瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究

1、摘要隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展交通運(yùn)輸車輛大噸位、大 型車和交通流量的太幅度增加使得現(xiàn)有公路交通很難適應(yīng) 這種現(xiàn)狀特別是九五”以前新建、改建的公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低強(qiáng) 度不高通行能力差。那么公路交通如何建設(shè)、養(yǎng)護(hù)才能更好 地為社會(huì)服務(wù)已擺在各級(jí)公路部門面前。從沈陽市乃至遼寧 省近幾年公路建設(shè)來看主要采取在原有路線的基礎(chǔ)上進(jìn)行 加寬、補(bǔ)強(qiáng)改建和大修以此來提高公路的等級(jí)增大通行能力。 在補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中新、舊路面彎沉值是補(bǔ)強(qiáng)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指 標(biāo)之一。舊路面的彎沉值為春融不利季節(jié)的路面彎沉。但由 于種種原因路面彎沉在其他非不利季節(jié)也要測定這就需要 通過彎沉值季節(jié)影響系數(shù)換算為不利季節(jié)彎沉值再用于評(píng) 價(jià)、設(shè)計(jì)中去

2、。、本文主要是科學(xué)、合理地選定具有代表性、 典型性路段對(duì)該路段的路面彎沉值、地表溫度、土樣等進(jìn)行 外業(yè)采集、測定再通過試驗(yàn)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理計(jì)算得由瀝青路 面不同干濕狀態(tài)下彎沉值的季節(jié)影響系數(shù)。關(guān)鍵詞彎沉值季 節(jié)影響系數(shù)干濕狀態(tài)研究哥o瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù) 的研究緒論我國公路交通的現(xiàn)狀及季節(jié)影響系數(shù)的提由交 通是國民經(jīng)濟(jì)的翅膀從承擔(dān)社會(huì)總運(yùn)量的角度計(jì)算公路至 少是中國國民經(jīng)濟(jì)的一翼其重要性不僅在本行業(yè)內(nèi)得到了 認(rèn)可全社會(huì)也對(duì)公路的發(fā)展?fàn)顩r形成集體關(guān)注對(duì)其在交通 運(yùn)輸行業(yè)內(nèi)的地位日趨認(rèn)可受到國家和各級(jí)政府的高度重視。改革開放以來特別是 九五”乃至 十五”以來公路作為國 民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

3、規(guī)模之大速度之快是史無前例 的。到年底全國公路里程達(dá)萬比年時(shí)增加萬增長。到年底全 國公路總里程近萬。我國的高速公路建設(shè)也取得突破性進(jìn)展。 年底全國高速公路里程達(dá)萬超過了加拿大列世界第二位。一 個(gè)以高速公路為大動(dòng)脈國道、省道干線公路為主骨架縣鄉(xiāng)公 路延伸至城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)己基本形成。在大規(guī)模、 高速度、高等級(jí)建設(shè)的同時(shí) 七五“、八五”乃至 九五”新建、 改建公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低強(qiáng)度不高通行能力差加之目前交通 量、大噸位、大型車的增加使得這些公路難以適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì) 的快速發(fā)展也帶來了公路的嚴(yán)重破損其次由于公路網(wǎng)已基 本形成公路選線、走向已基本固定公路兩側(cè)的經(jīng)濟(jì)帶、產(chǎn)業(yè) 帶、生活區(qū)和工業(yè)區(qū)隨公路的建

4、成而逐年完善特別是發(fā)達(dá)地 區(qū)已形成規(guī)模。另外環(huán)保意識(shí)和土地使用審批管理的規(guī)范化、 集權(quán)化使得舍棄原路而再新建高標(biāo)準(zhǔn)地方公路成為不可能。那么現(xiàn)有公路交通如何建設(shè)、養(yǎng)護(hù)才能適應(yīng)當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)高 速發(fā)展適應(yīng)交通量急劇增長的需要早己擺在各級(jí)公路管理 部門面前。從沈陽市乃至遼寧省八五”以來公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)的實(shí)際情況來看主要是采取在原有路線的基礎(chǔ)上進(jìn)行加寬、補(bǔ) 強(qiáng)改建和大修改造以此來提高公路的等級(jí)提高強(qiáng)度增大通 行能力而不采取新開辟路線新建高標(biāo)準(zhǔn)地方公路的作法來 解決這一問題。路面補(bǔ)強(qiáng)是指在原有強(qiáng)度不適應(yīng)交通要求的 公路上加鋪結(jié)構(gòu)層來提高公路強(qiáng)度達(dá)到新的設(shè)計(jì)彎沉標(biāo)準(zhǔn)。因此新、舊路面彎沉值是補(bǔ)強(qiáng)層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指

