柔性路面设计及弯沉计算
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对影响路面结构设计厚度的因素进行分析1、实地测定弯沉时应严格控制试验车辆后轴重10吨,同一条路应用同一辆车进行测定;保证百分表的灵敏度;轮胎符合规定充气压力0.7Mpa;单轮传压面当量圆直径以及两轮中心距的规定;测定过程中后轴重不得变化。
2、影响弯沉大小的还有最重要的三个系数,分别是季节影响系数、温度修正系数、湿度影响系数。
温度修正系数可按照《公路路基路面现场测试规程》中的规定进行或根据条文说明或当地的实测资料进行修正;季节影响系数和湿度影响系数都是要根据当地经验确定,而且目前又没有做任何调查、试验性统计资料,所以取值比较困难。
路面结构或混合料的设计应考虑其最不利状态,在计算厚度时应考虑路面材料、路基回弹模量在一年的季节变化中处于强度最低的状态为最不利。
所以,在弯沉测定时也应考虑其最不利状态,对路基而言,冰冻地区系指春季冻融时期,非冰冻地区系指雨季。
当我们设计时,是针对不利季节的,而实际施工中往往由于工期影响,有可能在非不利季节进行弯沉测定,应考虑季节修正。
3、现在我们所设计的项目几乎都不是当年设计当年开工建设,而公路接近使用年限时,承载能力急剧下降,破坏速度极其迅速。
在施工时所测定的弯沉值无疑比设计时测定的弯沉值大。
这样就造成了项目设计和开工建设中间存在一个时间差,这说明时间因素对弯沉值的测定也有着较大影响。
4、目前,我们在四级路设计时,很难准确的调查到交通量,而是单单根据业主给定的路面结构厚度,来反算满足给定路面结构层厚度所需要的交通量,这样是完全不合理的,应根据实测弯沉及交通量来确定路面结构层厚度。
5、我们在设计过程中,由于考虑业主的意见和项目资金情况,一味的从节约资金的角度来控制工程量,减薄路面结构层厚度。
对于我们设计方来说,应该根据每个项目的实际情况来确定路面结构层,并向业主说明实际情况,而不是完全按照业主意见执行,从理论上讲也是不合理的。
沥青砼路面计算的流程1.弯沉计算:根据实测弯沉值计算实测路段的平均弯沉及代表弯沉值,得出路基回弹模量。
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》JTJ 014-97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》JTJ 071-98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》JTJ 034-2000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》JTJ 014-973、《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-20004、《公路工程质量检验评定标准》JTJ 071-98(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》JTJ 014-97 119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。
贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法贝克曼梁法一.计算方法Lr=L+Zα×SLr=该路段弯沉代表值,L=该路段回弹弯沉值的平均值,Zα=保证系数(一般市政道路二灰、灰土路基选1.645,沥青路面选1.5),S=该路段回弹弯沉值的标准差。
单点弯沉值计算方法:(初读数-终读数)×21.一般贝克曼梁,单轮直接读数*2就是估算的弯沉值了。
2.弯沉代表值=实测弯沉平均值+保证率系数*标准差。
高速公路、或者一级公路的沥青面层保证率系数是1.645。
高速公路、或者一级公路的路基、柔性基层保证率系数是2.0。
二级、三级公路沥青面层保证率系数是1.5。
二级、三级公路路基、柔性基层保证率系数是1.645。
2.方差s^2=[(x1-x)^2+(x2-x)^2+......(xn-x)^2]/(n) (x为平均数)3.标准差=方差的算术平方根二.试验方法与步骤1)试验前准备工作(1)检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好,轮胎内胎符合规定充气压力。
(2)向汽车车槽中装载(铁块或集料),并用地中衡称量后轴总质量,符合要求的轴重规定,汽车行驶及测定过程中,轴重不得变化。
(3)测定轮胎接地面积;在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起,在轮胎下方铺一张新的复写纸,轻轻落下千斤顶,即在方格纸上印上轮胎印痕,用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积、精确至0.1cm2 。
