設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算

1、一、公路回彈彎沉值的作用（一）概述路基路面回彈彎沉的設(shè)計(jì)計(jì)算與檢測(cè)，是公路建設(shè)過程中必不可少的一部份，是勘察設(shè)計(jì)、 施工監(jiān)理和檢測(cè)單位都要進(jìn)行的一個(gè)工作事項(xiàng)。首先由設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)出彎沉值，再由施工單位去執(zhí)行施工自檢，然后由監(jiān)理、檢測(cè)部門抽檢鑒定，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。在當(dāng)前的規(guī)范規(guī)定中，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ 014-97規(guī)定了路面頂層的設(shè)計(jì)彎沉計(jì) 算公式和方法，但沒有提出路基、路面基層的彎沉計(jì)算方；在公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) JTJ 071-98中只提出要求檢測(cè)路面頂層和土質(zhì)路基回彈彎沉，沒有提出檢測(cè)路面基層彎沉 的檢測(cè)項(xiàng)；在公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000中則補(bǔ)充規(guī)定了路基、路

2、面基層的相應(yīng)回彈彎沉的計(jì)算檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于很多工程技術(shù)人員來說，如果不同時(shí)熟悉上述三種規(guī)范，就容易混淆回彈彎沉的原意，造成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，甚至做出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)和結(jié)果。經(jīng)筆者近年實(shí)際使用和研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部份勘察設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理和檢測(cè)單位都存在類似問題。為幫助基層工程技術(shù)人員很好地?fù)挝栈貜棌澇猎诠饭こ探ㄔO(shè)中的應(yīng)用，本人在前輩及同行的肩背上，略作點(diǎn)抄習(xí)發(fā)揮，特寫此文，以示對(duì)本行作點(diǎn)貢獻(xiàn) 在閱讀本文之前，請(qǐng)備好以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：1、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2003）2、公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-973、公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-20004、公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTJ 071-98（二

3、）彎沉的作用公路工程回彈彎沉分為容許彎沉、設(shè)計(jì)彎沉和計(jì)算彎沉。容許彎沉容許彎沉是合格路面在正常使用期末不利季節(jié)，路面處于臨界破壞壯態(tài)時(shí)出現(xiàn)的最大回彈彎沉，是從設(shè)計(jì)彎沉經(jīng)過路面強(qiáng)度不斷衰減的一個(gè)變化值。理論上是一個(gè)最低值。計(jì)算公式是LR = 720N *AC*AS 。 公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-97 119頁(yè)設(shè)計(jì)彎沉設(shè)計(jì)彎沉值即路面設(shè)計(jì)控制彎沉值。 是路面竣工后第一年不利季節(jié)， 路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下， 所測(cè)得的最大回彈彎沉值， 理論上是路面使用周期中的最小彎沉值。 是路面驗(yàn)收檢測(cè)控制的 指標(biāo)之一。計(jì)算公式是Ld = 600N *AC*AS* Ab 。公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-

4、97 42頁(yè)計(jì)算彎沉值計(jì)算彎沉值分檢測(cè)計(jì)算彎沉值和理論計(jì)算彎沉值。檢測(cè)計(jì)算彎沉值：通過對(duì)路基、路面和原有老路進(jìn)行彎沉檢測(cè)，并通過計(jì)算整理所得到的代表值。其作用主要是評(píng)定路基路面狀況和作補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)之用。計(jì)算彎沉值路基，路面基層、底基層等各層在設(shè)計(jì)時(shí)均要求計(jì)算出其彎沉設(shè)計(jì)值，在完工檢測(cè)時(shí)也要檢測(cè)其值，以檢驗(yàn)其強(qiáng)度是否滿足要求。此作為本文重點(diǎn)，后面詳細(xì)介紹。二、路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算（一）路面頂面設(shè)計(jì)彎沉值路面設(shè)計(jì)彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo)，是路面厚度計(jì)算的主要依據(jù)。路面設(shè)計(jì)彎沉值應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、在設(shè)計(jì)年限內(nèi)累計(jì)當(dāng)量軸次、面層和基層類型按下式計(jì)算：Ld = 600N *AC*AS*Ab 式中：L

5、d路面設(shè)計(jì)彎沉值（0.01mm）;Ne設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次；AC公路等級(jí)系數(shù)，高速公路、一級(jí)公路為1.0,二級(jí)公路為1.1,三、四級(jí)公路為1.2; AS 面層類型系數(shù)，瀝青磔面層為1.0;熱拌瀝青碎石、孚L化瀝青碎石、上拌下貫或貫入式路面為1.1;瀝青表面處治為1.2 ;中、低級(jí)路面為1.3; Ab基層類型系數(shù)，對(duì)半 剛性基層、底基層總厚度等于或大于20cm時(shí)，Ab = 1.0;若面層與半剛性基層間設(shè)置等于或小于15cm級(jí)配碎石層、瀝青貫入碎石、瀝青碎石的半剛性基層結(jié)構(gòu)時(shí)，Ab可取1.0;柔性基層、底基層 Ab = 1.6,當(dāng)柔性基層厚度大于 15cm、底基層為半剛性下臥層時(shí)，Ab