5、標(biāo)之一。設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定舊路面的彎沉值是指春融不利季節(jié)的路面彎 沉所以要求設(shè)計(jì)部門在春融時(shí)期必須完成老路面彎沉值的 測定工作。但是由于每年改建大修里程多專業(yè)技術(shù)人員少儀 器設(shè)備有限使得測定工作在春融期不能完成計(jì)劃的隨時(shí)調(diào) 整和變動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目、重點(diǎn)工程的不斷提由貸款工程的工可研前期工作等原因都要求設(shè)計(jì)部門何時(shí)有項(xiàng)目何時(shí)就進(jìn)行改 建、大修工程的設(shè)計(jì)。舊路面的彎沉值在非不利季節(jié)也要測定測定后利用季節(jié)影響系數(shù)將舊路面非不利季節(jié)的彎沉值換算為不利季節(jié)的彎沉值作為公路設(shè)計(jì)的指標(biāo)。瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究 路面彎沉值季節(jié)影晌系數(shù)的研究 意義新技術(shù)、新材料、新工藝、新成果日新月異并被廣泛地 應(yīng)用于公路的設(shè)計(jì)

6、、施工、養(yǎng)護(hù)和評(píng)價(jià)中去。然而作為公路 設(shè)計(jì)、施工和評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一的路面彎沉值的季節(jié)影響 系數(shù)在遼沈地區(qū)還一直沿用多年前的數(shù)據(jù)。這與科技的進(jìn)步 和時(shí)代的發(fā)展極不適應(yīng)。我國現(xiàn)行的公路工程設(shè)計(jì)、施工和 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中彎沉值作為衡量路基、路面強(qiáng)度的指標(biāo)占有相當(dāng) 重要的地位。在彎沉值的計(jì)算過程中軸載換算系數(shù)和溫度修 正系數(shù)有公式可依而對(duì)彎沉季節(jié)影響系數(shù)來說比較復(fù)雜影 響因素較多。我國地域廣闊地質(zhì)、水文、氣候等條件復(fù)雜多 樣因此根據(jù)本地區(qū)的自身特點(diǎn)來確定島值大小是十分必要 的。路面設(shè)計(jì)采用多層彈性連續(xù)體系理論以設(shè)計(jì)彎沉值為路 面整體剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)計(jì)算路面結(jié)構(gòu)層厚度。在非不利季節(jié) 測定的彎沉值應(yīng)通過季節(jié)影響

7、系數(shù)修正為不利季節(jié)的彎沉 值根據(jù)此彎沉值和設(shè)計(jì)彎沉值按照補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法計(jì)算補(bǔ) 強(qiáng)結(jié)構(gòu)層厚度。若路面彎沉值的季節(jié)影響系數(shù)不準(zhǔn)確由非不 利季節(jié)彎沉值修正所得的不利季節(jié)彎沉值偏差較大勢必造 成路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的厚度不是過厚就是過薄若過厚造成材料 和資金的浪費(fèi)過薄使路面達(dá)不到設(shè)計(jì)年限過早破損同樣也 造成材料和資金的浪費(fèi)。季節(jié)影響系數(shù)不準(zhǔn)確不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià) 公路整體強(qiáng)度可能使決策失誤應(yīng)該大修改造的路線未做不 應(yīng)該大修、改造的路線卻進(jìn)行了大修。若路面彎沉值的季節(jié) 影響系數(shù)準(zhǔn)確能對(duì)路面作真實(shí)評(píng)價(jià)決策準(zhǔn)確資會(huì)就能用在刀刃”上。路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)現(xiàn)狀我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中將 北方春融翻漿期和南方雨季設(shè)定為不利季節(jié)不利季節(jié)的

