彎沉的概念及計算方法

1、彎沉的概念及計算方法李燕路面彎沉是路基和路面結(jié)構(gòu)不同深度豎向變形的總和。它是以路面在車輛荷載反復(fù)作用下出現(xiàn)縱向裂縫為臨界狀態(tài)，以縱向網(wǎng)裂為破壞狀態(tài)，它主要反映車輛荷載作用下路面結(jié)構(gòu)整體，包括結(jié)構(gòu)層部分應(yīng)力與抗力失衡狀態(tài)時的表現(xiàn)特征。彎沉另一個含義是道路結(jié)構(gòu)表面在雙圓均布荷載作用下，輪隙中心處實(shí)測的路面彎沉值。柔性路面在荷載作用下產(chǎn)生豎向變形，在荷載作用后，變形的量是彎沉值。彎沉值的概念就是荷載對路基路面作用前后，路基、路面發(fā)生變形的大小。用 1/100 毫米做計算單位。彎沉值的確定對新建道路的意義很大，也是工程初始階段必須考慮的因素和重要的設(shè)計指導(dǎo)資料。一般情況下，彎沉值越小，則結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越高。

2、在舊路改造前，對原有道路進(jìn)行實(shí)際彎沉測量，可以勘測路況，作為道路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計的依據(jù)。在新建道路施工中或竣工后，彎沉測量可以檢驗(yàn)施工質(zhì)量是否達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求和規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。所以彎沉值的計算和確定作為道路質(zhì)量的合格標(biāo)準(zhǔn)之一，我們作為設(shè)計人員必須重視而不能忽視的。彎沉值的測定方法叫貝克曼梁測定法。是由美國人貝克曼于 1953 年發(fā)明的。此方法作為道路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計及施工時彎沉檢驗(yàn)的手段，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。此方法主要是用于瀝青路面的彎沉檢測?；炷谅访鎻澇恋臋z測方法一般為落錘式檢測法。具體檢測方法如下：瀝青路面的彎沉檢測以瀝青面層平均溫度 20時為準(zhǔn)，當(dāng)路面溫度在 20± 2 以內(nèi)可不用

3、修正，在其他溫度測試時，對瀝青層厚度大于 5cm的瀝青路面，彎沉值應(yīng)予以修正。需要的儀具和材料：（ 1）標(biāo)準(zhǔn)車；雙輪，后軸雙側(cè) 4 輪的載重車。其標(biāo)準(zhǔn)軸荷載、輪胎尺寸、輪胎間隙及、輪胎氣壓等主要參數(shù)符合下表要求。測試車應(yīng)采用后輪 10 噸標(biāo)準(zhǔn)軸載 BZZ-100 的汽車。2 ）路面彎沉儀：由貝克曼梁、百分表及表架組成。貝克曼梁由合金鋁制成，上有水準(zhǔn)泡，其前臂（接觸地面） 與后臂（裝百分表）長度比為2:1. 彎沉儀長度有兩種：一種長3.6m，前后臂分別為2.4m 和 1.2m; 另一種加長的彎沉儀長5.4 m，前后臂分別是 3.6 m和 1.8m。當(dāng)在半剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面上測定時，

4、應(yīng)采用長度為5 .4 m的貝克曼梁彎沉儀；對柔性基層和混合式結(jié)構(gòu)瀝青路面可采用長度為3 .6mi的貝克曼梁彎沉儀測定。標(biāo)準(zhǔn)軸載等級BZZ-100后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載P(KN)100± 1一側(cè)雙輪荷載（KN)50± 0.5輪胎充氣壓強(qiáng)（MPA)0.70 ±0.05單輪傳壓面當(dāng)量圓半徑（CM)21.30 ± 0.5輪隙寬度應(yīng)滿足能自由插入彎沉儀測頭的測試要求（ 3）方法和步驟：在測試路段布置測點(diǎn)，其距離隨測試需要而定。測點(diǎn)應(yīng)在路面行車車道的輪跡帶上，并用白油漆或粉筆畫上標(biāo)記。將實(shí)驗(yàn)車后輪輪隙對準(zhǔn)測試點(diǎn)后約3-5CM處的位置上。將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，與汽車

5、方向一致，梁臂不得碰到輪胎，彎沉儀測頭置于測點(diǎn)上 （輪隙中心前方 3-5M 處），并安裝百分表于彎沉儀測定桿上，百分表調(diào)零。測定著吹哨發(fā)令指揮車輛緩緩前進(jìn)，百分表隨路面變形的增加而持續(xù)向前轉(zhuǎn)動。當(dāng)表針轉(zhuǎn)動到最大值時，迅速讀取初讀數(shù) L1。汽車仍在繼續(xù)前進(jìn)，表針反向回轉(zhuǎn)，待汽車駛出彎沉影響半徑（約 3m以上）后，指揮汽車停止。待表針回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，再次讀取終讀數(shù) L2。汽車前進(jìn)的速度宜為 5 km/h 左右。彎沉值的準(zhǔn)確測量為道路的各階段施工提供依據(jù)。下面結(jié)合彎沉分類來闡述彎沉值的計算方法。彎沉主要分為設(shè)計彎沉，容許彎沉和計算彎沉。1 設(shè)計彎沉設(shè)計彎沉值是路面強(qiáng)度控制彎沉值，是項(xiàng)目計劃階段經(jīng)勘察現(xiàn)場

