水泥混凝土路面的超限运输车辆轴载换算方法研究

现行公路水泥混凝土路面设计规范进行轴载换算时,主要考虑的是上世纪80年代以前的情况,显然是不能适应当今公路车辆超限运输以及目前水泥混凝土路面结构的实际情况。为计算超限车辆对道路的影响,本文采用理论分析的方法,应用有限元程序求解更大范围内的荷载应力关系。按照等效疲劳损耗原则进行不同轴载间的换算,得到适用于超限运输车辆的水泥路面轴载换算公式,以便对超限运输车辆对于道路使用的影响做出定量的评价。     

超载交通对道路路面性能的影响

道路交通由大量不同类型的车辆组成,在路面设计中,应用卡车因子将这些车辆对路面的破坏转化成具有相同破坏的标准轴考虑,将卡车转化为标准轴的卡车因子或将各轴转化为标准轴的当量轴载,换算系数是通过平均轴载定义的,这一过程中包括轴载大于最大限值的车辆,也有相当数量总重超载的车辆,这些车辆导致路面显著破坏,增加了路面建设和维修费用。该文通过研究不同车辆在5种不同沥青层厚度和5种不同路基刚度模量的一组路面上的卡车因子,来探讨超载车辆对道路路面的影响。研究显示:与法定荷载的相同车辆相比,超载车辆的存在会将路面成本提高100%以上。     

路面管理系统的车辆轴载调查分析

结合上海市公路路面－桥梁管理系统研究，对车辆轴载进行了调查方案设计，数据调查和数据分析。通过交通量观测资料推算路面标准轴载换算次数，得出了不同交通特征道路，不同路面结构类型的车辆轴载换算系数，同时提出了路面管理系统的车辆荷载分级标准。     

车辆超限对公路路面损坏的影响分析

本针对普遍存在的公路超限现象，建立了适用的轴载换算关系。以车辆标准轴系数为指标评价超限车辆对路面正常使用寿命的影响，并进一步分析了要满足车辆超限需增加的路面结构厚度及相应的建设投资增量，提出超限车辆应承担的责任费用。     

水泥混凝土路面板底脱空区域动水压力分布特性研究

脱空区滞留水在车辆荷载作用下形成的动水压力,是造成水泥混凝土路面破坏较为严重的主要原因之一。为分析脱空区滞留水产生动水压力的分布特性,建立含脱空区水泥混凝土路面-滞留水双向流固耦合计算模型,并对车辆行车位置、行车速度、轴载、脱空区面积等因素对动水压力的影响进行分析。结果表明,脱空区内形成的动水压力是由车辆荷载特征和脱空区几何形态等多因素综合决定的。动水压力沿着出口方向呈三次方减小关系,其最大值发生在内部尖端处。当车轮作用在路面板边缘时,动水压力值最大,此时对路面的破坏最严重。车辆行驶速度、轴载、脱空区面积是影响动水压力的3个重要因素,动水压力大小与行驶速度呈二次方增加关系,与轴载呈线性增加关系,与脱空区面积呈三次多项式增加关系。采取交通管制措施,降低车辆行驶速度和轴载,并及时采取灌浆或注浆等修补措施,可有效减缓动水压力引起的路面结构破坏。     

适合我国高速公路交通荷载特性的轴载谱参数分析

在传统的路面结构设计方法中是将混和交通换算成当量轴载作用次数(ESAL),这将不可避免的带来误差。使用轴载谱的方法可以更精确的分析交通荷载对路面的破坏作用。该研究针对我国高速公路的交通荷载特性,将车辆按其轴载组成划分为11种不同车型,这11种车型占总交通流量的99%以上,适用于我国情况且使用简单。收集了江苏省某高速公路从2004年到2006年所有车辆的动态称重数据,按新的车辆分类方法确定了其轴载谱参数,包括车辆类型分布系数、月调节系数、小时分布系数、轴数系数和轴载分布系数,供路面结构分析和设计参考。     

