路基路面回彈彎沉值的計算

1、路基路面回彈彎沉值的計算劉壽永(貴州省冊亨縣交通局貴州省冊亨縣石油路4號552200一、公路回彈彎沉值的作用(一概述路基路面回彈彎沉的設(shè)計計算與檢測,是公路建設(shè)過程中必不可少的一部份,是勘察設(shè)計、施工監(jiān)理和檢測單位都要進行的一個工作事項。首先由設(shè)計單位設(shè)計出彎沉值,再由施工單位去執(zhí)行施工自檢,然后由監(jiān)理、檢測部門抽檢鑒定,實現(xiàn)設(shè)計意圖。在當前的規(guī)范規(guī)定中,公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014-97規(guī)定了路面頂層的設(shè)計彎沉計算公式和方法,但沒有提出路基、路面基層的彎沉計算方;在公路工程質(zhì)量檢驗評定標準JTJ 071-98中只提出要求檢測路面頂層和土質(zhì)路基回彈彎沉,沒有提出檢測路面基層彎沉的檢測項;

2、在公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000中則補充規(guī)定了路基、路面基層的相應(yīng)回彈彎沉的計算檢測標準。因此,對于很多工程技術(shù)人員來說,如果不同時熟悉上述三種規(guī)范,就容易混淆回彈彎沉的原意,造成錯誤認識,甚至做出錯誤的數(shù)據(jù)和結(jié)果。經(jīng)筆者近年實際使用和研究發(fā)現(xiàn),相當一部份勘察設(shè)計、施工監(jiān)理和檢測單位都存在類似問題。為幫助基層工程技術(shù)人員很好地撐握回彈彎沉在公路工程建設(shè)中的應(yīng)用,本人在前輩及同行的肩背上,略作點抄習發(fā)揮,特寫此文,以示對本行作點貢獻在閱讀本文之前,請備好以下標準和規(guī)范:1、公路工程技術(shù)標準(20032、公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014-973、公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ

3、034-20004、公路工程質(zhì)量檢驗評定標準JTJ 071-98(二彎沉的作用公路工程回彈彎沉分為容許彎沉、設(shè)計彎沉和計算彎沉。容許彎沉容許彎沉是合格路面在正常使用期末不利季節(jié),路面處于臨界破壞壯態(tài)時出現(xiàn)的最大回彈彎沉,是從設(shè)計彎沉經(jīng)過路面強度不斷衰減的一個變化值。理論上是一個最低值。計算公式是LR=720N *AC*AS。公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014-97 119頁設(shè)計彎沉設(shè)計彎沉值即路面設(shè)計控制彎沉值。是路面竣工后第一年不利季節(jié),路面在標準軸載作用下,所測得的最大回彈彎沉值,理論上是路面使用周期中的最小彎沉值。是路面驗收檢測控制的指標之一。計算公式是Ld=600N *AC*AS* A

4、b。公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ 014-97 42頁計算彎沉值計算彎沉值分檢測計算彎沉值和理論計算彎沉值。檢測計算彎沉值:通過對路基、路面和原有老路進行彎沉檢測,并通過計算整理所得到的代表值。其作用主要是評定路基路面狀況和作補強設(shè)計之用。計算彎沉值路基,路面基層、底基層等各層在設(shè)計時均要求計算出其彎沉設(shè)計值,在完工檢測時也要檢測其值,以檢驗其強度是否滿足要求。此作為本文重點,后面詳細介紹。二、路面設(shè)計彎沉值的計算(一路面頂面設(shè)計彎沉值路面設(shè)計彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標,是路面厚度計算的主要依據(jù)。路面設(shè)計彎沉值應(yīng)根據(jù)公路等級、在設(shè)計年限內(nèi)累計當量軸次、面層和基層類型按下式計算:Ld=60

5、0N *AC*AS*Ab式中:Ld路面設(shè)計彎沉值(0.01mm;Ne設(shè)計年限內(nèi)一個車道上累計當量軸次;AC公路等級系數(shù),高速公路、一級公路為1.0,二級公路為1.1,三、四級公路為1.2;AS-面層類型系數(shù),瀝青砼面層為1.0;熱拌瀝青碎石、乳化瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面為1.1;瀝青表面處治為1.2;中、低級路面為1.3;Ab-基層類型系數(shù),對半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時, Ab=1.0;若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級配碎石層、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時,Ab可取1.0;柔性基層、底基層Ab=1.6,當柔性基層厚度大于15cm、底基層為半剛性下