6、實(shí)際情況后確定相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型和公路等級以后經(jīng)計算獲得的路面彎沉指標(biāo)。也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)收監(jiān)測的指標(biāo)之一。設(shè)計彎沉值應(yīng)考慮道路等級，設(shè)計年限內(nèi)的累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次，以及面層和基層類型等因素。L d=600Ne-0.2 AcAsAb式中， Ld設(shè)計彎沉值（ 0.01 mm)Ne設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當(dāng)量軸次（次/ 車道）城市道路設(shè)計規(guī)范Ac道路分類等級，按不同城市，不同級別的道路， 大城市快速道 0.85 ，主干道 1.0 ，次干道1.1 ，支路1.2 。As面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層1.0 ，瀝青碎

7、石，瀝青貫入式碎 （礫）石 1.1 ，瀝青表面處置1.21 ，粒料 1.3 。Ab路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層瀝青路面1.0 ，柔性基層瀝青路面為1.6 。2 容許彎沉容許彎沉是合格路面在正常使用周期末不利季節(jié)，路面處于臨界破壞狀態(tài)時，出現(xiàn)的最大回彈彎沉值。是在設(shè)計彎沉之后經(jīng)過路面強(qiáng)度不斷衰變的一個變化值。理論上是一個最小值。其公式如下：Lr=720Ne-0.2AcAs式中，Lr容許彎沉值（0.01 ）Ne同上。Ac同上。3 計算彎沉計算彎沉分檢測彎沉值和理論彎沉值（ 1）檢測彎沉值：即路段內(nèi)實(shí)測路彎沉值。這是貝克曼梁法實(shí)測彎沉值。計算公式如下：L0=( L 0+ZaS)K1 K3式中，L 0

8、路段內(nèi)實(shí)測路標(biāo)彎沉代表值（0.01mm）L0路段內(nèi)實(shí)測路表彎沉平均值（0.01mm）L0=Li/ NLi路段內(nèi)實(shí)測點(diǎn)彎沉值（0.01mm）N 有效實(shí)測點(diǎn)數(shù)S路段內(nèi)實(shí)測路表彎沉標(biāo)準(zhǔn)差（0.01 ）S=（ Li- L0） 2/ （ N-1)Za與保證率有關(guān)的系數(shù)，高速公路、一級公路Za=1.645,其它公路瀝青路面Za=1.5K1季節(jié)影響系數(shù)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。附表（網(wǎng)絡(luò)）路面路基干濕春融干季雨季凍前類型類型4-5 月五月中旬 -7 月7 月中旬 -9 月末11 月中旬或 9-10 月干11.3-1.41.2-1.31.1-1.2砂石中11.5-1.61.4-1.51.3-1.4濕11.9-2.0

9、1.8-1.91.6-1.7干11.2-1.31.1-1.21.05-1.15瀝青中11.4-1.51.3-1.41.2-1.3濕11.8-1.91.7-1.81.5-1.6K3溫度修正系數(shù)。溫度修正方法，可按照公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程中規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)測定面層平均溫度 T 20時，K3=e(1/T-1/20)hlimn當(dāng)測定面層平均溫度T<20時，K3=e0.002 （20-T ）h其中，T測定面層的平均溫度（）T a+bToa系數(shù)， a=-2.65+0.52hb系數(shù) , b=0.62-0.008hTo測定時路表溫度與前五小時平均氣溫之和（）h瀝青面層厚度代表彎沉值應(yīng)L 0 L d 。理論

10、彎沉值的計算公式?jīng)]有查到，這里略。另外，有必要探討一下回彈彎沉。回彈彎沉指的是路基路面在規(guī)定荷載作用下產(chǎn)生荷載變形，卸載后能恢復(fù)的那一部分變形。路面回彈彎沉量，不僅反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度，而且還與路面的使用狀態(tài)存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，通?；貜棌澇林翟酱?，路面結(jié)構(gòu)的塑性變形也越大（剛性差） ，同時抗疲勞性能也差，難以承受重交通量。反之，則路面結(jié)構(gòu)的抗疲勞性能好，并能承受較重的交通量。回彈彎沉的計算公式如下：Ls=1000×2P /E 1× acF其中， ac=f(h1/ ,h2/ ,.,E2/E1,E3/E2,.,E0/En-1)F=1.63(Ls/2000) 0.38 (E0/P) 0.36Ls 路表計算彎沉值（0.001 ）F 彎沉綜合修正系數(shù)P ，標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎接地壓強(qiáng)（ MPa)ac理論彎沉系數(shù)E0或 EN土基抗壓回彈模量（MPa)E1,.En-1各層材料抗壓回彈模量（MPa)h1,