移动荷载作用下沥青路面车辙响应分析

车辆在路面行驶过程中,会对路面结构产生水平向推力,从而加剧路面结构层剪切破坏,而路面结构层剪应力过大是引起路面车辙的主要因素。文中建立在移动荷载下路面结构有限元模型,应用正交因素分析法研究车速、轴载、HMA厚度、HMA模量对路面车辙的影响。结果表明,HMA厚度和轴载大小是影响车辙深度的主要因素,其大小与车辙深度的关系可以用二次抛物线描述。     

水泥混凝土路面板底脱空区域动水压力分布特性

为了研究脱空区滞留水产生动水压力的分布特性,建立含脱空区混凝土路面-滞留水双向流固耦合计算模型,分析了车辆行车位置、行车速度、轴载、脱空区面积等因素对动水压力的影响。研究结果表明:动水压力沿着出口方向呈三次方减小关系;车辆行驶速度、轴载、脱空区面积是影响动水压力的3个重要因素;动水压力大小与行驶速度呈二次方增加关系,与轴载呈线性增加关系,与脱空区面积呈三次多项式增加关系。     

面-基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响

通过对典型结构的理论分析．探讨沥青混凝土面层与半刚性基层之间的接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载的影响。计算与分析显示：对于给定的路面结构．存在一个极限轴载;面—基层间接触条件对极限轴载有重要影响,层间条件从连续到滑动的变化可以导致极限轴载降低大约40％;路面极限轴载与现实超载车辆轴载处于同一量级,所讨论结构在不同的接触条件下的极限轴载在183～399kN之间变化;虽然在某种意义上有破坏,半刚性沥青混凝土路面在极限轴载作用后不一定丧失承载能力。     

对载重车辆等效轴载换算系数的研究

本文介绍用目测法观测北京郊区公路上的车辆轴载和车辆组成,并按照路面基层类型的不同,用不同的轴载换算公式,分析整理出运营载重车辆的平均轴载换算系数,给出了可供参考使用的建议值.分析表明,干线、县级公路上的车型和轴载组成,对平均轴载换算系数没有显著差别,为此,建议在以后的目测调查中,减少观测点,延长观测时间,以提高观测数据的时间稳定性.     

车辆荷载与水耦合作用下水泥混凝土路面板底脱空机理研究

为分析车辆荷载与水耦合作用下的路面板底脱空形态发展机理,建立混凝土路面-水流固耦合计算模型,对车辆行驶速度、轴载等因素对动水压力的影响进行分析,并进一步对尖端应力强度因子进行计算。结果表明:车辆驶向脱空区时,脱空区内水产生正压力,并沿着出口方向呈三次多项式减小关系;车辆驶离脱空区时,产生负压力,并沿着出口方向呈三次多项式增加关系。动水压力大小与车辆行驶速度呈二次方增加关系,与轴载呈线性增加关系。在车辆荷载与滞留水耦合作用下,当行驶速度由60km/h增加到120km/h时,应力强度因子KⅠ增加了79.2%,KⅡ增加了54.83%,KⅢ增加了1.23%,表明车辆行驶速度的提升明显加剧了混凝土路面板底脱空形态的发展,且其发展是由KⅠ、KⅡ、KⅢ综合决定的。在雨水丰富或排水不畅地区,采取交通管制措施,降低车辆行驶速度和轴载,并及时采取注浆修补措施,可有效减缓动水压力引起的路面结构破坏。     

水泥混凝土路面重载与重载交通的界定方法

近年来,人们受到经济利益的驱使,大型运输车辆的轴载大幅提高,对公路路面造成极大的损害.为此,必需对运输车辆的轴载与重载交通进行界定,提出各级公路路面的重载与重载交通界限,以便制定相应的重载路面设计方法或采取相应的行政管理措施.通过路面结构应力分析及重载道路交通组成的统计分析方法,提出各级公路水泥混凝土路面的重载与重载交通界限.     

