铺面工程学：荷载换算与轮迹横向分布

水泥混凝土路面的轴载换算式，可以按照设计方法所采用的疲劳断裂损坏标准，利用荷载和温度综合作用下的疲劳方程建立。

由式（10-14）所示的双对数疲劳方程可知，轴载Pi作用一次所产生的疲劳消耗Di为

标准轴载作用一次的疲劳消耗Ds则为

按照等效疲劳原则可得

当不同轴型的荷载驶过路面时，相邻轴在路面内产生的应力具有叠加作用，所以一般而言，当第i级荷载的轴型与标准荷载的轴型（单轴双轮）不同时，αi≠1。例如，双联轴驶过混凝土面层板时，临界荷位处会出现二次应力峰值；三联轴驶过时，则会出现三次应力峰值。由于相邻轴产生负弯矩，应力峰值要比单轴作用时小（降低10%～14%）。邻轴的应力影响（降低）程度，与基层刚度和接缝传荷能力等因素有关，计算分析较为复杂。同时，根据轴载调查发现，多联轴各根轴之间的轴重差异较大。双联轴的前轴重与平均轴重之比平均为1.03；三联轴的前轴重与平均轴重之比平均为1.05。综合这两方面因素，为了简化计算，对多联轴的轴载换算作偏保守的处理，忽略邻轴的影响（应力降低作用），双联轴按2次单轴计，三联轴按3次单轴计，从而避免考虑多联轴的轴重不均匀问题，并可直接利用称重站的轴载数据。所以，统一取αi=1。(www.xing528.com)

另一方面，目前公路上的超载现象较为严重，特别是一些行驶特重轴载车辆或特种车辆的公路。由于水泥混凝土路面的疲劳损伤量对轴重很敏感，参见式（10-24），对于特重轴载采用100 kN设计轴载进行设计时，基准期内的设计轴载累计作用次数将十分惊人。为了避免出现这种情况，对于行驶特重轴载车辆或特种车辆的公路，建议在特重或特种车辆中选取占主要份额的轴载作为设计轴载。此时轴载换算的原理是相同的，换算式如下：

式中，b的取值与式（10-15）相同。

在高速公路和一级公路上，车辆一般分向并渠化行驶，轮迹的横向分布频率在车道内呈驼峰状分布，而在二级及二级以下的公路上，车辆有时不能严格按照车道行驶，特别在交通量较小时，轮迹横向分布频率在行车道内呈正态分布。姚祖康教授等曾对各地各级公路上的货车轮迹横向分布进行了实测，根据测定结果，对于以纵缝边缘中部为临界荷位的情况，提出了轮迹横向分布系数，如表10-12所列。

表10-12　轮迹横向分布系数

注：车道或行车道窄或者交通量较大，取高值；反之，取低值。