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淺析道路與橋梁中的超限運輸

作者:聶華靜來源:原創(chuàng)日期:2013-06-15人氣:764
近年來,公路橋梁建設(shè)質(zhì)量隨著科技的進步、施工水平的提高以及管理的逐步規(guī)范化有了明顯的改善,但仍有些公路在質(zhì)量合格、甚至質(zhì)量優(yōu)良的情況下仍不能達到設(shè)計使用年限,甚至有的道路只能達到設(shè)計使用年限的八分之一或十分之一。例如廈漳高速公路廈門段,該段高速公路長11.85km,1997年12月建成通車,使用1年后就發(fā)現(xiàn)部分路段路面發(fā)生開裂現(xiàn)象。通過技術(shù)部門的檢測、調(diào)查和試驗發(fā)現(xiàn),廈門往漳州方向(下行線)車道通車以來,路況基本良好,裂縫較少。而漳州往廈門方向(上行線)車道部分路段出現(xiàn)橫向裂縫、網(wǎng)狀裂縫、局部出現(xiàn)車轍和凹陷、唧泥。病害的主要特征,一是橫向裂縫集中在行車道,一般沒有伸入超車道;二是縱向裂縫主要集中在行車道,以及超車道右側(cè)附近;三是網(wǎng)狀裂縫主要集中在行車道及超車道右劃線附近區(qū)域,呈現(xiàn)細小分布較廣;四是主車道局部路段有明顯車轍和凹陷。主車道這種車轍是由于行車荷載作用、路表開裂后的滲水引起的不可恢復(fù)的永久變形,而不是常見的高溫引起的車轍。
就我國南方道路設(shè)施而言,現(xiàn)有高速公路橋梁、城市主干道的路面大多是采用瀝青混凝土路面,屬于柔性路面半干性基礎(chǔ),是一種以礦物料作骨料和以具有彈塑性的粘結(jié)料混合,經(jīng)鋪裝和碾壓而成的路面結(jié)構(gòu)層,其強度主要來源于骨料顆粒問摩阻力和粒料與結(jié)合料之間的粘聚力,是靠相鄰顆粒傳遞應(yīng)力的路面結(jié)構(gòu)層。它的工作特點是抗彎強度低,依靠抗壓和抗剪強度來抵抗車輪所施加的作用力,在荷載作用下會產(chǎn)生一定的變形。但若因重荷載重復(fù)作用且作用時間長(超限車輛車速慢),將導(dǎo)致殘余彎沉值越來越大,使路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生陡深的彎沉盆,路面承重層處于最不利的彎拉狀態(tài),使路面結(jié)構(gòu)層能夠承受彈性變更形的次數(shù)(即車輛行駛次數(shù))大為減少,路面的壽命也就大為縮短。
據(jù)河北省交通廳公路局統(tǒng)計測算,一條設(shè)計使用年限15年的公路,如果行駛車輛超限100%,那么其實際使用年限僅為設(shè)計使用年限的10%左右,更何況實際上超限都在100%以上,甚至有的車輛超限達300%!
綜上所述,行駛的超限運輸車輛是導(dǎo)致道路、橋梁短期損壞是主要原因之一。
二、超限運輸車輛對公路的破壞原因分析
隨著我國改革和建設(shè)的不斷發(fā)展,社會主義市場經(jīng)濟體制的建立和完善,公路建設(shè)、公路運輸、汽車制造正處在一個新發(fā)展時期?;?、電力、油田、礦山、水利等行業(yè),引進、制造、采用了許多大型設(shè)備和大噸位運輸車輛,道路運輸部門為了適應(yīng)公路貨運量猛增的需要,也添置了許多大型車輛。同時,為測定車輛超標準,各種試驗相繼而出。
通過靜荷載加載變形試驗,可以了解道路在運輸車輛荷載的重復(fù)作用下路面荷載與路面變形關(guān)系,當荷載小于一定數(shù)值時,路面變形隨荷載的增加而成正比例增加,荷載與變形之間呈直線關(guān)系。在這段內(nèi)路面主要產(chǎn)生彈性壓縮。當荷載超過一定數(shù)值時,荷載與路面變形間不再是直線關(guān)系,路面內(nèi)發(fā)生局部剪切變形,當繼續(xù)增強荷載至大于臨界時,變形急劇增加,路面強度喪失,產(chǎn)生塑性流動,路面破壞。
1958年美國各州公路工作者協(xié)會(AASHO)在研究了不同汽車軸載質(zhì)量對各種結(jié)構(gòu)及材料修筑的路面的破壞情況后,提出了反映汽車軸載質(zhì)量與公路路面之間破壞關(guān)系的“四次方法則”,即汽車對路面的破壞作用與汽車軸載質(zhì)量的n次方成正比,用公式表示為:EF=(p/p0)u,式中:p0一為標準軸載質(zhì)量;p為任一軸載質(zhì)量;EF為P對路面的破壞作用次數(shù)換算成P。
對路面的重復(fù)作用次數(shù)的換算系數(shù),也可稱為破壞系數(shù)。這一著名研究成果已被各國道路工程界所采用。各國所取的標準軸載質(zhì)量及指數(shù)n取值各不相同。

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