甘肃典型路面结构弯沉等效的轴载换算
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沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测沥青路面面层设计弯沉值和实测弯沉值的计算与检测摘要:弯沉值是沥青路面公路工程设计和检测的重要指标,本文结合实例阐述沥青路面面层设计弯沉值的计算、非标准轴载和标准轴载下弯沉实测值之间的换算、工程现场弯沉检测值的修正以及对弯沉检测项目的评定进行了理论分析,为具体的工程实践提供了切实可行的参考依据。
关键词:沥青路面回弹弯沉设计值检测值Abstract: The deflection is important indexes of highway asphalt pavement engineering design and detection, this paper expounds the project analyzed the design of asphalt pavement deflection calculation, non standard axial load and bending under the heavy standard axle load measuring value between conversion, engineering field deflection testing values of the correction and the deflection detection project evaluation, for the specific engineering practice feasible reference.Key words: asphalt pavement; resilience; deflection; design value; detecting value中图分类号:U416.217文献标识码:A文章编号:1背景资料(实例)黄冈市某两地之间拟建一条四车道的一级公路,在使用期内交通量的年平均增长率为10%。
公路沥青路面设计规范(JTG-D50-2006)《公路沥青路面设计规范》JTGD 50-2004条文说明2004年9月16日1 总则1.0.1 由于国民经济发展,带来交通量激增和重载车增多,对路面设计和施工是一个挑战。
为提高路面设计水平和工程质量,减少早期损害,总结工程实践的经验教训,吸纳新的科研成果,有必要对原规范进行修订。
1.0.3 路面设计工作是一个系统工程,它不是单纯地厚度计算。
因原材料性质决定沥青混合料或各种基层混合料的物理力学特性,各种混合料的性质决定了各结构层的路用性能,所以,材料直接影响路面质量与耐久性。
各结构层的组合与当地的气候、交通量与交通组成密切相关,合理的结构组合,使路面获得经济、耐久效果。
厚度计算与材料设计参数取值直接相关,没有实测材料参数厚度计算缺乏依据。
若缺原材料调查,无合理材料单价,可导致变更设计,突破投资。
故设计人员应重视材料调查,选用符合技术要求,经济合理材料,防止简单地套用路面结构,把设计变成是厚度计算。
设计工作包括以下具体内容:1 调查与收集有关交通量及其组成资料,积极开展轴载谱分布的调查、测试工作;2 收集当地气候、水文资料,了解沿线地质、路基填挖及干湿状况,通过试验或论证确定路基回弹模量;3 设计人员应认真做好路用各种材料的调查,并取样试验,根据试验结果选定路面各结构层所需的材料;4 施工图设计阶段应进行混合料的目标配合比设计,并测试、确定材料设计参数;5 拟定路面结构组合,采用专用程序计算厚度;6 对路面结构方案进行概算、技术经济比较,进行初期投资或长期成本寿命分析,提出推荐的设计方案。
但是目前我国尚未建立初期投资、营运中的维修、养护费用等全过程的技术经济预估模型,希望有条件的设计、科研单位开展这方面的工作,积累资料。
7 认真做好路面排水、路面结构内部排水和中央分隔带排水系统设计,使路面排水通畅,路面结构内部无积水滞留。
1.0.4 该条文仅增加了路面设计应符合国家环境保护的有关规定,设计中应注意废弃料的处理,不能污染环境。
公路路面结构设计计算示例一、刚性路面设计交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m )交通量小客车1800 解放CA10B 19.40 60.85 1 双—300 黄河JN150 49.00 101.60 1 双—540 交通SH361 60.00 2×110.00 2 双130.0 120 太脱拉138 51.40 2×80.00 2 双132.0 150 吉尔130 25.75 59.50 1 双—240 尼桑CK10G39.2576.001双—1801)轴载分析路面设计双轮组单轴载100KN⑴以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。
①轴载换算:161100ni i iisP N N 式中:s N ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数;i P —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ;i N —各类轴型i 级轴载的作用次数;n —轴型和轴载级位数;i —轴—轮型系数,单轴—双轮组时,i=1;单轴—单轮时,按式43.031022.2iiP 计算;双轴—双轮组时,按式22.051007.1iiP ;三轴—双轮组时,按式22.081024.2iiP 计算。
轴载换算结果如表所示车型iP iiN 16)(PP N i i i解放CA10B 后轴60.85 1 3000.106 黄河JN150前轴49.00 43.03491022.2540 2.484 后轴101.6 1540696.134 交通SH361前轴60.00 43.03601022.2120 12.923 后轴2110.0022.052201007.1120118.031太脱拉138 前轴51.40 43.0340.511022.2150 1.453 后轴280.00 22.051601007.1150 0.969 吉尔130 后轴59.50 1 240 0.059 尼桑CK10G后轴76.00118002.230 161)(PP N Ni i ini 834.389注:轴载小于40KN 的轴载作用不计。
路基路面回弹弯沉值的计算(换算公式)路基路面回弹弯沉值的计算一、公路回弹弯沉值的作用(一)概述路基路面回弹弯沉的设计计算与检测,是公路建设过程中必不可少的一部份,是勘察设计、施工监理和检测单位都要进行的一个工作事项。
首先由设计单位设计出弯沉值,再由施工单位去执行施工自检,然后由监理、检测部门抽检鉴定,实现设计意图。
在当前的规范规定中,《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97规定了路面顶层的设计弯沉计算公式和方法,但没有提出路基、路面基层的弯沉计算方;在《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98中只提出要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉,没有提出检测路面基层弯沉的检测项;在《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000中则补充规定了路基、路面基层的相应回弹弯沉的计算检测标准。
因此,对于很多工程技术人员来说,如果不同时熟悉上述三种规范,就容易混淆回弹弯沉的原意,造成错误认识,甚至做出错误的数据和结果。
经笔者近年实际使用和研究发现,相当一部份勘察设计、施工监理和检测单位都存在类似问题。
为帮助基层工程技术人员很好地撑握回弹弯沉在公路工程建设中的应用,本人在前辈及同行的肩背上,略作点抄习发挥,特写此文,以示对本行作点贡献在阅读本文之前,请备好以下标准和规范:1、《公路工程技术标准》(2003)2、《公路沥青路面设计规范》JTJ014-973、《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-20004、《公路工程质量检验评定标准》JTJ071-98(二)弯沉的作用公路工程回弹弯沉分为容许弯沉、设计弯沉和计算弯沉。
容许弯沉容许弯沉是合格路面在正常使用期末不利季节,路面处于临界破坏壮态时出现的最大回弹弯沉,是从设计弯沉经过路面强度不断衰减的一个变化值。
理论上是一个最低值。
计算公式是LR=720N *AC*AS。
《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97119页设计弯沉设计弯沉值即路面设计控制弯沉值。
是路面竣工后第一年不利季节,路面在标准轴载作用下,所测得的最大回弹弯沉值,理论上是路面使用周期中的最小弯沉值。
沥青路面设计一、设计总说明(一)、设计资料映卧三级公路设计使用年限为8年,拟采用沥青路面结构。
经勘察,沿线土质为砂粘性土,沿线有大量碎石集料,并有水泥、石灰和粉煤灰等传供应。
据预测该路竣工初年的交通组成如下:小客车车500辆/日,跃进NJ130车313辆/日,,黄河JN150车250辆/日,东风EQ150车188辆/日。