(4)检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
(5)当在浙青路面上测定时,用路表温度计测定试验时气温及路表温度(一天中气温不断变化,应随时测定),并通过气象台了解前5d的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。
(6)记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。
2)测试步骤(1)在测试路段布置测点,其距离随测试需要而定,测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔划上标记。
(2)将试验车后轮轮隙对准测点后约3 ~ 5cm处的位置上。
道路设计弯沉值计算步骤一、土基弯沉计算:1、L0=9308 E0’-0.938(JTJ031-2000路面基层技术规范P88,单位为0.01mm)其中E0’ = E0 * K1 (K1为季节影响系数,为1.2~1.4,在此取1.3) 2、E0可用刚性承载板测定、柔性承载板测定及结合W C查表所得,在市政工程中考虑条件限制及结合地质勘察报告采用查表的方法得出E0。
(查表参数为W C,、自然区划、土组类别)3、W C= (W L- W)/(W L- W P),W C—平均稠度、W L—土的液限、W—土的平均含水量、W P—土的塑限。
(JTJ014-97 公路沥青路面设计规范P34)4、算出W C后根据自然区划(惠州为IV7)、土组类别及平均稠度查表可得E0。
(JTJ014-97 公路沥青路面设计规范P79,采用内插法查表)二、底基层顶面回弹弯沉计算步骤:1、利用土基及底基层材料的回弹模量E0’及E1利用底基层厚度h1及计算模量比K1E0/K2E1和h1/δ查(JTJ031-2000路面基层技术规范)P88图A.0.3得出底基层顶面回弹弯沉系数αL,K1为季节影响系数,为1.2~1.4,在此取1.3;K2为季节影响系数,为1.1~1.2,在此取1.15;δ=10.75cm(为标准车轮迹当量圆半径)2、底基层材料弯沉计算公式L1=(2Pδ/ K1E0)*αL*F。
(JTJ031-2000 P89 A.0.3-2,算出单位为cm,要化成0.01mm),F=3.643αL1.8519;P=标准车轮胎单位压力,取0.7MPa。
三、基层顶面回弹弯沉计算步骤:1、将具有回弹模量E1和厚度h1的底基层材料换算成与基层材料相当(即具有基层回弹模量E2)的厚度h21,由弯沉系数αL和比值K1E0/K3E2(K3为季节影响系数,为 1.05~1.0,在此取 1.025)查(JTJ031-2000路面基层技术规范)P88图A.0.3得相应的h21/δ值;2、由h2/δ与h21/δ值之和及K1E0/K3E2值查图A.0.3得出基层基层顶面回弹弯沉系数α’L;3、计算弯沉综合修正系数F’=3.643α’L1 1.8519;4、计算基层弯沉值弯沉计算公式L2=(2Pδ/ K1E0)*α’L* F’。
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。
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》JTJ 014-97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》JTJ 071-98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》JTJ 034-2000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》JTJ 014-973、《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-20004、《公路工程质量检验评定标准》JTJ 071-98(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》JTJ 014-97 119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。
