露天矿山空载重型汽车柔性路面计算的探讨.pdf

一 鑫 天 矿 山 空 载 重 型 汽 车 柔 性 路 面 计 算 的 探 讨 北京有 色冶金设计 研究总 院张容 文 【 摘要】 分析了 空 载 重型 汽 车柔 性 路面 轴次 换 算与 路面 厚度计 算的问 题， 提出了 轴次 轴为标准轴载，路面厚度计算应计空载前 轴的作用并采用空载后轴的参数；将空 载与重载 数、路面厚度建立了联 系，从而得出了空载时路面厚度约为重载时 1 『 2 的结果 关键词 空载重型汽车柔性路面轴次换算理论弯沉系数 一 、 DI S CUS S 1 0N 0N CALCUI AT1 0N 0F FLEXⅢ LE P F0R N0 L0AD HEAVY DUTY TRUCKS I N 0PEN 7 ／ 萎 嚣 7 ／ 的 理 论 弯 沉 系 』 ／ ⋯ 五 叫 ，懈 f AVEM咂NT PI T M I NE B i n g Ce n t r a l E ng i n e e r i n g ＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r No nf e r r o u s M e t atl u r c a 1 I n d u s t r i e s Zh a n g Ro n g we n 【 A B s T R A c r 】T h e c o n v e r s io n o f a x l e t i m e s o f t h e f l e x i b l e p a v e me n t f o r n o l o a d h e a v yd u t y t m c k s a n d c a l c u l a t i o n o f t h i c k n e S s o f p a v e me n t a r e d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r ． I t a r e p u t f o r wa r d e d t h a t t a k i n g n o l o a d b a c k a x l e a S s t a n d a r d a x i a t l o a d i n g i n o D n v e r ． s i o n o f a x l et i mes ， a n d t h e a f f e c t s o f t h e n o l o a d f r o n t a x l e s h o u l d b e a d o p t e d an d u s i n g t h e p a r a me t e r s o f n o l o a d b a c k ax l e i n c a l c u l a t i o n o f t he p a v e me n t t h i c k n e s s ． The r e l a - t i o n i S e s t a b l i s h e d b e t we e n t h e t h e o r e t i c a l r e b o u nd d e f l e c t i o n f a c t o r a nd t he p a v e me n t t h i c k n e s s o f t he n o l o a d t r u c ks a n d 1 o a d 。 d t r u c k s ． The e o n c l u s i o n i s r eac h e d t h a t t he p a v e me n t t h l c k n e S s i s a bou t 1 ／ 2 a s ma n y n o lo a d mo d e s a s h eav y lo a d e d o n es． KEY W ORDS No l o a d h e a vy d u t y t r u c k F l e x i b l e p a v e me n t C o n v e r s i o n o f a x l e t i mes Th eo r e t i c a l r e bo u n dd e fle c t i o n f a c t o r Th i c k n e of p a v e me n t 1 概 述 露天矿 山重型汽 车的柔性 路面是 以重载 汽车作为标准车型计算的。