使用年限内前5年交通量的年平均增长率为20%,后3年年平均增长率为10%.二、设计计算说明(一)、轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN 为标准轴载(1)以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次1)轴载换算轴载换算采用如下的计算公式35.4211⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑=P P n C C N i i ki 计算结果如下表所示。
轴载换算结果表(弯沉)注:轴载小于25KN 的轴载作用不计 2)累计当量轴次根据题意,该三级公路沥青路面设计年限为8年,四车道的车道系数取0.6。
累计当量轴次()[]()[]636468545.0085.01085.010.80136511365201=⨯-+⨯⨯=-+=ηγγte N N 次(2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次1)轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:8211⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''='∑=p p n C C N i i ki计算结果如下表所示。
轴载换算结果表(半刚性基层层底拉应力)注:轴载小于50KN 的轴载作用不计 2)累计当量轴次参数取值同上,设计年限20年,车道系数取0.45。
累计当量轴次()[]()[]656412845.0085.01085.011.82636511365201'=⨯-+⨯⨯=-+=ηγγte N N 次(二)、结构组合与材料选取(三)、各层材料的抗压模量与劈裂强度查表得各层材料的抗压模量和劈裂强度。
抗压模量取20℃时的模量,各值取规范给定范围中值,因此得到20℃的抗压模量:细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa ,中粒式密级配沥青混凝土为 1200MPa ,粗粒式密级配沥青混凝土为1000MPa ,水泥稳定碎石为1500MPa,二灰土为750MPa.各层材料劈裂强度:细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa ,中粒式密级配沥青混凝土为 1。
新⽼规范轴载换算新旧规范轴载换算对⽐公路沥青路⾯设计规范JTG+D50-20061、交通量得组成表1 交通量得组成与汽车数据参数2、荷载等级得确定指标:根据规范3、1、2-1规定,以设计得弯沉值与沥青层层底得拉应⼒作为指标: 路⾯开通时第1年得双向得⽇平均当量轴次就是,设计得年限内得1个车道上得累计得当量轴次,由规范3、1、7得,属中等交通等级。
(3~1、2)根据规范规定,⼜以半刚性材料得结构层得层底拉应⼒作为设计得指标:路⾯开通时第1年得双向得⽇平均当量轴次,由公式计算得,设计得年限内得1个车道上得累计得当量轴次,由公式计算得,属中等交通等级。
(3~1、2)综合上⾯得2种情况,取最重得交通等级,即为路⾯设计得交通等级为中等交通等级。
公路沥青路⾯设计规范JTG+D50-2017根据公路沥青路⾯设计规范A、1、2,该题按车型可分为1类车、2类车、3类车与5类车,1类车不需要考虑轴载换算;改建设计应采⽤⽔平⼀,新建路⾯设计可采⽤⽔平⼆或⽔平三,⽔平⼆就是当地经验值,故采⽤⽔平三;根据公路沥青路⾯设计规范A、2、4,⽆实测数据时⽅向系数在0、5~0、6范围内选取,本题选⽤0、5;根据公路沥青路⾯设计规范A、2、5,车道系数取0、4;根据公路沥青路⾯设计规范A、2、6,该题TTC分类取TTC5,2类车类型分布系数取9、9%,3类车取42、4%,5类车取0、0%;根据规范,各类车辆得当量设计轴载换算系数式中: ——m类车辆中⾮满载车得当量设计轴载换算系数;——m类车辆中满载车得当量设计轴载换算系数;——m类车辆中⾮满载车所占得百分⽐;——m类车辆中满载车所占得百分⽐。
初始年设计车道⽇平均当量轴次式中:——2轴6轮及以上车辆得双向年平均⽇交通量(辆/d);——⽅向系数;——车道系数;m——车辆类型编号;——m类车辆类型分布系数;——m类车辆得当量设计轴载换算系数。
设计使⽤年限内设计车道上得当量设计轴载累计作⽤次数,由公式计算得,式中: ——设计使⽤年限内设计车道上得当量设计轴载累计作⽤次数(次);t ——设计使⽤年限(年);——设计使⽤年限内交通量得年平均增长率; ——初始年设计车道⽇平均当量轴次(次/d)。
三、标准轴载与轴载换算路面设计时使用累计当量轴次的概念。
但在道路上行驶的车辆类型很多,所以必需选定一种标准轴载,把不同类型轴载的作用次数。