8、彎 沉值與非不利季節(jié)的彎沉值之比即季節(jié)影響系數(shù)女產(chǎn)弼以 囂丕釉此法客觀性強(qiáng)易被人接受。在規(guī)范中將季節(jié)影響系數(shù) 按自然區(qū)劃、路基干濕類型和四個(gè)不同季節(jié)進(jìn)行了規(guī)定。對(duì) 于季節(jié)影響系數(shù)和濕度系數(shù)近年來國內(nèi)未統(tǒng)一進(jìn)行新的調(diào) 研工作若各地區(qū)有實(shí)測資料可采用本地區(qū)調(diào)查成果若沒有 新的調(diào)查資料仍可參考公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中季節(jié)影 響系數(shù)和濕度系數(shù)表如表一所示。瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究 表一路基干島建議值濕類型春融干季雨季凍前 干由一一 一濕一一一國外解決此問題的方法大致是取天然狀態(tài)的樣品測定其強(qiáng)度同時(shí)測定同類樣品浸入水四 天或若干天后的強(qiáng)度兩者的比值即被認(rèn)為是季節(jié)影響系數(shù) 顯然此種方法的客觀性差并不

9、能全面反映由各地區(qū)不同氣 候條件對(duì)道路的強(qiáng)度影響區(qū)別。、本文研究的目的與主要研 究內(nèi)容通過前述不難看到路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究 是一項(xiàng)重要的工程應(yīng)用研究課題沈陽市公路管理處于年月 向遼寧省交通廳申請(qǐng)了 沈陽地區(qū)瀝青路面彎沉值季節(jié)影響 系數(shù)的調(diào)查與研究”的課題并被批準(zhǔn)由于一些原因現(xiàn)在該課 題還未結(jié)題。沈陽市于年初在其所管轄的蘇家屯地區(qū)進(jìn)行了 瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的調(diào)查與研究試點(diǎn)工作。研究 的主要內(nèi)容通過外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理確定該地區(qū)現(xiàn) 階段的季節(jié)影響系數(shù)。通過測定土的含水量、液限和塑限等 指標(biāo)得由路床表面以下深度內(nèi)土的平均稠度：'確定路基干濕狀態(tài)作為季節(jié)影響系數(shù)按路基干濕

10、類型劃分的依據(jù)。利用所 得數(shù)據(jù)對(duì)季節(jié)影響系數(shù)進(jìn)行定量和定性分析。通過具體實(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)為在沈陽市乃至遼寧省的推廣提供指導(dǎo)性意 見探索一條成功之路。結(jié)論與建議。瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究瀝青路面彎沉值的采集整理瀝青路面彎沉值 測定路線的選定蘇家屯區(qū)位于沈陽城區(qū)之南東與東南為撫 順市、本溪市西與西北接遼陽南靠鞍山北鄰沈陽。蘇家屯區(qū) 地形自東向西傾斜。東部為石質(zhì)、低山、丘陵地帶西部為沖 積平原這里地勢平坦土質(zhì)肥沃。蘇家屯區(qū)屬溫帶季風(fēng)型大陸 性氣候年平均降水量左右降水集中在夏季。由于在蘇家屯地 區(qū)做試點(diǎn)工作因此在其所管養(yǎng)的縣以上公路條公路中選定 了具有代表性的條路線中路面結(jié)構(gòu)不同的典型路段作為

11、測 定所需數(shù)據(jù)的平臺(tái)。這路段的路況為黑大線線蘇家屯段位于 該地區(qū)西部行政等級(jí)為國道技術(shù)等級(jí)三級(jí)路路基寬路面寬 年新建當(dāng)年月建成通車是沈大高速公路的副線年平均交通 量為臺(tái)次地帶類型中濕地帶。段路面結(jié)構(gòu)是水泥穩(wěn)定砂礫基 層面層是瀝青貫入式黑大線一段路面結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定砂礫 基層面層是瀝青混凝土沈營線蘇家屯段位于該地區(qū)中部行 政等級(jí)為省道技術(shù)等級(jí)二級(jí)路路基寬路面寬年改建當(dāng)年月 建成通車年平均交通量為臺(tái)次地帶類型中濕地帶一段路面 結(jié)構(gòu)是基層水泥穩(wěn)定砂礫面層是瀝青混凝土蘇黑線蘇家屯 段位于該地區(qū)中東部行政等級(jí)為縣道技術(shù)等級(jí)三級(jí)路路基 寬路面寬。 八五”以前新建年平均交通量為臺(tái)次地帶類型中 濕地帶一段路面結(jié)