重载重型汽车的 总重量大 ，路面厚度也大。在露天矿山汽车 运输中，空载重型汽车与重载重型汽车具有 相同的行驶次数，而空载重型汽车的总重约 为重型汽车总重量的 1 1 2 ，因此 ，空载重型 汽车柔性路面的厚度理应小于重载重型汽车 柔性 路 面 的厚 度。 厂 矿 道路 设 计规 范 G B J 2 2 8 7 简 称 规范 G B J 2 28 7 ， 以下同已经注意到这个问题 ， 指出，专 门行驶空载重型汽车的柔性路面应按空载重 型汽车参数设计。但是 ， 规范 G B J 2 2 8 7 } 并未具体指明按何种参数设计 ，即并未指明 空载重型汽车轴中哪一轴为标准轴载以及是 否应计人前轴的作用。因此 ， 规范 GB J 2 2 8 7 对于露天矿山空载重型汽车柔性路面 的计算缺乏可操作性，极易导致计算上的混 乱与错误。本文将探讨露天矿 山空载重型汽 车柔性路面的计算 ，这对于露天矿山的基建 和经营均有重要的经济意义。 2 空载重型汽车的车辆轴次换算 重型汽车柔性路面的厚度以控制路表面 弯沉值不超过容许 回弹弯沉值为准 ，而路表 露天矿山空载重型汽车柔性路面计算的探讨一张容文 邮编 1 O 0 0 3 8 维普资讯 面容许回弹弯沉值则按设计使用年限内标准 车型轴载的累计轴次确定。重载重型汽车前 轴重 后轴重 1 2 ，后轴对路面的作用大于 前轴 ，路表 面的容许 回弹弯沉值是 以重载后 轴计算的。所 以，轴次换算以后轴为标准轴 载 。前轴对路 的作 用 ，因所 占比例 较小 ，故 不再计 人。 空载重 型汽车前轴 重 后轴重一 1 1 ，且 前轴一端为单轮组 ，后轴 一端为双 轮组 ，前 轴对路面的作用大于后轴 ，故应计人前轴对 路面的作用。为计算分析方便 ， 现 以空载后 轴为空载重型汽车的标准轴载 ，空载前轴 向 空载后轴换 算 ，使 空载重 型车与重载重 型车 的标准轴载的轴位一致 ，其优点是 1 便 于判明空 载前 、后轴 的轴次 比例 以及 重载前 、后轴 的轴 次 比例 ，从 而判 明计 人空载前轴轴 次作用 的合理 性 ； 2 便于空载重型车的路面厚度计算。 因为后轴的一端为双轮胎 ，易于确定标准轴 载的轮隙中心至单轮传压面当量圆中心的距 离 r e r n ； 3 便于空载重型车与重载重型车路面 厚度 的对 比。 按照 规范 GB J 2 2 8 7 中式 4 2 ． 5 ， 可将空载前轴作用次数 n 换算为空载后轴 空载标准轴载 P的当量作用次数 茼称 当量轴 次N。 本文中，为计算简便 ，取一辆标准车计 算 ，则被换算的轴载作用次数 啦1 ． 0；空 载前轴 向空载后轴换算时 ，轴数系数 C ， l ，轮组数系数 C 0 2 5，被换算的轴载 轮胎接地压强 P i 标准轴载轮胎接地压强 P mP a ，于是 规范 G B J 2 28 7 的 式 4 ． 2 ． 5转化为下式 N0 2 5 0 1 式中d 被换算轴载单轮传压面当量 圆直径 ，c r r l d 标 准轴 载单轮传压 面当量 圆直 径 。c r n 。 无论 是空载还是重 载 ，重型汽车 的总重 量均从数十吨至数百吨，这种载重等级的多 种性 以及载重等级间的悬殊差异就有 了多 种 标准车型。 规范 G B J 2 2 8 7 附录五列 出了 2 0种常用的重型汽车车型 ，扣除 了空 载自重、轮隙中心至单轮传压面当量圆中心 的距离等参 数不全者 外 ，可用于换算 的重 型 汽车车型为 1 5种 。 计算表 明 ，1 5种 主要 重 型 汽 车空 载前 轴向空载后轴换算的当量轴次 n 。 1 1 2 8 1 ～ 5 ． 9 8 9 9，平均 值 2 ． 5 8 1 0 4远 大于空 载后轴的换算当量轴次 n 1 0。可见计 人空载前轴对路面的作用是合理的。空载后 轴对 路面的作 用较 小 ，不再 计人。 由于空载 时以后轴为标准轴载，路面厚度计算的参数 就以空载后轴为准。这样 ，就明确了空载重 型汽车柔性路面厚度计算的参数 ，使计算具 有可操作性 ，避免了计算的混乱与错误。 3 重型汽车空载 与重载时柔性 路面理 论弯沉 系数 的关系 将 规范 G B J 2 28 7 中计算重型汽车 柔性路面论弯沉系数 a 的有关公式汇总整 理后 ，可得 到如下公式 a L [ A／ N “ - d ．4 6 。 E o ／ p d一 亿 d 。 ／ 1 ． 5 d j 。 