第三章 水泥混凝土路面交通参数的调查与分析
§3-1 交通荷载调查方法
汽车是路基路面的服务对象,路基路面的主要功能是长期保证车辆快速、安全、平稳地通行。汽车荷载又是造成路基路面结构损伤的主要成因,而且,车辆荷载的作用又是影响路面使用寿命的关键因素之—。因此,为了保证设计的路基路面结构达到预计的功能,具有良好的结构性能,车辆荷载是路面设计时考虑的重要因素。影响路面设计的车辆荷载作用的参数主要是:设计使用期内标准轴载的累计作用次数。为此,需采集交通量和轴载方面的数据,预测设计使用期内的交通增长,进行标准轴载作用次数的当量换算等交通分析。
首先应对行驶的汽车作调查分析,包括汽车轮重与轴重的大小与特性;不同车型车轴的布置等。
一、车辆的种类
道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。
客车又分为小客车、中客车与大客车。小客车自身重量与满载总重都比较轻,但车速高,一般可达120km/h,有的高档小车可达200km/h以上;中客车一般包括6个座位至20个座位的中型客车;大客车一般是指20个座位以上的大型客车(包括铰接车和双层客车),主要用于长途客运与城市公共交通。
货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。整车的货厢与汽车发动机为一整体;牵引式挂车的牵引车与挂车是分离的,牵引车提供动力,牵引后挂的挂车,有时可以拖挂两辆以上的挂车;牵引式半挂车的牵引车与挂车也是分离的,但是通过铰接相互连接,牵引车的后轴也担负部分货车的重量,货车厢的后部有轮轴系统,而前部通过铰接悬挂在牵引车上。货车总的发展趋向是向大吨位发展,特别是集装箱运输水陆联运业务开展之后,货车最大吨位已超过40—50t。
在交通调查中,一般将汽车分为十类:即小型客车、大型客车、小型载货汽车、中型载货汽车、中型载货自卸汽车、中型载货特种汽车、大型载货自卸汽车、大型载货特种汽车、载货拖拉机、大型载货汽车。每种汽车应属于何种分类,交通部工管司提供了交通调查分类图。交通调查时,只要先熟悉每种汽车应属于何种类型,便可得出某断面昼夜混合汽车交通量。
汽车的总重量通过车轴与车轮传递给路面,所以路面结构的设计主要以轴重作为荷载标准,在道路上行驶的多种车辆的组合中,重型货车与大客车起决定作用,轻型货车与中、小客车影响很小,有时可以不计。
路面结构设计与验算使用的交通量是标准轴载累计作用次数。实际计算时,对沥青路面,只将轴载大于2.5KN的汽车计入。但是在考虑路面表面特性要求时,如平整性、抗滑性等,以小汽车为主要对象,因为小车的行驶速度高,所以要求在高速行车条件下具有良好的平稳性与安全性。
二、汽车的轴型
车辆的全部质量都是通过车轮传给路面的。车辆停放在路面上时,车轮传给路面的荷载是静荷载。静荷载的大小与车辆总质量及轮轴的型式有关。
由于作用在路面的设计荷载千变万化,一般选用一种轴载作为路面结构设计的标准轴载,其它各种轴载按照一定的原则换算成标准轴载。而标准轴载一般要求对路面的响应较大、同时又能反映本国公路运输运营车辆的总体轴载水平。
为了统一设计标准和便于交通管理,各个国家对于轴重的最大限度均有明确的规定。据国际道路联合会1989年公布的统计数据,在141个成员国和地区中,轴限最大的为140kN,近40%执行100kN轴限。我国根据公路运输运营车辆的实际,公路与城市道路相关路面设计规范中均以100KN作为设计标准轴重,通常认为我国的道路车辆轴限为100kN。美国为18kip(80.1KN—单轴)(1KN=224.809lbf)、32kip(142.34KN—双轴);德国为110KN;印尼为50KN;黎巴嫩为140KN;联合国141个成员国的比例如下:小于100KN占67.36%、101KN~110KN占11.56%、111KN~120KN占5.44%、大于121KN占15.64%。