12、構(gòu)是灰土穩(wěn)定砂礫基層面層是瀝青貫入 式紅永線蘇家屯段位于該地區(qū)西南部行政等級(jí)為縣道技術(shù) 等級(jí)三級(jí)路路基寬路面寬年新建當(dāng)年月建成通車年平均交 通量為臺(tái)地帶類型中濕地帶一段路面結(jié)構(gòu)是灰土穩(wěn)定砂礫 基層面層是瀝青貫入式加瀝青混凝土。瀝青路面彎沉值測定 季節(jié)影響系數(shù)季節(jié)影響系數(shù)是指不利季節(jié)路面彎沉值和非 不利季節(jié)路面彎沉值的比值。東北地區(qū)不利季節(jié)指春融時(shí)期 的月中旬其他時(shí)期為非不利季節(jié)。非不利季節(jié)又分為干季月中旬一月中旬或 一月雨季月中旬一月末凍前指月。因此為得 由不同季節(jié)的季節(jié)影響系數(shù)需先采集不同月份的路面彎沉 值。瀝青路蒞彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究瀝青路面彎沉值國 內(nèi)外普遍采用彎沉值來表示路基路面的

13、承載能力彎沉值越 大承載能力越小反之則越大。瀝青路面彎沉值是路面在標(biāo)準(zhǔn) 載重汽車作用下用前進(jìn)卸載法得到的路面的垂直變形值以 表示它是反映路面強(qiáng)度的一項(xiàng)指標(biāo)路面材料或路基的強(qiáng)度 愈高則彎沉值愈小反之則彎沉值愈大。因此路面設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、加固等工作中制定一條即經(jīng)濟(jì)又合理的方案路面彎沉 值是不可缺少的指標(biāo)近年來為公路部門廣泛采用。瀝青路面 彎沉值以路面溫度C時(shí)的測定值為準(zhǔn)其他溫度測定時(shí)應(yīng)進(jìn) 行溫度修正。彎沉值的測試方法彎沉值的測試方法較多目前 用的最多的是貝克曼梁法在我國已有成熟的經(jīng)驗(yàn)但由于其 測試速度等因素的限制各國都對(duì)快速連續(xù)或動(dòng)態(tài)測定進(jìn)行 了研究現(xiàn)在用得比較普遍的有法國洛克魯瓦式自動(dòng)彎沉儀

14、丹麥等國家發(fā)明并幾經(jīng)改進(jìn)形成的落錘式彎沉儀美國的振 動(dòng)彎沉儀等。貝克曼梁法儀器設(shè)備測試車雙軸后軸雙側(cè)輪的 載重車具標(biāo)準(zhǔn)軸荷載、輪胎尺寸、輪胎間隙及輪胎氣壓等主 要參數(shù)應(yīng)符合要求。測試車可根據(jù)需要按公路等級(jí)選擇高速 公路一級(jí)公路應(yīng)采用后軸的一其他等級(jí)公路也可采用后軸 的一。貝克曼梁彎沉儀見圖一由貝克曼粱、百分表及表架組 成貝克曼梁由鋁合金制成上有水準(zhǔn)泡其前臂接觸路面與后 臂裝百分表長度比為。彎沉儀長度有兩種一種長前后臂分別 為和另一種加長的彎沉儀長前后臂分別為和。當(dāng)在半剛性基 層瀝青路面或水泥混凝土路面上測定時(shí)宜采用長度為的貝 克曼梁彎沉儀、并采用標(biāo)準(zhǔn)車彎沉值采用百分表量得也可用 自動(dòng)記錄裝置進(jìn)

15、行測量。接觸式路面溫度計(jì)端部為平頭分度 不大于C。其它皮尺、白油漆或粉筆、指揮旗等。圖一貝克 曼梁彎沉儀儀器原理瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究 本儀器適用于測定凈土加載時(shí)或以非常慢的速度加載時(shí)路 面彈性彎沉值能良好的反映由路面的總體強(qiáng)度。路面彎沉儀 是采用杠桿原理制成的用來測定汽車后軸雙輪之間的路面 彎沉值。路面在負(fù)荷作用下形成局部下沉即垂直變形路面反 映的形狀是以負(fù)荷為中心盆形稱之彎沉盆。當(dāng)負(fù)荷移開后彈 性使路面恢復(fù)到原狀彎沉盆消失負(fù)荷前后的差值即稱該點(diǎn) 的彎沉值。實(shí)驗(yàn)證明總彎沉和彈性彎沉不相等即負(fù)荷移開后 路面彎沉盆并不完全消失路面還會(huì)存在微量的殘余變形路 面彎沉與車速、溫度等因素有密切

