路基頂面回彈模量確定的新方法

路基頂面回彈模量確定的新方法——學習新的《公路瀝青路面設計規(guī)范》征求意見稿筆記

吳祖德（常州市建設工程施工圖設計審查中心，江蘇常州213002）內(nèi)容提要新的《公路瀝青路面設計規(guī)范》征求意見稿，對路基頂面回彈模量值的確定，改變了現(xiàn)有規(guī)范采用的方法，提出了新方法。本文詳細介紹了新的規(guī)范征求意見稿中，對路基頂面回彈模量值的確定方法，并與現(xiàn)規(guī)范的方法進行比較，供技術人員在學習中參考。關鍵詞征求意見稿路基頂面回彈模量的確定0前言路基土的回彈模量是瀝青路面結構力學響應分析的重要參數(shù)之一。現(xiàn)規(guī)范與新規(guī)范征求意見稿對路基頂面回彈模量的要求、測試及有關規(guī)定的區(qū)別，列表如下：表1現(xiàn)規(guī)范與新規(guī)范征求意見稿對路基頂面回彈模量的要求、測試及有關規(guī)定的區(qū)別序號項目名稱現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定新規(guī)范征求意見稿規(guī)定1路床頂面回彈模量值要求一般最低要求30MPa,對于重交通、特重交通最低要求40MPa。交通荷載等級極重特重中等、重輕交通回彈模量不小于MPa1209060402回彈模量測試方法采用室內(nèi)小型承載板、現(xiàn)場承載板或路表彎沉值反算。以三軸試驗測試路基土的回彈模量。得到的回彈模量值約為原規(guī)范2?3倍。3采用何狀態(tài)的濕度所確定的土基回彈模量采用最不利季節(jié)路基的濕度時的回彈模量值。根據(jù)路床頂面80cm范圍內(nèi)土層的平均稠度和不同土質(zhì)，確定路基干濕狀態(tài)。也可根據(jù)公路自然區(qū)劃等以及路床表面距地下水位或地表積水水位的咼度確定土基的干采用路基工作區(qū)范圍內(nèi)，路基平衡狀態(tài)濕度時的回彈模量值。由于平衡狀態(tài)的濕度比最不利季節(jié)的濕度低，故平衡狀態(tài)的回彈模量比最不利季節(jié)時的高。綜合以上原因，從數(shù)字上提高了路基回彈模量的要求值。濕類型。1三軸試驗測試路基土的回彈模量路基土回彈模量主要受其應力狀況、物理狀況（含水量與密實度）和材料性質(zhì)三方面的因素的影響。對于處于特定狀態(tài)（一定含水量和密實度值）的各類路基土來說，影響其模量的主要因素便是應力狀況。在不同的交通等級下，以及不同的路面類型和結構組合中，路基土的應力狀況是不相同的，故其模量值也是不一樣的。因而，路基土的模量參數(shù)的測試方法和指標值取用，一方面要遵循反映材料基本特性的要求，另一方面則要與結構應力—應變分析時所選用的方法和條件相一致。我國現(xiàn)行瀝青路面設計規(guī)范中，采用“室內(nèi)試驗法（小承載板法）”及“現(xiàn)場實測法（承載板法或貝克曼梁法）”來確定路基模量，而室內(nèi)小承載板試驗中試件的受力狀況與現(xiàn)場路基上的應力狀況并不一致，并且這種測試方法僅適用于靜態(tài)模量標定，這些都影響了路基回彈模量取值的科學性和合理性。所以經(jīng)過對我國各種路面結構中路基土的受力水平進行分析，制定出了更加合理的室內(nèi)三軸重復加載測試回彈模量的方法與取值標準。注:①可參閱附后的“粒料與路基土室內(nèi)回彈模量試驗測試方法草案”②該試驗方法：對圓柱體試件施加一個固定幅度、加載試件（路基—粒料基層/底基層一）和循環(huán)周期（一般?。┑妮S向重復荷載。試驗時，試件承受動循環(huán)軸向應力和三軸室提供的靜側壓力，通過測量其軸向總回彈變形響應來計算回彈模量；③該方法所用試驗條件是對移動輪載作用下柔性路面中粒料層及路基物理狀態(tài)（如密度、含水量）和應力狀態(tài)（可能的代表性應力范圍）的近似模擬。