瀝青路面面層回彈彎沉值的設(shè)計(jì)與檢測(cè)

PAGEPAGE14收稿日期：2008-01-11作者簡(jiǎn)介：姚永鶴（1977-），男，陜西商洛人，本科，工程師。瀝青路面面層回回彈彎沉值值的設(shè)計(jì)與與檢測(cè)姚永鶴王艷艷艷紅曹燕君（浙江廣廈建設(shè)設(shè)設(shè)職業(yè)技技術(shù)學(xué)學(xué)院建筑工程程學(xué)學(xué)院，浙浙江東陽(yáng)32222100）摘要：回彈彎沉沉沉值是瀝瀝青路路面公路路工程程設(shè)計(jì)和和檢測(cè)測(cè)的重要要指標(biāo)標(biāo)，我們們結(jié)合合實(shí)例闡闡述瀝瀝青路面面面層層彎沉設(shè)設(shè)計(jì)值值的計(jì)算算、非非標(biāo)準(zhǔn)軸軸載和和標(biāo)準(zhǔn)軸軸載下下彎沉實(shí)實(shí)測(cè)值值之間的的換算算、工程程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)彎沉檢檢測(cè)值值的修正正以及及對(duì)彎沉沉檢測(cè)測(cè)項(xiàng)目的的評(píng)定定進(jìn)行了了理論論分析，為為具具體的工工程實(shí)實(shí)踐提供供了切切實(shí)可行行的參參考依據(jù)據(jù)。關(guān)鍵詞：瀝青路路路面回彈彎沉設(shè)計(jì)值檢測(cè)值BituminnnoussPPavemmeentRoadSurfaacceSnapppiingBackDDefllecctioonValueeDesiggnnanndExamiinnatiionnYaoYonnnghee,Wannggyaanhhon(ArchitttectuurralEnnginneeerinngDeppt..GuuanngshhaCollleegeoffApppllieddCConsstrructtioonTTecchnooloogy,,DDongyyaang332221000,,Zheejiiangg)Abstraccct:Thhessnaappiinggbaackkdeefllecttioonvvalluewaasttheebiituuminnouusppavvemeentthiighhwayyeengiineeeriinggdeesiignanndttheeexxamminaatiionimmporrtaanttaargeet,,thhissarrtiicleeuuniffieesttheeexxammpleettoeelaaborrattettheebiituuminnouusppavvemeenttdeefllecttioonddessignnvvaluue''sccommputtattionn,undderrthhenonn-sstanndaardaxxlelooadanndttheesttanndarrdaxlleloaadbettweeenthheddefflecctiionacctuaalvalluee'scoonveerssionn,theepprojjecctssceenedeefleecttionneexamminnatiionnvaaluue'ssrreviisiion,,aaswwelllaashassccarrrieedoontheettheooreeticcallannallysiisanddtthediiscuusssionnttottheedeefllecttiooneexaaminnattionnpprojjecct'sseevalluaatioon,,haasprooviideddttheprractticcalanndffeaasibbleereefeerennceefoortheecconccreeteprrojeecttprraccticce..Keyworrrds::BBituumiinouuspavvemmentt；Snappppinggbbackk；Deflleectiionn；Elonnggatiionnvaaluues；Desiiggnvvalluell1背景資料料料杭州市某兩地之之之間擬建建一條條四車道道的一一級(jí)公路路，在在使用期期內(nèi)交交通量的的年平平均增長(zhǎng)長(zhǎng)率為為10%。該路段段處處于Ⅶ7區(qū)為粉質(zhì)質(zhì)土土，稠度度=1.00，沿途有有大大量碎石石集料料，并有有石灰灰供給，基基層層采用25cm厚的水泥泥碎碎石。預(yù)預(yù)測(cè)該該路段竣竣工后后第一年年的交交通組成成如表表1所表示。