大吨位超载车辆对公路沥青路面破坏的分析

作者： 张涛

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》 2013年第6期

张涛 （信阳市公路管理局）

摘要：随着公路运输的发展，运输车辆超载已成为十分普遍的现象，超载是导致沥青路面早期破坏的主要成因。本文定量地分析了汽车超载对沥青路面使用寿命、半刚性基层以及其他方面的影响，论证了汽车超载对沥青路面结构的破坏作用，并提出了相应的合理化建议。

关键词：汽车超载 沥青路面 半刚性基层 使用寿命

1概述

上世纪末，国家为促进交通公路事业快速发展，出台了“贷款修路，收费还贷”的政策。随后河南省委、省政府出台了公路建设的双“十六字”方针，即“政治动员，经济补偿，行政干预，各方支援”和“集资建设，有偿使用，收费还贷，滚动发展”，加快了我省交通基础设施建设的速度。市委、市政府积极贯彻省委、省政府的指示精神，责成市交通公路部门多方筹措资金，加大干线公路投资力度，信阳干线公路建设也得到了快速发展，仅1998年-2005年间，信阳市交通公路系统筹集资金39.8亿元，其中省转贷资金达32亿元，新、改建、改善二级公路1300余公里，使信阳的国、省道得到极大的改善，有力地促进了信阳的经济发展，方便了人民出行。然而伴随着公路的发展，交通量的增加更加迅猛。一些地方沙场应运而生，由于受经济利益的驱动，我市干线公路上很多路段汽车超载情况相当普遍，超载率达到40-70%，甚至高达80%，更有个别车辆超载1倍，甚至2倍、3倍，超载现象十分严重。（见表1干线公路2006年收费站超载计重统计表），因此，设计使用期为12年的沥青路面，经过5-6年就要大修，给公路造成巨大的破坏。超载车辆对路面的影响，引起全社会的普遍关注。

2汽车超载对沥青路面使用寿命的影响

为了便于分析，本文对汽车超载率进行定义：（实际轴载一额定轴载）／额定轴载，用m表示，或者：（实际货载一额定货载）／额定货载。通过采用对调查结果以加权平均值的方式表示某一路段的超载率。

2.1超载相当于额定轴载累计数的增加

当前，我国的路面整体刚度是按照《公路沥青路面设计规范》中的控制指标进行弯沉值设计，通过弯拉应力指标对沥青面层、半刚性基层、底基层对二级公路进行验算；计算依据为多层弹性层状理论，以BZZ-100为设计标准轴。通过下列公式对各种车辆进行轴载换算：

式中：N——标准轴载的当量轴次；n1——被换算车型的各级轴载作用次数（次／日）；P-标准轴载；P1——被换算车型的各级轴载；C1——轴数系数；C2——轮组数(单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38)。

公式中除P1以外均为定数，P1是随车辆所拉货物的重量而变的。

利益导致汽车严重超载，进而使得P1增大。超载率分别按30 %、50%、100%、200%计算，通过公式(1)进行换算，超载30%时标准轴的数量增大3倍，超载100%时标准轴的数量增大16倍，当车辆超载200%时，标准轴的数量增大81倍，标准轴数量受车辆超载的影响比较大。

路面设计弯沉值ld是表征路面整体刚度大小的指标，是计算路面厚度的主要依据，计算公式为：

式中：Ne——设计车道的累计当量标准轴次；

Ac-As-Ab——公路等级、面层及基层相关的参数。

当路面结构确定之后，累计轴次N。的大小决定着ld的大小。

信阳市干线公路沥青路面基层均采用半刚性水泥灰土稳定砂结构，根据《公路沥青路面设计规范》，半刚性基层层底拉应力验算时，各级轴载P1作用次数n1，均应按公式(3)换算成标准轴载P的当量次数N’：

式中：N’——标准轴载的当量轴次；n1——被换算车型的各级轴载作用次数（次／日）；P-标准轴载；P1——被换算车型的各级轴载；C’1——轴数系数；C’2轮组数(单轮组为18.5，双轮组为1，四轮组为0.09)。

由式(1)、(3)知超载后相当于额定轴载累计数N分别提高到(1+m)435和(1+m)8。

从表2知，超载30%，相当于N提高到3.13或8.16倍，超载50%，相当于N提高到5.83或25.63倍，通过分析可知超载加速了对公路半刚性基层的破坏程度。

2.2超载造成沥青路面的早期损坏

式中：Ne——设计年限内一个车道上累计当量轴次（次）。t-设计年限（年）。N1——路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次／日）。r——设计年限内交通量的平均年增长率(%)。T1——车道系数。

表3为交通量增长率r以0.1计时按(5)(6)式不同超载率m的计算结果。

综上分析，车辆换算系数随着超载率的增加出现明显的增大。当超载率为50%时，公路使用寿命为3.40年，超载100%时，使用寿命仅为1.40年，而半刚性基层一次性就遭到破坏，路面使用寿命受超载的影响极大。

3其他方面影响

3.1一次性作用

超载车辆在正常道路上行驶一次，在车辆自重以及货物重量的影响下，再加上车辆对路面的震动与冲击，会压坏路面导致基层底面产生裂缝，该现象称为一次性破坏。

3.2车辙作用

沥青路面在高温的影响下会发生软化。为了提高沥青路面的高温稳定性，通过降低石油比等措施，最大限度发挥骨料级配的作用，但是，随着服役时间的延长，沥青路面的车辙难以避免。

3.3剪切作用

在刹车、上下坡，以及转弯时，行驶中的车辆会对路面产生较大的推力，这种推力随着车辆超载的增多而急剧增大，进而破坏沥青面层的剪切。

4结语与建议

4.1国内外路面设计的标准轴载

在我国，当前比较常见的车型有68种，其中单后轴额定轴重小于100KN的车型有55种，占80.8%，而单后轴重超过130KN的车型仅占总量的4.41%，然而这一小部分车型很少在公路上行驶。根据现行《公路沥青路面设计规范》的标准，各种车辆均按规定进行装载，则公路上行驶的绝大多数单轴重不大于100KN，现行规范标准是合理的，但是，必须严格控制超过标准轴载50%以上的车辆。

4.2管控超载车辆

汽车超载在一定程度上严重损坏了公路路面，缩短了沥青路面的使用寿命。特别是在高温的条件下，经过几次甚至一次就会破坏坡道、弯道处的沥青面层。建议政府依法控制，有关部门下定决心、花大力气，严格杜绝车辆的超载现象，确保公路安全、畅通。