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高速公路轴载谱的研究 摘要 在进行路面结构设计和分析过程中，交通荷载是最重要的因素之一，也是变异性最 大、最难预测的因素。目前通用的代表车型计算方法计算的累积当量轴载作用次数与实 际值存在较大的偏差。因此，很有必要在道路上实测各类车辆的轴重数据，并对实测数 据进行分析后确定各类典型车辆的真实轴重，才能得到科学合理的当量轴载作用次数。 本文在交通荷载分类的分析中，采用非参数统计的方法，进行了车辆类型的分类。 将客车和货车按其轴载组成划分为9 种不同车型，这9 种车型占总交通流量的9 9 以上， 且可直接使用计重收费数据，更加符合我国高速公路的交通荷载特性。收集江苏省高速 公路网中不同地区有代表性的2 0 个断面从2 0 0 4 年到2 0 0 6 年所有的车辆动态称重数据， 按新的车辆分类方法确定了其全套的轴载谱参数，包括车辆类型分布系数、月调节系数、 小时分布系数、轴数系数和轴载分布系数。可全面、客观的反映交通荷载特性。根据轴 载谱参数，对沥青路面和水泥路面结构，分别利用规范、文献 5 的方法和a a s h t 0 1 9 9 3 方法确定了各种车型的当量轴载换算系数，可供路面结构分析和设计参考。对沥青路面， 按我国规范弯沉控制公式得到的当量轴载作用次数是a a s h t 0 1 9 9 3 的2 倍左右，所以 对比我国与国外交通量大小时，应考虑由于轴载换算方法不同而带来的差别。利用我国 水泥路面轴载换算公式得到的当量轴载作用次数很大，不符合实际使用经验，无法用目 前我国规范的方法进行路面结构设计。 关键词：车辆分类方法；当辆轴载换算参数；交通量月调节系数；轴载谱 i n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c ho na x l el o a ds p e c t r u mf o r e x pr e s s w a y s a b s t r a c t i np a v e m e n ts t r u c 嘶d e s i g na n da n a l y s i s t r a f f i cl o a dw a so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rw h i l et h e m o s tu n p r e d i c t a b l ef a c t o ra si t sv a r i a b i l i t y e q u i v a l e n ts t a n d a r da x l e l o a do b t a i n e dt h r o u g hr e p r e s e n t a t i v e v e h i c l em e t h o dw a sn o te x a c t a c t u a la x l el o a do fv a r i o u sv e h i c l e sw e r en e c e s s a r y i nt h i sw a y ，r a t i o n a l l y e s a l sc o u l db eo b t a i n e d i nt r a f f i cf l o wa n a l y s i sc o m p o n e n t , n o n - p a r a m e t e rt e s tw a sa p p l i e d ，a n dn i n ed i f f e r e n tv e h i c l et y p e s w e r ec l a s s i f i e d t h e s et y p e sw e r e9 9 o ft o t a lt r a f f i cv o l u m ei ne x p r e s s w a y s w e i g h t - c a l c u l a t i n gc h a r g e d a t ac o u l db eu s e dd i r e c t l y t i a 茄cl o a d sc h a r a c t e r i s t i c so fc i v i le x p r e s s w a yw e r ea l s oc o n s i d e r e d v e h i c l e d y n a m i cw e i g h i n gd a t af o r2 0r e p r e s e n t a t i v es e c t i o n so fd i