回彈模量測試過程中施加于試件的應力水平應根據(jù)其在路面結構中所處的位置決定，即對于基層/底基層材料應采用不同于路基土的應力水平；④回彈模量—未處治材料的回彈模量是施加于試件的軸向重復偏應力峰值與試件軸向回彈應變峰值之比）2路基平衡狀態(tài)濕度時的回彈模量值現(xiàn)行規(guī)范中采用最不利季節(jié)測定的土基回彈模量值作為土基強度的設計值，即在土基回彈模量取值的過程中沒有考慮一年中含水量變化對土基強度的影響。這種影響是不能忽略不計的，因為采用最不利季節(jié)的土基回彈模量值時，從偏安全的角度進行設計的，但對于瀝青混凝土路面往往會造成路面偏厚的現(xiàn)象，而實際土基回彈模量在要求的壓實度條件下往往超過設計值，自然會造成資金浪費……。所謂路基平衡濕度，是指公路通車后一段時間后，路基濕度在地下水、大氣降雨與蒸發(fā)等因素作用下達到平衡的狀態(tài)，濕度相對穩(wěn)定，此時的濕度定義為路基平衡濕度。路基干濕類型按路基工作區(qū)的濕度來源分為三類:（1）受地下水控制的潮濕類：地下水控制的潮濕類路基一地下水或地表水長期積水的水位高，路基工作區(qū)處于地下水毛細潤濕區(qū)影響范圍內(nèi)，路基平衡濕度由地下水或地表水長期積水的水位升降所控制。路基濕度受地下水或地表長期積水影響的臨界水位深度可根據(jù)土質(zhì)，由當?shù)亟?jīng)驗確定，缺乏實際資料時，粘土可采用6m，砂質(zhì)粘土和粉土可采用3m，砂可采用0.9m。潮濕類路基的平衡慍度根捋地下水位的高度確定口不同土類，世離地下朮位不同距離竝的宛和度按照表B.1.2-1確定.農(nóng)莊：2】各類丄在距地下永位不同距寫處喲抱和度劈〔％） 討範去砸他下水遞地恐挖期秩水水氈的距離〔匸；141.52.02.53.0| 4.0JU.X9.3趣“51苗64^50.3AI.5-4?.O58.7^4857.1-42.9| 7—粘上質(zhì)琢X^6.2^19,082.9-64」78.5-59.575.1-Sri172.6^53.8-砂?製配耕JSW血100^.0--一 砂〔級配郵SP100100^364■----巒十質(zhì)吵S狀90.3-79,07^5-6+.17L9-5*>H566.3-5工8M.3-52.1牯土顱歡￡匚9乳九90.30-71.9SO.4-68.47S.2-66-^176.0-643■-肚艦假粉土ML100-917S9.9-80.585^76.183.4-73.1SI.1-70779.7^6R.74低液限粘土CL叫刃衛(wèi)yiNSOJ^5.9-75.687.8-72.786.K7O3別-UU82.6-65.610094.6-NV.y92O-K1S劉心七王488.7-filJ87,4-79.7■芮液限粘土CHIDO97.4^-,1?23-&^.991,1-87.8別zvi87J-82.6注’1一盼于砂＜s\v,spx咖犬時，q傑濕度取低憶為小卩扎平衡裡度収時牡：2-對于苴他制電的土紅小于o衛(wèi)血訕額粒含協(xié)戈糊塑性揩數(shù)離時「取底檢反乙取宏也（2）受氣候因素控制的干燥類：氣候因素控制的干燥類路基一地下水位很低，路基工作區(qū)處于毛細潤濕區(qū)之上，路基平衡濕度由氣候因素變化所控制。干燥類路墓的平術濕度主要受氣候因素影響。以濕度指標TM1表征口候因素持性，不同自然區(qū)劃的TM1值參照表B.1,2-2選取口

