载的危害，确保公路尤其是对有脱空的水泥混凝土板，超载后直接结构的安全性，顺利做出切实可行的决策具有十分导致

5、唧泥、板角断裂及断板。水泥混凝土路面板下重要的现实意义。脱空区多分布在正常行驶车道的右侧靠近路肩的角2超载引起的路面破坏现象分析隅下，水泥混凝土路面板下脱空区沿板横缝近似对2．1沥青路面称分布，且为近似的三角形楔形体，距板中愈近脱空超载车辆对沥青路面主要有如下三个方面的影高度愈小，距板边角愈近脱空高度愈大，脱空区平面响：分布近似三角形。(1)一次性作用：一辆运输货物的特重车，在道超载及重载车辆作用致使脱空水泥混凝土路面路上行驶一次，便可将路面彻底压坏，如一辆超载板体内产生最大弯拉应力的极限荷位发生了变化，200％的黄河JN一163货车，由于

6、其重量大，加上车极限荷位从均匀支撑的板边中部移至脱空板的角隅北方交通2015年第4期上。在脱空水泥混凝土路面板体角隅上，超载及重表3标准轴载当量次数换算比载车辆作用下产生很大的应力比，导致脱空水泥混凝土路面板的使用寿命急剧缩短，是路面板产生纵、横向断裂的重要因素。3超载对路面结构影响的理论分析3．1路面标准轴载换算系数为研究超载对轴载换算系数的影响，本文计算了满载、超载25％、超载50％、超载100％以及超载构的疲劳破坏作用表现得尤为明显，当超载100％200％的水泥混凝土路面和沥青路面的换算系数，分别考虑了单轴双轮、双轴双轮、三轴双轮时，

7、标准轴载当量次数换算比为65536，超载200％三种轴载形式的换算，如表1、表2所示。时，标准轴载当量次数换算比竟可达4．3×10，由表1水泥混凝土路面标准轴载换算系数此可明显看出超载对水泥混凝土路面的疲劳破坏作用远大于沥青路面。3．3不同轴载水平下应力应变计算以高速公路S01沥青路面段和水泥混凝土路面段结构为例，用ANSYS计算不同轴载水平下路面各结构层应力应变"，如表4、表5。表4沥青路面不同轴载水平下应力应变计算结果表2沥青路面标准轴载换算系数水泥混凝土路面单轴双轮组超限25％会使轴载换算系数变为35．5，而超限100％的系数则变为表

8、5水泥混凝土路面不同轴载水平下应力应变计算结果65536；沥青路面单轴双轮组超限25％会使轴载换算系数变为2．64(弯沉)和5．96(拉应力)，而超限100％的系数则会分别变为3