6、臥層時,Ab可取1.6;新建公路和改建公路路設(shè)計彎沉均采用上面公式計算。計算示例1:某V3區(qū)擬新修建一條,三級公路,經(jīng)勘察,沿線土質(zhì)為粉質(zhì)粘土,地下水位距地表1.2米,路基填土高平均0.8米,據(jù)預測竣工年初交通組成如下表1.1示,使用年限內(nèi)交通量年增長率=5%,試計算路面設(shè)計彎沉。預測交通量組成表1.1車型前軸重/KN 后軸重/KN 后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距/cm 交通量/(次*日-1東風EQ140 23.70 69.20 1 雙 - 100黃河JN150 49.00 101.60 1 雙 - 80黃河LN162 59.50 115.00 1 雙 - 60交通141 25.55 55.10 1

7、雙 - 50長征CZ361 47.60 90.70 2 雙 132.0 40延安SX161 54.64 91.25 2 雙 135.0 50解:標準軸載及軸載換算:路面設(shè)計采用雙輪組單軸載100KN為標準軸載,以BZZ100表示,根據(jù)規(guī)范(97規(guī)定,以設(shè)計彎沉值為指標,大于25KN的各級軸載均應(yīng)進行換算。計算公式為: N= C1C2n1(Pi/P4.35 (次*日-1C1后(前軸數(shù)C2前后輪輪組系數(shù),單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38。n1被換算車型的各級軸載作用次數(shù)(次/日東風EQ140:前軸23.70KN<25KN,不計。后軸:C1=1,C2=1,n1=100,Pi=69.

8、20 KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×1×100×(69.20/1004.35=20.2(次*日-1黃河JN150:前軸:C1=1,C2=6.4,n1=80,Pi=49.00 KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×6.4×80×(49.00/1004.35=23.0(次*日-1后軸:C1=1,C2=1,n1=100,Pi=101.60KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×1×100×(101.60/1004.35=107.2(次

9、*日-1黃河JN162:前軸:C1=1,C2=6.4,n1=60,Pi=59.50KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×6.4×60×(59.50/1004.35=40.1(次*日-1后軸:C1=1,C2=1,n1=60,Pi=115.00KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×1×60×(115.00/1004.35=110.2(次*日-1交通141:前軸:C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=25.55KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×6.4&

10、#215;50×(25.55/1004.35=0.9(次*日-1后軸:C1=1,C2=1,n1=50,Pi=55.10KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×1×50×(55.10/1004.35=3.8(次*日-1長征CZ361:前軸:C1=1,C2=6.4,n1=40,Pi=47.60KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×6.4×40×(47.60/1004.35=10.1(次*日-1后軸:C1=1+1.2×(m-1=1+1.2×(2-1=2.2,C2=1

11、,n1=40,Pi=90.70KN,P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P4.35=2.2×1×40×(90.70/1004.35=57.6(次*日-1延安SX161:前軸:C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=54.64KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×6.4×50×(54.64/1004.35=23.1(次*日-1后軸:C1=2.2,C2=1,n1=50,Pi=91.25KN,P=100 KNN=C1C2n1(Pi/P4.35=1×1×50×(91.25/1004

12、.35=33.6(次*日-1合計: N=429.8(次三級公路設(shè)計使用年限8年,車道系數(shù)=0.65,則累計當量軸次Ne=(1+t-1×365 N/(1+t-1=(1+0.058-1 ×365×429.8×0.65/0.05×(1+0.088-1=358801 次路面設(shè)計彎沉值的計算:AC=1.2AS=1.2Ab=1.6 基層為級配碎石(柔性基層Ld=600N *AC*AS*Ab=600×358801-0.2×1.2×1.2×1.6=107 (0.01mm注意:若上述項目段為舊路改建,則交通量的來源是通過實