表0.122呂公路口然區(qū)劃的丁值變動范圍聲粘白然醫(yī)劃1t2II,(S)El,(吉、i￡)嘰1^2'ZiTMJ范區(qū)-5-^-10卜*E4吧-12處雖自然匱創(chuàng)%* ,Ti*>R>皿LUh%TMI范國■■卜-27?卜」6f罰-1卜-29-in處蹈自燃料滋]lhIfLIW，?1也I也叱丁范同-14-站41^-2422-^25-6-35如7032-CS處躍自黙區(qū)劃IVS叫]\%iv7%VjTM1范圍41-9736-69-5-ai-25-^7旳v2agJvsTMI范闍K000-4412朋亠胃4T0】總爲仃熱區(qū)劃VjtVIiViltVl4■JMI范也24-3?「％-4&^4<H-47■39--57叮卜-37公路旦酬IK宜1vi^VII,VILVUjVlljVTl^-^--37仔-56-49-^58-22-^5■I-2U-9I按路基所在地區(qū)的TM1值和路基的止類，根捋表13」23插值查取該地區(qū)栢應的路基土飽和度幻(%).表B.123各類土衽不同TMI值時的鞄和度0(%)土殂TMI-50-10103050砂〔級配好)5N11.7-4,115.2-5.517.9-6.^193-6.920.7-7.621.0-8.3砂(級証差］用22.8-6.929,6-9.0K5-10.33歸343.4-12.444,1—3」粉+埴秒SM47.^49.^64.R^0.77S.6-75.2S5.他0曲.X$.予92.1-894牯土質(zhì)砂SC42.1-47.6607-65.5腳5?6&4?1澎於89.7^89.0?3.1-92.1低液眼粉土ML41.4-45.559.3-63.475,9-76.5&41-^6^91.0-91.492.+-9L7低液限斟上CI.39.3-41J57.2^.!75.2-75.986.2-86.291.0^91.0⑷?91g高液限輸土MH41,471,362I-6I..7793-75.9E7.6-85.592Z0394.9-92.7高淞限轉土CH51.3-39.369.0-57,985.5-73.8QL7-Sft-294.5^1.097.0-943兼受兩方面影響的中濕類：兼受地下水和氣候因素影響的中濕類路基一地下水位較高，路基工作區(qū)下部處于地下水毛細潤濕區(qū)影響范圍內(nèi)，上部則受氣候因素影響。路床頂面高出地下水毛細潤濕區(qū)上限，而路基工作區(qū)仍有部分在該區(qū)范圍內(nèi)，這種路基的平衡濕度兼受地下水和氣候因素的影響。路基工作區(qū)的上部，按土類TMI值確定其平衡濕度口路基工作區(qū)的下部，按土類和離地下水位的距鵜確定瓦平衡濕度.上部濕度與下部某深度處濕度的平衡點，為上下部的分界點、見SB.L2,路床頂削垂工作尻、r*%%■S1i 4過勺攸因肅影響[1\:1地下水位、\,受地下水嶽響F1圖m.2兼受地下水和氣候因素影響類跨基的濕度狀況路面結構分析采用平衡濕度狀態(tài)下路基頂面的回彈模量，并進行結構層模量調(diào)整，由標準條件下的回彈模量值乘以濕度調(diào)整系數(shù)和結構層模量調(diào)整系數(shù)得到。濕度調(diào)整系數(shù)根據(jù)所在地區(qū)和路基濕度狀況，參照附錄確定?；鶎踊虻谆鶎硬捎脽o機結合料類材料的路面，結構層模量調(diào)整系數(shù)為，其它結構類型，結構層調(diào)整系數(shù)為。（注：結構層模量調(diào)整系數(shù)用以協(xié)調(diào)彈性層狀力學體系與實際路面工作狀態(tài)的差異）3路基回彈模量濕度調(diào)整系數(shù)表徐]31為地下水控制類跆基（潮濕類）的冋沖模量濕度調(diào)幕系數(shù)*表氐132為氣候因盍控制類路基〔干燥類）的回彈模鈕濕度調(diào)整系數(shù)電對丁廉受地下水和氣候園素影響婁踹基（中濕類）的回弾模量濕度調(diào)整系數(shù)，則按賂基工作區(qū)內(nèi)兩類濕度來源的平衡濕度值分別確定其濕度調(diào)整系數(shù)，并按所占工作區(qū)厚度的比重iflffW后得到工作區(qū)的總調(diào)整系數(shù)。_表R1VJ氣候因索_表R1VJ氣候因索控制類幽星的0彈模量濕度調(diào)?整系數(shù)匚二* 「「―， .丁亦「—丄=11-SDO!少6-SO加-N103U507090iUQ砂｛級配好注WF.臚19?I的~1.9KI.9S-1.9R怡卜151.98-I.Q719肛1.961.加1158-!帰皿】.