16、關(guān)系。 儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、 使用方便、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊固輕便等特點(diǎn)。不受天氣、風(fēng) 力、日照等客觀條件等影響。自動(dòng)彎沉儀測定法由洛克魯瓦 測試車見圖一等組成測速一測試精度。自動(dòng)彎沉儀是在貝克 曼粱基礎(chǔ)上發(fā)展起來的靜力彎沉設(shè)備測定路面彎沉值的高效自動(dòng)化設(shè)備。可對(duì)路面進(jìn)行高密集點(diǎn)的測量繪由整條路面詳細(xì)的強(qiáng)度分布圖得由大量路面強(qiáng)度數(shù)據(jù)。圖一自動(dòng)彎沉儀其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加載自動(dòng)讀數(shù)測試速度有了較大提高主要用于路面連續(xù)彎沉測試。落錘式彎沉儀測定法原理落錘式彎沉儀見圖產(chǎn)生一個(gè)荷載脈沖來模擬行駛中的車輪荷載的影響。一個(gè)質(zhì)量塊從選定的高度落下產(chǎn)生沖擊荷載。施加的荷載由一個(gè)重載的荷載傳感器測量由并通過一個(gè)直徑為毫

17、米的承載板傳遞到路面導(dǎo)致路面產(chǎn)生彎沉。彎沉由地震檢波器測量同時(shí)提供“彎沉盆圖”這使得評(píng)價(jià)多層路面結(jié)構(gòu)成為 可能。落錘式彎沉儀在駕駛員座位上操作測試過程快使得每 小時(shí)可測個(gè)點(diǎn)這尤其適合進(jìn)行大規(guī)模的路面測試。圖落錘式 彎沉儀瀝青路面彎沉值季節(jié)影響系數(shù)的研究數(shù)據(jù)采集方法和步驟本論文彎沉值采集采用貝克曼梁法。配備了彎沉儀貝克曼梁汽車一解放一點(diǎn)溫計(jì)溫度計(jì)氣壓表水泥釘錘子等設(shè)備。方法采集數(shù)據(jù)需先在選定的四條路線路面上沿路線前進(jìn)方向每 距路面邊緣路面寬、路面寬處標(biāo)定測點(diǎn)位置釘一水泥釘作為測定點(diǎn)。然后每月用一車測定一次測定點(diǎn)的彎沉值同時(shí)測量路表溫度和大氣氣溫并記錄在路面彎沉值采集記錄表如表一卜一所示中。步驟測

18、定準(zhǔn)備、將儀器杠桿前后連接成一體按要求檢查好。、載重汽車解放一型一輛。均勻加載并用地磅稱量后軸載調(diào)整氣胎壓力使之符合規(guī)定值。、熱電阻測溫計(jì)支用以測定路面溫度因彎沉值隨溫度變化。、指揮交通用的紅旗三面小鐵棒一根長直徑 每次測定除駕駛員外一般需要工作人員三人一人指揮汽車一人記錄讀數(shù)另一人搬運(yùn)彎沉儀。、路面彎沉值采集記錄表。測定步驟、將汽車后軸外輪輪隙中心對(duì)準(zhǔn)測定點(diǎn)稍后位置約處、置彎沉儀于測定點(diǎn)保持儀器軸線與汽車軸線平行測頭不與輪胎接觸調(diào)整儀器支座螺絲使支 座水平。將百分表裝在百分表支架上使表的小指針處于早程 的中部位置大指針指零輕彈彎沉粱檢查百分表指針讀數(shù)是 否穩(wěn)定。、汽車緩慢向前開動(dòng)仔細(xì)注意指針運(yùn)動(dòng)方向迅速 讀取車輪中心位于測定點(diǎn)時(shí)最大讀數(shù)即為初讀數(shù)汽車?yán)^續(xù) 前進(jìn)指針反向旋轉(zhuǎn)使其后輪在影響半徑以外一般距測點(diǎn) 此