通常,整车形式的客、货车车轴分前轴和后轴。绝大部分车辆的前轴为二个单轮组成的单轴,轴载约为汽车总重力的1/3。极少数汽车的前轴由双轴单轮组成,双前轴的载重约为汽车总重的一半。汽车的后轴有单轴、双轴和三轴三种,大部分汽车后轴由双轮组组成,只有少量轻型货车由单轮组成后轴。每一根后轴的轴载大约为前轴轴载的两倍。目前,在我国公路上行驶的货车的后轴轴载,一般在60~130kN范围内,大部分在100kN以下。各种不同轴型的货车如表3-1-1所示,我国常用汽车路面设计参数如表3-1-2所示。
轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结构强度,标准轴载问题涉及运输经济和
路面结构经济性两个方面。国外目前有货车重型化、载客汽车小型化的趋势,使公路运输超限问题同样日趋严重。对中国,由于市场经济的逐步建立,公路货运的经济性为货运部门主要考虑的因素,超限车辆的比例愈来愈大。路面结构的早期破坏与公路货运的超限有很大的关系,因此,必须加强管理,尽可能限制超限车辆的运行。无论是客车还是货车,车身的全部重力都通过车轴上的轮子传给路面,因此,对于路面结构设计而言,更加重视汽车的轴重。由于轴重的大小直接关系到路面结构的设计承载力与结强度,为了统一设计标准和便于交通管理,各个国家对于轴重的最大限度均有明确的规定。
超载运输是指车辆所装载的货物超过车辆额定载货质量。对路面设计来说,超限运输主要指运输车辆超过路面结构的容许承载能力。超载但不超限的车辆对路面的使用寿命有一定的影响,超载且超限的车辆对路面的使用寿命有很大的影响,有的甚至超过路面或桥梁结构的极限承载力,使路面结构出现结构性破坏、使桥梁结构出现整体破坏,产生严重的安全事故。对超载条件下路面结构的设计问题,公路设计技术人员十分重视,目前中国交通部已经颁布并实施了公路超限运输管理条理。
由于汽车货运向大型重载方向发展,货车的总重有增加的趋势,为了满足各个国家对汽车
轴限的规定,趋向于增加轴数以提高汽车总重,因此出现了各种多轴的货车。有些运输专用设备的平板挂车,采用多轴多轮,以便减轻对路面的压力。
不同类型的货车示意图              表3-1-1
限牌城市
序号
简图
典型车名
序号
简图
典型车名
1
跃进
9
挂车
2
解放
10
黄河挂车
3
黄河
11
五十铃
4
日野
12
半挂大于20吨
5
大拖拉
13
集装箱小于25吨
6
客车
14
集装箱大于25吨
7
大客车
15
车轴数大于6
日产逍客8
半挂
16
大中型拖拉机
我国常用汽车路面设计参数          表3-1-2
汽车型号
总重
(KN)
载重
(KN)
前轴重
(KN)
后轴重
(KN)
后轴数
轮组数
轴距
出产国
1
解放CA10B
80.25
40.00
19.40
60.50
1
中国
2
解放CA15
91.35
50.00
20.97
70.38
1
中国
3
解放CA30A
99.90
46.50
26.50
2×36.70
2
中国
4
解放CA30A
103.00
46.50
29.50
2×36.75
2
中国
5
解放CA50
92.90
50.00
28.70
68.20
1
中国
6
解放CA340
78.70
36.60
22.10
56.60
1
中国
7
解放CA390
105.15
60.15
35.00
70.15
1
中国
8
东风EQ140
92.90
50.00
23.70
69.20
1
中国
9
黄河JN150
150.60
82.60
49.00
101.60
1
中国
10
黄河JN162
174.50
100.00
59.50
115.00
1
中国
11
黄河JN162A
178.50
100.00
62.28
116.22
1
中国
12
黄河JN253
187.00
100.00
55.00
2×66.00
2
中国
13
黄河JN360
270.00
150.00
50.00
2×110.0
2
中国
14
黄河QD351
145.65
70.00
48.50
97.15
1
中国
15
延安SX161
237.10
135.00
54.60
2×91.25
2
135.0
中国
16
长征XD160
213.00
120.00
42.60
2×85.20
2
中国
17
长征XD250
189.00
100.00
37.80
2×72.60
2
中国
18
