車(chē)輛實(shí)際荷載振動(dòng)的瀝青路面設計論文
摘要:考慮車(chē)輛實(shí)際載荷狀態(tài)及相關(guān)不利影響因素，以高速路瀝青路面設計為對象，將行駛車(chē)輛載荷影響下的路面各方面特征變化及平整度養護標準展開(kāi)全面探究與分析。
關(guān)鍵詞:荷載振動(dòng);瀝青路面;設計應用;結構影響;公路建設;分析研
對于行駛中的車(chē)輛來(lái)說(shuō)，對路面產(chǎn)生的載荷表現出較強的屬性特征，比如空間上的可重復性，數值上的振動(dòng)性。除此之外，在保持正態(tài)分布的同時(shí)，也表現出較明顯的概率分布特征。本文考慮車(chē)輛實(shí)際載荷狀態(tài)及相關(guān)不利影響因素，以高速路瀝青路面設計為對象，將行駛車(chē)輛載荷影響下的路面各方面特征變化及平整度養護標準展開(kāi)全面探究與分析，以為同類(lèi)工程應用提供技術(shù)研究參考。
1瀝青路面基于車(chē)輛實(shí)際荷載振動(dòng)所導致的使用壽命影響
就瀝青路面而言，不同車(chē)型的軸載均表現為靜態(tài)載荷，而受行駛車(chē)輛載荷的影響會(huì )使軸次當量累計增加，導致與設計要求相符的路面應力和彎沉值均變大，在此情況下，路面厚度就無(wú)法滿(mǎn)足設計要求，從而縮減路面的使用期限，使其早早被破壞。路面不僅受到靜態(tài)軸載壓力的影響。還受不規整路面疊加振動(dòng)的影響。路面承受的車(chē)輛載荷實(shí)際是以現實(shí)具體的、行駛動(dòng)態(tài)的載荷方式施加向路面，其實(shí)際施加應力值通常會(huì )在靜態(tài)軸載值的基礎上存在浮動(dòng)，而且能夠形成概率分布。由于中小客車(chē)軸載相對較小，故選用獨立懸架系統，加上車(chē)輛具有良好的平順性，所以行駛中的車(chē)輛載荷不會(huì )出現太大振動(dòng)，故忽略其影響。而大客車(chē)和火車(chē)的軸載比較大，故選用非獨立懸架系統，又因車(chē)輛的'平順性不理想，所以行駛中的車(chē)輛載荷會(huì )出現很大振動(dòng)，故不可忽略其影響。結合上文內容，在此只對超過(guò)100kN的貨車(chē)軸載進(jìn)行考慮，以及時(shí)了解并掌握其標準軸載軸次當量變化。路面平整度IRI=2，車(chē)輛后軸軸載100kN的行駛車(chē)，則路面承受現實(shí)動(dòng)荷載便主要存在三種形式:一是不足100kN的車(chē)輛荷載，其占比為50%，二是100kN～110kN的車(chē)輛荷載，其占比為48.87%，三是110kN～120kN的車(chē)輛荷載，其占比為1.13%。在全面考慮并分析不利因素的基礎上，取軸載上限，與其概率分布相乘，由此就能獲得實(shí)際車(chē)輛軸載的概率分布，100kN軸載占比達到了50%，110kN軸載占比達到了48.87%，而120kN軸載占比僅為1.13%，然后分別與車(chē)輛的交通量相乘，求出與之相匹配的軸次當量并累計相加，方可獲得受行駛車(chē)輛荷載影響的實(shí)際軸載軸次當量。以彎沉、瀝青層拉力等為重要設計指標，借助上述計算方法，可以求得JN150黃河、ZM440日野和SP9250東風(fēng)等行駛車(chē)輛的后軸的軸載參數。不同車(chē)型的實(shí)際軸載，由于在行駛過(guò)程中會(huì )形成一定的車(chē)輛荷載，使路面承受一定的作用力，所以標準軸載軸次當量也會(huì )相應增加。在充分考慮行駛車(chē)輛荷載影響的基礎上和忽略其它軸載軸次當量的條件下，以路面彎沉和路面瀝青層的拉應力作為重點(diǎn)指標，求出運行貨車(chē)軸載大于100kN的軸次當量，獲得了兩種狀態(tài)下各路齡的軸次當量.