根据道路汽车运输车辆的现状及发展趋势。
我国路面设计以双轮组单轴载100kn为标准轴载,以BZZ-100表示。
标准轴载的计算参数按下表确定。
标准轴载计算参数当把各种轴载换算为标准轴载时,为使换算前后轴载对路面的作用达到相同的效果,应该遵循两项原则:第一,换算以达到相同的临界状态为标准,即对同一种路面结构,甲轴载作用N1次后路面达到预定的临界状态,路面弯沉为L1,乙轴载作用路面达到相同临界状态作用次数为N2,弯沉为L2,此时甲乙两种轴载作用是等效的。
则应按此等效原则建立两种轴载作用次数之间的换算关系;第二,对某一种交通组成,不论以哪种轴载的标准进行轴载换算,由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。
当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时,凡轴载大于25kn的各级轴载(包括车辆的前、后轴)P i的次数n i,均按如下公式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
式中:N——标准轴载的当量轴次,次/日;n i——被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日;P——标准轴载,kn;P i——被换算车辆的各级轴载,kn;k——被换算车辆的类型数;C1——轴数系数,C1 =1+1.2(m-1),m是轴数。
当轴间距大于3m时,按单独的一个轴载计算,当轴间距小于3m时,应考虑轴数系数;C2——轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38。
当进行半刚性基层层底拉应力验算时,凡轴载大于50 kn的各级轴载(包括车辆的前后轴)的作用次数n i,均按如下公式换算成标准轴载p的当量作用次数n’。
式中:C1’—轴数系数,C2’=1+2(m-1);c’2—轮组系数,单轮组为1.85,双轮组为1.0,四轮组为0.09。
上述轴载换算公式仅适用于单轴轴载小于130 kn的轴载换算。
对于城市道路的路面设计,请参照城市道路设计规范的有关规定进行轴载换算。
5.路面结构设计5.1沥青路面5.1.1交通量及轴载计算分析路面设计以单轴载双轮组100KN 为标准轴载。
1) 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次: ①轴载换算:轴载换算采用如下的计算公式:=N ∑=ki i i P P n C C 135.421)/(计算结果如下表所示:表5.1轴载换算表②累计当量轴次根据《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》,高速公路沥青路面的设计年限取15年,四车道的车道系数是取0.5。
累计当量轴次:()111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()[]189188305.060.430336506449.0365106449.0115=⨯⨯⨯⨯-+=(次)2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 ①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力轴载换算公式:812'1')/('P P n C C N i ki i ∑==计算结果如下表所示:表5.2 轴载换算结果(半刚性基层层底拉应力)②累计当量轴次参数取值同上,设计年限是15年,车道系数取0.5。
累计当量轴次:()111365t e N N γηγ⎡⎤+-⨯⎣⎦=()[]321652575.087.731636506449.0106449.0115=⨯⨯⨯-+=(次)5.1.2结构组合设计及材料选取1) 拟订路面结构组合方案根据规定推荐结构,并考虑到公路沿途有大量碎石且有石灰供应,路面结构面层采用沥青混凝土(取18cm ),基层采用水泥碎石(取20cm ),下基层采用石灰土(厚度待定)。
另设20cm 厚的中粗砂垫层。
2) 拟订路面结构层的厚度由于计算所得的累计当量轴载达到了500万次,按一级路的路面来设计,由设计规范《公路沥青路面设计规范JTG D50-2006》规定高速公路、一级公路的面层由二层至三层组成。
采用三层式沥青面层,表面层采用细粒式密级配沥青混凝土(厚度为4cm ),中面层采用中粒式密级配沥青混凝土(厚度为6cm ),下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土(厚度为8cm )。
换算法现场进行了贝克曼梁弯沉检测,根据土基弯沉值推算土基回弹模量。