公路各结构层回弹弯沉值设计规范和评定标准一、概述《公路沥青路面设计规范》JTJ 014-97规定了路面顶层的设计弯沉计算公式和方法;在《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004中提出要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉;在《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000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。
1、《公路工程技术标准》(2003)2、《公路沥青路面设计规范》JTJ 014-973、《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-20004、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004(一)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》JTJ 014-97 119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。
是路面验收检测控制的指标之一。
计算公式是Ld=600N *AC*AS* Ab。
《公路沥青路面设计规范》JTJ 014-97 42页计算弯沉值计算弯沉值分检测计算弯沉值和理论计算弯沉值。
检测计算弯沉值:通过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测,并通过计算整理所得到的代表值。
其作用主要是评定路基路面状况和作补强设计之用。
理论计算弯沉值路基,路面基层、底基层等各层在设计时均要求计算出其弯沉设计值,在完工检测时也要检测其值,以检验其强度是否满足要求。
二、路面设计弯沉值的计算(一)路面顶面设计弯沉值路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标,是路面厚度计算的主要依据。
路面设计弯沉值应根据公路等级、在设计年限内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算:Ld=600N *AC*AS*Ab 式中:Ld――路面设计弯沉值(0.01mm);Ne――设计年限内一个车道上累计当量轴次;AC――公路等级系数,高速公路、一级公路为 1.0,二级公路为 1.1,三、四级公路为1.2;AS--面层类型系数,沥青砼面层为 1.0;热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为 1.1;沥青表面处治为 1.2;中、低级路面为 1.3;Ab--基层类型系数,对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时,Ab=1.0;若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时,Ab可取 1.0;柔性基层、底基层Ab=1.6,当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时,Ab可取 1.6; (注:新建公路和改建公路路设计弯沉均采用上面公式计算。
弯沉的概念及计算方法集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-弯沉的概念及计算方法李燕路面弯沉是路基和路面结构不同深度竖向变形的总和。
它是以路面在车辆荷载反复作用下出现纵向裂缝为临界状态,以纵向网裂为破坏状态,它主要反映车辆荷载作用下路面结构整体,包括结构层部分应力与抗力失衡状态时的表现特征。
弯沉另一个含义是道路结构表面在双圆均布荷载作用下,轮隙中心处实测的路面弯沉值。
柔性路面在荷载作用下产生竖向变形,在荷载作用后,变形的量是弯沉值。
弯沉值的概念就是荷载对路基路面作用前后,路基、路面发生变形的大小。
用1/100毫米做计算单位。
弯沉值的确定对新建道路的意义很大,也是工程初始阶段必须考虑的因素和重要的设计指导资料。
一般情况下,弯沉值越小,则结构强度越高。
在旧路改造前,对原有道路进行实际弯沉测量,可以勘测路况,作为道路补强设计的依据。
在新建道路施工中或竣工后,弯沉测量可以检验施工质量是否达到设计强度要求和规范规定的标准指标。
所以弯沉值的计算和确定作为道路质量的合格标准之一,我们作为设计人员必须重视而不能忽视的。
弯沉值的测定方法叫贝克曼梁测定法。
是由美国人贝克曼于1953年发明的。
此方法作为道路补强设计及施工时弯沉检验的手段,在全世界得到了广泛的应用。
此方法主要是用于沥青路面的弯沉检测。
混凝土路面弯沉的检测方法一般为落锤式检测法。
