CN103245577A - 沥青路面路基有效回弹模量确定方法 - Google Patents

沥青路面路基有效回弹模量确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种沥青路面路基有效回弹模量确定方法，按照下述步骤进行：一、确定不同季节路基强度参数；二、建立不同季节路基回弹模量对其承载能力影响程度的关系；三、确定不同季节变化的路基有效回弹模量。本发明基于弯沉的路基有效回弹模量，考虑不同季节路基含水量不同对路基路面设计弯沉的影响，准确反映了路基强度季节性变化的规律，从而使路基设计参数的确定更为合理，能够更好的指导沥青路面结构设计和路基路面防排水设计。根据路基路面的交互影响关系，即可确定不同季节路基回弹模量对路面设计弯沉的影响程度，从而确定路基有效回弹模量。

Description

沥青路面路基有效回弹模量确定方法
技术领域
本发明涉及交通运输工程领域，尤其是涉及沥青路面路基有效回弹模量确定方法。
背景技术
路基回弹模量是沥青路面结构设计时的重要设计参数，直接影响路面结构设计结果。由于道路设计时，路基尚未建成，难以获得准确的路基回弹模量参数。为此，我国现行《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）推荐采用查表法、室内试验法、换算法以及现场实测调查法等经验方法确定路基回弹模量。
由于路基在其服役期间直接与周围自然环境相接触，路基的回弹模量会受到自然环境的直接影响，尤其是降雨量和地下水位变化会直接影响路基的含水量，进而导致路基的回弹模量发生较大的变化。根据大量实测数据显示，不同季节条件的路基回弹模量并不相同。但是，现行设计规范推荐的路基回弹模量确定方法中，采用统一的标准条件来确定路基回弹模量，而均未考虑不同季节路基实际回弹模量的差别。
发明内容
本发明目的在于考虑路基回弹模量随季节变化的实际情况，而提供一种沥青路面路基有效回弹模量确定方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的沥青路面路基有效回弹模量确定方法，按照下述步骤进行：
一、确定不同季节路基强度参数：
（1）、室内试验：
根据待建道路所在地区不同季节降雨量及温度环境条件数据，在取土场取得路基填筑用土土样，按照不同季节的降雨量和气温环境数据，在试验室模拟现场条件，采用承载板法或强度仪法测定所述土样的回弹模量作为路基回弹模量代表值；
（2）现场实测：
对待建道路所在地区的已建道路，在路基填土土质条件相同或相似的情况下，在不同季节采用承载板法多次实测所述已建道路的路基回弹模量，取其平均值作为该季节的路基回弹模量代表值；
二、建立不同季节路基回弹模量对其承载能力影响程度的关系：
（1）确定路面设计弯沉ld：
对于采用半刚性基层沥青路面的高速公路，设计弯沉ld与累计当量轴载作用次数的关系如下：
                                                               
Figure 2013101638392100002DEST_PATH_IMAGE001
                （1）
式中：Ne——标准轴载累计作用次数；
Ab——路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6；
（2）确定路面弯沉ld与路基顶面弯沉l0d的关系：
                    
Figure 586189DEST_PATH_IMAGE002
                    （2）
式中：α——路基顶面弯沉折减系数，取0.7-0.9，与基层变形大小有关；对于半刚性基层沥青路面，由于半刚性基层的板体效应强，基层变形微小，取高值；对于柔性基层沥青路面，由于基层变形明显，取低值；
（3）确定路基顶面弯沉l0d与路基回弹模量E0的关系：
              
Figure 2013101638392100002DEST_PATH_IMAGE003
              （3）
（4）确定交通量Ne与路基回弹模量E0的关系：
              
Figure 215885DEST_PATH_IMAGE004
             （4）
式中：p——轮胎接地应力（MPa）；
δ——当量圆半径（mm）；
α 0 ——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ 0 ——路基土泊松比，取0.35。
（5）确定不同季节路基回弹模量对承载能力的影响程度：
根据式4，可以计算确定路基回弹模量为Ei时允许承受的交通荷载作用次数Ni；如果NT为预期的总交通量，损伤率Dr为预期的荷载作用次数与允许的荷载重复作用数之比，则：
             