f i e r e n ta r e a sf r o m2 0 0 4t o2 0 0 6w e r ec o l l e c t e d a x l el o a ds p e c t r u mp a r a m e t e r sa l s ow e r ec a l c u l a t e db a s eo nn e wv e h i c l ec l a s s i f ym e t h o d i n c l u d ev e h i c l e t y p ef a c t o r , a d j u s t m e n tc o e f f i c i e n to f t r a f f i cv o l u m ep e rm o n t h ，a d j u s t m e n tc o e f f i c i e n to f t r a f f i cv o l u m ep e r h o u r , c o e 伍c i e n to fa x l ea m o u n ta n dc o e f f i c i e n to fa x l el o a dd i s t r i b u t i o n t h e s ep a r a m e t e r sc o u l dr e s p o n s e t r a f f i cl o a d sc h a r a c t e r i s t i c ss y n t h e t i c a l l ya n do b j e c t i v e l y b a s e do nl o a ds p e c t r u mp a r a m e t e r s ，c h i n e s e s t a n d a r da n da a s h t o19 9 3w e r eu s e dt oc a l c u l a t ee s a l so fa l lk i n d so fv e h i c l e sf o rp c ca n da s p h a l t p a v e m e n t f o ra s p h a l tp a v e m e n t ，e q u i v a l e n ta x l el o a da c t i o nt i m e sc a l c u l a t e db yc h i n e s es t a n d a r dw e r e t w ot i m e st h a nc a l c u l a t e db ya a s h t 0 19 9 3 d i s t i n c t i o nd u et od i f f e r e n tf o r m u l a sb e t w e e no u rc o u n t r ya n d a m e r i c a ns h o u l db ec o n s i d e r e d e s a l sc a l c u l a t e db yc h i n e s ep c cs t a n d a r dv e r yl a r g e t h er e s u l tc a nn o t b eu s e dt od e s i g np a v e m e n ts t r u c t u r e k e y w o r d ：m e t h o df o rv e h i c l ec l a s s i f i c a t i o n ；e q u i v a l e n ta x e ll o a dc o n v e r s i o np a r a m e t e r ；a d i u s t m e n t c o e f f i c i e n to ft r a m cv o l u m ep e rm o n t h ；a x l el o a ds p e c t r u m 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本文所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：喜墼! 三弛日 期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：盗兰兰! 堕导师签名日期：丝； 高速公路轴载谱的调查研究第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 车辆荷载的作用是影响路面使用性能和使用寿命的关键，在进行路面结构设计和分析过程 中，交通荷载是最重要的因素，同时也是变异性最大、最难预测的因素。