具体检测方法如下:沥青路面的弯沉检测以沥青面层平均温度20℃时为准,当路面温度在20℃±2以内可不用修正,在其他温度测试时,对沥青层厚度大于5cm的沥青路面,弯沉值应予以修正。
需要的仪具和材料:(1)标准车;双轮,后轴双侧4轮的载重车。
其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及、轮胎气压等主要参数符合下表要求。
测试车应采用后轮10吨标准轴载BZZ-100的汽车。
2)路面弯沉仪:由贝克曼梁、百分表及表架组成。
贝克曼梁由合金铝制成,上有水准泡,其前臂(接触地面)与后臂(装百分表)长度比为2:1.弯沉仪长度有两种:一种长3.6m,前后臂分别为2.4m和1.2m;另一种加长的弯沉仪长5.4 m,前后臂分别是3.6 m和1.8m。
国内柔性路面设计方法1.公路路面设计程序系统HPDS2003简介1.本系统是根据现行《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002的有关内容编制的,共包括如下九个程序:(1)沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS(2)改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC(适用于沥青路面设计)(3)沥青路面设计程序HMPD(4)沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC(5)改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1(适用于水泥混凝土路面设计)(6)新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1(7)新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2(8)旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3(9)水泥混凝土路面基(垫)层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC此项目应用到第一、三及第四个程序。
其中a.沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS输入所需参数,如车辆与交通量参数(车型名称、前轴重、后轴重、后轴数后轴轮组数、后轴距及交通量),沥青路面结构参数(路面材料名称、材料劈裂强度)等。
b.公路沥青路面设计与验算程序HAPDS根据输入的路面计算参数和路基路面结构参数计算路基和路面各层交工验收弯沉值以及路面各层层底最大拉应力。
其中包括:沥青面层参数(面层材料名称、结构层厚度、材料20℃平均抗压模量、材料20℃抗压模量标准差、材料15℃平均抗压模量、材料15℃抗压模量标准差)2.软件计算流程2.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算本设计公路为二级公路双向四车道公路。
在“车辆及材料数据库”中查到设计所需车辆型号及路面材料代码。
应用“设计弯沉值及容许拉应力计算”选项,填写具体参数如图1.1、1.2,运行参数如图5.4。
图1.1:各种类型车辆输入图1.2:路面图1.3:设计弯沉值参数运行结果如图1.4,可以看出,设计弯沉值为34.7(0.01㎜)。
图1.4:设计弯沉值成果图2.2新建路面结构厚度计算应用“沥青路面设计程序(HMPD)窗口”,输入数据如图1.5所示。
柔性路面设计及弯沉计算柔性路面设计及弯沉计算第八章柔性路面结构设计8.6 路面补强层设计随着使用时间的延续,柔性路面的使用性能和承载能力不断降低,当通过的轴次超过设计当量轴次,或路表破损严重时,便不能满足正常行车交通的要求,而需补强或改建。
路面补强设计工作包括现有路面结构状况调查、承载能力评定以及补强结构选择、厚度计算和拉应力验算等。
一、路面结构状况调查和评定对使用中的路面结构状况的调查和评定,其目的主要是了解路面现有结构状况和承载能力,据以预估剩余使用寿命、判断是否需要加强、分析路面损坏的原因及提出处理措施,并为补强设计提供可靠的设计参数。
1.路面概况调查现有路面概况调查工作包括如下内容:(1)交通调查对于当前的交通量和车型组成进行实地观测。
通过调查分析预估交通量增长趋势,确定年平均增长率。
(2)路基状况调查调查沿线土质、填挖高度、地面排水情况、地下水位,以确定路基土组及干湿类型。
(3)路面状况调查调查路面结构类型、组合和各层厚度,为此需开挖试坑进行量测和取样试验。
量测路基和路面宽度。
详细记载路表状况及路拱大小。
对路面的病害和破坏应详加记述并分析产生原因。
