道路交通荷载分析及道路养护
道桥班0904010327 高尚
摘要：道路的使用情况与其承受的荷载有很大的关系，而路基路面承受的主要
荷载是汽车重量。因此应对行驶的汽车进行分析，包括汽车轮载和轴载的大小与特性；不同车型车轴的布置；设计期限内，汽车轴型的分布以及汽车通行量逐年变化的规律；汽车静态荷载与动态荷载特性等，才能更好的设计出具有良好结构性能的路基路面，以保证车辆长期快速、安全、平稳的通行。
关键字：行车荷载汽车轮载静态荷载动态荷载道路养护
Road Traffic load analysis and road maintenance
Abstract:The use of the road with its affordable load have a great relationship, subgrade and pavement bear the main load is the weight of the car. Analysis of response to a moving car, including the size and characteristics of the car wheel load and axle load; different models of axle arrangement; design period, the car axis type of distribution as well as the annual variation of the amount of automobile traffic law; auto static load and dynamic load characteristics, etc., in order to better design subgrade and pavement with good structural performance and long-term to ensure that the vehicle is fast, safe and smooth passa
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Keywords:traffic load car wheel load static load dynamic load road maintenance
近年来随着我国公路建设的飞速发展，公路里程的日益增加加快了经济的快速发展，但是公路的不断增加及其科技含量的提高也给公路的养护工作提出了越来越多新的问题。在公路使用寿命期限内，随着年限的增加，公路在其自身使用功能不断下降的同时各种病害也会日益严重。与公路建设已取得的巨大成就及远景目标相比，公路的养护管理工作却严重滞后，已经远远不能适应我国公路事业高速发展的需要。如何解决公路建设与养护管理之间日益尖锐的矛盾，合理和即使的养护工作显得尤为重要，如何采用科学合理的养护技术，以延长公路的使用寿命以及减少养护工作的时间，已引起人们的重视。公路养护管理是一项复杂的
系统工程，涉及面广、技术性强、难度大，正确理解和评价公路的运营状况和服务水平，根据实际情况安排养护维修，不断探索管理新思路，创建安全、舒适、快捷、美观的行车环境，是每位养护管理工作者应积极探索的问题。下面我仅就行车荷载对路基路面的作用以及道路养护相关的问题谈一谈自己的一些认识。
一、道路上通行的汽车
现代综合运输体系是由多种运输方式共同组成的有机整体，各种运输方式间存在很强的互补性和相互依赖性。一种运输方式的发展和运输量的增多，会给与之相配合的其它运输方式带来更多的需求，越来越紧密的协作将有助于提高运输系统的整体效率，使各自的市场不断扩大、服务不断延伸。综合运输大通道是综合运输网络的骨架和命脉，其发达程度既代表一个国家交通运输的发展水平，也是区域经济发展规模和发展水平的重要影响因素。
公路交通覆盖面广、机动灵活、时效性强、可实现门到门运输，是综合运输体系的基础，既具有通道功能，又具有集散功能。高速公路通行能力大、速度快、行车安全舒适，是综合运输体系的重要组成部分，它在综合运输体系中的基础性作用有：一是与铁路干线等其它运输方式有机配置强化综合运输通道，满足不同货物种类、旅客出行的需求，各展其长，为用户提供便利和选择；二是在铁路、水运、航空不能到达的地方提供更大范围的交通覆盖；三是为铁路枢纽、主要港口、重要机场提供便捷的集疏运条件。发达国家的实践表明，在综合运输大通道中高速公路具有十分重要的地位和作用。
