四级公路路基路面弯沉值标准
竣工查收 弯沉值计算公路等级 : 四级公路 新建路面的层数 : 4 准轴载 : BZZ-100 层位结构层资料名称厚 (cm) 抗压模量 (MPa)
1 中粒式沥青混凝土 5 1200 2 水泥灰牢固土 20 800 3 天然砂砾 15 200 4 天然砂砾 20 150 5 土基 40
计算新建路面各 结构层及土基顶面竣工查收弯沉值 第 1 层路面顶面竣工查收弯沉值 LS= 48.6 (0.01mm) 第2 层路面顶面竣工查收弯沉值
LS= 59.8 (0.01mm)
标
:
第 3 层路面顶面竣工查收弯沉值 LS= 136.4 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工查收弯沉值 LS= 220.2 (0.01mm)
土基顶面竣工查收弯沉值 LS= 292.5 (0.01mm)( 依照“基层施工规范”第 88页公式 ) LS= 232.9 (0.01mm)( 依照“测试规程”第 56页公
式)
一、公路回弹弯沉值的作用 (一)归纳
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以少的一部份,是勘探设计、施工监理和检测单位都要进行的一个工作事项。第一由设计单位设计出弯沉值,再由施工单位去执行施工自检,尔后由监理、检测部
门抽检判断,实现设计妄图。
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》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》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,
若是不相同时熟悉上述三种规范,就简单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。经笔者近来几年本质使用和研究发现,相当一部
份勘探设计、施工监理和检测单位都存在近似问题。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,自己在尊长及同行的肩
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从前,
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
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同意弯沉、设计弯沉和计算弯
沉。同意弯沉同意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 -- 19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。
是路面查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:经过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测,并经过计算整理所获取的代表值。其作用主若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,在竣工检测时也要检测其值,以检验其强度可否满足要求。此作为本文重点,后边详细介绍。
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照。路面设计弯沉值应依照公路等级、在设计年限内累计当量轴次、面层和基层种类按下式计算: 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--面层种类系数,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青沥;表面处罚为1.2;中、初级路面为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,经勘探,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,据展望竣工年初交通组成以下表
1.1示,使用年限内交通量年增添率γ=5%,试计算路面设计弯沉。
展望交通量组表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 黄河 JN150 黄河 LN162 交通 14125.55 长征 CZ361 延安 SX161
23.70 49.00 59.50
69.20 101.60 115.00
1 1 1
双- 双- 双-
100 80 60
55.10 47.60 54.64
1
90.70 91.25
双- 50
2 双 132.0 40 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,依照规范(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,则交通量的本源是经过实地检查而得,尔后再
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
依照《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,第一应确定土基回弹模量 E0 查《公路沥青路面设计规范》附录 E 或经过实测可得相应地区不利季的 E,尔后按下式计算路基顶面设计弯沉值 l0。
L0=9308×E0-0.938
(0.01mm) E0――不利季节土基回弹模量单位为
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,不相同地区取值范围为。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)。
注意:
若查表得 E0值,则其值已经是不利季节之值。
(二)路面底基层顶面设计弯沉值
依照《公路路面基层施工技术规范》 JTJ 034-2000之规定,底基层顶面回弹弯沉按以下步骤计算:
1)利用土基和底基层资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为底基层资料季节影响系数,可取,或查《公路沥青路面设计规范》附录E)
2)查附图,得底基层表面弯沉系数aL。
3)计算弯沉综合修正系数F F=
4)计算底基层顶面回弹弯沉l1=2pδaLF/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。
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
得:
aL=0.44 F==3.643×
=0.7965 l1=2pδaLF/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近似,不相同之处在于将底基层换
算为与基层资料相当的当量厚度。
计算步骤以下:
1)第一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。立刻拥有回弹模量 E1和厚度 h1的底基层换算
为与基层资料相当的厚度h2/,换算公式以下:
h2/=h1 。
2)由 h2/δ 与 h2//δ 之和及 K1E0/K3E2的值,从附图
查得基层相应的aL;
3)按下式计算弯沉综合修正系数
F2=
4)按下式计算基层顶面回弹弯沉l2=2pδaLF/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 查图得:
aL=0.34
F2==3.643×=0.494
l1=2pδaLF2/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。如测得以下弯沉:
110 120 200 146
88 56 140 106 102 68 204
1、按 MODE
3进入 SD 模式
EXE
除去储藏器内容
2、按 2NDF SCI
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,操作以下:
110DAT 120DAT 88DAT 按计算器上功能求出标准偏差值xó n-1和平均值 x,尔后依照公路等级按式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。
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容