不同类型、装载的车辆 会产生不同级别的轴载，对路面形成不同程度的影响。因而对路面设计和管理人员来说，关心的 不只是交通量，更重要的是轴载的大小和各级轴载出现的次数。我国目前的道路设计方法是基于 当量轴载作用次数的( e s a l ) ，即将混合交通中各种不同的轴载换算为标准轴载( b z z - 1 0 0 ) 的 当量作用次数。在这一换算中，必须事先知道交通流中各种不同类型车辆不同类型轴的实际轴重， 这些数据在绝大多数的路面分析和设计中是不可能获得的。目前较为普遍的解决方法是将交通流 中的所有车辆分为若干类型，然后为每一种类犁的车辆选择一个代表车型，根据代表车型的典型 轴重值计算该类车辆的当量轴载换算系数。此种方法能正确反映车辆按照额定的装载吨位和均匀 的装载方式进行装载行驶的情况，但不能考虑车辆的超载和货物不均匀装载引起的轴载变化，而 这两种情况在现有的公路运营中是普遍存在的，因此应广泛收集车辆的轴载分布数据，真实地反 映公路实际交通量状况。 目前江苏省在路面结构设计中交通量计算常采用的作法是将交通流中的车辆合成六种类型， 包括小客车、大客车、小货车、中货车、大货车和集装箱车，也有的地方将交通流中的车辆分为 一类车、二类车、三类车、四类车、五类车、六类车六种类型。但是仅将所有车辆分为六种类型 的方法可能对交通组成的量度过于粗糙，从而造成计算的当量轴载作用次数和实际值之间存在较 大的偏差。因为这样的分类方法可能会将轴重相差很大的车型归入同一类犁中。当然，车辆分类 类犁越多，则对交通组成特性的量度越精确，这样计算得到当量轴载作用次数越接近于真实情况。 然而，车辆分类类别过多，将使数据的收集、分析处理过于繁琐，不利于工程实际应用。所以有 必要根据江苏省的交通流组成情况，确定合理的车辆分类类型，及每一类型的代表车辆，使之既 能较精确的描述交通流的组成特性，又便于工程应用。 另外在江苏省目前的实践中，各车辆类型代表车辆的轴重取值有很大的随意性。经常采用我 国其它地区或许多年前调查得到的数据，这样就会对计算得到的当量轴载作用次数造成很大的偏 差，由于我国不同地区的经济发展水平，经济特征很不相同，使得车辆轴载特性存在着较大的区 别。即使在同一地区，随着经济的发展，交通管理措施的变化等诸多原因，也使得车辆的实际轴 重随时间有较大的变化。尤其在现在，车辆超载现象越来越成为道路界关注的一个重点。所以， 很有必要在道路上实测各类车辆的轴重数据，并对实测数据进行分析后确定各类典型车辆的真实 轴重，才能得到科学合理的当量轴载作用次数。 通过以上的分析，还可以得到江苏省高速公路中交通流的典型的车辆类型分布组成，以及每 一类型代表车辆的卡车系数和交通量的大小及增长情况，这些都是路面结构分析和设计中不可或 缺的数据。 我国目前的道路设计方法中将设计年限内的混合交通换算为一个当量轴载作用次数用于设 计，并没有考虑交通量的昼夜变化和季节性变化。实际上，交通量的昼夜变化和季：肖性变化对路 面结构所造成的破坏程度有很人的影响。因为路面材料的性质也随季节和昼夜会产生较大的变 化。在白天或夏季，路面结构温度较高，沥青混合料的模量降低。在春季或雨季士基和粒料层的 含水量增加，也会造成路面结构的整体强度f 降，造成病害。如果在某个时间段内，路面结构的 整体强度冈环境冈素的影响而下降，而这一时间段如果又是交通较集中的时间段，则路面结构在 这一时间段内发生的破坏将远远大于其他的时间段。所以有必要了解交通量随时间的变化情况， 第1 页 高速公路轴载谱的调查研究第一章绪论 包括随季节的变化情况和随昼夜的变化情况，从而可以更科学、合理的分析路面结构的破坏机理， 在路面结构设计中对路面使用性能的预测才会更接近事实。 在路面结构设计中采用设计年限的累计当量轴载作片j 次数的方法并不能够全面、准确的描述 交通荷载特性，此外现行的当量轴载换算系数计算也并未完全考虑到路面类型和结构、路面状况、 失效模式对当餐轴载换算系数的影响。而轴载谱作为一种描述交通荷载的方法，通过确定每类车 型的各种轴载在不同轴重区间的分布比例，无疑比传统的当量轴载作用次数的方法能更加全面、 精确的反映交通荷载特性，因此需要对江苏省现有的交通量称重数据进行更多的工作来收集和分 析，为目前的路面设计方法提供准确、客观的交通荷载参数，这也是将来研究开发更科学、合理 的路面设计分析方法所必需的工作。 1 2 国内外研究现状 我国目前在路面结构设计中是采用当量轴载作用次数的方法，即将道路混合交通中各种不同 类型的车辆按照对路面等效破坏的原则，换算成标准轴载作用次数。不同轴载的当量换算系数受 路面结构形式、路面状况、失效模式的影响较大。