通常来说道路上通行的汽车车辆主要有客车和火车两大类。客车又分为小客车、中客车、大客车。车座位从2个到20个以上不等，载重也各异。货车又分为整车，牵引式挂车和牵引式半挂车。随着集装箱运输水陆联运业务开展以后，货车已经越来越趋向大吨位发展，目前货车的最大吨位已超过40~50吨。汽车的总荷载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载作为荷载标准。在道路上行驶的多种车辆组合中，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。
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
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轮数和轴数。通常，整车型式的客、货车车轴分前轴和后轴。绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴，轴载约为汽车总重量的三分之一。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成，只有少量轻型货车由单轮组成。每一根后轴的轴载大约为前轴轴载的两倍。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拖车，采用多轴多轮，以便减轻对路面的额压力。
三、汽车对道路的静态压力
汽车对道路的作用可分为停驻状态和行驶状态，当汽车处于停驻状态下，对路
面的作用力为静态压力，主要是由轮胎传给路面的垂直压力P, 它的大小受下述因素的影响。(1)汽车轮胎的内压力Pi；2)轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状；
(3)轮载的大小。轮胎与路面的接触面形状近似于椭圆形，因其长轴与短轴的差别不大，在工程设计中以圆形接触面积来表示。将车轮荷载简化成当量的圆形均布荷载．并采用轮胎内压力作为轮胎接触压力P。货车轮胎的标准静内压力一般在0.4~0.7兆帕范围内。通常轮胎与路面接触面上的压力略小于内压力，约为0.8~0.9兆帕。
四、运动车辆对道路的动态影响
行驶状态的汽车除了施加给路面垂直静压力之外，还给路面施加水平力、振动力.此外由于汽车以较快的速度通过，这些动力影响还有瞬时性的特征。
汽车在道路上等速行驶，车轮受到路面给它的滚动摩阻力，路面也相应受到车轮施加于它的一个向后的水平力；汽车在上坡行驶，或者在加速行驶过程中，为了克服重力与惯性力，需要给路面施加向后的水平力，相应在下坡行驶或者在减速行驶过程中，为了克服重力与惯件力的作用，需要给路面施加向前的水平力。汽车在弯道上行驶，为了克服离心力，保持车身稳定不产生侧滑，需要给路面施加侧向水平力。特别是在汽车起动和制动过程中，施加于路面的水平力相当大。
五、交通分析
道路上通行的车辆不仅具有不同的类型和不同的轴重，面且通行的车辆数目也是变化的。路面结构设计
中，要考虑设计年限内，车辆对路面的综合累计损伤作用，必须对现有的交通量、轴载组成以及增长规律进行调查和预估，并通过适当的方式将它们换算成当量标准轴载的累计作用次数。
车辆在道路上行驶时，车轮的轨迹总是在横断面中心线附近一定范围内左右摆动，由于轮迹的宽度远小于车道的宽度，因而总的轴载通行次数既不会集中在横断面上某一固定位置，也不可能平均分配到每一点上，而是按一定规律分布在车道横断面上，称为轮迹的横向分布。
轮迹横向分布频率随许多因素如：交通量、交通组成，车道宽度交通管理规则等而变化，需分别各种不同情况，通过实地调查，才能确定。
2003年我国主要公路通道的平均交通量为15000辆/日（小客车，下同）。预计到2010年，我国主要公路通道的平均交通量将达到30000辆/日，2020年将分别达到56000辆/日, 京沪等交通量较大路段预计可达到每天10到13万辆。