6、可取1.6; 新建公路和改建公路路設(shè)計(jì)彎沉均采用上面公式計(jì)算。 計(jì)算示例1:某V3區(qū)擬新修建一條，三級(jí)公路，經(jīng)勘察，沿線土質(zhì)為粉質(zhì)粘土，地下水位距地表1.2米，路基填土高平均 0.8米，據(jù)預(yù)測(cè)竣工年初交通組成如下表1.1示，使用年限內(nèi)交通量年增長(zhǎng)率丫 =5%試計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉。預(yù)測(cè)交通量組成表1.1車型前軸重/KN后軸重/KN后軸數(shù) 后軸輪組數(shù)后軸距/cm交通量/ （次*日-1)東風(fēng)EQ14023.7069.201雙-100黃河JN15049.00101.601雙 -80黃河LN16259.50115.001雙 -60交通14125.5555.101 雙 -50長(zhǎng)征CZ36147.6090.7

7、02雙 132.040延安SX16154.6491.252雙 135.050解：標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算：路面設(shè)計(jì)采用雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，以 BZZ100表示，根據(jù)規(guī)范（97）規(guī)定,以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)，大于25KN的各級(jí)軸載均應(yīng)進(jìn)行換算。計(jì)算公式為：N= C1C2n1（Pi/P）4.35 （次 * 日-1）C1后（前）軸數(shù)C2前后輪輪組系數(shù)，單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38。n1被換算車型的各級(jí)軸載作用次數(shù)（次 /日）東風(fēng)EQ140:前軸 23.70KN V 25KN ,不計(jì)。后軸：C1 = 1, C2 = 1, n1=100, Pi=69.20 KN , P= 100 K

8、NN=C1C2n1（Pi/P）4.35 = 1 刈刈00 x（69.20/100） 4.35= 20.2 （次 * 日-1）黃河JN150:前軸：C1 = 1, C2 = 6.4, n1=80, Pi=49.00 KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 >6.4 80 x( 49.00/100) 4.35 = 23.0 (次 * 日-1) 后軸：C1 = 1, C2 = 1, n1=100, Pi=101.60KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 刈刈 00 x( 101.60/100 ) 4.35 = 107.2 (

9、次 * 日-1)黃河JN162:前軸：C1 = 1, C2 = 6.4, n1=60, Pi=59.50KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 >6.4 60 x( 59.50/100) 4.35 = 40.1 (次 * 日-1) 后軸：C1 = 1, C2 = 1, n1=60 , Pi=115.00KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 刈 >60 X (115.00/100) 4.35 = 110.2 (次 * 日-1)交通141 :前軸：C1 = 1, C2 = 6.4, n1=50, Pi=25.55KN

10、 , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 >6.4 50 x( 25.55/100) 4.35 = 0.9 (次 * 日-1) 后軸：C1 = 1, C2 = 1, n1=50 , Pi=55.10KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 刈 X50 X (55.10/100) 4.35= 3.8 (次 * 日-1)長(zhǎng)征CZ361 :前軸：C1 = 1, C2 = 6.4, n1=40, Pi=47.60KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 >6.4 40 x( 47.60/100) 4

11、.35 = 10.1 (次 * 日-1) 后軸：C1 = 1+1.2 X( m-1) =1+1.2 柱-1)=2.2 , C2= 1, n1=40, Pi=90.70KN , P= 100 KN N=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 2.2 1 >40 x( 90.70/100) 4.35 = 57.6 (次 * 日-1)延安SX161 :前軸：C1 = 1, C2 = 6.4, n1=50, Pi=54.64KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 >6.4 50 x( 54.64/100) 4.35 = 23.1 (次 * 日-1) 后軸：C

12、1 = 2.2, C2 = 1, n1=50, Pi=91.25KN , P= 100 KNN=C1C2n1(Pi/P)4.35 = 1 刈 X50 X (91.25/100) 4.35= 33.6 (次 * 日-1) 合計(jì)：N=429.8 (次)三級(jí)公路設(shè)計(jì)使用年限 8年，車道系數(shù) 門=0.65,則累計(jì)當(dāng)量軸次Ne= (1+ 雄 t-1 X 365 N 門 / 丫 (冊(cè) 丫)t=(1+0.05) 8-1 365 >429.8 0.65/0.05 (1+0.08)8-1=358801 次路面設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算：AC = 1.2AS = 1.2Ab = 1.6基層為級(jí)配碎石（柔性基層）Ld