Figure 2013101638392100002DEST_PATH_IMAGE005
            （5）
假设NT在n个时间段内均匀分布，则有：
            
Figure 15214DEST_PATH_IMAGE006
          （6）
式中：D r ——损伤率；
N T ——预期总交通荷载作用次数（次）；
n——时间。
由式5和6得到：
         
Figure 2013101638392100002DEST_PATH_IMAGE007
        （7）
根据上式从而可以确定相对损伤uf：
               
Figure 351648DEST_PATH_IMAGE008
               （8）
式中：p，δ——轮胎接地应力（MPa）与当量圆半径（mm）；
α0——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ0——路基土泊松比，取0.35。
三、确定不同季节变化的路基有效回弹模量：
根据获得的不同季节路基回弹模量数据，按照公式8计算不同季节路基回弹模量对应的相对损伤uf，取各个季节的路基回弹模量相对损伤uf平均值，将此加权平均
Figure 2013101638392100002DEST_PATH_IMAGE009
代入公式8，从而得到路基有效回弹模量。
本发明优点在于：
1、基于弯沉的路基有效回弹模量，考虑不同季节路基含水量不同对路基路面设计弯沉的影响，准确反映了路基强度季节性变化的规律，从而使路基设计参数的确定更为合理，能够更好的指导沥青路面结构设计和路基路面防排水设计。
2、路面弯沉是沥青路面结构设计中的关键指标，路面弯沉在很大程度上反映了路基的强度状况。按照路面设计原则，路基强度应能满足设计年限内预期交通荷载的作用，即路面计算弯沉应小于路面设计弯沉。因此，在路面结构确定的情况下，路基回弹模量与路面弯沉及允许承受的交通荷载作用之间存在交互影响的关系，路基模量低，其允许承受的交通荷载小，路面弯沉大，反之亦然。根据这种路基路面的交互影响关系，即可确定不同季节路基回弹模量对路面设计弯沉的影响程度，从而确定路基有效回弹模量。
具体实施方式
本发明所述的沥青路面路基有效回弹模量确定方法，按照下述步骤进行：
一、确定不同季节路基强度参数：
（1）、室内试验：
根据待建道路所在地区不同季节降雨量及温度环境条件数据，在取土场取得路基填筑用土土样，按照不同季节的降雨量和气温环境数据，在试验室模拟现场条件，采用承载板法或强度仪法测定所述土样的回弹模量作为路基回弹模量代表值；
（2）现场实测：
对待建道路所在地区的已建道路，在路基填土土质条件相同或相似的情况下，在不同季节采用承载板法多次实测所述已建道路的路基回弹模量，取其平均值作为该季节的路基回弹模量代表值；
二、建立不同季节路基回弹模量对其承载能力影响程度的关系：
（1）确定路面设计弯沉ld：
对于采用半刚性基层沥青路面的高速公路，设计弯沉ld与累计当量轴载作用次数的关系如下：
                
Figure 653929DEST_PATH_IMAGE001
                （1）
式中：Ne——标准轴载累计作用次数；
Ab——路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6；
（2）确定路面弯沉ld与路基顶面弯沉l0d的关系：
                    
Figure 895555DEST_PATH_IMAGE002
                    （2）
式中：α——路基顶面弯沉折减系数，取0.7-0.9，与基层变形大小有关；对于半刚性基层沥青路面，由于半刚性基层的板体效应强，基层变形微小，取高值；对于柔性基层沥青路面，由于基层变形明显，取低值；
（3）确定路基顶面弯沉l0d与路基回弹模量E0的关系：
              
Figure 232995DEST_PATH_IMAGE003
              （3）
（4）确定交通量Ne与路基回弹模量E0的关系：
              
Figure 689515DEST_PATH_IMAGE004
             （4）
式中：p——轮胎接地应力（MPa）；
δ——当量圆半径（mm）；
α 0 ——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ 0 ——路基土泊松比，取0.35。
（5）确定不同季节路基回弹模量对承载能力的影响程度：
根据式4，可以计算确定路基回弹模量为Ei时允许承受的交通荷载作用次数Ni；如果NT为预期的总交通量，损伤率Dr为预期的荷载作用次数与允许的荷载重复作用数之比，则：
             
