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瀝青公路重載交通環(huán)境論文

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瀝青公路重載交通環(huán)境論文

1重載交通對瀝青公路的影響

1.1重載交通影響下瀝青公路常見的病害類型通過對國內(nèi)各地瀝青公路路面運(yùn)營狀況的調(diào)查,很多瀝青公路在通車一年左右就出現(xiàn)了橫向裂縫、縱向裂縫與網(wǎng)狀裂縫等,并出現(xiàn)了車轍、唧泥、凹陷。橫向裂縫一般集中于行車道中,通常情況下不會延伸至超車道,縱向裂縫的集中位置在行車道,同時超車道的右側(cè)也會出現(xiàn)一定的縱向裂縫;網(wǎng)狀裂縫的集中地點(diǎn)在于行車道及超車道右側(cè)附近區(qū)域,一般情況下會呈現(xiàn)細(xì)小的裂縫并向四周不斷延伸分布;車轍與凹陷主要集中于主車道局部路段,車轍的出現(xiàn)主要是因為公路長期受車輛載荷作用,如果車轍導(dǎo)致公路表面開裂,再加之雨水沖刷導(dǎo)致裂縫滲水,就會導(dǎo)致公路表面形成不可恢復(fù)的裂縫變形;唧泥與凹陷主要出現(xiàn)在車轍周圍的位置,主要原因是受雨水沖浸和車輛載荷反復(fù)作用。

1.2重載交通影響下瀝青公路常見病害的成因分析

(1)一次性作用。一輛載重量較大的貨車在瀝青路面上行駛一次,其振動沖擊就會對路面造成較大的破壞作用,造成一次性破壞,從而使瀝青路面的基層產(chǎn)生細(xì)小甚至較大的裂縫。

(2)車轍作用。瀝青路面受高溫作用就會軟化,一般情況下,在瀝青路面設(shè)計時會將油石比降低,并通過增大骨料級配增加路面的穩(wěn)定性,即便如此,在車輛長期的碾壓下,也會使瀝青路面出現(xiàn)車轍。

(3)剪切推移作用。車輛在瀝青路面行駛的過程中,不可避免的需要轉(zhuǎn)彎、急剎車等,這就會產(chǎn)生強(qiáng)大的推力,并隨著車載量的增加,這種推力會大大提高,從而對瀝青路面表層造成剪力破壞,因此,重載車輛長期行駛會加速瀝青路面表層的剪切破壞。

1.3重載交通對瀝青公路使用壽命的影響通常情況下,對于瀝青公路來說,其使用壽命的長短由三個直接因素決定:公路施工質(zhì)量的好壞、公路結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、行駛車輛的載重與速度是否與公路要求一致。現(xiàn)階段,我國公路交通事業(yè)蓬勃發(fā)展,然而一部分公路施工企業(yè)在施工技術(shù)與施工管理方式依然存在不成熟的地方,這就導(dǎo)致瀝青公路的施工質(zhì)量不過關(guān);其次,我國在公路結(jié)構(gòu)設(shè)計方面欠缺高端專業(yè)人才,瀝青公路設(shè)計中依然存在一定不合理的內(nèi)容,這勢必會影響瀝青路面的使用壽命;除此之外,近年來,載貨汽車的超載情況層出不窮,并呈日益嚴(yán)重的趨勢發(fā)展,這就造成瀝青公路路面的彎沉增大,簡短了瀝青公路的使用壽命。

2重載交通環(huán)境下瀝青公路的改進(jìn)措施

2.1改進(jìn)車輪載荷受力分析模式,重新定義輪胎接地形狀現(xiàn)階段,我國大部分載貨車采用雙輪組的行車方式,而當(dāng)前我國瀝青公路路面設(shè)計多為雙圓載荷的形式,就是說將車輪的載荷轉(zhuǎn)化為圓形均勻分布的垂直載荷,然而在重載交通的環(huán)境下,瀝青公路受到重型載重車輛的碾壓,車輛輪胎與瀝青路面的接觸形狀并不是圓形,更多情況是接近矩形,是輪胎接地面積的等效示意圖。根據(jù)輪胎接地面積等效圖進(jìn)行分析,瀝青公路路面的結(jié)構(gòu)應(yīng)按照圖中的矩形載荷進(jìn)行設(shè)計,從而可以減小重載交通對瀝青公路路面的破壞程度。