表1預(yù)測(cè)交交交通組成表表車型前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪數(shù)后軸距交通量（次/日日日）三菱T653BB29.348.01雙輪組—300黃河JN163358.6114.01雙輪組—400江淮HF150045.1101.51雙輪組—400解放SP92000031.378.03雙輪組＞3m300湘江HQP40023.173.22雙輪組＞3m400東風(fēng)EQ155526.556.72雙輪組3m4002瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的設(shè)設(shè)計(jì)值值計(jì)算路面設(shè)計(jì)時(shí)使用用用累計(jì)當(dāng)當(dāng)量軸軸次，當(dāng)當(dāng)以回回彈彎沉沉值為為設(shè)計(jì)指指標(biāo)及及瀝青層層層底底拉應(yīng)力力驗(yàn)算算時(shí)，凡凡軸載載大于25kN的各級(jí)軸軸載Pi（包括車車輛輛的前、后后軸軸）的作作用次次數(shù)ni換算成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量次次數(shù)N。軸載換算計(jì)算公公公式：（1）式中：N—標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載的的當(dāng)量量軸次，次次/日；nnni—被換算車車輛輛的各級(jí)級(jí)軸載載作用次次數(shù)，次/日；P—標(biāo)準(zhǔn)軸軸軸載，kN；Pi—被換算車車輛的的各級(jí)軸軸載，kN；K—被換算車輛輛的的類型數(shù)；；；C1—軸數(shù)數(shù)數(shù)系數(shù)，CC1=1+11..2（m-1），m是軸次。當(dāng)當(dāng)當(dāng)軸間距距大于于3m時(shí)，按單單獨(dú)獨(dú)的一個(gè)個(gè)軸載載計(jì)算，當(dāng)當(dāng)軸軸距小于3m時(shí)，應(yīng)考考慮慮軸數(shù)系系數(shù)；；C2—輪組系數(shù)數(shù)，單單輪組為為6.4，雙輪組組為1，四輪組組為0.38。計(jì)算結(jié)果如表222所示。表2軸載換換換算結(jié)果表表（彎彎沉）車型Pi（kN）C1C2ni三菱T653BB前軸重29.3113001.4后軸重48.01130012.3黃河JN1633前軸重58.61140039.1后軸重114.011400707.3江淮HF1500前軸重45.11140012.5后軸重101.511400426.8解放SP920000前軸重31.3113001.9后軸重78.031300305.4湘江HQP400后軸重73.221400205.9東風(fēng)EQ1555前軸重26.5114001.2后軸重56.72.2140074.61788.4按照設(shè)計(jì)規(guī)范，一一級(jí)公路瀝青青路面的設(shè)計(jì)計(jì)年限t=15年，四車道道的車道系數(shù)數(shù)是=0.4～0.5，取0.45。累計(jì)當(dāng)量量軸次：（2）路面彎沉設(shè)計(jì)值值值計(jì)算公公式：：（3）式中：—路面設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)彎沉沉值，0.011mmm；Ne—設(shè)計(jì)年限限內(nèi)一一個(gè)車道道上累計(jì)計(jì)當(dāng)量量軸次；；Ac—公路等級(jí)級(jí)系數(shù)數(shù)，高速速、一級(jí)級(jí)公路路為1.0，二級(jí)公公路路為1.1，三、四四級(jí)級(jí)公路為1.2；As—面層類型型系數(shù)數(shù)，瀝青青混凝土土面層層為1.0，熱拌瀝瀝青青碎石、乳乳化化瀝青碎碎石、上上拌下貫貫或貫貫入式路路面為為1.1，瀝青表表面面處治為1.2，中低級(jí)級(jí)路路面為1.3；Ab—基層類型型系數(shù)數(shù)，對(duì)半半剛性基基層、底底基層總總厚度度等于或或大于于20cm時(shí)Ab=1.0，若面層層與與半剛性基基層層之間設(shè)設(shè)置等等于或小小于15cm級(jí)配碎石石層層、瀝青青貫入入碎石、瀝瀝青青碎石的的半剛剛性基層層結(jié)構(gòu)構(gòu)時(shí)，仍仍為1.0，柔性基基層層、底基基層或或柔性基基層厚厚度大于15cm，底基層層為為半剛性性下臥臥層時(shí)為1.6。根據(jù)背景材料，該該公路為一級(jí)級(jí)公路，公路路等級(jí)系數(shù)取取1.0；瀝青混凝凝土面層，面面層類型系數(shù)數(shù)取1.0；半剛性基層層、底基層總總厚度大于20cm，基層類型型系數(shù)取1.0；將相關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)代入公式式（3）得：按照彎沉設(shè)計(jì)值值值=24..222（0.011mm），參考考設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范規(guī)定定并經(jīng)過(guò)過(guò)計(jì)算算，該公公路的的相關(guān)設(shè)設(shè)計(jì)資資料為：：表面面層細(xì)粒粒式h=4ccm、E=144000MPPa，中面層層中中粒式h=5ccm、E=122000MPPa，下面層層粗粗粒式h=6ccm、E=100000MPPa；水泥碎碎石石基層h=255ccm、E=155000MPPa；石灰土土底底基層h=244..5cm、E=55500MPa；土路基E=400MMPa。3瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的實(shí)實(shí)測(cè)值值計(jì)算路面回彈彎沉設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)值是是根據(jù)據(jù)雙圓垂垂直均均布荷載載下的的彈性半半空間間體理論論計(jì)算算得出的的，而而理論假假設(shè)與與實(shí)際狀狀態(tài)之之間存在在一定定的差異異，為為了檢驗(yàn)驗(yàn)公路路路面強(qiáng)強(qiáng)度是是否達(dá)到到設(shè)計(jì)計(jì)要求，所所以以需要對(duì)對(duì)彎沉沉設(shè)計(jì)值值進(jìn)行行修正。通通過(guò)過(guò)大量的的實(shí)測(cè)測(cè)資料進(jìn)進(jìn)行分分析，得得到彎彎沉實(shí)測(cè)測(cè)值與與彎沉設(shè)設(shè)計(jì)值值的關(guān)系系式：：（4）（5）式中：—路面彎彎彎沉實(shí)測(cè)值，0.011mmm；p—標(biāo)準(zhǔn)車型的的輪輪胎接地壓壓壓強(qiáng)p=00..7MPa；—標(biāo)準(zhǔn)車型的當(dāng)當(dāng)當(dāng)量半徑，==21.3//2=10..65cm；；F—彎沉綜合修修正正系數(shù)C—理論彎沉系系數(shù)數(shù)，，其中E0為土基回回彈彈模量值值（MPa），E1、E2、…、En-1為各各層層材料回回彈模模量值（MPa），h1、h2、…、hn-11為各各層材料料結(jié)構(gòu)構(gòu)層厚度度（cm）。路面為多層結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)，一般般在實(shí)實(shí)際上是是將多多層體系系經(jīng)過(guò)過(guò)適當(dāng)?shù)牡淖儞Q換，等效效成當(dāng)當(dāng)量二層層體系系或三層層體系系，本實(shí)實(shí)例宜宜用三層層體系系。上層：H1=444cm、E1=140000MPaa中層：土層：E0=4440MPPa多層路面理論彎彎彎沉系數(shù)數(shù)C，可采用用簡(jiǎn)簡(jiǎn)化方法法計(jì)算算。式中：：：則：故：由公式（4）和（5）推導(dǎo)出出路路面彎沉實(shí)測(cè)值ls計(jì)算公式式為為：瀝青路面面層標(biāo)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載載和非非標(biāo)準(zhǔn)軸軸載下下彎沉實(shí)實(shí)測(cè)值值之間的的換算算在進(jìn)行檢測(cè)路面面面面層回回彈彎彎沉值時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載汽車車，但但有時(shí)很很難找找到符合合標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載的的汽車車。所以以，如如果能采采用非非標(biāo)準(zhǔn)軸軸載的的汽車測(cè)測(cè)定路路面回彈彈彎沉沉值，然然后再再與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載載換算為為非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載載下的的彎沉實(shí)實(shí)測(cè)值值進(jìn)行比比較，將將會(huì)給路路面面面層彎沉沉值檢檢測(cè)帶來(lái)來(lái)很大大方便。《公路瀝青路面面面設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》（JTJ0014—97）提出了了將非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載汽車車測(cè)得的彎彎沉值換算算為標(biāo)準(zhǔn)軸軸載下的彎彎沉值的計(jì)計(jì)算公式：：（6）可見(jiàn)公式（6）中中彎沉換換算系系數(shù)僅與與非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載載的后后軸載有有關(guān)，如如果非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