另外，我国目前所用的当量轴载换算公式是许 多年前通过力学分析和有限的试验路结果上总结出来的，该公式只适用于轴重小于1 3 0 k n 的轴 载，而我国目前高速公路中车辆的重载、超载及超限现象十分严重。根据调查在江苏省各类车型 中有3 5 “7 的超载幅度，单轴的轴重有时高达1 7 吨，双轴可高达3 0 吨。这样的轴重不能用 目前的换算公式进行分析。 我国有些学者对重载的当量轴载换算方法进行了研究，但目前还没有一个被普遍认可的方 法。另外我国的道路结构形式及筑路材料已经发生了很大的变化，目前的轴载换算方法是否适应， 还有待于研究。采用轴载谱的方法可以避开当量轴载换算，并且对交通荷载的描述也更为精确。 本文将相关的研究归纳为下列三个主要方面： ( 1 ) 轴载换算方面 a a s h t o 在8 0 年代针对轴载变化明显较大这一情况，对原始的试验数据进行了重新整理和 分析，并对当年的许多可变试验因素如地基模鼍、环境影响等进行了理论修正，认为原有的4 次 方公式可以直接用于更大的荷载范围和路面结构形式。实践证明，a a s h t o 的轴载换算公式在一 般情况下是基本正确的，但特殊情况时可能得出错误的结论。 河北省自1 9 9 1 年起历时3 年，对省内的国道省道进行了大量的交通资料调查，包括横向分 布系数、车型分类、满载率、轴载谱等，并运用1 0 年来河北省各个交通观测站资料进行了分析。 得出了适用于本省内的横向( 车道) 分布系数、各类车型的轴载换算系数的建议值，以仪器测定 标准轴载作用次数回归得到了目测标准轴载作用次数的修正式，为本省的道路设计提供了第一手 的荷载资料。 1 9 9 4 年东南大学对我国公路运输车辆的合理轴限进行了研究，建立了能反映当时我国车辆构 成状况的轴重分布模型，进而根据预测数据和线性插值的方法建立了其他轴限的轴重分布模型， 并以此比较了不同轴限下道路养护费、道路建设费、车辆运营成本以及公路运输总费用变化，从 而提出了我国合理轴限的建议值。 1 9 9 6 年，交通部、东南大学、长沙交通学院和北京市公路局联合进行了沥青路面轴载换算标 准的研究，对现有规范中不能对重载车辆进行换算等问题进行了探讨。分别进行了典犁路况的调 查、非线性理论分析、修建试验路进行加速加载试验三个方面，得出了适用于重载车辆的轴载换 算公式，并且对以车辙为指标的轴载换算公式进行了初拟。 1 9 9 8 年天津市组织了对超载情况严重的津同公路进行了大规模弯沉检测等路况调查，采用了 1 0 t 、18 t 两种轴载测定弯沉，对重载对津围路的损坏影响进行了估算，提出路面结构补强设计方 案。 a a s h t o 于2 0 0 4 年推出了全新的路面力学一经验设计方法，该方法中采用轴载谱的方法对 第2 页 高速公路轴载谱的调查研究第一章绪论 交通荷载组成和特性进行了描述。该方法中将车辆分为1 3 种类型，对每一种车辆类型的各种轴 载组成形式( 单轴、双轴、三轴) 分别确定了轴载分布系数，该方法中不但考虑了交通量随季节 的变化规律，还考虑了交通量随小时的变化规律，并确定了各种车辆类型不同轴载的轴数系数。 这样就可以结合路面材料的力学性质分析交通荷载对路面结构的损害机理，极大的提高了路面结 构分析和设计的准确程度。 1 9 9 9 年同济大学对上海地区干线公路的货车轴载进行了称重调查，引入装载率的概念来描述 重车，将不同级别的轴载采用统一的当量损坏系数e d f s 来表示，结论认为重车运输大大减少了 道路正常的使用寿命，必须考虑增加结构厚度。并且还考虑由此增加的建设和养护费用，依据经 济学“引发费用公平”准则，提出相应工程建设费用也应当由超限车辆承担。 ( 2 ) 轴载谱方面 南非对于轴载对于路面性能的影响一直做了大量的研究丁= 作，早在7 0 年代就开始采用动态 称重系统( w i m ) 进行了公路车辆荷载的调查，他们认为由于在路面设计中对实际车辆轴载预测 的不准确，低估了标准轴载的作用次数，因而导致了路面设计厚度不足以至于提前破坏。南非的 研究建立在力学分析的基础上，并且用材料试验模拟机研究了不同的荷载型式和荷载级别条件 下，路面结构的力学疲劳效应，根据相应的疲劳方程进行单轴荷载等效系数计算。9 0 年代，南非 建立了可以用于超重荷载和多连轴型式的当量损坏系数( e d f s ) 计算式。 2 0 0 2 年，同济大学的赵鸿铎对上海市主要干线公路进行了轴载谱的调查，同时对车辆进行了 分类。 2 0 0 6 年，同济大学的周玉民对京珠高速公路进行了轴载谱的调查与分析，结果表明该路段超 限超载现象很严重，同时发现采用动态称量系统对收费站测量的轴重数据的测量误差对轴重的概 率密度分布并不产生影响。 ( 3 ) 车辆设计方面 加拿大安大略省在8 0 年代对本省的车辆尺寸和荷载情况做了长期调查，发现在允许一定程 度的超载时测得公路车辆荷载分布明显偏重，并且通过对车辆总重和轴载分布的数据分析提出了 某种车型的总重和各组轴荷载分布的关系。对于超限部分的轴荷载，采用力学分析方法研究路面 在重载作用下的力学反应变化，并以此作为衡量路面损坏的标准，建立了力学模型以计算不同级 别荷载产生的力学损耗。分析认为超重车辆应当交纳与其损耗相当的补偿费用。 1 9 8 4 年，美国联邦公路管理局局长f r a n c i st u r n e r 提出了一整套新的货车尺寸和质量标准 ( t s & wr e g u l a t i o n ) 建议：单轴和双联轴的法定限重分别降了1 5 0 0 0 磅和2 5 0 0 0 磅；放宽车长 限制；最大总重提升至1 1 2 0 0 0 磅。即降低了轴限而增大了总重限度，这套货车标准就是著名的 t u r n e r 标准。为此全美运输研究协会( t r b ) 专门实施了一项大规模的研究。研究发现，引入t u r n e r 建议的主要影响为：每年节约运输费用2 0 亿美元；公路货运量增长2 ，路面费用每年减少7 2 9 亿美元；如果所有主要州际公路桥梁和四分之一非主要桥梁置换，每年桥梁费用增加4 0 3 亿美元。 可见该标准所带来的可观效益。 t r b 对所有联邦资助公路和州际公路进行了全面的调查，得到了比较准确的车辆轴荷载分布 数据，从而将不同轴载和路面损坏程度之间建立相关模型，用于最终确定超限车的费用分摊方法。 在公路设计轴载限值之外它允许一定程度的超限，结果发现随着允许荷载范围的提高，非法超限 的比例不但没有下降反而有所提高，说明要靠提高轴重限值来减少超限行为是不可行的。而且对 于非法超限所处罚金远不足以弥补其对道路设施的损耗。 1 9 9 2 年美国芝加哥地区进行了实测调查得到了一些典型车犁的轴载谱规律，研究者认为在路 面结构设计中应对车辆的超载规律进行统计，由于路上的行车荷载总在不断变化，因此应当以最 近的调杏资料作为道路设计标准。 1 9 9 3 年，全美公路合作研究计划中也由美国密歇根大学和英国剑桥大学共同进行了关于重车 特性对路面力学响应及性能影响的研究( n c h r pr e p o r t3 5 3 ) 。将路面结构与货车的力学模型整 第3 页 高速公路轴载谱的调查研究 第一章绪论 合为一个车一路的整体模拟系统，选取了全美最常见的3 6 种货车型式，对比评价了不同重车特 性对路面结构的损坏效果。他们认为t u r n e r 标准的车辆是最具有运输效率同时也是对道路损耗最 小的车型。对于刚性路面和柔性路面结构，道路损伤的最主要的决定因素都是行驶车辆的最大轴 荷载。 1 3 本文的主要研究内容 本文在轴载谱研究现状的基础上，主要对下列主要内容进行研究： ( 1 ) 高速公路合理的车辆分类方法 针对当前江苏省高速公路实际运行车辆的类型和交通量，结合国内外车辆分类的最新研究 成果，对车辆分类方法进行研究，确定江苏省高速公路合理的车辆分类，并对每种类型的车辆特 征进行严格的定义。 对每种代表车辆轴重进行统计，确定出每一类型代表车辆的标准轴载换算系数，为高速公 路的设计和管养提供支持。 ( 2 ) 确定江苏省高速公路轴载谱参数及交通量随时间变化的规律 将收集的交通数据按照对季节的交通量进行汇总分析，研究高速公路交通量随时间的变化规 律，得到各种类型车辆的月分布系数，并研究交通晕随时间的变化情况对路面使用性能的影响。 ( 3 ) 利用轴载谱确定高速公路沥青路面和水泥路面当量轴载换算系数 1 4 本文的技术路线 结合本文的主要研究内容，本文的具体技术路线见图1 1 。 第4 页 高连舟卑轴载_ 瞽调士研弟一幸睹论 嘲i - i 本文的技术路线 第5 页 高速奎球轴虎谱曲调套研充 弟j 幸轴 谱参曩研竞 第二章轴载谱参数研究 交通荷载址住路面结构敷讣中最皿婴的参数2 ，枉传统的路血结构设计疗浊中交越荷找址 当量轴啦作川次数( e s a l ) 米袭征的。与颦轴蛾作次数芷依据荷载对路面结构造j 芷相同的 疲劳损伤为原则，将逆路实际承受的变通荷拽换算成怀准轴疆的作儿j 次数。但【q 口前j c _ 路面t 行 驶的各种娄型代表车辆的典型轴重职值有很大的随意性，经常由多年前妈查得创的少付数据米确 定，使得在进彳- 当最轴载作川次敫换算的时候会造成较人的误差。兄一方面，当前常埘的当量轴 载换算公式是对有限的试验段数据及( 或) 结台理论分析得到的无疑与荷载对道路的损伤存在 一定程度的茬异同时鉴r 当最轴栽换葬公式受j 血结_ l 勾类础，结构厚度、轴私、路而土婴破坏 形式等诸多田素的影响有限的试验段不可能全面考虑上进吲索导致轴我换算公式枉使用c i ，存 在外延性方面的隈制 使j i j 轴拽诺的方式来描述交通荷袭，u j 对交通荷疆的描述更加全面和客观。