总结上述预测结果，可以得到以下结论：第一，公路运输量：2010年，全国公路客运量和旅客周转量分别将比2002年增长63%和83%，公路货运量及货物周转量分别将比现在增长36%和44%；2020年，全国公路客运量和旅客周转量分别将比现在增长1.5倍和2.2倍，公路货运量及货物周转量分别将比2002年增长0.8倍和1.2倍。第二，主要公路通道交通量：2010年及2020年，我国主要公路通道平均交通量将达到30000辆/日、56000辆/日，分别是目前的2倍和3.7倍。
六、道路养护
道路养护定义：对原有技术标准过低的路线和构筑物及沿线设施进行分期改善和添建，逐步提高道路的使用性能和服务水平，不断满足全社会对道路的要求。
养护工程分为一般养护和大修两类：一般养护是属于经常性和预防性的工作；大修是属于改善性和加强性的工作。一般养护工程包括路面、路肩、路边、人行道、桥梁和交通服务设施等的养护，以及排水、冰雪的控制。
1、路面养护道路养护随着等级的提高、交通量大量增加和材料价格的增长，养护费用大量用于路面上，因此路面养护占重要地位。养护工作内容随路面的种类不同而异：对于低级的砂砾、碎石路面，主要是平整度和路拱的维持、磨耗层的刮扫和材料的补充；对于低级沥青路面如沥青表面处治等，主要是补坑、封面、松散材料的重拌或重铺等；对于高级路面如沥青混凝土路面则有坑洞裂缝的挖补、表面的封层及防滑措施等；水泥混凝土路面，主要是接缝的填封、板底淘空的填实和局部板体的更换等。路面养护工作的特点是量小而分散，因此所需材料的加工和处理要取用方便，施工工具要小巧灵活，最好一机多用，噪声要低，施工方法要快速安全不影响或少影响交通，施工标志要昼夜鲜明，防护要周到，以免发生交通事故。
2、路肩养护路肩养护工作随其表面的性质而异，如草皮路肩，需按时修剪，不使积水，必要时进行施
肥、补植、浇水等养草工作；硬质路肩是和相同的路面养护一样办理；至于土路肩和砂砾质路肩，要在天气良好时用工具或平路机及时整修并具有一定的横向排水坡度，如产生车辙和沉陷应随时平整以防发生交通事故。
3、路边养护两旁路边的养护如有草皮则和路肩一样维护，干草随时清除以防火灾；妨碍视距的树丛应加修剪；边坡防冲可用植草或表层处理等方法；岩石松动之处，必要时可用水泥混凝土铺补或设立金属网以防坠落到路面上；路旁行道树、绿化的修整、喷药、补栽等均有专用的机械以增加工效。
4、人行道养护城市道路的人行道，应经常维修，保持平整、无坑洞、不积水和防滑。排水包括维持边沟、涵管、进水口和集水池的清洁畅通，消除沉积物和树枝，修理被冲毁的构筑物，用铺砌、植草、块石护坡和护岸等以抵抗水流的冲刷破坏。
5、进行路肩和路边养护，注意防水和排水，都是为了防止路基病害，保持路基稳定，也就是路基养护工作。冰雪控制在寒冷地带，除雪是冬季的主要养护工作，通讯联络对于除雪工作十分重要。防雪的措施，如在适当位置装设防雪墙，防雪走廊，树木特别是针叶树或其他植物也对积雪有削弱的作用，在郊区公路上常用的除雪机具有：平路机、翼形雪犁和转犁等；在市区道路上一般是铲在卡车上运走。在雨雪后易形成冰面或暗冰可使路面摩阻系数降低，对行车十分危险，尤其是在急弯陡坡地段，常用清洁的粒砂，石屑或煤渣等物铺洒防滑，有时用盐水或粒盐降低冰点，防止结冻，也是行之有效的措施，但大量长期使用，往往对水泥混凝土路面起侵蚀破坏的作用。
大修工程主要是线路及工程设施的改建和路面大修。路线及工程设施的改建对原有技术标准的路线、构筑物及设施进行改建或扩建，提高道路的使用性能。路面大修：指一般养护手段不能解决的工程。主要目的是：①改善路面平整；
②延长路面寿命；③改进路面光滑度；④基层不良路段的翻修加固；⑤改善排水等。其技术内容有：翻修、罩面和再生沥青路面等；再生沥青路面又分为就地复拌和集中厂拌两类。由于路面养护日趋重要，近十年来，创立了路面管理系统，用系统工程的方法收集路况情报，确定路面损坏的原因，选择养护和大修的最有效方案，以达到少花钱养好路的目的。
道路的工作条件非常恶劣，不但要反复承受荷载，而且还要受到严格的气候作用。养护维修又是复杂辛苦而简单乏味的工作，很容易视忽视。但随着社会的发展，对道路提供的服务要求却越来越高。为了使道路保持良好状态及进行经济的运营，要求对道路进行经常的养护维修，防止道路的老朽和损耗就成为一项重要的工作。
参考文献：《黑龙江科技信息》2008年27期杨大勇
《中国公路》2009年9月
《路基路面工程》邓学钧人民交通出版社
汽车轮胎寿命
《路基路面工程》2006 黄晓明
《国家高速公路网规划》2004 交通部规划研究院
《道路养护与维修》万国朝人民交通出版社
许永明主编．公路养护与管理．北京：人民交通出版社，1998。