2.2調(diào)整軸載計算方式現(xiàn)階段,車輛超載的情況日益明顯,車輛的重型化發(fā)展是大勢所趨,然而國家對此方面的監(jiān)管力度還未真正全面落實(shí),這就要求工程設(shè)計人員與技術(shù)人員將現(xiàn)行公路設(shè)計規(guī)范中的標(biāo)準(zhǔn)軸載軸重進(jìn)行提高。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中的規(guī)定進(jìn)行分析,公路瀝青路面對于兩個控制指標(biāo)的計算是按照標(biāo)準(zhǔn)的單軸雙輪組軸重為100kN的軸載的累積作用次數(shù)來計算的。然而這種計算方法僅僅在單軸軸載不超過130kN的情況下適用,如果車輛的單軸軸載超過了130kN,這種計算方式就不再適用。通過大量的調(diào)查,我們可以得知,當(dāng)前貨車的設(shè)計普遍向輪數(shù)增加、輪胎直徑加大的情況發(fā)展,這勢必會導(dǎo)致車輛的軸載比130kN大,基于此,傳統(tǒng)的軸載計算方式已經(jīng)不能針對所有貨車,同時也難以跟上車輛設(shè)計的發(fā)展趨勢,因此,對重載交通環(huán)境下,軸載計算方式的更新與調(diào)整是當(dāng)前公路交通部門面臨的最緊迫任務(wù),只有對軸載計算方式進(jìn)行調(diào)整,不斷適應(yīng)車輛設(shè)計的發(fā)展趨勢,才能使瀝青公路適應(yīng)車輛向重載化發(fā)展的趨勢。

2.3增加瀝青公路路面的剪切應(yīng)力通常情況下,瀝青路面的最大剪切應(yīng)力主要存在于路面的上部,水平力以及垂直力的大小是影響最大剪切應(yīng)力的兩個關(guān)鍵因素。而在重載交通條件下,重型車輛的車輪對路面造成的水平力和垂直力都會大大增加,這勢必會導(dǎo)致路面的最大剪切應(yīng)力增加。除此之外,重型車輛的輪胎對路面產(chǎn)生的擠壓力往往呈不均勻狀態(tài),這種不均勻的情況也會增加瀝青公路路面的剪切應(yīng)力。瀝青公路路面長期受這種情況的影響,勢必會導(dǎo)致路面上部的剪切應(yīng)力越來越大,從而使瀝青公路路面產(chǎn)生剪切應(yīng)力疲勞開裂,最終使瀝青公路路面出現(xiàn)裂縫和車轍等問題。要想減小瀝青公路路面所承受的剪切應(yīng)力,就需要增加增加瀝青公路路面的剛性與強(qiáng)度,通過大量實(shí)踐經(jīng)驗顯示,這兩個指標(biāo)的計算對一般的公路來說是適合的,然而在重載交通環(huán)境下,瀝青公路路面的設(shè)計還需要將剪切應(yīng)力考慮進(jìn)去,只有充分考慮剪切應(yīng)力,才能針對重載交通環(huán)境對瀝青公路路面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計,同時還要保證路面材料的容許剪切應(yīng)力要超過重載交通環(huán)境下瀝青路面受到的水平力與垂直力的綜合作用力。因此,針對重載交通環(huán)境,對瀝青公路路面的改進(jìn)措施需要著重路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工材料的選擇方面。

作者:謝榮強(qiáng)單位:貴州省水城公路管理局

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