回弹模量E0作为强度指标,竣工验收理应对E0进行实测、评定,但因用承载板法实测E0的过程繁琐,而测路基顶面回弹弯沉L0方便,所以在刚竣工的路基顶面用贝克曼梁弯沉仪测试各测点的回弹弯沉值,再在同一点用承载板试验测定其回弹模量,然后计算求得两者的相关方程。
现行《公路工程质量检验评定标准》(JTJ07l-94)就土方路基实测项目中列出了弯沉测定项,《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)则给出了确定回弹弯沉检测标准的经验公式E0=17029L0-1.066 (5)但由于土质和路基的强度不同,不同单位所得的回归方程亦有所差异。
为进行验证,在试验路上逐点对比测定贝克曼梁弯沉值L0和承载板回弹模量值E0。
路基土为中液限粘性土,其结果见表2。
表2 土基顶面贝克曼梁弯沉与现场承载板测定结果通过回归分析得出试验段的关系式E0=1018.4L0-0.4325(R2=0.9085)(6)式(5)和式(6)相差较大,为便于比较,将两式的反算结果与实测结果列于表3。
表3 回归关系式与规范推荐式反算结果对比比较表明,规范公式(5)同实测结果有较大差别,说明规范公式不是对任何土质均适用,应规定它的适用范围。
而且规范推荐式反算出的弯沉值偏大,因而用它来验收是不安全的。
因此,有条件时,应自己做对比试验,得出适合当地条件的关系式,式(6)与实测结果吻合较好,较规范推荐式更适合陕西关中地区。
4 结语(1)根据《公路自然区划标准》(JTJ003-86)查得陕西关中地区属公路二级区划Ⅲ4区,现行《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)中并无Ⅲ4区粘性土的土基回弹模量推荐值。
现结合现场实测和室内回归公式建议Ⅲ4区粘性土的土基回弹模量值如表4所示。
考虑到不利季节水文条件的影响,设计时可以根据当地的水文条件取表4中建议值的85%~90%,以保证安全。
表4 二级自然区划Ⅲ4区粘性土土基回弹模量建议值 MPa(2)推荐陕西关中地区回弹弯沉检测标准的经验公式为E0=1018 4L0-0.4325 (R2=0.9085)刘寿永(贵州省册亨县交通局贵州省册亨县石油路4号552200)一、公路回弹弯沉值的作用(一)概述路基路面回弹弯沉的设计计算与检测,是公路建设过程中必不可少的一部份,是勘察设计、施工监理和检测单位都要进行的一个工作事项。
路面构造设计及计算7.1 轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN 作为标准轴载a.以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。
〔1〕轴载换算轴载换算采用如下的计算公式:35.421⎪⎭⎫⎝⎛=P P N C C N i i 〔7.1〕式中:N —标准轴载当量轴次,次/日i n —被换算车辆的各级轴载作用次数,次/日 P —标准轴载,KNi p —被换算车辆的各级轴载,KN K —被换算车辆的类型数1c —轴载系数,)1(2.111-+=m c ,m 是轴数。
当轴间距离大于3m 时,按单独的一个轴载计算;当轴间距离小于3m 时,应考虑轴数系数。
2c :轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38。
轴载换算结果如表所示:表7.2 轴载换算结果表注:轴载小于25KN 的轴载作用不计。
〔2〕累计当量轴数计算根据设计规,一级公路沥青路面的设计年限为15年,四车道的车道系数η取0.40,γ =4.2 %,累计当量轴次:][γηγ13651)1(N N te⨯⨯-+=[]次)(.5484490042.040.0327.184********.0115=⨯⨯⨯-+= (7.2)验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 b.轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为81'2'1')(∑==ki i i P p n c c N (7.3) 式中:'1c 为轴数系数,)1(21'1-+=m c'2c 为轮组系数,单轮组为1.85,双轮组为1,四轮组为0.09。
计算结果如下表所示:表7.3注:轴载小于50KN的轴载作用不计。
[]γηγ'13651)1(N Nte⨯⨯-+=⋅ []次3397845%042.040.0313.13473651%)042.01(15=⨯⨯⨯-+=7.2构造组合与材料选取由上面的计算得到设计年限一个行车道上的累计标准轴次约为700万次左右,根据规推荐构造,路面构造层采用沥青混凝土〔15cm 〕、基层采用石灰粉煤灰碎石〔厚度待定〕、底基层采用石灰土〔30cm 〕。