2 式中A路 面面层类型系数 ，见 规范 G B J 2 2 8 7 ，第4 ． 2 7 条 ； d ， 解放牌 C A一1 0 8型汽车单 轮传 压面当量圆直径，c m； E 土基回弹模量 ，Iv [ P a ； 轮迹间隙修正系数。 由式 2可分别得到重型汽车空载与重载 时柔性路面的理论弯沉系数 a 。 、a ． ，以 及两 者问的关 系 a L I N1 a ／ No 。 - d t a ／ 。 - ／ 。 o ． 6 2 3 有色矿山 1 9 9 9 6 维普资讯 式中，各符号的下标 0 、1分别表示空载与 重载 ，上标 1 、2分别表示前轴与后轴；各 符号的含义与前述相 同。按式 3 计 算时 需注意空载时的标准轴载为空载后轴，重载 时的标准轴载为重载后轴。 令 M N1 2 ／ No 。 d l ／ o 4 s 。 ／ 。 。 4 则 Ⅱ L 0 M ‘ Ⅱ L 1 5 4 空载重型汽车柔性路面 的厚度 按 规范 G B J 2 2 ～8 7 式 4 、 2 、 1 2 可分 别得到重型汽车空载与重载时柔性路面厚度 、H ，以及两者 间的关 系 H。 K0 ／ K。 8 0 ／ 8 H】 6 式中K。 、K， 空载与重载重型汽车柔 性路面厚度系数 ； 占 0 、8 ． 空载与 重载重 型汽车 标准 轴载单轮传压面当量圆半径 ，c i n 。 重 型 汽 车 柔 性 路 面 厚 度 系 数 K f a 、E ／ E ， 当 路 面 结 构 一 定 时 ， E o ／ E 。 为定值，故Kf 乱 。由此可分别 得到空载与重载重型汽车柔性路面厚度系数 K 、K。 ，以及两者间的关系 Ko M ‘ f n 7 于是，No M 占 o ／ H。 8 上式表明了空载，重载重型汽车柔性路 面厚度的关系。因此 ，在编制国家建筑标准 设计图集 道路 第三分册行驶重型车的柔 性路面 [ 图册号 9 3 S J 0 0 7 三 ]时，未对 空载重型汽车的柔性路面单独编制 ，从而节 省了编制工作量 1 ～1 ． 5 人 年 。 5 算例 现取一辆标准车按上述各式进行计算 。 重载时，取 N ” 1 2 1 ． 0；空载时 前轴作用大于后轴，故取 ” 。 ” 。 。1 5种 主要重型汽车 ” 。 的平均值 2 ． 5 8 1 0 4， 。 的平均值 丽1 ． 7 5 3 0 1 。 1 5 种主要重型汽车空载后轴的 r 值均大 于1 ． 5，故 K o 1 ． 0；重载后轴 r ／ 值 的 平均值 r ／ 1 ． 1 9 3 0 8 ≈1 ． 2，对 于 露 天 矿 山 道 路 ，通 常 E 。 ／ E 0 1 ～0 2，查 规 范 G B J 2 2 8 7 图 4 ． 2 ． 9 得 】 1 ． 1 1 ～ 1 1 6，平 均值为1 ． 1 3 5。 上述 数值代 人式 4 得 M 1 ／ 2 ． 5 8 1 0 4 。 1 7 5 3 0 1 。 1 1 3 5 。 ≈0 ． 9 0 2 3 9 1 5 种主要重型汽车 占 D ／ 日 。 的平 均值 占 0 ／ 占 L 0． 5 7 1 0，连 同 M 值 代 人 式 8 得到空载重型汽车柔性路面厚度 I No0 9 0 2 3x0 5 7 1 0H ． ≈ 0 ． 5 2 Hl 1 0 上述表明，空载重型汽车柔性路面厚度 远小于重载时的路面厚度 ，这对于专门行驶 空载重型汽车的道路将具有重大经济意义。 上述计算结果是对于 1 5种主要重型汽 车的总体而言。对于每种车型的重型汽车则 可按该车型的 a 0 ／ 8 。 值求得。 6 结 语 1 空载重型汽车的轴次换算应计人 前轴的作用 ， 空载后轴为标准轴载，空载 前轴向空载后轴换算 。空载后轴的作用则不 再计入 。 2 路面结构相同时 ，空载重型汽车柔 性路 面厚度约为重载 路面厚度 的 1 ／ 2 。因 此．专门行驶空载重型汽车的厂矿道路 及 设置分道设施后仅行驶空载重型汽车路段的 柔性路 面 ，可按路 面设计作用 的空载重 型汽 车后轴的参数设计。 参考文献 1 厂矿道路设计规范 C B J 2 28 7 北京 中国计 划出版社 ．1 9 8 9 2 公路柔性路面设计规范 J T J 0 1 4 8 6 北京 民交通出版社 ．1 9 8 7 作者简介 张客文 ．男．5 6 岁 ，教授级高级工程师 ． 从事总图专、 J 设计。 露Ng t h 空载重型汽车柔性路面计算的探讨张容文 邮编 1 0 1 1 0 3 8 维普资讯