載的后后軸輪輪胎壓力力也是是非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)，則根根據(jù)公公式（4），標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸軸載BZZ—100作用下的的路路面回彈彈彎沉沉值為：：（7）用非標(biāo)準(zhǔn)軸載作作作用下的的路基基回彈彎彎沉值值應(yīng)為：：（8）公式（7）除以以以公式（8），得：：（9）標(biāo)準(zhǔn)軸載的汽車車車參數(shù)：p100=00..7MPPa，100==110.665ccm；如果測(cè)測(cè)試試汽車的的后軸軸重為P（kN），其軸軸載載通過(guò)兩兩側(cè)雙雙輪組輪輪胎傳傳遞給路路基，再再考慮各各計(jì)算算物理量量之間間的換算算關(guān)系系，則應(yīng)應(yīng)有：：即：（10）將公式（10）代代入公式式（9），得：：（11）以上分析表明，公公式（6）中的彎沉沉換算系數(shù)僅僅與非標(biāo)準(zhǔn)軸軸載的后軸載載有關(guān)，公式式（11）中的彎沉沉換算系數(shù)僅僅與非標(biāo)準(zhǔn)軸軸載的后軸載載和后軸輪胎胎壓力都有關(guān)關(guān)，所以公式式（11）作為路面面面層非標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載下的彎彎沉值之間的的換算系數(shù)應(yīng)應(yīng)用更有現(xiàn)實(shí)實(shí)意義。本實(shí)例采用解放放放牌CA1441型汽車，測(cè)測(cè)測(cè)得軸重Pi=68..660kN、輪胎壓壓力pi=0.6633MPa。而1000=s=22..660（0.011mmm）由公式式（11）推導(dǎo)出出標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸載載下的的彎沉值值換算算為非標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軸軸載下的的彎沉沉值：5瀝青路面面面面層回回彈彎彎沉的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢檢測(cè)現(xiàn)有路面回彈彎彎彎沉值是是用杠杠桿式彎彎沉儀儀和具有有標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載的的規(guī)定定汽車按“前進(jìn)卸載載法”測(cè)定的。一一一般每一一段路路長(zhǎng)不應(yīng)應(yīng)小于于500m，車道彎彎沉沉測(cè)點(diǎn)不不少于于20點(diǎn)，以便便對(duì)對(duì)各路段段內(nèi)的的彎沉檢檢測(cè)值值進(jìn)行數(shù)數(shù)學(xué)加加工整理理。通通常要考考慮溫溫度因素素的影影響，一一個(gè)路路段的彎彎沉檢檢測(cè)值可可由下下式修正正。（12）5.1路面代代代表彎沉沉值為了解彎沉值均均均勻程度度，對(duì)對(duì)彎沉值值過(guò)大大的特異異點(diǎn)分分析原因因，采采取措施施進(jìn)行行必要的的處理理。結(jié)果果評(píng)定定的路面面代表表彎沉值值：（13）式中：—一一一個(gè)評(píng)定路路段段的代表表彎沉沉，0.011mmm；—一個(gè)評(píng)定路段段段內(nèi)經(jīng)各項(xiàng)項(xiàng)修修正后的的各測(cè)測(cè)點(diǎn)彎沉沉的平平均值，0.011mmm；—一個(gè)評(píng)定路段段段內(nèi)經(jīng)各項(xiàng)項(xiàng)修修正后的的全部部測(cè)點(diǎn)彎彎沉的的標(biāo)準(zhǔn)差差，0.011mmm；—與保證率有關(guān)關(guān)關(guān)的系數(shù)（采采用下列數(shù)值值：高速、一一級(jí)公路=22.0，二級(jí)公路=11.645，二級(jí)以下公公路=1.55）。5.2溫度度度修正系系數(shù)K瀝青面層厚度大大大于3cm，且路面面溫溫度超過(guò)過(guò)（20±2）C范圍時(shí)，回回回彈彎沉沉值隨隨路面溫溫度變變化而變變化。測(cè)定定時(shí)瀝青面面層平均T：（14）式中：T—測(cè)定定定時(shí)瀝青青面層層平均溫溫度，C；a—系數(shù)（a==--2.6555+0..522h，h為瀝青面面層層厚度）；；b—系數(shù)（b==--0.6222-0..0008h）；TTT0—測(cè)定時(shí)表表溫溫度與前5h平均氣溫溫之之和，C。