探究超载车辆弯沉等效换算方法

　　摘要：本文利用理论弯沉与实际弯沉双重等效概念提出了新的轴载等效换算系数计算公式，试验和理论依据比较充分。

　　关键词：超载车辆 弯沉等效 等效系数 理论弯沉 实际弯沉

　　随着经济的迅速发展和运输者对自身经济利益的片面追求，目前公路上的大中型载货汽车超载运行已是非常普遍的现象。实际调查中发现，在不少地区中型货车如东风、解放等载重量可达10t，后轴重可达13t以上;大型货车如黄河JN-163等，后轴重可达18t以上，它们对路面破坏作用是不可忽视的。由于全国各地的经济结构、发展水平不同，车辆超载在不同地区有较大的差异，有的地区超载现象远比以上情况严重，例如河北省宣大线，大部分载货车辆为运煤车，后轴重可达30多t，若按四次方公式计算等效系数，所设计的路面厚度太大，实践中难以应用。由于四次方公式对大吨位轴载既没有做过试验，又缺乏充分的理论根据，设计者不能放心使用，因而迫切需要找到一种既能解决超载的破坏性问题，又能为人们所接受的理论依据指导路面设计。

　　1　国内外现有轴载换算公式的分析

　　鉴于此种情况，我们从分析AASHO四次方公式的来源入手寻求其中的原因。AASHO四次方公式的得出是建立在大型的实地试验基础之上的，用22 辆轻型货车和104辆半拖挂牵引车在试验路上每天行驶15h，共作了1 114 000次行车重复荷载试验，用以模拟州内一般道路或州际道路上行驶大轴载和高速混合载重车及一般车辆的实际情况，试验车行驶总里程达28 168km。AASHO试验路的基本方程是根据试验路的大量资料，把各路段的各个路面结构所经受不同车型的荷载作用次数N与路面耐用性指数PSI的损失值的关系进行整理而得：

　　(3)式以容许弯沉等效为原则进行推导，本质上是指换算轴与标准轴的实际弯沉等效，但是由于路面结构实际弯沉的变异性较大，所以实际弯沉等效尚不能保证作为路面结构设计基础之一的理论弯沉也等效，因此为使轴载换算公式具有充分的理论依据，需要增加理论弯沉等效作为又一约束条件，即应提理论弯沉和实际弯沉都等效的双重等效条件。

　　2　基于理论弯沉等效与实际弯沉等效的轴载换算方法

　　2.1　公式推导

　　通过上述对国内外已有公式的分析，得知现有轴载换算公式对于较大吨位超载轴的等效换算缺少理论保证，为了解决超载轴的换算问题，我们采用理论弯沉与实际弯沉双重等效的方法推导轴载换算公式。双重等效公式为：

　　(15)式为双重弯沉等效条件下超载轮半径计算公式，代入(14)式即可得超载轴轮压P，而后把P、δ值代入(3)式，即得超载轴的轴载换算系数。可以看出，由此得到的P、δ值与超载车辆的实际P、δ值不一定相等。为方便起见，本文把由双重弯沉等效约束所得超载轴的P、δ值称为虚拟轮压和半径，所代表的车轮称为虚拟轮，表1将讨论虚拟轮所造成的误差。

　　2.2　等效换算系数比较

　　分别利用我国现行规范公式、AASHO四次方公式和本文所推导公式计算2～35t轴载的等效换算系数如表1所示。

　　由表1 可以看出，当轴重小于17t时，三种轴载换算方法所得轴载换算系数的差别很小，表明在该轴载区间三种方法可以互换。由于轴载小于17t在AASHO试验轴载范围以内，所以该计算结果表明本文公式与试验所得结果比较接近，为本文公式的可靠性提供了试验依据。当轴载大于17t以后，随轴载增加，三种轴载换算公式轴载换算系数的差距越来越大，相同轴载时轴载换算系数由大到小依次为规范方法、AASHO方法及本文方法。前已述及，若按规范方法进行超载车辆路面结构设计，会得出偏厚的设计结果，因此规范方法是不适用的。上述分析及计算结果表明，本文公式不但具有较为充分的理论依据，且在常规轴载范围内与试验结果比较接近，又具有最小的轴载换算系数，按本文方法设计的路面结构厚度将比规范方法减薄，较为符合超载车辆路面的实际情况，因此按本文方法进行超载车辆路面结构设计比较合适。

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文章名称： 探究超载车辆弯沉等效换算方法

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