公路水泥混凝土路面轴载换算想象一下公路就像一个超级大的舞台,每天都有好多车在上面跑来跑去。
这些车呀,就像不同的演员,有大卡车、小汽车,还有小面包车等等。
它们的重量都不一样,就像演员们有的胖有的瘦。
大卡车特别重,就像一个超级大的巨人在公路上走,它对公路的压力很大。
小汽车呢,相对就轻一些,像一个小瘦子在上面跑。
那这个轴载换算呀,就有点像把这些不同重量的车,按照一定的规则变成同样的标准来看看它们对公路的影响。
比如说,咱们假设有一条新修的公路,就像一个刚做好的大蛋糕一样平平整整。
一开始只有小汽车在上面跑,小汽车对公路的压力就像小蚂蚁轻轻地踩在蛋糕上,公路还能好好的。
可是过了一段时间,大卡车也开上这条路了。
大卡车的轮子对公路的压力,就像大象重重地踩在蛋糕上,公路就会开始有变化了。
如果我们不做轴载换算,就不知道大卡车的压力相当于多少小汽车的压力。
就好比在游戏里,我们不知道一个大怪兽的力量相当于多少个小怪兽的力量一样。
我们把大卡车的轴载换算一下,就可以知道它对公路的破坏能力相当于多少小汽车的破坏能力。
比如说,一辆很重很重的大卡车,它的轴载换算后可能相当于10辆小汽车的轴载。
这样公路的建设者们就能知道,一辆大卡车对公路的影响和10辆小汽车差不多呢。
那为什么要做这个换算呢?这就像我们在分糖果的时候,要把不同大小的糖果按照一定的规则分成同样的小份一样。
公路工程师们要根据这个换算来设计公路的厚度和强度。
如果有很多大卡车要在公路上跑,那公路就得修得更厚、更结实,就像我们盖房子,如果知道会有很重的东西放在房子里,那房子的地基就要打得更深更牢固。
再举个例子吧。
有个小镇新修了一条公路,他们一开始没太在意这个轴载换算。
结果呢,有很多大货车来运货,没过多久,公路就开始出现裂缝了,就像小朋友脸上的小伤疤一样,坑坑洼洼的。
后来他们重新计算了轴载,发现大货车对公路的损害太大了,就对公路进行了加固,让它变得更厚更强,这样公路又能好好地为大家服务了。
沥青混凝土路面设计(1)轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
①当以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力时,各级轴载换算接受如下公式计算:35.412 1∑=⎪⎭⎫⎝⎛=kiIi PPnCCN。
计算结果如表所示.轴载换算结果汇总表(以弯沉为标准时)表 2.4.16注:小于25kN的轴载不计。
依据设计规范,一级公路沥青路面的设计年限取15年,四车道的车道系数是0.4~0.5,取=η0.45。
γ=8%。
则累计当量轴次为N e=N iη=08.045.01.1004365]1)08.01[(15⨯⨯⨯-+=4478020(次)②当验算半刚性基层层底拉应力时各级轴载计算见下表。
轴载换算表(半刚性基层层底拉应力验算)表2.4.17 注:轴载小于50KN的轴载不计。
累计当量轴次为:N e‘=N1η=08.045.01.655365]1)08.01[(15⨯⨯⨯-+=2921572(次)(2)结构组合和材料选取经计算,设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为450×104次左右,所以面层宜选沥青混凝土,又由于该路面等级高,所承受交通量较重,因此接受三层式结构,即表面层接受3cm细粒式密级配沥青混凝土、中面层接受4cm中粒式密级配沥青混凝土、下面层接受5cm粗粒式密级配沥青混凝土。
依据设计规范举荐结构,并考虑到公路沿线有大量的碎石、粉煤灰和石灰供应,基层接受二灰稳定碎石基层(20cm),底基层接受石灰土(厚度待计算确定)。
(3)确定各层材料的抗压模量和劈裂强度查《公路沥青路面设计规范》附录E,按设计弯沉计算厚度时200C抗压模量,细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa。
验算面层层底弯拉应力时150C抗压模量,细粒式密级配沥青混凝土为2000MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1800MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为1400Mpa。
换算法现场进行了贝克曼梁弯沉检测,根据土基弯沉值推算土基回弹模量。
回弹模量E0作为强度指标,竣工验收理应对E0进行实测、评定,但因用承载板法实测E0的过程繁琐,而测路基顶面回弹弯沉L0方便,所以在刚竣工的路基顶面用贝克曼梁弯沉仪测试各测点的回弹弯沉值,再在同一点用承载板试验测定其回弹模量,然后计算求得两者的相关方程。