瀝青路面彎沉的的的溫度修修正系系數(shù)K：當(dāng)T≥20C時(shí)時(shí)（15）當(dāng)T＜20C時(shí)時(shí)（16）本實(shí)例某路段，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定時(shí)瀝瀝青路面路表表溫度為9C，前5小時(shí)平均氣氣溫為4C，實(shí)測(cè)彎沉沉值（0.001mm）如下：18.7、27.3、22.0、16.0、19.6、13.1、19.2、16.9、12.0、11.3、16.5、15.6、9.9、15.8、19.0、18.3、20.5、15.8、18.3、24.3、18.5、24.3、16.2、15.8。彎沉檢測(cè)值的修正正步驟如下。該路段為一級(jí)公公公路，保保證率率系數(shù)=22..0得：又：則：故：彎沉檢測(cè)值值值＜28.7777由此可見(jiàn)，該路路路段路面面面層層彎沉值值檢測(cè)測(cè)結(jié)果符符合要要求，回回彈彎彎沉檢測(cè)測(cè)項(xiàng)目目評(píng)定合合格。影響瀝青路面面面面層回彈彈彎沉沉測(cè)定的的因素素路面回彈彎沉值值值作為路路面整整體強(qiáng)度度的設(shè)設(shè)計(jì)控制制指標(biāo)標(biāo)，也是是對(duì)施施工質(zhì)量量的檢檢測(cè)和評(píng)評(píng)定項(xiàng)項(xiàng)目，必必須保保證檢測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)的真實(shí)實(shí)性，正正確反映映路面面的整體體強(qiáng)度度。為做做到事事前控制制，需需要明確確影響響路面面面層回回彈彎沉沉測(cè)定定的如下下幾個(gè)個(gè)因素：：（1）季節(jié)。瀝瀝瀝青路面面在一一年內(nèi)隨隨著季季節(jié)的變變化，在在不同時(shí)時(shí)期具具有不同同的承承載力，也也就就是說(shuō)有有不同同的彎沉沉值。研研究資料料表明明，在春春融時(shí)時(shí)，彎沉沉值最最大即路路面承承載力最最低，這這種情況況在北北方季節(jié)節(jié)性冰冰凍地區(qū)區(qū)表現(xiàn)現(xiàn)的特別別嚴(yán)重重。（2）溫度。溫溫溫度對(duì)彎彎沉的的影響較較明顯顯，溫度度升高高，彎沉沉值增增大。（3）軸載。路路路面某一一處的的彎沉值值大小小，與測(cè)測(cè)定軸軸載（輪輪重、輪輪壓、輪輪跡圓圓直徑）有有關(guān)關(guān)，軸載載大測(cè)測(cè)得的彎彎沉值值也大。（4）路面結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。彎沉沉值的的大小同同路面面類型、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)厚度、路路基基土類型型和狀狀態(tài)有關(guān)關(guān)。（5）彎沉儀儀。回回彈彎沉沉測(cè)定定的正確確與否否，與彎彎沉儀儀的支架架距離離有明顯顯的聯(lián)聯(lián)系，彎彎沉儀儀的選取取要根根據(jù)實(shí)際際情況況來(lái)定，靈靈活活運(yùn)用。（6）準(zhǔn)備工工作作。準(zhǔn)備備工作作一定要要一絲絲不茍，力力求求精確，如如車車況及性性能、彎彎沉儀靈靈敏度度、溫度度測(cè)定定及修正正、收收集設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)數(shù)等。（7）檢測(cè)人人員員?，F(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)測(cè)試試人員必必須經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格格的操操作技術(shù)術(shù)培訓(xùn)訓(xùn)，測(cè)試試過(guò)程程中應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格按按照規(guī)范范的操操作步驟驟進(jìn)行行。結(jié)論通過(guò)與實(shí)例結(jié)合合合，本文文得出出以下結(jié)結(jié)論：：（1）根據(jù)瀝青青路路面設(shè)計(jì)背背背景資料料，以以回彈彎彎沉值值為設(shè)計(jì)計(jì)指標(biāo)標(biāo)及瀝青青層層層底拉應(yīng)應(yīng)力驗(yàn)驗(yàn)算，先先將各各級(jí)軸載載（包包括車輛輛的前前、后軸軸）作作用次數(shù)數(shù)換算算成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)軸載載的當(dāng)量量次數(shù)數(shù)，再進(jìn)進(jìn)行路路面彎沉沉設(shè)計(jì)計(jì)值計(jì)算算。（2）為了檢驗(yàn)驗(yàn)公公路路面面面面層強(qiáng)度度是否否達(dá)到設(shè)設(shè)計(jì)要要求，根根