弯沉值计算方法和理论详细介绍

弯沉值就是从整体上反映了路面各层次的整体强度,路基的强度一般用回弹模量来反映。如果弯沉值过大,其变形也就越大,路面各层也就容易破裂。

弯沉值过大,其原因一般与路面各层的材料性质,厚度,整体性(是否结板),压

实度等有关,还与气候条件有关,雨季会偏大。

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 014-97

3、《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000

4、《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。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。

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。此作为本文重点,后面详细介绍。

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;

新建公路和改建公路路设计弯沉均采用上面公式计算。

计算示例1:

某V3区拟新修建一条,三级公路,经勘察,沿线土质为粉质粘土,地下水位距地表1.2米,路基填土高平均0.8米,据预测竣工年初交通组成如下表1.1示,使用年限内交通量年增长率γ=5%,试计算路面设计弯沉。

预测交通量组成表1.1

车型前轴重/KN 后轴重/KN 后轴数后轴轮组数后轴距/cm 交通量/(次*日-1)

东风EQ140 23.70 69.20 1 双- 100

黄河JN150 49.00 101.60 1 双- 80

黄河LN162 59.50 115.00 1 双- 60

交通141 25.55 55.10 1 双- 50

长征CZ361 47.60 90.70 2 双132.0 40

延安SX161 54.64 91.25 2 双135.0 50

解:

标准轴载及轴载换算:

路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ100表示,根据规范(97)规定,以设计弯沉值为指标,大于25KN的各级轴载均应进行换算。计算公式为:

N= C1C2n1(Pi/P)4.35 (次*日-1)

C1――后(前)轴数

C2――前后轮轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38。

n1――被换算车型的各级轴载作用次数(次/日)

东风EQ140:

前轴23.70KN<25KN,不计。

后轴:

C1=1,C2=1,n1=100,Pi=69.20 KN,P=100 KN

N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×100×(69.20/100)4.35=20.2(次*日-1) 黄河JN150:

前轴:

C1=1,C2=6.4,n1=80,Pi=49.00 KN,P=100 KN

N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×80×(49.00/100)4.35=23.0(次*日-1) 后轴:

C1=1,C2=1,n1=100,Pi=101.60KN,P=100 KN

N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1×100×(101.60/100)4.35=107.2(次*日-1) 黄河JN162:

前轴: