趙 凱

(山西平陽高速公路建設管理處)

瀝青路面的路用性能受氣溫、行車荷載、行車速度、作用次數(shù)的影響很大。瀝青混合料的模量隨車速的降低(荷載作用時間的增加)而快速減小，最終導致瀝青混合料無法抵擋表面的正應力及剪應力的作用而產(chǎn)生永久變形。目前，車輛的大型化和載重能力的不斷攀升，為了使車輛節(jié)約燃油，汽車的輪胎充氣壓力在不斷增加。額定載重150 kN 的載重汽車實際載重可達380 kN，輪胎的充氣壓力可達1.0～1.1 MPa左右。而對于不同輪胎充氣壓力時，同類型不同載重的汽車對路面壓應力有所不同。常規(guī)下，認為輪胎作用于地面荷載分布為橢圓，簡化為圓形均布荷載。文獻認為，輪胎作用于路面的接地形狀很大程度上表現(xiàn)為矩形，隨荷載的增加，矩形越來越明顯。

利用山西省平陽高速公路的條件，在常溫下，選用雙輪單后軸貨車，分別進行了不同輪胎充氣壓力、不同軸載下測試實際輪胎接地壓應力。輪胎氣壓分別為0.6 MPa、0.7 MPa、0.9 MPa、1.1 MPa、1.3 MPa，荷載選擇110 kN、120 kN、130 kN、140 kN、150 kN 試驗，計算平均接地壓應力。

1 輪胎接地面積

對后軸所有輪胎改變氣壓、軸載試驗，后軸每個輪胎氣壓從大到小選用氣壓表放氣的方式準確到設計氣壓，荷載通過裝載土的方式逐級增加。

輪胎接地面積為后軸所有輪胎接地面積，用帶毫米網(wǎng)格的復寫紙放入單后軸貨車的后軸所有輪胎下測試而得。

從不同軸載、不同氣壓的輪胎印來看，在一定氣壓下，隨軸載的增加，復寫紙上的胎印越來越清淅，表明對路面的壓力明顯增加;輪胎印的寬度沒發(fā)生變化，而輪胎印的長度發(fā)生了增加，表明輪胎隨軸載的增加，輪胎接地面積增加;胎印中間印跡比外圍明顯，表明輪壓是中間大兩邊小的非均勻分布;軸載增加過程中，插于放氣孔中的特殊氣壓表氣壓幾乎沒有變化，表明軸載的變化對胎內(nèi)氣壓影響微弱。

2 輪胎平均接地壓應力

通過不同輪胎氣壓、荷載對單后軸車輪胎平均接地壓應力的測試，得到不同荷載和輪胎氣壓下，輪胎的實際接地面積，以軸載計算輪胎平均接地壓應力，計算結(jié)果見表1。從表1 可知，輪胎氣壓不變，隨軸載的增加，輪胎平均接地面積增加，但平均接地壓應力也增加，輪胎接地面積的增加影響量不能抵消輪胎接地壓應力的增加量。荷載不變，隨著輪胎氣壓的升高，輪胎平均接地壓應力也升高。

從圖1 可以看出，平均接地壓應力與軸向荷載、平均接地壓應力與輪胎氣壓之間呈很好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)都達到0.98 以上。軸向荷載與輪胎氣壓之間都很大程度上影響平均接地壓應力，且輪胎氣壓對平均接地壓應力影響不可忽略。

表1 輪胎氣壓、軸載、輪胎平均接地壓應力之間的關(guān)系

3 輪胎平均接地壓應力三維曲面回歸

通過對平均接地壓應力與軸向荷載、平均接地壓應力與輪胎氣壓之間的相關(guān)性分析，平均接地壓應力與其他兩個指標之間都呈很好的線性關(guān)系，所以在三維空間中應成很好的平面關(guān)系。運用SPSS 軟件對平均接地壓應力與軸向荷載、輪胎氣壓進行三維回歸，回歸方程如式(1)。

式中:Z 表示輪胎平均接地壓應力，MPa;x 表示輪胎充氣壓力，MPa;y 表示標準單軸軸向荷載，kN。

圖1 平均接地壓應力與軸向荷載、平均接地壓應力與輪胎氣壓之間的關(guān)系

圖2 平均接地壓應力、軸向荷載、輪胎氣壓之間的關(guān)系

從圖2 可以看出，當車輛達到標載時，車主為了節(jié)約燃油，提高輪胎氣壓可以達到車輛接省燃油的目的，但提高輪胎氣壓后，勢必引起平均接地壓應力的升高，對路面的損害與超載無異。

4 結(jié) 語

(1)隨軸載的增加，輪胎接地壓力明顯增加，輪胎接地面積增加，輪壓在輪胎接觸面積上呈中間大兩邊小的非均勻分布。

(2)輪胎氣壓不變，隨軸載的增加，輪胎平均接地面積增加，但平均接地壓應力也增加，輪胎接地面積的增加影響量不能抵消輪胎接地壓應力的增加量。

(3)軸載不變，隨輪胎氣壓的升高與輪胎平均接地壓應力也升高。

(4)平均接地壓應力與軸向荷載、平均接地壓應力與輪胎氣壓之間呈很好的線性關(guān)系。

(5)軸載不變時，輪胎氣壓每升高1 MPa，輪胎平均接地壓應力升高約0.5 MPa;軸載每增加1 t，輪胎平均接地壓應力增加0.03 MPa。輪胎氣壓從0.7 MPa 升高到1.3 MPa 時，輪胎平均接地壓應力升高到約3 MPa，軸載從10 t 增加到15 t 時，輪胎平均接地壓應力增加0.15 MPa。

(6)目前超限治理中，只注重了車輛和貨物的總重，而沒有注意輪胎氣壓超壓而使路面平均接地壓應力嚴重超出0.7 MPa 的設計標準，對路面的破壞不可小視。建議路政部門增加輪胎氣壓的檢測和提高設計時瀝青路面輪胎平均接地壓應力標準。

［1］彭利紅，崔世萍，黃六五.瀝青混合料動態(tài)模量比對試驗分析［J］. 山東交通科技，2012(6):23－26.

［2］馬翔，倪富健，陳榮生.瀝青混合料動態(tài)模量試驗及模型預估［J］.中國公路學報，2008，21(3):35－52.

［3］李明國，牛曉霞，申愛琴.山區(qū)高速公路瀝青路面的抗車轍能力［J］.長安大學學報:自然科學版，2006，26(6):19－22.

［4］李明國，牛曉霞.外部條件對瀝青路面抗車轍能力影響分析［J］.廣東公路交通，2006，(4):23－26

［5］盧紋岱.SPSS for Windows 統(tǒng)計分析(第二版)［M］.電子工業(yè)出版社，2004.