13、地調(diào)查而得,然后再進行軸載換算。三、路基、路面基層設(shè)計彎沉值的計算(一路基頂面設(shè)計彎沉值根據(jù)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000規(guī)定,土基回彈彎沉的計算,首先應(yīng)確定土基回彈模量E0查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄E或通過實測可得相應(yīng)區(qū)域不利季的E0,然后按下式計算路基頂面設(shè)計彎沉值l0。L0=9308×E0-0.938 (0.01mmE0不利季節(jié)土基回彈模量單位為Mpa;計算示例2:在非不利季節(jié)測定某公路土基回彈模量值得E0=50Mpa,季節(jié)影響系數(shù)K1= 1.2,則土基回彈模量調(diào)整值為E0/=1.2×50=60Mpa,則l0=9308×60-0.938=2

14、00 (0.01mmK1季節(jié)影響系數(shù),不同地區(qū)取值范圍為1.2-1.4?？刹楣窞r青路面設(shè)計規(guī)范表14。在進行土基彎沉測量后,路段的代表值 0+2S應(yīng)小于此標準值(一級公路和高速公路,或 0+1.645S和 0+1.58S小于此標準值(二級和二級以下公路。注意:若查表得E0值,則其值已是不利季節(jié)之值。(二路面底基層頂面設(shè)計彎沉值根據(jù)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000之規(guī)定,底基層頂面回彈彎沉按如下步驟計算:1利用土基和底基層材料的回彈模量計算值E0和E1以及底基層的厚度h1(cm,計算模量比K1E0/K2E1及比值h1/(為單個輪跡當量圓半徑(cm,對于黃河卡車,=10.75;K

15、2為底基層材料季節(jié)影響系數(shù),可取1.1-1.2,或查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄E2查附圖A.0.3,得底基層表面彎沉系數(shù)aL。3計算彎沉綜合修正系數(shù)FF=3.643aL1.85194計算底基層頂面回彈彎沉l1=2paLF/E0K1P后軸重100KN卡車輪胎的單位壓力,對于黃河卡車,可取0.7MPa;K1季節(jié)影響系數(shù),可取1.2-1.4。計算示例3:某公路路面結(jié)構(gòu)層,土基回彈模量值查表得E0=45MPa,底基層為填隙碎石層,厚20cm,查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范附錄D得E1=250MPa,基層為級配碎石,層厚為15cm,查表得E2=280MPa,試計算底基層頂面回彈彎沉值。解:K1E0/K2E1=45

16、/250=0.18h1/=20/10.75=1.86查附圖A.0.3得:aL=0.44F=3.643aL1.8519=3.643×0.441.8519=0.7965l1=2paLF/E0K1=2×0.7×10.75×0.44×0.7965/45=0.117 (cm=117 (0.01mm(三路面基層頂面設(shè)計彎沉值路面基層回彈彎沉設(shè)計值的計算與底基層類似,不同之處在于將底基層換算為與基層材料相當?shù)漠斄亢穸?。計算步驟如下:1首先在計算底基層彎沉時已得底基層頂面的彎沉系數(shù)aL,接下來是對底基層進行當量換算。即將具有回彈模量E1和厚度h1的底基層換算為

17、與基層材料相當?shù)暮穸萮2/,換算公式如下:h2/=h1 。2由h2/與h2/之和及K1E0/K3E2的值,從附圖A.0.3查得基層相應(yīng)的aL;3按下式計算彎沉綜合修正系數(shù)F2=3.643aL1.85194按下式計算基層頂面回彈彎沉l2=2paLF/E0K1計算示例4:同示例2,求基層頂面回彈彎沉。解:當量厚度換算:h2/=h1 =20×19.26cm h2/=15/10.75=1.395 h2/=19.26/10.75=1.792 h2/+ h2/=3.187 K1E0/K3E2=45/280=0.161 查圖 A.0.3 得： aL0.34 F23.643aL1.85193.643×0.341.8519 0.494 l1=2paLF2/E0K1 =2×0.7×10.75×0.494×0.34/45 =0.056 (cm =56 (0.01mm 如路面基層上還有多層上基層，其計算方法與基層相同。 （四） 路基、路面彎沉代表值的計算 本段主要結(jié)合 CASIO4500 計算器的統(tǒng)計功能，舉例介紹如何對外業(yè)測得的彎沉