(1)道路在初始營(yíng)運段，軸次當量實(shí)際累計值與設計預期差異不大。但隨著(zhù)時(shí)間流逝和路面平整度的逐漸破壞，兩者差異越來(lái)越明顯。(2)當使用壽命為13.65年條件時(shí)，軸次當量實(shí)際累計值就已然超越了基于15年設計的2360×104。這也就是說(shuō)，設計的路面軸次當量難以滿(mǎn)足公路實(shí)際使用的承載需求。通過(guò)對半剛性路面層設計拉應力之與運行累計軸次當量的對比可知:(1)半剛性層拉應力指標與路面彎沉以及面層拉應力指標相比較，前者的軸次累計實(shí)際值與預期設計存在著(zhù)較大差異。(2)道路實(shí)際運行10.25年時(shí)，實(shí)際軸次當量累計已然超越了基于15年設計的2268×104。這也就是說(shuō)，設計的路面軸次當量難以滿(mǎn)足公路實(shí)際使用的承載需求。
2荷載振動(dòng)之于路面彎沉的設計影響
彎沉是路面結構在外力作用下發(fā)生了一定的豎向位移，彎沉值能有效反映出路面的結構強度，一般規律是彎沉值越小，則路面強度就越好。在不忽略實(shí)際車(chē)輛載荷作用的情況下，對設計彎沉指標進(jìn)行分析，能否切實(shí)滿(mǎn)足實(shí)際要求.在全面考慮實(shí)際車(chē)輛荷載的情況下，累計軸次當量增加，說(shuō)明吻合彎沉指標的路面厚度無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際要求，需對其進(jìn)行重新設計，厚度為2cm。
3車(chē)輛現實(shí)動(dòng)荷載之于路面底層容許拉力的影響
以彎沉為指標設計的路面，可大幅度改善路面結構強度，使其在設計年限內不會(huì )出現嚴重損壞與變形。不過(guò)單憑這一指標無(wú)法保證路面結構的抗彎拉性能得到改善，也不能避免裂縫，所以，需依靠層底拉應力這一指標來(lái)增強抗彎拉性能。
4車(chē)輛現實(shí)動(dòng)荷載之于平整度的影響
瀝青高速路面的平整度不可大于6，此為《公路瀝青路面養護技術(shù)規范》的明確規定，即IRI≤6。以路面彎沉參數和瀝青層拉力參數為設計基本指標條件下，路面設計平整度一般取值為6，并要求路齡長(cháng)于11.70年，求出其累計軸次當量為1539×104，也就是實(shí)際累計軸次當量，通過(guò)擬合發(fā)現，在到達10.66年以后，其累計軸次當量已然達到該參數值。依據平整度衰變模型，求解出其平整度參數值為5.48，意味需要采取養護措施。同理，基于半剛性層拉力作為主要設計參考指標時(shí)，路面平整度一旦達到4.28以后，就立即需要加強養護。對于路面養護管理人員來(lái)說(shuō)，要結合上述內容，根據實(shí)際情況，適當提高養護標準，這樣一來(lái)，不僅能使路面承受的車(chē)輛載荷作用減小，同時(shí)還會(huì )一定程度降低養護成本。
5結語(yǔ)
本文以高速公路瀝青路面為案例，在考慮車(chē)輛載荷作用的基礎上，對路面各方面特征變化及平整度養護標準變化情況進(jìn)行了全面研究與分析。在路齡不斷增加的狀態(tài)下，路面平整度通常也必然會(huì )伴隨發(fā)生變化，且車(chē)輛載荷在車(chē)輛行駛中還會(huì )有所增加，實(shí)際累計軸次當量一般會(huì )大大高于設計當量，從而導致路面受損嚴重，大大降低路面使用壽命，路表彎沉也難以滿(mǎn)足設計需求，雖然層底拉應力達到了設計標準，但都不斷增加，進(jìn)而需要提高平整度養護標準。
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