长征XD980
182.40
100.00
37.10
2×72.65
2
122.0
ds品牌故事中国
19
长征CZ361
229.00
120.00
47.60
2×90.70
2
132.0
中国
20
交通SH141
80.65
43.25
25.55
55.10
1
中国
21
交通SH361
280.00
150.00
60.00
2×110.0
2
130.0
中国
22
南阳351
146.00
70.00
48.70
97.30
1
中国
23
齐齐哈尔QQ560
177.00
100.00
56.00
121.00
1
中国
24
太脱拉111
186.70
102.40
38.70
2×74.00
2
120.0
捷克
25
太脱拉111R
188.40
102.40
37.40
2×75.50
2
122.0
捷克
26
太脱拉111S
194.90
102.40
38.50
2×78.20
2
122.0
捷克
27
太脱拉138
211.40
120.00
51.40
2×80.00
2
132.0
捷克
28
太脱拉130S
218.40
120.00
50.60
2×88.90
2
132.0
捷克
29
太脱拉138S
225.40
120.00
45.40
2×90.00
2
132.0
捷克
30
吉尔130
85.25
40.00
25.75
59.50
1
前苏联
31
斯柯达706R
140.00
73.00
50.00
熊猫报价90.00
1
捷克
32
斯柯达706RTS
138.00
65.50
45.00
93.00
1
捷克
33
日野KB222
154.50
80.00
50.20
104.30
1
日本
34
日野KF300D
198.75
106.65
40.75
2×79.00
2
127.0
日本
35
日野ZM440
260.00
152.00
60.00
2×100.0
2
127.0
日本
36
尼桑CK10G
115.25
66.65
39.25
76.00
1
日本
37
尼桑CK20L
149.85
85.25
49.85
100.00
1
日本
38
尼桑6TW(I)13SD
219.85
121.95
44.35
2×87.75
2
日本
39
尼桑CW(L)40HD
237.60
141.75
50.00
2×93.80
2
日本
40
扶桑FP101
154.00
94.10
54.00
100.00
1
日本
41
扶桑FU102N
214.00
133.80
44.00
2×85.00
2
日本
42
扶桑FV102N
254.00
164.95
54.00
2×100.0
2
日本
43
菲亚特682N3
140.00
75.50
10.00
100.0
1
意大利
44
菲亚特650E
105.00
67.00
33.00
72.00
1
意大利
45
依士慈TD50D
142.95
76.65
46.55
96.40
1
日本
46
依士慈TD50
132.20
76.65
42.20
80.00
1
日本
47
依发H6
132.00
什么叫无级变速
65.50
45.50
86.50
1
德国
48
布切奇5BR2N
92.50
50.00
24.55
67.95
1
罗马尼亚
49
喀什布阡131
68.25
35.00
18.00
50.25
1
罗马尼亚
50
劳斯莱斯报价及图片
切贝尔D350
72.00
35.00
24.00
48.00
1
匈牙利
51
切贝尔D420
83.00
45.00
28.20
54.80
1
匈牙利
52
切贝尔D45.01
101.00
55.00
32.00
69.00
1
匈牙利
53
切贝尔D750.0
160.00
93.60
60.00
180.00
1
匈牙利
54
沃尔沃N8648
175.00
100.00
55.00
120.00
1
瑞典
55
斯堪尼亚L760
180.00
100.00
70.00
120.00
1
瑞典
56
玛斯200
137.00
72.00
36.00
101.00
1
前苏联