奉章利用江苏省 高速公路时中收集的动态称重数据首先对并冉犁断面的交通荷载进行了叩辆的分类，往此基础i ： 对交通萄载的轴载诺参数进行了分折 2 1 动态称重数据的收集 江苏省】。2 0 0 3 年1 2h9 口开始对夸省崭迷公路收费站分批实施“重收费，该省目村高等级 收费公路的分布情况见蚓2 - l ，截举2 0 0 5 年底该省计砸收费f i 勺收费站韭2 0 5 处。高速公路计重收 费数据集叶1 填 “ 口1 ：逊原始记录表”、“ l j u 乍道原始过1 记录表”和“轴重原始数据表”三 种类型的表格中与计重收赞相黄帕数据主要包括：乍辆到选时间、车辆分类、_ ! i 三轴效最、再轴 类型、各轴重母等几个参数。 圈2 - l 江苏省高等级公路分椎豳 调矗省份高速公路收费系穹电储存了苏南路网和苏北路网凡犀的交通荷载数据每月的数据可 第6 页 高速公路轴载谱的调查研究第二章轴载谱参数研究 达4 0 0 0 5 0 0 0 万条之多，本文将选择具有代表性典型路段的计重收费数据进行分析，研究江苏 省的交通量及交通荷载分布情况。高速公路南网和北网中选择的代表性路段见表2 1 。 表2 1高速公路典型路段 编号苏南路网编号苏北路网 1 霞客华两 l 京沪苏鲁省界 2 太仓主线2京福苏鲁省界 3 南京二桥主线 3 新沂东东海 4 丹阳罗墅湾 4 徐州机场雎宁西 5玉祁无锡北5宿迁土线 6吴江黎里 6 沭阳南胡集 7 角直张浦 7 淮安楚州 8 驼家边主线 8 泰兴北泰兴东 9溧阡| 南鲸塘 9 江阴火桥主线 1 0 陆区无锡两 1 0 启东土线 2 2 车辆类型的划分 对采集到的轴载数据一般按照两种方法进行数据处理： 1 、按照不同的轴轮类型把车轴分类( 如单轴，双联轴、三联轴等) ，然后统 计各类轴的轴载谱； 2 、把车辆按照轴型组成和轴数进行分类( 如4 轴整车、3 轴半挂等) ，再统计每类车各类轴 型的轴载谱。 用第2 种方法进行轴载谱的数据处理可以得到每类车型的轴载谱，这样在另一条道路设计时 候，当无法取得详细的轴载谱数据时，只要知道车辆的类型组成就可以用类似交通条件道路的轴 载谱来分析道路的交通荷载情况。因此，建议用第2 种方法对轴载谱进行数据处理。但是用第2 种方法需要有一个车辆的分类标准，目前国内外主要有以下几种分类方法： 1 、f h 眦车辆分类 a a s h t o 路面力学一经验设计指南采用第2 种方法进行交通参数的输入。在该设计指南中， 车辆分类采用美国联邦公路局( f h w a ) 的车辆分类系统，具体见图2 2 。在该分类系统中，所 有车辆共分为1 3 种类型，由于l 、2 、3 类车重量轻，对路面的破坏可以忽略不计，所以该设计 方法中只考虑从第4 类到第1 3 类车辆。 2 、我国车辆轴载限制标准与重载车辆分类 国家强制性标准道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值( g b l 5 8 9 2 0 0 4 ) 与交通部颁布的超 限运输车辆行驶公路管理规定规定了我国道路( 公路与城市道路) 上行驶的各类载重车辆的总 质量和轴荷最大限值，见表2 2 。 其中，单轴双轮组允许最大轴重为1 0 0 k n ，为我国公路水泥( 沥青) 路面的设计标准轴载。 对公路水泥混凝土( 或沥青) 路面结构而言，单轴4 0 k n 、双轴8 0 k n 以下轻型客货车对路面 结构损坏影响不大。因此，可不考虑轻型货车，仅关注大客车，中、重型货车。 我国以前传统的方法是将车辆分成六类，但这种方法过于粗糙，会将荷载特性差别较大的车 型归到一类中，因此难于反映新形势下高速公路的交通条件。 为说明在我国使用n c h r p l - - 3 7 a 方法的局限性，以江阴大桥( 断面号) 为例，对所收集到 的动态称重数据，按n c h r p1 - 3 7 a 规定的方法分析了各类型车辆在总交通流中所占的百分比， 即车辆类型分布系数，见图2 3 。为便于比较，图中同时给出了n c h r p1 - 3 7 a 主要客车道路车辆 类型分布系数的默许值，即美国的平均数值。 第7 页 高速公路轴载谱的调查研究 第二章轴载谱参数研究 总质量最人限值t轴荷最人限值t 货车挂车汽车列车 轴型单轮双轮组 二轴1 6 二轴全挂 2 0 四轴 3 5 单轴61 0 三轴 2 5 二轴半挂 3 5 五轴 4 3 双联轴 l o 1 8 四轴3 l 三轴半挂 4 0六轴4 9 三联轴1 22 2 半挂双联轴 2 0 若一 芦 飞彰式广1 图2 - 2 f h w a 车型示意图 第8 页 高连奈乐轴 讲的调查研充 弟j 幸轴戴谱亭蕞研充 驸 口n c h r p i 一3 7 a 默许值 口本文值 函一荫吨一_ 4567891 01 11 21 3 车辆类型 图2 3 按美国n c h r p l - 3 7 a 方法得l 啪午辆类型分布系数 由图2 0 可知，我国的午辆纽成和美国有较大的区别。