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超載車輛彎沉等效換算方法研究

發布時間:2010-01-14 共2頁

  2.2 等效換算系數比較

  分別利用我國現行規范公式、AASHO四次方公式和本文所推導公式計算2~35t軸載的等效換算系數如表1所示。

  由表1 可以看出,當軸重小于17t時,三種軸載換算方法所得軸載換算系數的差別很小,表明在該軸載區間三種方法可以互換。由于軸載小于17t在AASHO試驗軸載范圍以內,所以該計算結果表明本文公式與試驗所得結果比較接近,為本文公式的可靠性提供了試驗依據。當軸載大于17t以后,隨軸載增加,三種軸載換算公式軸載換算系數的差距越來越大,相同軸載時軸載換算系數由大到小依次為規范方法、AASHO方法及本文方法。前已述及,若按規范方法進行超載車輛路面結構設計,會得出偏厚的設計結果,因此規范方法是不適用的。上述分析及計算結果表明,本文公式不但具有較為充分的理論依據,且在常規軸載范圍內與試驗結果比較接近,又具有最小的軸載換算系數,按本文方法設計的路面結構厚度將比規范方法減薄,較為符合超載車輛路面的實際情況,因此按本文方法進行超載車輛路面結構設計比較合適。

軸載等效換算系數與彎沉計算結果表1

軸重
(T) 
等效系數  相對
誤差
(%) 
理論
彎沉值
(cm) 
相對
誤差
(%) 
實際
彎沉值
(cm) 
相對
誤差
(%) 
規范  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 公式適用性的驗證

  因為我們以上所計算的P, d為虛擬車輪的輪壓及當量圓半徑,它在實際中是不存在的,為了保證上述推導方法的合理性,必須確保虛擬輪與實際輪產生的彎沉誤差在容許范圍內。表1 示出了不同軸載時某路面結構分別由虛擬輪載和實際輪載產生的理論彎沉和實際彎沉。其中計算實際彎沉時在(11)式中取AF=1.47 B=0.38.

  在超載噸位較小時,兩曲線偏差很小,軸載小于24t時,誤差一般均在10%以內,由此表明虛擬車輪的合理性。隨著超載噸位的增加,理論彎沉之間的誤差有所增大,但從應用角度看還是可以接受的。

  虛擬車輪與實際車輪產生的實際彎沉的相對誤差更小,在2~35t的實際彎沉對比計算中發現,兩套參數計算所得的實際彎沉值之間的誤差一般均在10%以內,計算結果表明,以虛擬車輪代替實際車輪進行超載軸的等效換算,所造成的誤差是可以接受的,因此本文所提出的雙重彎沉等效軸載換算方法是合適的。

  4 結論

  本文利用理論彎沉與實際彎沉雙重等效概念提出了新的軸載等效換算系數計算公式,試驗和理論依據比較充分。對比計算表明,在常見軸載范圍內,本文公式與我國規范公式及AASHO 公式的誤差較小,可以互相代替;當軸載較高時,按本文公式計算的軸載換算系數較小,不會發生設計的路面結構過厚的矛盾,用于超載路面結構設計比較合適。此外,在公式的推導過程中由于彎沉綜合修正系數的常數AF和B均消掉了,因而本研究方法不受彎沉修正系數中回歸系數變化的影響,即使AF和B發生變化,也不會影響本文的推導結果和結論,因此本文結果用于超載車輛換算時具有較為廣泛的適用性。

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