现行《公路工程质量检验评定标准》(JTJ07l-94)就土方路基实测项目中列出了弯沉测定项,《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-93)则给出了确定回弹弯沉检测标准的经验公式E0=17029L0-1.066 (5)但由于土质和路基的强度不同,不同单位所得的回归方程亦有所差异。
为进行验证,在试验路上逐点对比测定贝克曼梁弯沉值L0和承载板回弹模量值E0。
路基土为中液限粘性土,其结果见表2。
表2 土基顶面贝克曼梁弯沉与现场承载板测定结果通过回归分析得出试验段的关系式E0=1018.4L0-0.4325(R2=0.9085)(6)式(5)和式(6)相差较大,为便于比较,将两式的反算结果与实测结果列于表3。
表3 回归关系式与规范推荐式反算结果对比比较表明,规范公式(5)同实测结果有较大差别,说明规范公式不是对任何土质均适用,应规定它的适用范围。
而且规范推荐式反算出的弯沉值偏大,因而用它来验收是不安全的。
因此,有条件时,应自己做对比试验,得出适合当地条件的关系式,式(6)与实测结果吻合较好,较规范推荐式更适合陕西关中地区。
4 结语(1)根据《公路自然区划标准》(JTJ003-86)查得陕西关中地区属公路二级区划Ⅲ4区,现行《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)中并无Ⅲ4区粘性土的土基回弹模量推荐值。
现结合现场实测和室内回归公式建议Ⅲ4区粘性土的土基回弹模量值如表4所示。
考虑到不利季节水文条件的影响,设计时可以根据当地的水文条件取表4中建议值的85%~90%,以保证安全。
表4 二级自然区划Ⅲ4区粘性土土基回弹模量建议值 MPa(2)推荐陕西关中地区回弹弯沉检测标准的经验公式为E0=1018 4L0-0.4325 (R2=0.9085)刘寿永(贵州省册亨县交通局贵州省册亨县石油路4号552200)一、公路回弹弯沉值的作用(一)概述路基路面回弹弯沉的设计计算与检测,是公路建设过程中必不可少的一部份,是勘察设计、施工监理和检测单位都要进行的一个工作事项。
三、简答题(每题8分,共计40分) 1、半刚性基层材料的特点如何?(1)具有一定的抗拉强度和较强的板体性;(2)环境温度对半刚性材料强度的形成和发展有很大的影响;(3)强度和刚度随龄期增长;(4)半刚性材料的刚性大于柔性材料、小于刚性材料(水泥混凝土):(5)半刚性材料的承载能力和分布荷载的能力大于柔性材料;(6)半刚性材料到达一定厚度后,增加厚度对结构承载能力提高不明显。
(7)半刚性材料的垂直变形(弯沉)明显小于柔性材料;(8)半刚性材料易产生收缩裂缝(干缩与温缩裂缝)。
2、简述边坡防护与加固的区别,并说明边坡防护有哪些类型及适应条件?防护主要是保护表面免受雨水冲刷,防止和延缓软弱岩层表面碎裂剥蚀,从而提高整体稳定性作用,不承受外力作用,而加固主要承受外力作用,保持结构物的稳定性。
边坡防护:1)植物防护,以土质边坡为主;2)工程防护,以石质路堑边坡为主。
3、试列出工业废渣的基本特性,通常使用的石灰稳定工业废渣材料有哪些?(1)水硬性(2)缓凝性(3)抗裂性好,抗磨性差(4)温度影响大(5)板体性通常用石灰稳定的废渣,主要有石灰粉煤灰类及其他废渣类等。
4、沥青路面产生车辙的原因是什么?如何采取措施减小车辙?车辙是路面的结构层及土基在行车荷载重复作用下的补充压实,以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。
路面的车辙同荷载应力大小、重复作用次数以及结构层和土基的性质有关。
5、试述我国水泥混凝土路面设计规范采用的设计理论、设计指标。
我国刚性路面设计采用弹性半空间地基上弹性薄板理论,根据位移法有限元分析的结果,同时考虑荷载应力和温度应力综合作用产生的疲劳损害确定板厚,以疲劳开裂作为设计指标。
三、简答题(每题8分,共计40分)1、重力式挡土墙通常可能出现哪些破坏?稳定性验算主要有哪些项目?常见的破坏形式:1)沿基底滑动; 2)绕墙趾倾覆; 3)墙身被剪断;4)基底应力过大,引起不均匀沉降而使墙身倾斜;稳定性验算项目:1)抗滑 2)抗倾覆。
超载车辆弯沉等效换算方法研究摘要:本文通过对四次方公式及我国现有轴载换算公式的分析,说明它们对超载轴轴载换算的不适用性,从而利用理论弯沉等效和实际弯沉等效双重约束条件推导了计算轴载等效换算系数的公式,分析了它的适用性,可初步用于超载轴的等效换算。
关键词:超载车辆弯沉等效等效系数理论弯沉实际弯沉随着经济的迅速发展和运输者对自身经济利益的片面追求,目前公路上的大中型载货汽车超载运行已是非常普遍的现象。
