路基路面回彈彎沉值的計(jì)算.doc

路基路面回彈彎沉值的計(jì)算 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(jì)計(jì)算與檢測(cè)，是公路建設(shè)過程中必不可少的一部份，是勘察設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理和檢測(cè)單位都要進(jìn)行的一個(gè)工作事項(xiàng)。首先由設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)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(cè)部門抽檢鑒定，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。在當(dāng)前的規(guī)范規(guī)定中，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-97規(guī)定了路面頂層的設(shè)計(jì)彎沉計(jì)算公式和方法，但沒有提出路基、路面基層的彎沉計(jì)算方；在公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTJ 071-98中只提出要求檢測(cè)路面頂層和土質(zhì)路基回彈彎沉，沒有提出檢測(cè)路面基層彎沉的檢測(cè)項(xiàng)；在公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000中則補(bǔ)充規(guī)定了路基、路面基層的相應(yīng)回彈彎沉的計(jì)算檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于很多工程技術(shù)人員來說，如果不同時(shí)熟悉上述三種規(guī)范，就容易混淆回彈彎沉的原意，造成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，甚至做出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)和結(jié)果。經(jīng)筆者近年實(shí)際使用和研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部份勘察設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理和檢測(cè)單位都存在類似問題。為幫助基層工程技術(shù)人員很好地?fù)挝栈貜棌澇猎诠饭こ探ㄔO(shè)中的應(yīng)用，本人在前輩及同行的肩背上，略作點(diǎn)抄習(xí)發(fā)揮，特寫此文，以示對(duì)本行作點(diǎn)貢獻(xiàn)在閱讀本文之前，請(qǐng)備好以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：1、 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2003）2、 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-973、 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-20004、 公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)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(jì)彎沉和計(jì)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(shí)出現(xiàn)的最大回彈彎沉，是從設(shè)計(jì)彎沉經(jīng)過路面強(qiáng)度不斷衰減的一個(gè)變化值。理論上是一個(gè)最低值。計(jì)算公式是LR720N *AC*AS。公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-97 119頁(yè)設(shè)計(jì)彎沉設(shè)計(jì)彎沉值即路面設(shè)計(jì)控制彎沉值。是路面竣工后第一年不利季節(jié)，路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，所測(cè)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(yàn)收檢測(cè)控制的指標(biāo)之一。計(jì)算公式是Ld600N *AC*AS* Ab。公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-97 42頁(yè)計(jì)算彎沉值計(jì)算彎沉值分檢測(cè)計(jì)算彎沉值和理論計(jì)算彎沉值。檢測(cè)計(jì)算彎沉值：通過對(duì)路基、路面和原有老路進(jìn)行彎沉檢測(cè)，并通過計(jì)算整理所得到的代表值。其作用主要是評(píng)定路基路面狀況和作補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)之用。計(jì)算彎沉值路基，路面基層、底基層等各層在設(shè)計(jì)時(shí)均要求計(jì)算出其彎沉設(shè)計(jì)值，在完工檢測(cè)時(shí)也要檢測(cè)其值，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度是否滿足要求。此作為本文重點(diǎn)，后面詳細(xì)介紹。二、 路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算（一） 路面頂面設(shè)計(jì)彎沉值路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo)，是路面厚度計(jì)算的主要依據(jù)。路面設(shè)計(jì)彎沉值應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、在設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次、面層和基層類型按下式計(jì)算:Ld600N *AC*AS*Ab式中：Ld路面設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）； Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次； AC公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0，二級(jí)公路為1.1，三、四級(jí)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(jí)路面為1.3；Ab基層類型系數(shù)，對(duì)半剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時(shí)，Ab1.0；若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級(jí)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(shí)，Ab可取1.0；柔性基層、底基層Ab1.6，當(dāng)柔性基層厚度大于15cm、底基層為半剛性下臥層時(shí)，Ab可取1.6；新建公路和改建公路路設(shè)計(jì)彎沉均采用上面公式計(jì)算。計(jì)算示例1： 某V3區(qū)擬新修建一條，三級(jí)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(yù)測(cè)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(zhǎng)率=5%，試計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉。 預(yù)測(cè)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(fēng)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 雙 - 50長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算：路面設(shè)計(jì)采用雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以BZZ100表示，根據(jù)規(guī)范（97）規(guī)定，以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)，大于25KN的各級(jí)軸載均應(yīng)進(jìn)行換算。