Figure 24682DEST_PATH_IMAGE005
            （5）
假设NT在n个时间段内均匀分布，则有：
            
Figure 815920DEST_PATH_IMAGE006
          （6）
式中：D r ——损伤率；
N T ——预期总交通荷载作用次数（次）；
n——时间。
由式5和6得到：
                 （7）
根据上式从而可以确定相对损伤uf：
               
Figure 205761DEST_PATH_IMAGE008
               （8）
式中：p，δ——轮胎接地应力（MPa）与当量圆半径（mm）；
α0——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ0——路基土泊松比，取0.35。
三、确定不同季节变化的路基有效回弹模量：
根据获得的不同季节路基回弹模量数据，按照公式8计算不同季节路基回弹模量对应的相对损伤uf，取各个季节的路基回弹模量相对损伤uf平均值，将此加权平均
Figure 39725DEST_PATH_IMAGE009
代入公式8，从而计算得到路基有效回弹模量。

Claims (4)

1.一种沥青路面路基有效回弹模量确定方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
一、确定不同季节路基强度参数：
（1）、室内试验：
根据待建道路所在地区不同季节降雨量及温度环境条件数据，在取土场取得路基填筑用土土样，按照不同季节的降雨量和气温环境数据，在试验室模拟现场条件，采用承载板法或强度仪法测定所述土样的回弹模量作为路基回弹模量代表值；
（2）现场实测：
对待建道路所在地区的已建道路，在路基填土土质条件相同或相似的情况下，在不同季节采用承载板法多次实测所述已建道路的路基回弹模量，取其平均值作为该季节的路基回弹模量代表值；
二、建立不同季节路基回弹模量对其承载能力影响程度的关系：
（1）确定路面设计弯沉ld：
对于采用半刚性基层沥青路面的高速公路，设计弯沉ld与累计当量轴载作用次数的关系如下：
                                                     （1）
式中：Ne——标准轴载累计作用次数；
Ab——路面结构类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6；
（2）确定路面弯沉ld与路基顶面弯沉l0d的关系：
   
Figure 912605DEST_PATH_IMAGE002
   （2）
式中：α——路基顶面弯沉折减系数，取0.7-0.9，对于半刚性基层沥青路面取高值；对于柔性基层沥青路面取低值；
（3）确定路基顶面弯沉l0d与路基回弹模量E0的关系：
   
Figure 2013101638392100001DEST_PATH_IMAGE003
  （3）
（4）确定交通量Ne与路基回弹模量E0的关系：
   
Figure 611089DEST_PATH_IMAGE004
（4）
式中：p——轮胎接地应力（MPa）；
δ——当量圆半径（mm）；
α 0 ——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ 0 ——路基土泊松比，取0.35。
2.（5）确定不同季节路基回弹模量对承载能力的影响程度：
根据式4，确定路基回弹模量为Ei时允许承受的交通荷载作用次数Ni；NT为预期的总交通量，损伤率Dr为预期的荷载作用次数与允许的荷载重复作用数之比，则：
   
Figure 2013101638392100001DEST_PATH_IMAGE005
   （5）
当预期的总交通量NT在n个时间段内均匀分布，则有：
   
Figure 25890DEST_PATH_IMAGE006
（6）
式中：D r ——损伤率；
N T ——预期总交通荷载作用次数（次）；
n——时间。
3.由式5和6得到：
   
Figure 2013101638392100001DEST_PATH_IMAGE007
（7）
根据上式从而可以确定相对损伤uf：
   
Figure 781488DEST_PATH_IMAGE008
（8）
式中：p，δ——轮胎接地应力（MPa）与当量圆半径（mm）；
α0——均匀体弯沉系数，取0.712；
μ0——路基土泊松比，取0.35。
4.三、确定不同季节变化的路基有效回弹模量：
根据获得的不同季节路基回弹模量数据，按照公式8计算不同季节路基回弹模量对应的相对损伤uf，取各个季节的路基回弹模量相对损伤uf平均值，将此加权平均
Figure 2013101638392100001DEST_PATH_IMAGE009
代入公式8，从而得到路基有效回弹模量。
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