具体交通条件下车辆轴载换算系数计算方法

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文章编号:1673-6052(2019)05-0053-03 DOI:10.15996/j.cnki.bfjt.2019.05.015
具体交通条件下车辆轴载换算系数计算方法
常家树
(辽宁省高速公路运营管理有限责任公司 沈阳市 110003)
摘 要:依据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)对车辆当量设计轴载换算系数的确定过程进行分析,并参考国家及地方相关超限超载的治理政策,提出了具体设计交通条件下车辆当量设计轴载换算系数的计算方法。

关键词:特定交通;车辆当量设计轴载;换算系数
中图分类号:U414 文献标识码:A
1 概述
《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2017)
(以下简称设计规范)已于2017年9月正式实施。

规范中对于交通荷载的计算采用将车辆按轴型及轮
胎数量划分为11类,然后将每类车换算为标准轴载
作用次数来确定设计轴载作用次数,这需要首先确
定车辆当量设计轴载换算系数。

对于此系数,规范
规定可以采用三个水平来确定,其中,水平一是依据
道路的实际荷载确定,水平二是根据当地经验确定,
水平三是根据规范中推荐的数值来确定。

在实际应
用中,对于低等级道路或者新建的高等级道路,由于
缺乏必要的资金、时间及技术手段,故很难依据水平
一来进行设计,而水平二的建立需要大量的地方统
计数据,因此对其应用受到一定的限制,所以设计时
绝大多数采用的是水平三,也就是规范中推荐数值。

由于规范中推荐数值是建立在全国交通条件下的一
般值,对于具体设计的某一条路,荷载计算针对性不
强,依据规范,对具体计算过程进行细化分析。

2 车辆当量设计轴载换算系数确定过程分析
由于设计规范中对车辆当量设计轴载换算系数
给出了推荐值,但未给出其确定方法,不能直接进行
应用。

故需依据其提供的计算公式,找到具体的计
算过程。

车辆类型分类及相关参数的定义与设计规
范相同。

首先依据式(1)确定车辆的当量设计轴载
换算系数:
EALF
m=EALF
ml
×PER
ml
+EALF
mh
×PER
mh
(1)
式中:EALF

为m类车辆的当量设计轴载换算
系数;EALF
ml
、EALF
mh
为m类车辆中非满载及满载
的当量设计轴载换算系数;PER
ml
、PER
mh
为m类车
辆中非满载及满载的车辆百分比。

分析满载车的轴载换算系数,则式(1)变为:
EALF

=EALF
mh
=∑i(NAPTmi∑j(EALFmij
×ALDF
mij
))(2)
式中:NAPT
mi
为m类车辆i种轴型的平均轴数;
ALDF
mij
为m类车辆i种轴型在j级轴重区间的轴重
分布系数;EALF
mij
为m类车辆i种轴型在j级轴重
区间的当量设计轴载换算系数。

首先假定,所有车辆均按《道路车辆外廓尺寸、
轴荷及质量限值》(GB1589-2004)中规定的上限值
进行装载,则式(2)中的j=1,ALDF
mij
=1,此式变
为:
EALF

=EALF
mh
=∑i(NAPTmi×EALFmi)
(3)
EALF
mi
=c

×c



mi


)b(4)
式中:c

为轴组系数;c

为轮组系数;P

为设计
轴载100kN或10t;b为换算系数。

为达到水平三规定的当量设计轴载换算系数具
体值,每类车辆需要在GB1589-2004中规定的轴
载上限值基础上,进行一定比例的超限。

具体计算
结果见表1。

表中的轴组序号是依据规定的各类车
由前到后的轴组顺序。

通过调整不同车辆类型的超




2019年 第5期 北方交通
限比例,计算出整车换算系数。

但车辆载重量超限时,一般是承重轴超限而方向轴轴载增加较少,这涉及到荷载的重新分配问题,但其对最终的计算结果影响较小,所以忽略此方面的影响。

从表1中的计算结果可得到以下几点结论:(1)表1提到的满载车实际指的是车辆装载存在一定比例的超限车辆;
(2)表1中,在计算无机结合料稳定层层底拉
应力(以下简称基层用系数)、沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形(以下简称沥青层用系数)、路基顶面竖向压应变(以下简称路基用系数)等不同的指标时,使用了不同的超限比例。


