超载车辆弯沉等效换算方法研究

发布时间:2010-01-14 共2页

  2.2 等效换算系数比较

  分别利用我国现行规范公式、AASHO四次方公式和本文所推导公式计算2~35t轴载的等效换算系数如表1所示。

  由表1 可以看出,当轴重小于17t时,三种轴载换算方法所得轴载换算系数的差别很小,表明在该轴载区间三种方法可以互换。由于轴载小于17t在AASHO试验轴载范围以内,所以该计算结果表明本文公式与试验所得结果比较接近,为本文公式的可靠性提供了试验依据。当轴载大于17t以后,随轴载增加,三种轴载换算公式轴载换算系数的差距越来越大,相同轴载时轴载换算系数由大到小依次为规范方法、AASHO方法及本文方法。前已述及,若按规范方法进行超载车辆路面结构设计,会得出偏厚的设计结果,因此规范方法是不适用的。上述分析及计算结果表明,本文公式不但具有较为充分的理论依据,且在常规轴载范围内与试验结果比较接近,又具有最小的轴载换算系数,按本文方法设计的路面结构厚度将比规范方法减薄,较为符合超载车辆路面的实际情况,因此按本文方法进行超载车辆路面结构设计比较合适。

轴载等效换算系数与弯沉计算结果表1

轴重
(T) 
等效系数  相对
误差
(%) 
理论
弯沉值
(cm) 
相对
误差
(%) 
实际
弯沉值
(cm) 
相对
误差
(%) 
规范  AASHO  本文 
(1)  (2)  (3)  [(2)-
(3)/(3) 
(4)  (5)  [(4)-
(5)/(4) 
(6)  (7)  [(6)-
(7)/(6) 
2  0.001  0.002  0.003  33.3  0.026  0.018  30.8  0.008  0.007  12.5 
3  0.005  0.008  0.012  33.3  0.032  0.024  25.0  0.011  0.010  9.0 
4  0.019  0.026  0.034  23.5  0.037  0.031  16.2  0.014  0.014  0 
5  0.050  0.063  0.078  19.2  0.042  0.037  11.9  0.017  0.018  5.9 
6  0.109  0.130  0.152  14.5  0.047  0.044  6.4  0.021  0.021  0 
7  0.214  0.240  0.269  10.8  0.052  0.050  3.8  0.025  0.025  0 
8  0.383  0.410  0.442  7.2  0.057  0.056  1.8  0.028  0.029  3.6 
9  0.639  0.656  0.683  4.0  0.062  0.062  0  0.032  0.033  3.1 
10  1.000  1.000  1.000  0.0  0.067  0.067  0  0.037  0.037  0 
11  1.53  1.46  1.44  1.4  0.072  0.073  1.4  0.041  0.041  0 
12  2.23  2.07  1.98  4.5  0.077  0.079  2.6  0.046  0.045  2.2 
13  3.17  2.86  2.66  7.5  0.082  0.084  2.4  0.050  0.049  2.0 
14  4.38  3.84  3.50  9.7  0.086  0.090  4.7  0.055  0.053  3.6 
15  5.90  5.06  4.52  11.9  0.091  0.096  5.5  0.059  0.057  3.4 
16  7.82  6.55  5.74  14.1  0.095  0.101  6.3  0.064  0.061  3.1 
17  10.15  8.35  7.18  16.3  0.100  0.107  7.0  0.069  0.066  4.3 
18  12.99  10.50  8.88  18.2  0.104  0.112  7.7  0.074  0.070  5.4 
19  16.51  13.03  10.84  20.2  0.108  0.117  8.3  0.079  0.074  6.3 
20  20.61  16.00  13.11  22.0  0.112  0.123  9.8  0.084  0.078  7.1 
21  25.45  19.45  15.70  23.9  0.117  0.128  9.4  0.089  0.083  6.7 
22  31.10  23.43  18.65  25.6  0.120  0.133  10.8  0.094  0.087  7.4 
23  37.83  27.98  21.98  27.3  0.125  0.139  11.2  0.099  0.091  8.0 
24  45.58  33.18  25.73  29.0  0.129  0.144  11.6  0.105  0.096  8.6 
25  54.42  39.06  29.93  30.5  0.132  0.149  12.9  0.110  0.100  9.0 
26  64.41  45.70  34.60  32.1  0.137  0.154  12.4  0.115  0.105  8.7 
27  76.00  53.14  39.79  33.6  0.140  0.160  14.3  0.120  0.109  9.2 
28  88.96  61.47  45.52  35.0  0.144  0.165  14.6  0.125  0.113  9.6 
29  103.84  70.73  51.83  36.5  0.148  0.170  14.9  0.130  0.118  9.2 
30  120.32  81.00  58.75  37.9  0.151  0.175  15.9  0.136  0.122  10.3 
31  138.42  92.35  65.91  40.1  0.154  0.180  16.9  0.140  0.127  9.3 
32  158.90  104.86  74.17  41.4  0.158  0.185  17.1  0.146  0.131  10.3 
33  182.01  118.59  84.31  40.7  0.163  0.190  16.7  0.151  0.136  9.9 
34  207.13  133.63  92.43  44.6  0.165  0.195  18.2  0.156  0.141  9.6 
35  235.27  150.06  105.11  42.8  0.169  0.200  18.3  0.162  0.145  10.5 

  3 公式适用性的验证

  因为我们以上所计算的P, d为虚拟车轮的轮压及当量圆半径,它在实际中是不存在的,为了保证上述推导方法的合理性,必须确保虚拟轮与实际轮产生的弯沉误差在容许范围内。表1 示出了不同轴载时某路面结构分别由虚拟轮载和实际轮载产生的理论弯沉和实际弯沉。其中计算实际弯沉时在(11)式中取AF=1.47 B=0.38.

  在超载吨位较小时,两曲线偏差很小,轴载小于24t时,误差一般均在10%以内,由此表明虚拟车轮的合理性。随着超载吨位的增加,理论弯沉之间的误差有所增大,但从应用角度看还是可以接受的。

  虚拟车轮与实际车轮产生的实际弯沉的相对误差更小,在2~35t的实际弯沉对比计算中发现,两套参数计算所得的实际弯沉值之间的误差一般均在10%以内,计算结果表明,以虚拟车轮代替实际车轮进行超载轴的等效换算,所造成的误差是可以接受的,因此本文所提出的双重弯沉等效轴载换算方法是合适的。

  4 结论

  本文利用理论弯沉与实际弯沉双重等效概念提出了新的轴载等效换算系数计算公式,试验和理论依据比较充分。对比计算表明,在常见轴载范围内,本文公式与我国规范公式及AASHO 公式的误差较小,可以互相代替;当轴载较高时,按本文公式计算的轴载换算系数较小,不会发生设计的路面结构过厚的矛盾,用于超载路面结构设计比较合适。此外,在公式的推导过程中由于弯沉综合修正系数的常数AF和B均消掉了,因而本研究方法不受弯沉修正系数中回归系数变化的影响,即使AF和B发生变化,也不会影响本文的推导结果和结论,因此本文结果用于超载车辆换算时具有较为广泛的适用性。

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