計(jì)算公式為：N= C1C2n1(Pi/P)4.35 （次*日-1）C1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(jí)軸載作用次數(shù)（次/日）東風(fēng)EQ140：前軸23.70KN25KN，不計(jì)。后軸：C11，C21，n1=100，Pi=69.20 KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3511100（69.20/100）4.3520.2（次*日-1）黃河JN150：前軸：C11，C26.4，n1=80，Pi=49.00 KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3516.480（49.00/100）4.3523.0（次*日-1）后軸：C11，C21，n1=100，Pi=101.60KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3511100（101.60/100）4.35107.2（次*日-1）黃河JN162：前軸：C11，C26.4，n1=60，Pi=59.50KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3516.460（59.50/100）4.3540.1（次*日-1）后軸：C11，C21，n1=60，Pi=115.00KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.351160（115.00/100）4.35110.2（次*日-1）交通141：前軸：C11，C26.4，n1=50，Pi=25.55KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3516.450（25.55/100）4.350.9（次*日-1） 2009-12-30 13:57 回復(fù) sunwancun521 0位粉絲 3樓后軸：C11，C21，n1=50，Pi=55.10KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.351150（55.10/100）4.353.8（次*日-1）長(zhǎng)征CZ361：前軸：C11，C26.4，n1=40，Pi=47.60KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3516.440（47.60/100）4.3510.1（次*日-1）后軸：C11+1.2（m-1）=1+1.2(2-1)=2.2，C21，n1=40，Pi=90.70KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.352.2140（90.70/100）4.3557.6（次*日-1）延安SX161：前軸：C11，C26.4，n1=50，Pi=54.64KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.3516.450（54.64/100）4.3523.1（次*日-1）后軸：C12.2，C21，n1=50，Pi=91.25KN，P100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.351150（91.25/100）4.3533.6（次*日-1）合計(jì)： N=429.8（次）三級(jí)公路設(shè)計(jì)使用年限8年，車道系數(shù)0.65，則累計(jì)當(dāng)量軸次Ne=（1+）t-1365 N/(1+)t-1=（1+0.05）8-1 365429.80.65/0.05(1+0.08)8-1358801 次路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算：AC1.2AS1.2Ab1.6 基層為級(jí)配碎石(柔性基層)Ld600N *AC*AS*Ab600358801-0.21.21.21.6107 （0.01mm）注意：若上述項(xiàng)目段為舊路改建，則交通量的來源是通過實(shí)地調(diào)查而得，然后再進(jìn)行軸載換算。三、 路基、路面基層設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算（一） 路基頂面設(shè)計(jì)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(jì)算，首先應(yīng)確定土基回彈模量E0查公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄E或通過實(shí)測(cè)可得相應(yīng)區(qū)域不利季的E0，然后按下式計(jì)算路基頂面設(shè)計(jì)彎沉值l0。L0=9308E0-0.938 (0.01mm)E0不利季節(jié)土基回彈模量 單位為Mpa；計(jì)算示例2：在非不利季節(jié)測(cè)定某公路土基回彈模量值得E050Mpa，季節(jié)影響系數(shù)K11.2，則土基回彈模量調(diào)整值為E0/1.25060Mpa，則l0=930860-0.938 200 （0.01mm）K1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(jì)規(guī)范表14。在進(jìn)行土基彎沉測(cè)量后，路段的代表值 0+2S應(yīng)小于此標(biāo)準(zhǔn)值（一級(jí)公路和高速公路），或 0+1.645S和 0+1.58S小于此標(biāo)準(zhǔn)值（二級(jí)和二級(jí)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(jì)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(jì)算：1)利用土基和底基層材料的回彈模量計(jì)算值E0和E1以及底基層的厚度h1（cm），計(jì)算模量比K1E0/K2E1及比值h1/(為單個(gè)輪跡當(dāng)量圓半徑（cm）,對(duì)于黃河卡車，10.75；K2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(jì)規(guī)范附錄E)2）查附圖A.0.3，得底基層表面彎沉系數(shù)aL。3）計(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)FF3.643aL1.85194）計(jì)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(duì)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(jì)算示例3：某公路路面結(jié)構(gòu)層，土基回彈模量值查表得E045MPa，底基層為填隙碎石層，厚20cm，查公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄D得E1250MPa，基層為級(jí)配碎石，層厚為15cm，查表得E2280MPa，試計(jì)算底基層頂面回彈彎沉值。解： K1E0/K2E145/2500.18h1/20/10.751.86查附圖A.0.3雙層體系表面完成體系圖得：aL0.44F3.643aL1.85193.6430.441.8519 0.7965L1=2paLF/E0K1=20.710.750.440.7965/45=0.117 (cm)=117 (0.01mm)（三） 路面基層頂面設(shè)計(jì)彎沉值路面基層回彈彎沉設(shè)計(jì)值的計(jì)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(dāng)?shù)漠?dāng)量厚度。計(jì)算步驟如下：1）首先在計(jì)算底基層彎沉?xí)r已得底基層頂面的彎沉系數(shù)aL，接下來是對(duì)底基層進(jìn)行當(dāng)量換算。即將具有回彈模量E1和厚度h1的底基層換算為與基層材料相當(dāng)?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(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)F23.643aL1.85194）按下式計(jì)算基層頂面回彈彎沉l2=2paLF/E0K1計(jì)算示例4：同示例2，求基層頂面回彈彎沉。解：當(dāng)量厚度換算：h2/（）20(250/280) 19.26cm h2/=15/10.75=1.395h2/=19.26/10.75=1.792h2/+ h2/=3.187K1E0/K3E2=45/280=0.161查圖A.0.3得： aL0.34F23.643aL1.85193.6430.341.85190.494L1=2paLF2/E0K1=20.710.750.4940.34/45=0.056 (cm)=56 (0.01mm)如路面基層上還有多層上基層，其計(jì)算方法與基層相同。（四） 路基、路面彎沉代表值的計(jì)算本段主要結(jié)合CASIO4500計(jì)算器的統(tǒng)計(jì)功能，舉例介紹