3)计算基层层底拉应力时,采用了远高于其它指标计算时的超限比例。

其中以6类车数值最大,超限比例约79.5%。

表1计算不同指标时,采用的超限比例见表2。

表1 超限比例与设计轴载换算系数确定过程
车型编号
GB1589标准轴载
轴组序号
1234总重超限比例(%)
超限后轴载轴组序号
1234总重各轴组换算系数
1234整车换算系数
无机结合料稳定层层底拉应力(
b=13)2类711 1819.58.413.1 21.50.435.1 35.53类710 1755.110.915.5 26.413.1301.1
314.24类719 2642.510.027.1 37.04.4133.2 137.65类725 3249.310.437.3 47.8
8.0
64.9 72.96类7718 3279.512.612.632.3 57.487.8
87.8
1330.2 1505.77类71019 3652.110.615.228.9 54.710.1232.5310.3 553.08类71026 4359.611.216.041.5 68.619.0436.4258.1 713.59类71824 4951.610.627.336.4 74.3
9.8
147.846.7 204.310类7710254954.910.810.815.538.775.912.912.9295.9105.1426.811类71610104360.011.225.616.016.068.819.664.4450.7450.7985.4沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形(b=4)
2类711 182.07.111.2 18.41.21.6 2.83类710 1718.58.311.9 20.12.12.0 4.14类719 2611.07.821.1 28.91.62.6 4.25类725 3224.58.731.1 39.82.63.7 6.36类7718 3222.18.58.522.0 39.12.42.43.1 7.97类71019 3612.07.811.221.3 40.31.71.62.7 6.08类71026 4314.58.011.529.8 49.21.91.73.1 6.79类71824 498.07.619.425.9 52.91.51.91.8 5.110类7710254910.57.77.711.127.654.11.61.61.52.37.011类71610104332.59.321.213.313.357.03.32.73.13.112.1路基顶面竖向压应变(b=5)
2类711 184.07.311.4 18.70.92.0 2.93类710 1726.08.812.6 21.42.43.2 5.64类719 2617.08.222.2 30.41.77.1 8.85类725 3223.88.731.0 39.62.210.2 12.46类7718 3233.79.49.424.1 42.83.23.210.6 17.17类71019 3618.58.311.922.5 42.71.82.37.6 11.78类71026 4315.78.111.630.1 49.81.62.18.8 12.59类71824 4915.58.120.827.7 56.61.65.15.9 12.510类7710254917.28.28.211.729.357.41.71.72.27.713.311类

16
10
10
43
38.2
9.7
22.1
13.8
13.8
59.4
3.8
6.9
5.0
5.0
20.8
表2 满载车不同计算位置时采用的超限比例一览表(%)
计算位置
2类
3类
4类
5类
6类
7类
8类
9类10类11类
基层用系数19.555.142.549.379.552.159.651.654.960.0沥青层用系数2.018.511.024.522.112.014.58.010.532.5路基用系数4.026.017.023.833.718.515.715.517.238.2
从表2中可看出,计算基层、沥青层及路基指标时各类车的超限比例平均值分别为52.4%、15.6%
及21.0%。

3 具体交通条件下车辆当量设计轴载换算系数计算方法
车辆当量设计轴载换算系数的大小取决于车辆的实际载重。

而车辆载重的大小与国家及各省地方政策密切相关。

我国对治理超载超限车辆处罚力度
—45—北方交通 2019年 第5期
一直较大,因此货车司机在装载货物时,必然严格依据国家及各地方政策。

《中华人民共和国道路交通安全法》第九十二条规定货运机动车超过核定载质量百分之三十或者违反规定载客的,处五百元以上二千元以下罚款。

2016年7月工信部、交通部、工商总局、公安部及质检总局多个部门联合发布了《关于进一步做好货车非法改装和超限超载治理工作的意见》(交公路发 2016 124号)。

文件中规定严格按照《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589)规定的最大允许总质量限值,统一车辆限载标准。

取消车货总重超过55t、平均轴载超过10t和载货超过车辆出厂标记载质量的超限超载认定标准。

3.1 满载车当量设计轴载换算系数
货车司机会追求经济效益最大化,在满足国家政策的前提下,尽可能地进行装载。

因此,我们可以依据各地方政策或实际测量道路所在区域的车辆超载比例来进行车辆满载时当量设计轴载换算系数计算。

以辽宁省为例,货车高速公路基本费率为0.09元/t·km,其对车辆计重收费的政策如下:
(1)超限率≤30%,且车货总质量≤55t:按合法装载车辆计重收费。

(2)30%<超限率≤100%,且车货总质量≤55t:对超限≤30%部分,按基本费率计收,对超限30%<超限率≤100%部分,按基本费率的3倍递增到6倍计收。

(3)超限率>100%,且车货总质量≤55t:对超限>100%部分,按基本费率6倍计收。

(4)车货总质量>55t:对车货总质量>55t部分,按基本费率16倍计收。

从以上政策可分析出,货车装载时,从过路费角度出发不会超过55t,从道路交通安全法处罚角度出发不会超过30%。

在设计中一般要考虑一定的安全度,因此,满载时货车车货总质量最大值按60t考虑,超载上限值取35%。

2类车为大客车,其超载概率较小,因此取其最大超载值为5%。

这样计算出特定条件时车辆当量设计轴载换算系数见表3。

3.2 非满载车当量设计轴载换算系数
不可否认,车辆存在空载状况,但总体上来说,表3 车辆当量设计轴载换算系数(满载)(适用于高速公路)车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类
超限比例(%)5.035.035.035.035.035.035.022.522.535.0车货总重(t)18.923.035.143.243.248.658.160.060.058.1基层用系数6.651.668.219.737.0117.780.912.820.2108.2沥青层用系数3.16.99.38.711.812.612.98.510.613.1路基用系数3.07.918.019.117.922.426.916.816.618.5
货运时一般是从出发地装载货物去目的地,然后装
载另一种货物返回出发地,空驶会极大地增加运输
成本。