半刚性基层沥青路面交通荷载适应能力分析

根据路面状况和车辆轴载的长期检测数据,以及路面养护维修历史数据,分析了几种典型路面结构下路面破损状况、路面平整度、路面强度与累计当量轴次之间的关系。根据所得到的典型路面结构的使用性能变化规律,分别按路面破损状况、平整度、强度指标估计路面结构能够承受的交通荷载作用次数,得到了典型半刚性沥青路面结构的交通荷载适应能力。     

重载沥青路面结构力学性能计算机模拟分析

沥青路面结构在重轴载车辆荷载作用下，早期损坏现象严重。文章利用大型有限元程序ABAQUS，对承受重轴载车辆荷载作用的典型路面结构力学性能进行计算机模拟分析，为特重车辆作用下承载能力较强的沥青路面设计提供基础资料。     

上海地区重载交通水泥混凝土路面面板设计厚度分析

在对上海地区干线公路水泥混凝土路面轴载调查的基础上,根据重载交通水泥混凝土路面的应力特征,引用了混凝土材料的曲线疲劳方程,以及由此推导的水泥混凝土路面车辆轴载换算关系,提出重载交通下水泥混凝土路面面板厚度设计方法,并结合工程实例将本文方法与现行规范进行对比分析,发现:本文的设计方法更能反应上海地区重载交通水泥混凝土路面的工程实际.所得结果对现行规范进行了有效的延伸,对重载交通水泥混凝土路面的面板厚度设计有重要的借鉴意义.     

京珠南高速公路轴载测定与分析

根据半年多的轴载测定数据,分析得到了京珠南高速公路各类轴型的轴载谱及其时变特征;通过对称重仪的标定,弄清了称重仪计量偏差的分布规律;总结了计量偏差对轴载谱的影响,提出了修正公式;提出了更直观地表征车辆荷载对路面结构损伤作用的"当量轴载"概念,得出了各类路面结构的当量轴载与轴载谱均值和标准差的统一回归关系式;讨论了不同抽样量对当量轴载精度的影响,给出了不同工程精度要求下轴载测定的最小抽样量.研究成果用于指导京珠南高速公路的路面改扩建工程,也为我国轴载检测和评定方法的标准化提供了依据.     

刚性路面超限车辆轴载换算关系的探讨

我国目前水泥路面设计规范对行车荷载的考虑主要是８０年代以前的情况，调查认为现在公路车辆的超限现象严重，部分轴载已超出规范研究范围，并且路面结构型式也有所变化，因而必要对原有的轴载换算方法进行外延分析，提出更符合当前情况的轴载换算方法。     

基于实测轴载谱的重载沥青路面交通参数

为更准确地确定重载沥青路面设计的交通参数,首先提出了车辆分类方法,然后通过调查收集京沪高速公路鲁苏省界的车辆类型及轴载数据和长深高速公路滨州段的动态称重数据,创建了车辆轴载信息数据库.根据数据库查询统计,分析了沥青路面设计的交通参数,包括车辆类型分布系数、卡车月调节系数、卡车小时分布系数、轴数系数和轴栽分布系数,并给出了相应的推荐值.最后分别统计分析了前轴、双轮组单轴、双联轴和三联轴的轴载累积分布率.结果表明,在进行路面结构设计时,宜根据交通等级和类似道路车辆轴载统计确定设计代表荷载;基于实测轴载分析提出以单轴160 kN作为重栽交通设计轴载,以双联轴380 kN作为验算荷载.     

动态称重系统数据采集及分析

采用山东省永久路面试验路的动态称重系统,详细介绍了动态称重系统的组成结构、动态称重系统的安装以及轴型的分类,并对所采集的轴载数据的处理方法进行了介绍和比较。在此基础上,分析了道路通行车辆的实际轴载谱、不同类型通行车辆的轴载变化、试验路段交通量的日、周、月变化以及车辆的速度变化,通行车辆的车道分布等,结果表明,实时采集车辆通行数据的动态称重系统所采集的数据库数据可以有效地解决原来轴载调查使用方法存在的与实际轴载不符的问题。     

水泥混凝土路面力学性能计算机模拟

针对典型的水泥混凝土路面结构，建立了有限元计算模型，计算分析了不同车辆轴载作用对路面的力学性能影响。