Ocena wpływu struktury rodzajowej pojazdów ciężkich i konfiguracji ich osi na nawierzchnie drogowe jest jednym z głównym kierunków badawczych w budownictwie drogowym. Badania te prowadzane są zarówno w wielkiej skali w warunkach terenowych, jak i w warunkach laboratoryjnych lub symulacjach numerycznych.
W pracy przeprowadzono identyfikację sylwetek pojazdów ciężarowych pojawiają-cych się na wybranych drogach w Polsce oraz zaproponowano ich klasyfikację, której pod-stawą była liczba i konfiguracja osi w pojazdach ciężarowych, a zatem sposób i wielkość ich oddziaływania na nawierzchnie drogowe. W przeciwieństwie do klasyfikacji już wyko-rzystywanych w drogownictwie, a bazujących na takich cechach pojazdów jak np. ich przeznaczenie lub masa całkowita, zaproponowany podział pojazdów ciężarowych, może być doskonałym punktem odniesienia w projektowaniu konstrukcji nawierzchni. Dla tak usystematyzowanych pojazdów ciężarowych, w oparciu o pomiary prowadzone na prze-strzeni ostatnich kilku lat na drogach krajowych w Polsce, zidentyfikowano występujące naciski osi poszczególnych sylwetek pojazdów. Stwierdzono występowanie charaktery-stycznych statycharaktery-stycznych rozkładów nacisków składowych osi pojazdów, zależnych od położenia danej osi w sylwetce oraz pełnionej przez nią funkcji. I tak, naciski osi kierowa-nych pojazdów odpowiadają rozkładowi wykładniczemu w sylwetce 2P oraz rozkładom normalnym w sylwetkach 2P+2P, 2C+2N i 2C+3N, a naciski osi napędowych rozkładowi wykładniczemu w sylwetce 2P, rozkładom normalnym w sylwetkach 2P+2P i 2C+3N oraz rozkładowi gamma w sylwetce 2C+2N. W przypadku osi przyczepy (sylwetka 2P+2P) obserwuje się rozkłady gamma, a w przypadku osi naczep rozkłady wykładnicze (osie na-czepy w sylwetce 2C+2N) oraz rozkłady normalne (2C+3N).
W celu potwierdzenia postawionej tezy odnoszącej się do stosowanych obecnie w wymiarowaniu współczynników przeliczeniowych (agresywności), opracowano w pracy modele typowych konstrukcji nawierzchni obciążone w sposób charakterystyczny dla po-szczególnych osi rozpoznanych i sklasyfikowanych pojazdów. W oparciu o analizę nume-ryczną zbudowanych modeli obliczeniowych prowadzoną w systemie CosmosM, precy-zyjnie określono różnice w wartościach współczynników agresywności rozpoznanych syl-wetek pojazdów ciężarowych. Stwierdzono, że niszczące działanie pojazdów ciężarowych jest zależne od liczby i konfiguracji osi w pojeździe, występujących nacisków osi, charak-terystyk wytrzymałościowych i odkształceniowych materiałów wbudowanych w na-wierzchnię oraz od grubości warstw nawierzchni drogowych. Najbardziej niekorzystnym
wpływem na nawierzchnie drogowe (a więc o największej agresywności) cechują się pię-cioosiowe zespoły pojazdów (2P+3P i 3P+2P) oraz pięcioosiowy pojazd członowy (2C+3N) o dopuszczalnej masie całkowitej 40t. Zespoły pojazdów wykazują relatywnie bardziej niekorzystne działanie na nawierzchniach o grubościach warstw asfaltowych nie przekraczających 18cm, niż pojazdy członowe o takiej samej masie, natomiast na na-wierzchniach o grubościach warstw asfaltowych większych od 18 cm, sytuacja jest od-wrotna: większą agresywnością charakteryzują się pojazdy członowe pięcioosiowe z osią potrójną o kołach typu „Super Single”.
Uzyskane wyniki wykazały, że dla dwóch grup pojazdów ciężarowych stosowa-nych w wymiarowaniu (samochody ciężarowe bez przyczep i samochody ciężarowe z przyczepami), przyjmowane w Polsce współczynniki agresywności (przeliczeniowe na osie obliczeniowe 100 kN) nie odzwierciedlają istniejącej struktury rodzajowej pojazdów i nie oddają poprawnie wielkości oddziaływań pojazdów na nawierzchnie. Dodatkowo w grupie samochodów ciężarowych z przyczepami znajduje się aż 10 sylwetek pojazdów ciężarowych, które jak wykazano, w bardzo różnym stopniu oddziaływują na nawierzch-nię. Różnice w wartościach wyznaczonych współczynników agresywności pojazdów po-zwoliły potwierdzić postawioną tezę mówiącą o tym, że obowiązujące współczynniki prze-liczeniowe nie odzwierciedlają istniejącej struktury ruchu i rzeczywistego oddziaływania pojazdów na nawierzchnię.
Jako metodę alternatywną, zaproponowano metodę wykorzystującą pojęcie szkody zmęczeniowej i widm obciążeń osi. Widma obciążeń osi wyznaczono dla trzech grup osi: osi pojedynczych, podwójnych i potrójnych, dla których to określono również wartości szkód zmęczeniowych uzależnionych od wielkości przyłożonego obciążenia. Widma ciążeń osi przedstawiono w postaci dyskretnej oraz ciągłej. W postaci ciągłej widma Ob-ciążeń odpowiadają rozkładowi gamma (osie pojedyncze), logarytmiczno-normalnemu (osie podwójne) oraz rozkładom normalnym (osie potrójne). Zamieszczony przykład obli-czeniowy wykazał możliwości zastosowań w ocenie trwałości zmęczeniowej nawierzchni widm obciążeń osi zarówno w postaci dyskretnej, jak i ciągłej. Postępowanie takie pozwo-liło na potwierdzenie drugiej postawionej w pracy tezy mówiącej o wykorzystaniu widm obciążeń osi w ocenie oddziaływania pojazdów na nawierzchnie drogowe. Można zatem stwierdzić, że widma obciążeń osi (uwzględniające grupy osi: pojedynczych, podwójnych potrójnych) pozwalają na określenie rzeczywistego oddziaływania pojazdów na na-wierzchnie drogowe.
W pracy przeanalizowano również wpływ oddziaływań dynamicznych pojazdów na wartości wywoływanych w nawierzchniach drogowych szkód zmęczeniowych oraz współ-czynników agresywności osi zidentyfikowanych i sklasyfikowanych sylwetek pojazdów. Podstawą oceny oddziaływań dynamicznych był obliczeniowy model pojazdu samocho-dowego wykorzystywany do oceny równości podłużnej nawierzchni przy pomocy wskaź-nika IRI. Przedstawiono zależności pozwalające na bezpośrednie wyznaczenie wpływu oddziaływań dynamicznych na podane w pracy współczynniki agresywności (przelicze-niowe na osie 100 kN) oraz wywoływane w nawierzchniach drogowych szkody zmęcze-niowe.
Dalsze prace autora będą dotyczyć analiz występujących rozkładów obciążeń po-chodzących od przejeżdżających pojazdów w zależności od kategorii drogi (drogi między-narodowe, krajowe, wojewódzkie, powiatowe i gminne) oraz wpływu obciążeń o charakte-rze stochastycznym na trwałość zmęczeniową nawierzchni drogowych.