我固并没有美国标准中的7 类乍，而 美国标准中的1 l - 1 3 类乍型为挂乍，在我国禁i f 。在高速公路行驶。其它车型比例也有较人区别。 2 2 1 客车与中型货车轴载分布关系 根据实际轴荷载的分布情况，原则上，大客车的轴荷与中型货车应十分接近，但调我国存崔 昔遍的超限运输状况，因此有必要对太客车与中型货车的轴载分布情况进行分析，以确定其是否 来自同一概率分布模型。 1 ) 实测轴载分布参数 不同轴型轴载宴测值的分布密度曲线可以用均值量、标准差号、偏度e 和峰度q 等分布参 数进行表征其巾偏度及峰度参数采用式( 2 - j ) 计算得到。南网及北网备断面的分布参数分别见 袭2 3 及表2 4 ，台井并断面后的分布参数列于表2 8 中。 若采j ；i i 正态分布，可 h 偏废q 和峰度g 来检验； c ，；e ( 盟) ，；乓 o o。(2-0 c 。；e ( 生) ；譬 o - 1 9 - 若客车及中型货车的轴载谱为止态分布时，g 接近0 而q 接近3 ，由此可为确定客车及中型 货车的轴载谱是吾来自同一概率分布模型( 正态分布) 的检验方法提供依据 表2 3 南呵高速公路各断面的分布参数 项口车辆类型 客车 中型货车 断面号分布参数 前轴单后轴前轴单后轴 1 0 0 7 e i6 6 7l5 3 9l6 6 6l5 3 8 口 26 7 626 1 424 6 4 2 1 4 8 第9 页 加：穹拍埔m 0 0 一事一牾求剥称驿* 高速公路轴载谱的调查研究 第二章轴载谱参数研究 c 1 3 2 7 1 6 1 01 3 9 42 6 9 5 g o 1 4 7 1 2 5 10 8 0 71 0 2 9 9 一 e 1 5 3 81 5 6 21 5 3 91 5 6 3 仃 2 6 2 82 6 4 22 6 6 22 6 7 6 1 0 1 2 e 1 6 4 2 1 6 1 9 3 1 9 9 3 1 7 6 g l ，3 9 11 3 0 81 2 8 6 51 2 6 8 1 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 71 5 3 9 盯 2 7 5 42 9 1 92 5 4 02 1 6 3 1 0 3 l e 1 5 0 82 1 1 61 6 6 l2 8 0 8 g 0 8 5 13 5 9 81 9 9 31 0 5 1 2 1 6 9 51 5 3 81 6 6 71 5 3 9 盯3 0 6 6 2 9 5 52 5 7 62 0 9 8 1 0 4 6 e 1 9 4 72 0 1 3 1 5 7 1 1 8 9 3 c 2 7 7 02 8 5 71 5 1 53 2 4 2 一 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 71 5 3 8 盯 2 9 7 82 9 6 02 7 0 l2 3 2 2 1 0 5 4 e 1 8 2 22 0 3 01 7 1 92 1 3 0 c k 2 1 1 33 0 0 32 0 2 54 3 0 8 e 1 6 6 61 5 3 91 6 6 71 5 3 8 口 3 6 3 02 。9 0 12 。2 5 6l 。5 7 9 1 0 5 5 e 3 0 1 72 3 1 69 7 11 2 3 3 c t 9 4 9 55 0 2 9 - 0 7 0 3 2 4 1 2 一 e 1 6 6 61 5 3 91 6 6 61 5 3 9 仃3 0 9 02 6 9 82 3 8 0 1 7 8 4 1 0 6 0 e 2 2 2 31 8 5 51 2 3 41 7 8 0 q 4 7 7 62 5 0 60 2 1 24 5 6 2 一 e 1 6 6 61 5 3 91 6 6 71 5 3 8 仃3 2 9 l 3 1 2 62 8 7 22 5 6 3 1 0 6 9 c l 2 1 2 72 0 6 7 1 8 6 92 5 8 4 g 3 6 5 02 9 9 82 4 3 07 4 3 5 一 e 1 6 6 7 1 5 3 81 6 6 71 5 3 8 盯2 6 5 8 2 4 0 52 6 0 72 2 7 5 1 0 8 5 e 1 3 4 81 3 4 81 5 8 12 5 8 6 g 0 2 9 22 6 71 5 5 68 5 1 2 一 2 0 9 