实际调查中发现,在不少地区中型货车如东风、解放等载重量可达10t,后轴重可达13t以上;大型货车如黄河JN-163等,后轴重可达18t以上,它们对路面破坏作用是不可忽视的。
由于全国各地的经济结构、发展水平不同,车辆超载在不同地区有较大的差异,有的地区超载现象远比以上情况严重,例如河北省宣大线,大部分载货车辆为运煤车,后轴重可达30多t,若按四次方公式计算等效系数,所设计的路面厚度太大,实践中难以应用。
由于四次方公式对大吨位轴载既没有做过试验,又缺乏充分的理论根据,设计者不能放心使用,因而迫切需要找到一种既能解决超载的破坏性问题,又能为人们所接受的理论依据指导路面设计。
1 国内外现有轴载换算公式的分析 鉴于此种情况,我们从分析AASHO四次方公式的来源入手寻求其中的原因。
AASHO四次方公式的得出是建立在大型的实地试验基础之上的,用22辆轻型货车和104辆半拖挂牵引车在试验路上每天行驶15h,共作了1114000次行车重复荷载试验,用以模拟州内一般道路或州际道路上行驶大轴载和高速混合载重车及一般车辆的实际情况,试验车行驶总里程达28168km。
AASHO试验路的基本方程是根据试验路的大量资料,把各路段的各个路面结构所经受不同车型的荷载作用次数N与路面耐用性指数PSI的损失值的关系进行整理而得:G=lg(C0-Pt)/(C0-1.5)(1)式中,G为任何阶段耐用性指数的损失Co-Pt与耐用性指数达到损坏标准即Pt=1.5时的总损失Co-1.5之比的对数值。
甘肃典型路面结构弯沉等效的轴载换算
魏智慧
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2015(000)024
【摘要】通过甘肃省四种典型路面结构在不同轴载下的弯沉测试,以弯沉等效为原则,计算弯沉等效的换算指数,并考虑面层模量、基层模量对换算指数的影响,为重载路面结构设计提供理论依据。
【总页数】2页(P227-227,228)
【作者】魏智慧
【作者单位】陕西省交通规划设计研究院,陕西西安 710065
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于实测弯沉等效的重载交通沥青路面轴载换算
2.重载作用下沥青路面弯沉轴载换算指数的分析
3.基于弯沉等效的柔性基层沥青路面轴载换算原则
4.重载作用下按实测弯沉等效的沥青路面轴载换算
5.重载条件下沥青路面按弯沉等效的轴载换算
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甘肃典型路面结构弯沉等效的轴载换算
通过甘肃省四种典型路面结构在不同轴载下的弯沉测试,以弯沉等效为原则,计算弯沉等效的换算指数,并考虑面层模量、基层模量对换算指数的影响,为重载路面结构设计提供理论依据。
标签:轴载换算;弯沉;面层模量;基层模量
1 轴载换算基本原则
路面结构设计时,要进行交通量调查,并将不同车辆、不同轴重按照一定的原则换算层标准轴载,轴载换算必须要遵循以下基本原则:(1)不同轴载在同一路面结构上重复作用不同次数后,使路表弯沉或层底拉应力达到同一破坏极限。
(2)对同一交通组成,不论以何种轴载标准进行轴载换算,由换算所得当量轴次计算的路面厚度是相同的。
3 弯沉等效轴载换算的计算
在甘肃武威加速加载试验场,分别修建了甘肃典型的四种路面结构,并对四种路面结构进行路表弯沉测试,分别计算弯沉等效的换算指数。
具体如表1、表2。
通过统计弯沉测试结果,柔性基层路面弯沉测试结果大于半刚性基层,随着轴重的增大,弯沉值增大,结构C、结构D路面结构的沥青层较薄,因此,弯沉值最小,弯沉值的大小主要影响因素在沥青面层(详见表3)。
通过计算,我们可以看到随着轴载增加,轴载换算指数b减小,路面结构对轴载指数的影响较大,上面的计算只考虑了典型路面结构弯沉大小对轴载换算指数的影响,没有考虑层间模量对换算的影响,我们拟定不同面层、基层模量,对换算指数进行计算,如表4、表5:
从上面的计算,我们可以看出,随着面层模量的增大,换算指数增大,随着基层模量增大,换算指数基本不变,说明面层模量的大小,对换算指数影响较大。
4 结论
通过甘肃典型路面结构的弯沉测试,以及考虑不同因素对换算指数的影响,我们可以得出以下结论:(1)轴载重量的增加,轴载换算指数b减小,随着面层模量增大,换算指数b增大,随着基层模量增大,换算b指数基本不变。
(2)通过文章的计算,推荐常规的半刚性基层路面结构n取5.4,柔性基层的路面结构n取4.4,面层较薄的沥青路面结构n取4.4,排水路面结构n取5.8。
参考文献
[1]AASHTO设计指南[Z].
[2]中华人民共和国行业标准.JTG D50-2006.公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2006.。