弼I1581.96］郵】.9?-I伸(細配卑｝SP1的1.99-I.9S1.9!--L9719卜1.951.98-L931.9乩I的1941用I■賂1431賂T.52I.9R-I.S2L97-T.811.97^1gi粉土肚砂1.941.981.莎1.!?51997.臨滯卜1.76Ij6K251.2'Ml10&-臨0號40.MD9卜0.8U0.900.76Qg()7S0.87-i>7d粘土檢砂SC］的i.y^(nE.96-!刖18717R174-1.921.1在0.991.03-Q開0.92-^0S50.86-D.790,40740皿?0.720.79071低液般獅土ML2.49加42.41243-2?盟22S-2.171.91-]s701J：v.1.2：11.05089転3-0.740.SK07J0.80^069O.?8^066D怒()朋2旳2.492.452.432.X>-^2.241.97-L.681371,25O.SfS-帖90血-07?財卜0.6Atr丹一0.6[07fl-0,590.76-0.5￡有浪覘檔上MH2.4924V2.432,24LS7-1.75L35-1121.000850.JJ5-Q.720,7§-0.6C0.720610.71-O.Sf?0.44O?57島液服屯土CII2.192,494.-2.482.442.352JO-2.051.知1.501.4卜0.9]0期~0.73你一0.670.740.61①肚-0.570.650.56y0.56土組路床頂距他下水位的脛離(tn)1,0L52.02.53040含細純土礫CGF)細粒土質(zhì)礫(GM.GC.1)1.0D-1.471.2C^1.7GiJS-L￡E1.50-1.57]58-2.04-協(xié)(SWxSP)0.56-0.66---含耶桓土砂(SF>細粒土質(zhì)砂(SM.SC)0.82-1.321.0卜【出i.15-1.75i.27-1.851.35-1.92■低液限粉土(ML)0,74i010.94-1.221.07-1,401.16^].511.24-U1低液牆占土(CL> 10.71-0.990.84-1.200.94-T.381.01-150L07-L5E1J22-1.7O-高液限粉土(MH)高贏柬結止(CH)0.72-4).790.82-0^。朋T30.94-iJS0,?7-1.241.04-1.36對于礫和眇，%丈時'誦整垂葩収矗注，小肘，調(diào)整乘數(shù)鬆低值：對'卜莢他了紙粒的+絹，小丁孔軒啟mm轉牠詒裁火用塑怦:指散|自時”說1整泰數(shù)取任恒，反之，調(diào)棊孫敎取高宜"4標準狀態(tài)下路基頂面回彈模量的確定5.2.4標準狀態(tài)下路基頂面回彈模最根據(jù)路基工作區(qū)內(nèi)土的冋彈模捷確定,根據(jù)公賂等級和設計階段，可采用試驗實測或抿據(jù)土的類別采用推薦值。I回弾模量測試采用重復加載三釉壓縮試驗。2依據(jù)土的類別確定標準條件下路基土的回彈模量吋，可參照附錄按土類由表B.1J-1査取冋彈模星參考恒范圍口 表B.l/M標準條件卜路基冋彈模量參考范圍土俎血值范圉＜MPa)代表值｛則卩小級配良好礫(GW)240-290250級配平良礫CGP)J70-240190含細粒土礫〔GF)120-240180粉土質(zhì)礫(GM)160-270220粘土質(zhì)礫〔GO120-190150級配良好砂(SW)120-190150級配不良砂＜￡P＞100“60130含細融土砂(SF)S0-160120軒土質(zhì)砂CSM)120^19020粘土質(zhì)砂80-120100低液限粉土(MU70-11090低液隈粘土(CG50-10070髙液限粉土(MH)50高液限粘土20^030注：I對于礫和砂.%他過率再&〔陰時的頻粒粒涇)大吋，欖費取崗值、珈少時，模冊取低(B：2對于其地含站粒的七組「小于。憂mm顆粒含盤大和塑fH旨數(shù)商時?模割取帕1T*反之，按