(4)路面修建和养护历史调查将上述调查结果填入图 8-36 的相应栏目中。
2.路面承载能力评定(l)评定指标及测定方法路表弯沉量反映了路基和路面体系的抗变形能力,它同路基的模量路面层楼量之间大致存在下述关系:和所以,路基模量对弯沉的敏感性甚于路面模量,而路面层的抗变形能力主要同轮载作用下弯沉盆的曲率半径和曲率半径关系密切。
因而,采用弯沉两项指标可以更全面地反映路基路面结构的承载能力。
)设计的弯沉仪测定。
弯沉仪的简路表回弹弯沉值采用贝克曼(图如图 8-37 所示。
弯沉仪的测头穿过测定车后轴双轮轮隙,放在车轮前方的路表面上。
梁在后三分点处通过支点支承于底座上。
梁的另一端处架设一百分表,以测定测头的升降量。
车辆以爬行速度向前行驶,车辆经过测头时,读取百分表的最大读值;车辆驶离后,再读取百分表;两者相减后乘以 2 便是路表的回弹弯沉值。
也即,。
的规定(见表 2-6)。
测定车的后轴计算参数,应符合标准轮载通常,测点治外侧车轮轮带布置,因为此轮带往往显现出较高的弯沉值。
然而,如果沿内侧轮带路面损坏较严重,则应取内侧轮带测定弯沉。
测点间距可为,视路段长短和所要求的测定精度而定。
(2)代表性弯沉值由于弯沉值大小同路面面层类型、结构组合和厚度、路基土类型和状态,交通量和组成、路面使用期限以及路面温度有关,因此实测弯沉值之间存在着差异,即使将测点间距缩小,仍会出现这种差异。
为了利用测得的众多弯沉值评定一段路面的承载能力,需对所测弯沉值进行统计加工,寻求有代表性的弯沉值。
对测定弯沉值进行统计加工时,假定测定是在相同条件下的等精度测量,测定结果的分布符合正态分布规律。
因此可由正态分布定理求得已知测点应弯沉值的平均弯沉值、标准差及变差系数,即和相(8 —— 49)由此得一段路的代表性弯沉值为(8 —— 50)式中,为保证率系数,与道路等级有关,二级公路及二级以上公路取 1.5 ;三级和四级公路取 1.3。
城市快速路、主干路取 2.0 ;城市次干路取1.5 ;城市支路取 1.3。
不同的保证率系数相应有不同的保证率,如Za为 l.5 和2.0 的保证率分别为 93. % 和 97.7%。
(3)测定季节对弯沉的影响由于路面在一年内的不同时期具有不同的承载能力,而经补强设计的路面必须保证在最不利季节具有良好的使用状况,因而弯沉测定应在一年的最不利季节进行。
但是由于种种原因常不能在不利季节测定,使得实测弯沉值偏小,所以要乘以根据多年累积测定资料统计分析得到的季节影响系数。
值因地区、土质、路基干湿类型以及路面结构类型而异,应根据多年连续弯沉测定对比分析的结果和本地区的经验确定。
(4)加铺沥青层对原砂石路面弯沉的影响在原有砂石路面上加铺沥青层以后,路基和基层中的水分蒸发较前困难,致使路基和基层中湿度增加,承载能力降低,弯沉增大。
尤其是季节性冰冻区路基为潮湿或过湿的路段,更易产生沥青面层下的湿度累积,降低承载力。
因此,在原砂石路面测得的弯沉值上应乘以反映这种湿度变化导致弯沉增大的湿度影响系数k2,其数值应根据对比测定或本地区的使用经验确定。
(5)温度对弯沉的影响当原路面为沥青面层时,弯沉测定值还随路面温度的变化而变化。
为了使不同温度时测定的弯沉结果可资比较,以及便于进行补强设计,需把不同温度时测定的结果换算为标准温度 20 ℃时的弯沉值 L20 ,其换算系数或弯沉温度修正系数为(8 —— 51)式中,,为测定时沥青面层平均温度时的弯沉值。
值宜按各地经验确定,它与路基的回弹模量、沥青面层的厚度等因素有关。
当无实测资料时,我国路面设计规范建议参用下述经验方法:(8 —— 52)式中 =;——沥青面层的厚度();;一一测定时路表温度与前 5 小时平均气温之和(经过标准温度与测定温度)。
时两种弯沉测定值之比的统计分析得到如下弯沉温度修正系数经验公式:当时,(8 —— 53)当时,(8 —— 54)若沥青面层厚度小于或等于在,路面弯沉值不需温度修正,又路面温度时,也不进行温度修理正。
(6)测定用轴载对弯沉的影响路表某一点处的弯沉值大小,与测定用轴载(轮重、轮压、轮迹圆直径)有关。
轴载大则测得的弯沉值也大。
通过大量轻、重车弯沉对比测定,建立了弯沉和轴载间的经验关系如下:(8 — 55)式中,,——不同轴载的弯沉轴载换算系数;——标准轴载及相对应的弯沉值;——非标准轴载及相对应的弯沉值。
当受条件限制,测弯沉所用汽车的后轴轴载与补强设计采用的标准轮载不一致时,可利用式(8 — 55)将实测弯沉(7)计算弯沉值;换算为设计轮载的弯沉值。
考虑季节影响、湿度影响、温度影响以及测定用轴型的影响后,一个路段的计算弯沉值可由下式确定:(8 — 56)计算弯沉值反映了该路段路基路面结构的承载能力。
在确定各路段的计算弯沉值时,应将全线划分为若干段落,各段路基干湿类型和土质应相同,弯沉值比较接近。