0 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 71 5 3 9 第1 0 页 高速公路轴载谱的调查研究第二章轴载谱参数研究 盯 2 9 7 5 2 8 9 72 2 6 21 6 3 2 c s 1 9 5 8 1 9 9 20 9 4 11 1 2 6 c i 2 8 1 0 2 7 6 90 8 1 11 7 4 4 表2 4 北网高速公路各断面的分布参数 项目车辆类型 客车中型货车 断面号分布参数 前轴 单后轴前轴单后轴 一 e 1 6 6 71 5 3 81 6 6 71 5 3 8 盯 3 0 7 83 1 4 9 3 5 6 43 8 2 8 1 0 9 6 e 1 9 6 32 5 8 62 3 2 93 9 7 8 q 3 2 8 26 8 3 94 3 9 41 8 6 3 9 一 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 61 5 3 8 盯 2 7 8 82 6 9 3 2 1 4 11 4 5 3 2 0 1 0 c s 1 5 7 01 7 2 30 8 3 90 8 6 7 g 1 1 4 61 5 8 40 9 5 11 1 5 2 一 e 1 6 6 61 5 3 9 1 6 6 71 5 3 9 盯2 3 8 02 7 3 22 0 0 21 1 2 4 2 0 1 5 c l 1 3 7 62 0 0 40 6 6 2m 1 6 9 g 0 8 4 23 1 8 51 3 8 11 5 3 5 一 e 1 6 6 61 5 3 91 6 6 7 1 5 3 9 盯 2 5 9 8 2 9 0 62 1 7 91 3 9 9 2 0 1 9 c j 1 6 5 42 2 3 80 7 9 3o 1 7 6 c 1 6 4 94 1 8 11 1 8 31 6 1 8 一 e 1 9 9 91 5 3 81 6 6 61 5 3 9 盯 3 0 0 22 6 7 92 1 8 2 1 9 2 8 2 0 2 3 c 1 9 2 71 7 5 0 1 0 3 l2 1 0 0 q 3 5 8 41 8 6 9- 0 1 6 44 5 3 8 一 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 61 5 3 9 盯 2 4 8 22 3 5 02 2 5 41 3 4 8 2 0 3 0 c 1 2 2 9 1 3 0 00 9 8 20 0 8 5 q 0 0 2 20 9 1 o 6 1 81 5 5 9 一 e 1 6 6 71 5 3 81 6 6 61 5 3 8 仃 3 2 8 03 0 7 2 2 2 6 11 3 7 3 2 0 3 5 e 2 2 4 22 1 9 30 9 6 5 0 1 1 1 g 4 0 9 03 7 7 30 6 9 1 1 5 2 9 第1 1 页 高速公路轴载谱的调查研究 第二章轴载谱参数研究 e 1 6 6 7 1 5 3 41 6 6 61 5 3 9 盯2 9 7 22 7 2 82 2 1 01 3 7 0 2 0 4 0 e 1 8 8 4 1 7 5 80 8 8 30 1 3 l g 2 5 0 0 1 8 6 00 9 1 31 3 6 2 e 1 6 6 71 5 6 21 6 6 7 1 5 3 9 盯 2 9 9 12 9 1 6 2 2 0 81 4 9 9 2 0 6 9 c 1 9 7 l1 9 7 20 8 3 60 6 7 6 q 2 8 4 32 6 8 21 1 2 00 3 2 1 一 e 1 6 6 71 5 3 91 6 6 7 1 5 3 8 盯 3 0 3 52 8 6 9 3 1 6 32 8 8 0 2 1 0 5 c j 1 6 1 9 1 7 5 22 1 6 02 7 1 8 g 1 3 8 42 0 6 33 6 8 18 0 4 9 表2 5 合并各断面后的分布参数 项目 车辆类型 客车 中型货车 分布参数 前轴单后轴前轴单后轴 一 e 1 6 6 61 5 3 91 6 6 6 1 5 3 8 仃2 6 6 42 6 1 82 3 1 2 1 7 5 3 e 1 4 6 01 6 4 01 0 9 6 1 6 8 4 g 0 8 0 71 3 9 40 2 3 4 4 1 3 7 由表2 3 表2 5 可知，各断面的车辆前轴及单后轴的概率密度分布均不能满足上e 态分布的条 件，呈现出较为明显的偏态现象。 2 ) 实测轴载分布的假设检验 为了验证客车及中型货车轴载分布是否符合相同的规律，对轴载分布进行检验，一