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。 预测交通量组表1.1 车型前轴重/KN 交通量/(次*日-1) 东风 EQ140 黄河 JN150 黄河 LN162 交通 141 25.55 55.10 47.60 54.64 1 90.70 91.25 双2 2 50 双 132.0 40 双135.0 50 23.70 49.00 59.50 69.20 101.60 115.00 1 1 1 双双双60 100 80 后轴重/KN 后轴数后轴轮组数后轴距/cm 长征 CZ361 延安 SX161 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: C1=1,C2=6.4, n1=60 ,Pi=59.50KN, P = 100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1×6.4×60× (59.50/100)4.35=40.1(次*日-1) 后轴: C1=1,C2=1, n1=60,Pi=115.00KN,P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×1× 60×(115.00/100)4.35=110.2(次*日-1) 交通141: 前轴: C1=1,C2=6.4,n1=50, Pi=25.55KN, P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×6.4×50× (25.55/100) 4.35=0.9(次*日-1) 后轴: C1=1,C2=1, n1=50,Pi=55.10KN,P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1× 1×50×(55.10/100)4.35=3.8(次*日-1) 长征 CZ361: 前轴: C1=1,C2=6.4, n1=40, Pi=47.60KN, P = 100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1×6.4×40× (47.60/100)4.35=10.1(次*日-1) 后轴: C1=1+1.2×(m-1)=1+1.2×(2-1)=2.2, C2=1, n1=40,Pi=90.70KN,P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35 =2.2×1×40×(90.70/100)4.35=57.6(次*日-1) 延安 SX161: 前轴: C1=1, C2=6.4, n1=50, Pi=54.64KN, P = 100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1×6.4×50× (54.64/100)4.35=23.1(次*日1) 后轴: C1=2.2, C2=1, n1=50,Pi=91.25KN,P=100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1× 1×50×(91.25/100)4.35=33.6(次*日-1) 合计:N=429.8(次) 三级公路设计使用年限8 年,车道系数 η = 0.65 ,则累计当量轴次 Ne=[(1+γ )t-1]×365 Nη /[γ (1+γ )t-1] =[ (1+0.05)8-1] ×365×429.8×0.65/[0.05×(1+0.08)8-1] =358801 次 路面设计弯沉值的计算: AC =1.2 AS =1.2 Ab =1.6 基层为级配碎石(柔性基层) Ld=600N *AC*AS*Ab=600×358801-0.2×1.2×1.2×1.6 =107 (0.01mm) 注意: 若上述项目段为旧路改建,则交通量的来源是通过实地调查而得,然后再 进行轴载换算。 三、路基、路面基层设计弯沉值的计算 (一)路基顶面设计弯沉值 根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ 034-2000规定,基回弹弯沉 的计算,首先应确定土基回弹模量 E0 查《公路沥青路面设计规范》附录 E 或通过实测可得相应区域不利季的 E,然后按下式计算路基顶面设计弯 沉值 l0。 L0=9308×E0-0.938 Mpa; 计算示例 2:在非不利季节测定某公路土基回弹模量值得 E0 =50Mpa,季节影响系数 K1=1.2,则土基回弹模量调整值为 E0/= 1.2×50=60Mpa,则 l0=9308×60-0.938 =200 (0.01mm)K1――季节影响系数,不同地区取值范围为1.2-1.4。可查《公 路沥青路面设计规范》表14。在 进 行 土 基 弯 沉 测 量 后 ,路 段 的 代 表 值 0+2S 应 小 于 此 标 准 值( 一 级 公 路 和 高 速 公 路 ) ,或0+1.645S 和 0+1.58S 小于此标准值(二级和二级以下公路) 。 (0.01mm) E0――不利季节土基回弹模量单位为 注意: 若查表得 E0 值,则其值已是不利季节之值。 (二)路面底基层顶面设计弯沉值 根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ 面回弹弯沉按如下步骤计算: 1)利用土基和底基层材料的回弹模量计算值 E0和 E1以及底基的厚度 h1 (cm) , 计算模量比 K1E0/K2E1及比值 h1/δ (δ 为单个迹当量圆半径 (cm) , 对于黄河卡车,δ =10.75;K2为底基层材料季节影响系数,可取1.1-1.2, 或查《公路沥青路面设计规范》附录 E) 2)查附图 A.0.3,得底基层表面弯沉系数 aL。 3)计算弯沉综合修正系数 F F=3.643aL1.8519 4)计算底基层顶面回弹弯沉 l1=2pδ aLF/E0K1 P――后轴重100KN 卡车轮胎的单位压力,对于黄河卡车,可取 0.7MPa;K1――季节影响系数,可取1.2-1.4。 计算示例 3:某公路路面结构层,土基回弹模量值查表得 E0=45MPa, 底 基 层 为 填 隙 碎 石 层 , 厚 20cm, 查 《 公路沥青路面设计规范》附录 D 得 E1=250MPa,基层为级配碎石,层厚为15cm,查表得 E2=280MPa,试 计算底基层顶面回弹弯沉值。 解: K1E0/K2E1=45/250=0.18 h1/δ =20/10.75=1.86 查附图 034-2000之规定,底基层顶 A.0.3得: aL=0.44 F=3.643aL1.8519=3.643×0.441.8519 =0.7965 l1=2pδ aLF/E0K1 =2×0.7×10.75×0.44×0.7965/45 =0.117 (cm) =117 (0.01mm) (三)路面基层顶面设计弯沉值 路面基层回弹弯沉设计值的计算与底基层类似,不同之处在于将底基层换 算为与基层材料相当的当量厚度。 计算步骤如下: 1)首先在计算底基层弯沉时已得底基层顶面的弯沉系数 aL , 接 下 来 是 对 底 基 层 进 行 当 量 换 算 。 即 将 具 有回弹模量 E1和厚度 h1的底基层换算 为与基层材料相当的厚度 h2/,换算公式如下: h2/=h1 。 2)由 h2/δ 与 h2//δ 之和及 K1E0/K3E2的值,从附图 A.0.3 查得基层相应的 aL; 3)按下式计算弯沉综合修正系数 F2=3.643aL1.8519 4)按下式计算基层顶面回弹弯沉 l2=2pδ aLF/E0K1 计算示例4:同示例2,求基层顶面回弹弯沉。 解:当量厚度换算: h2/ = h1 = 20× = 19.26cm h2/δ =15/10.75=1.395 h2//δ =19.26/10.75=1.792 h2/δ + h2//δ =3.187 K1E0/K3E2=45/280=0.161 查图 A.0.3得: aL=0.34 F2=3.643aL1.8519=3.643×0.341.8519 =0.494 l1=2pδ aLF2/E0K1=2×0.7×10.75×0.494×0.34/45 =0.056 (cm) =56 (0.01mm) 如路面基层上还有多层上基层,其计算方法与基层相同。 (四)路基、路面弯沉代表值的计算 本段主要结合 CASIO4500计算器的统计功能,举例介绍如何对外业测得 的弯沉值进行代表值的计算。如测得如下弯沉: 110 200 120 146 3进入 SD 模式 SCI EXE 清除存储器内容 88 56 140 106 102 68 204 1、按 MODE 2、按2NDF 3、输入数据,每输入一项数据时均要按 DT 键一次 4、如输入:110 120 88,操作如下: 按计算器上功能求出标准偏差值 xó 1 10D A T 120DA T 88DAT n-1和平均值 x,然后根据公路等级按式0+2S、0+1.645S 或 0+1.58S 计算代表值 L,最后作路基路面弯沉评定或路面结构设计。