规范中计算非满载车不同位置指标时采用的
超载(或欠载)比例见表4。

表4 非满载车不同计算位置时采用的超限比例一览表(%)计算位置2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类平均值
基层用系数-14.01.5-12.03.022.39.619.4-2.028.61.05.7
沥青层用系数-26.0-32.0-30.0-30.0-22.0-22.0-22.0-20.0-15.5-22.0-24.2路基用系数-25.0-25.0-26.0-30.0-17.0-18.0-21.0-14.5-9.0-17.0-20.3
从表4可看出,采用不同的超限比例来计算不
同位置的车辆当量设计轴载换算系数。

而在特定条
件下,如果从设计安全性考虑,各类车辆超限率可按
0%来计算当量设计轴载换算系数,也可参考设计规
范中计算沥青层或路基相关指标时的平均欠载率,
取-20%来计算。

具体计算结果见表5及表6。

表5 车辆当量设计轴载换算系数(非满载,
超限率0%)———具体交通条件
车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类
基层系数3.51.01.40.40.72.41.60.91.42.2沥青层系数2.52.12.82.63.53.83.93.84.73.9路基系数2.41.84.04.34.05.06.06.16.04.1
表6 车辆当量设计轴载换算系数(非满载,
超限率-20%)———具体交通条件
车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类基层系数0.20.10.10.020.040.10.10.10.10.1沥青层系数1.00.91.11.11.41.61.61.51.91.6路基系数0.80.61.31.41.31.62.02.02.01.44 结论
提出了依据国家及地方相关政策或实际测量道
路所在区域货车实际超载比例来确定货车实际载重
量,并以此来确定特定条件下车辆当量设计轴载换
算系数。

此计算方法既满足规范要求,又可避免计
算无机结合料稳定层层底拉应力时放大实际车辆荷
载作用次数,同时避免计算沥青层、路基相关指标时
缩小实际车辆荷载作用次数。

使得具体设计时,相
关技术人员具有更加良好的操作性。

(下转第60页)




2019年 第5期 常家树:具体交通条件下车辆轴载换算系数计算方法
AnalysisofInfluencingFactorsandInfluencingMechanismof
TourmalineAnionPowderModifiedAsphalt
CUIJia1,GUOWei ping

(1.Ji’anHighwayInformationEducationCenter,Ji’an343000,China;2.Ji’anBranchofJi’anHighwayBureau,Ji’an343100,China)
Abstract Inordertostudytheinfluencingmechanismofinfluencingfactors(meshnumberandmixingratio)onthepavementperformanceofmodifiedasphaltwithtourmalineanionpowder,threekindsofmeshnumberslike400mesh,600meshand3000meshoftourmalineanionpowderareselected,andfourkindsofmixingratioslike9.0%,12.0%,15.0%,18.0%aresetuptocarryoutthecorrespondingexperiments.Theresultsshowthat:theappropriatemixingratiooftourmalineanionpowdercansignificantlyenhancetheperformanceoftemperaturesensingofasphalt,anditsimprovementdegreeispositivelycorrelatedwiththemeshnumberoftourmalineanionpowder;themixingoftourmalineanionpowdercansignificantlyimprovethehightemperatureperformanceofasphalt,anditsimprovementdegreeispositivelycorrelatedwiththemeshnumberandmixingratiooftourmalineanionpowder;themixingoftourmalineanionpowdercansignificantlyimprovethelowtemperatureperformanceofasphalt;themixingoftourmalineanionpowdercangreatlyimprovetheviscosityofasphalt,anditsimprovementdegreeispositivelycorrelatedwiththemeshnumberandmixingratiooftourmalineanionpowder;themixingoftourmalineanionpowdercangreatlyimprovetheadhesionbetweenasphaltandaggregate.
Keywords Tourmalineanionpowder;Modifiedasphalt;Mixingratio;Temperature;Meshnumber;檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪Pavementperformance
(上接第55页)
参考文献
[1] 中华人民共和国交通运输部.JTGD50-2017公路沥青路面
设计规范[S].北京:人民交通出版社,2017.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准
化管理委员会.GB1589-2016汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值[S].北京:中国标准出版社,2016.
BriefAnalysisonCalculationMethodofVehicleAxleLoadConversion
CoefficientunderSpecificTrafficConditions
CHANGJia shu
(LiaoningProvinceExpresswayOperationManagementCo.,Ltd.,Shenyang110003,China)
Abstract BasedonDesignCodeforHighwayAsphaltPavement(JTGD50-2017),theprocessofdeterminingtheaxleloadconversioncoefficientofvehicleequivalentdesignisanalyzed,andthecalculationmethodofaxleloadconversioncoefficientofvehicleequivalentdesignunderspecificdesignoftrafficconditionsisputforwardbyreferringtotherelevantnationalandlocalpoliciesforoversizeandoverloadcontrol.
Keywords Specifictraffic;Axleloadofvehicleequivalentdesign;Conversioncoefficient
—06—北方交通 2019年 第5期。

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