13、= 600N *AC*AS*Ab = 600 >358801-0.2 1汶 1.2 1.6 = 107（0.01mm）注意：若上述項(xiàng)目段為舊路改建，則交通量的來源是通過實(shí)地調(diào)查而得，然后再進(jìn)行軸載換算。三、路基、路面基層設(shè)計(jì)彎沉值的計(jì)算（一）路基頂面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000規(guī)定，土基回彈彎沉的計(jì)算，首先應(yīng)確定土基回彈模量 E0查公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄E或通過實(shí)測(cè)可得相應(yīng)區(qū)域不利季的E0 ,然后按下式計(jì)算路基頂面設(shè)計(jì)彎沉值l0。L0=9308 >0-0.938（0.01mm）E0不利季節(jié)土基回彈模量單位為Mpa；計(jì)算示例2: 在非不利季節(jié)測(cè)定某

14、公路土基回彈模量值得E0 = 50Mpa ,季節(jié)影響系數(shù) K1 = 1.2,則土基回彈模量調(diào)整值為 E0/= 1.2 >50 = 60Mpa,貝U 10=9308 60-0.938=200（0.01mm）K1季節(jié)影響系數(shù)，不同地區(qū)取值范圍為1.2-1.4?？刹楣窞r青路面設(shè)計(jì)規(guī)范表14。在進(jìn)行土基彎沉測(cè)量后，路段的代表值0+2S應(yīng)小于此標(biāo)準(zhǔn)值（一級(jí)公路和高速公路），或0+1.645S和0+1.58S小于此標(biāo)準(zhǔn)值（二級(jí)和二級(jí)以下公路）。注意：若查表得E0值，則其值已是不利季節(jié)之值。（二）路面底基層頂面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范JTJ 034-2000之規(guī)定，底基層頂面回彈彎沉按

15、如下步驟計(jì)算：1）利用土基和底基層材料的回彈模量計(jì)算值E0和E1以及底基層的厚度 h1 （cm）,計(jì)算模量比K1E0/K2E1及比值h1/ 3 （制單個(gè)輪跡當(dāng)量圓半徑（cm），對(duì)于黃河卡車， A 10.75; K2 為底基層材料季節(jié)影響系數(shù)，可取 1.1-1.2，或查公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄 E）2） 查附圖A.0.3，得底基層表面彎沉系數(shù)aLo3） 計(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)FF= 3.643aL1.85194）計(jì)算底基層頂面回彈彎沉11=2p 8 aLF/E0K1P后軸重100KN卡車輪胎的單位壓力，對(duì)于黃河卡車，可取 0.7MPa；K1季節(jié)影響系數(shù)，可取 1.2-1.4。計(jì)算示例3: 某公路路

16、面結(jié)構(gòu)層，土基回彈模量值查表得E0 = 45MPa，底基層為填隙碎石層，厚 20cm,查公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄D得E1 = 250MPa,基層為級(jí)配碎石，層厚為 15cm,查表得E2 = 280MPa,試計(jì)算底基層頂面回彈彎沉值。解：K1E0/K2E1 = 45/250 = 0.18 hi/ 徉 20/10.75 = 1.86查附圖A.0.3得：aL= 0.44F= 3.643aL1.8519 = 3.643 0.441.8519=0.7965l1=2p 泊LF/E0K1=2 X0.7 10.75 0.44 0.7965/45=0.117 (cm)=117(0.01mm)(三) 路面基層頂面

17、設(shè)計(jì)彎沉值路面基層回彈彎沉設(shè)計(jì)值的計(jì)算與底基層類似，不同之處在于將底基層換算為與基層材料相當(dāng)?shù)漠?dāng)量厚度。計(jì)算步驟如下：1) 首先在計(jì)算底基層彎沉?xí)r已得底基層頂面的彎沉系數(shù)aL,接下來是對(duì)底基層進(jìn)行當(dāng)量換算。即將具有回彈模量E1和厚度h1的底基層換算為與基層材料相當(dāng)?shù)暮穸萮2/,換算公式如下：h2/= h1 。2) 由h2/兩h2/龍和及 K1E0/K3E2的值，從附圖 A.0.3查得基層相應(yīng)的 aL;3) 按下式計(jì)算彎沉綜合修正系數(shù)F2= 3.643aL1.85194) 按下式計(jì)算基層頂面回彈彎沉l2=2p 8 aLF/E0K1計(jì)算示例4:同示例2,求基層頂面回彈彎沉。解：當(dāng)量厚度換算：h2/ = h1 = 20X=19.26cmh2/ 8 =15/10.75=1.395h2/ 8 =19.26/10.75=1.792h2/ 8 + h2/ 8 =3.187K1E0/K3E2=45/280=0.161查圖 A.0.3 得： aL = 0.34F2= 3.643aL1.8519 = 3.643 0.341.8519=0.494l1=2p 8 aLF2/E0K1=2 X0.7 10.75 0.494 0.34/45=0.056 (cm)=56(0.01mm)如路面基層上還有多層上基層，其計(jì)算方法與基層相同。（四）路基、路面彎沉代表值的計(jì)算本