每段内弯沉测点应不少于 20 点,测点间距一般为,特殊路段或因需要可适当加密。
路段的最小长度还应与施工,在水文、土质复杂或需要专门处理的软弱路方法相适应,一般不小于段可视实际情况决定。
二、路面补强计算补强层的计算方法很多,可分为经验法和理论法两大类。
经验法——是以补强试验路资料为基础进行归纳总结的方法,其实用简便,但使用有一定的局限性。
理论法——则以力学分析为基础,结合交通、环境和材料等特性,对理论计算结果进行修正的方法。
我国现行路面设计规范对补强层厚度的计算都采用理论法。
下面介绍公路部门采用的方法,而城市道路部门的方法有一定差异,详细可参阅城市道路设计规范。
1.原路面当量回弹模量的计算采用理论法计算补强层厚度的关键问题是如何确定原有路基路面体系的计算回弹模量。
若大量进行现场承载板试验,显然不太现实。
若能利用便于大量测定的路表弯沉值进行求解,则比较可行。
将原路基路面结构体系视作表面计算弯沉相等的弹性均质体,利用弹性半空间体表面在圆形刚性承载板下的荷载一弯沉关系式,并考虑计入承载板测定的弯沉与汽车测定的弯沉间的差异及补强层材料的影响,各路段的当量回弹模量值算:可据各路段的计算弯沉值按式(8—57)计(8 — 57)式中——原路面的当量回模量();););——标准轴载车型轮胎接地压强(——标准轴载单轮传压面当量圆半径(——原路面的计算弯沉();——用标准轴载的汽车在原路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得的回弹变形值之比,即轮板对比值。
若当地无对比试验资料,可取M1=1.1 进行计算;——原路面当量回弹模量扩大系数。
当计算与原路面接触的补强层层底拉应力时,时,按式(8 - 58)计算;计算弯沉值及其他补强层层底拉应力。
(8 — 58)式中——与原路面接触材料的抗压回弹模量();)。
——各补强层等效为与原路面接触层h' 可按式(8 - 59)计算。
相当的等效总厚度((8 — 59)式中——第层补强层材料的抗压回弹模量();——第层补强的厚度();——补强层层数。
2.补强层的厚度计算及验算拟定补强层结构组合后,尚需进一步确定补强层的厚度。
在计算补强层厚度时,仍以设计弯沉值作为路面整体刚度的控制指标,对于二级和二级以上公路还应验算补强层层底拉应力,在季节性冰冻地区潮湿、中湿路段还应验算防冻厚度。
设计弯沉值、各补强层材料的容许拉应力及层底拉应力的计算方法、弯沉综合修正系数及补强层材料参数的确定,均与新建路面时的方法相同。
当补强层为单层时,以双层弹性体系为计算力学模型;当补强层为时,以解。
例 8.7 在区,某条公路原路面基层为泥灰结碎石,面层为厚的层层弹性体系为力学模型。
可用专用计算机程序求解,也可用诺模图求沥青上拌下贯,在不利季节用后轴轴载相当于的汽车测定的弯沉值如图 8 - 36 所示,其中, 766 + 000~767 +800 一段路基为中湿类型,测定时路表温度,前 5h 的平均气温为; 767+ 800~769 + 300。
预一段为干燥类型,测定时路表温度为计使用期间内通过,前 5 小时平均气温为标准轴的累计轴数(已考虑横向分布)次,沿线有碎石供应,河滩有砂砾,沥青可外购。
试按二级公路设计路面补强厚度。
解 1. 确定原路面计算弯沉值和当量回弹模量(l) 766 + 000~767 + 800 段据测定弯沉的季节及当地自然条件取后轴轴载与设计采用的标准车轴相同,,现求。
,弯沉测定车则原路当量回弹模量厚度时,取,,,当以设计弯沉控制求算补强层(2) 767 + 800~769 + 300 段2.计算设计弯沉值道路等级系数强,面层类型系数(二级公路),拟采用沥青混凝土和沥青碎石双层补,基层类型系数。
3.确定补强层厚度据当地使用经验,补强层材料参数为:沥青混凝土在时的,在时的,;沥青碎石 20 ℃时的厚度,先设定沥青混凝土面层厚度人(1) 766 + 000~767 +800段弯沉综合修正系数为,采用图解法(利用诺漠图)求解补强层,计算沥青碎石层所需厚度。
由,,,查图 8-11 得,。
而查图 8—11 得, 则,。
验算沥青混凝土层层底拉应力,因该层底不与原路面接触,所以原路面当量回弹模量仍为。
由,,,及查图 8-13 ,发现系数拉应力验算通过。
沥青碎石层厚定为。
,说明沥青混凝土层底受压力,即不出现拉应力,所以,(2) 767 + 800~769 + 300 段弯沉综合修正系数由,,查图 8-11 得,则,所以取。
,再查图 8-11 得验算沥青混凝土层层底拉应力,因该层底不与原路面接触,所以原路面当量回弹模量仍为由,,,及查图 8-13 ,发现系数4.方案比较若有几个补强方案,可据施工条件、材料单价、气候状况、工期要求等,对所提方案作技术经济比较(此略),所以拉应力验算通过。