107国道清远段路面破损原因研究

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1、107国道清远段路面破损原因研究　　摘要：水泥混凝土路面的损坏，是设计考虑不周，施工质量不高，养护管理落后等因素综合作用的结果，而水的浸蚀和超载车辆的行驶则是造成这种损坏的最主要的“外因”，实际上也正是那些施工质量较差的路段，在水、超载车辆和其它不利因素共同作用下，最早出现了破损，且破坏也最严重。相反，如果不是这些不利因素的共同作用，混凝土路面的破坏将大大减轻。关键词：交通量超载施工养护中图分类号：U416.2文献标识码：A文章编号：1交通量的影响107国道清远段是于1991年建成的，设计阶段，我国还处在计划经济时期，国民经济发展比较缓慢。在进行交通量预测时，采用定基预测模型，按常规设计预测

2、今后交通量平均每年以5%的速度增加。实际上，从1991年至2002年，交通量年平均增长率为16.55%。因此,107国道清远段实际交通量及交通量实际年平均增长率均大于设计值，成为了交通等级为特重的公路。原设计混凝土设计强度和弯拉弹性模量取值已经偏低了。交通量的大幅增长，导致路面结构层的荷载疲劳应力增加，出现疲劳破坏，最终导致路面寿命缩短。混凝土设计弯拉强度和弹性模量8交通等级特重原设计35号水泥混凝土设计弯拉强度fcm（MPa）5.04.5弯拉弹性模量Ec（×103MPa）30282对重载和超载（超限）车辆荷载的破坏考虑不足在过去的路面设计中，对交通量的计算，都是以各种车型的额定轴载为依据进

3、行标准轴次的换算，没有考虑车辆的实际轴载情况。而事实上，公路上行驶的车辆，有满载的，但同时也有空载和超载的。同时由于经济利益的驱动，货物承运者往往用增加车辆载货量的方法提高自己的收益，而由此造成的公路货运车辆超载现象极为普遍，且大部分车辆超过额定载重的2-3倍，由此可见超载现象的普遍性和严重性。重载车辆比例的增加，使路面频繁承受重载交通，在其它因素的综合作用下，路面病害迅速出现。近年来，由于公路运输市场的放开，个体及民营公路运输企业发展迅猛。在油价居高不下，运输成本不断增加和竞争日趋激烈的形势下，一些经营公路运输的企业和个人为获得更多的利润，车辆经常严重超载。我国规定的汽车轴重限值单轴为10

4、0kN，双轴为180kN。由实测结果可以看出,单轴超过100kN的达24.34%,还有近1%单轴超过200kN，超载近1倍。超过200kN的双轴约为88.518%。超载比例更大,最大双轴重超过500kN。超载的数量及程度都远比以前超载研究的情况要大。实际调查中也发现,这些超载车辆大多进行了改装,增加弹簧钢板、更换高强轮胎的现象非常普遍。107国道清远段货车实际超载率约为60％，其中超载l倍以下的货车数占超载车数的78％，超载1～2倍的货车数占超载车数的21％，超载2～3倍的货车数占超载车数的1％。107国道清远段大、中型货车轴载调查结果表在我国《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012-9

5、4）中，路面厚度是根据设计弯沉值计算的，这就涉及到设计年限内一个车道累计当量轴次Ne的换算。我们采用双轮组单轴轴载100kN作为标准轴载，对轴载大于25kN的各级轴载的作用次数，按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。（2.19）式中：Ns—标准轴载的当量轴次（次/日）；—各级轴载单轴重或双轴总重（kN）；—轴载系数；Ni—各级轴载的作用次数(n/d)8在换算过程中，车辆轴载是按交通量调查时的车辆额定载重情况考虑的，对超载（超限）情况往往忽视了。这里，分析一下超载（超限）对标准轴载的当量轴次的影响。为简化分析工作[8]，对在车辆额定轴载情况下，载重与自重各占一半进行了简化，即额定载重=自重=

6、C，假设额定轴载P1=2C。因而当载重超过额定载重1倍以下时，按平均载重超0.5倍计算，超载（超限）车辆轴载：（2.20）以此类推分别得到超载1～2倍和2～3倍时的轴载：（2.21）（2.22）那么，超载、超限车辆轴载的作用次数ni换算成标准轴载P的作用次数N′、N″、N///与按额定轴载作用次数ni换算成标准轴载P的作用次数N之间的比值如下：1.当载重超过额定载重1倍以下时，P1=P1′，则（2.23）2.当载重超过额定载重1～2倍时，P1=P1″，则（2.24）3.当载重超过额定载重2～3倍时，P1=P1///，则（2.25）以上计算结果说明了考虑超重（超限）轴载的作用次数换算为标准轴载

7、的作用次数比不考虑超载（超限）轴载换算为标准轴载的作用次数大几十倍直至几8十万倍。使用期内标准轴载的累计作用次数的实际增大，使计弯沉值的计算出现偏差，造成了路面厚度确定的依据不准确，导致路面破损加快。另外，混凝土路面作为一种刚性路面，由于其抗弯拉强度比抗压强度低得多，当轴载增加到一定量时，水泥混凝土路面板的最大弯拉应力将超过其设计弯拉强度面破坏，即混凝土面板将在此荷载的一次作用下而出现极限应力破坏。事实上，大