弯沉值计算--市政道路工程

1、一、公路回弹弯沉值的作用（一） 概述路基路面回弹弯沉的设计计算与检测，是公路建设过程中必不可 少的一部份，是勘察设计.施工监理和检测单位都要进行的一个工作 事项。首先由设计单位设计出弯沉值，再由施工单位去执行施工自检, 然后由监理、检测部门抽检鉴定，实现设计意图。在当前的规范规定中，公路沥青路而设计规范JTJ 014-97规 定了路而顶层的设计弯沉计算公式和方法，但没有提出路基.路而基 层的弯沉计算方；在公路工程质量检验评定标准JTJ 071-98中 只提岀要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉，没有提出检测路面基 层弯沉的检测项；在公路路而基层施工技术规范JTJ 034-2000 中则补充规定了

2、路基、路面基层的相应回弹弯沉的计算检测标准。因 此，对于很多工程技术人员来说，如果不同时熟悉上述三种规范，就 容易混淆回弹弯沉的原意，造成错误认识，其至做出错误的数据和结经笔者近年实际使用和研究发现，相当一部份勘察设计、施工监 理和检测单位都存在类似问题。为帮助基层工程技术人员很好地撐握 回弹弯沉在公路工程建设中的应用，木人在前辈及同行的肩背上，略 作点抄习发挥，特写此文，以示对本行作点贡献 在阅读木文之前，请备好以下标准和规范:公路工程技术标准（2003）2、公路沥青路面设计规范JTJ 014-97公路路面基层施工技术规范JTJ 034-2000公路工程质量检验评定标准JTJ 071-98（

3、二）弯沉的作用公路工程回弹弯沉分为容许弯沉、设计弯沉和计算弯沉。容许弯沉 容许弯沉是合格路面在正常使用期末不利季节，路而处于临界破坏壮 态时岀现的最大回弹弯沉，是从设计弯沉经过路面强度不断衰减的一 个变化值。理论上是一个最低值。计算公式是LR = 720N*AC*ASo公路沥青路而设计规范JTJ 014-97119页 设计弯沉 设计弯沉值即路而设计控制弯沉值。是路面竣工后第一年不利季节, 路而在标准轴载作用下，所测得的最大回弹弯沉值，理论上是路面使 用周期中的最小弯沉值。是路面验收检测控制的指标之一。计算公式Ld = 600N * AC* AS* Abo公路沥青路面设计规范JTJ 014-97

4、42页 计算弯沉值 计算弯沉值分检测计算弯沉值和理论计算弯沉值。检测计算弯沉值: 通过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测，并通过计算整理所得到 的代表值。其作用主要是评定路基路面状况和作补强设计之用。计算弯沉值 路基，路而基层、底基层等各层在设计时均要求计算出其弯沉设计值, 在完工检测时也要检测其值，以检验其强度是否满足要求。此作为本 文重点，后而详细介绍。路而设计弯沉值的计算（一） 路而顶而设计弯沉值 路而设计弯沉值是表征路而整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的 主要依据。路面设计弯沉值应根据公路等级、在设计年限内累计当量 轴次.而层和基层类型按下式计算:Ld = 600N *AC*AS*A

5、b式中：Ld路面设计弯沉值（0.01mm）；Ne一一设计年限内一个车道上累计当量轴次;AC-公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0二级公路为 1.1.三.四级公路为12 AS一一而层类型系数，沥青碗而层为仁0； 热拌沥青碎石.乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路而为1-1;沥青 表而处治为12中、低级路而为仁3； Ab一一基层类型系数，对半刚 性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，Ab = h0；若而层与半刚 性基层间设H等于或小于I5cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎 石的半刚性基层结构时，Ab可取10；柔性基层、底基层Ab = l6当柔性基层厚度大ri5cm.底基层为半刚性下卧层时，A

6、b可取1.6； 新建公路和改建公路路设计弯沉均釆用上面公式计算。计算示例1：某V3区拟新修建一条，三级公路，经勘察，沿线土质为粉质粘土, 地下水位距地表1.2米，路基填土高平均68米，据预测竣工年初交 通组成如下表W示，使用年限内交通星年增长率Y=5%，试计算路而设计弯沉。预测交通量组成表车型前轴重/KN后轴重/KN后轴数后轴轮组数后轴距50东风EQ140237069.20 1双- 100黄河JN15049-00101.60 1双-80黄河LN16259-50115-00 1双-60交通14125.5555.101 双 -50长征CZ36147.6090702双132.0延安SX16154.6

7、491.252双135*0/cm 交通暈/ （次*R-1）40解: 标准轴载及轴载换算:路而设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ100表示，根 据规范（97）规定，以设计弯沉值为指标，大于25KN的各级轴载均 应进行换算。计算公式为:N= CiC2ni(Pi/P)435 (次* R -1)C1后（前）轴数C2前后轮轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1,四轮组为038。m一一被换算车型的各级轴载作用次数（次/R） 东风EQ140： 前轴237OKNV25KN,不计。后轴: 0 = 1 C2 = 1, m=100, Pi=692O KN, P = 100 KNN=ClC2ni(Pi/

8、P)435 = iXiXiooX (69.20/100) 4.35 = 20.2 (次*Hd)黄河JN150：C1 = 1, C2 = 64，nl=80t Pi=49OOKN, P = 100 KNN=ClC2ni(Pi/P)435 = 1 X6.4X80X (49.00/100)牛35 = 23.0 (次*Hd) 后轴:C1 = 1, C2 = 1, ni=ioo Pi=l0l60KN, P = 100 KNN=ClC2rd(Pi/P)435 = iXiXiooX (101.60/100) 435 = 107.2 (次*黄河JN162：C1 = 1, C2 = 64，n 1=60, Pi=5

9、95OKN, P = ioo KNN=C1C2ni(Pi/P)435 = iX6.4X6oX (59.50/100) 435 = 40.1 (次*H寸) 后轴:C1 = 1, C2 = 1, m=6o, Pi=11500KN, P = 100 KNN=ClC2rd(Pi/P)435 = iXiX6oX (115.00/100) 435 = 110.2 (次*Hd)交通141： 前轴:C1 = 1, C2 = 64，n 1=50, Pi=2555KN, P=100 KNN=ClC2ni(Pi/P)435 = 1 X6.4X50X (25.55/100) 435 = 0.9 (次*日 后轴:C1

10、= 1, C2 = 1, ni=50, Pi=55l0KN, P = 1OOKNN=ClC2ni(Pi/P)435 = iXiX5oX (55.10/100) 435 = 3.8 (次*Hd) 长征CZ361： 前轴:C1 = 1, C2 = 64，ni=40, Pi=4760KN, P=100 KNN=ClC2ni(Pi/P)435 = 1 X6.4X40X (47.60/100) 435 = 10.1 (次*Hd) 后轴:Ci = i+h2X (m-1)=1+1.2X(2-1 )=2.21 C2 = 1, n 1=40, Pi=9O7OKN, P = 100 KNN=C1C2ni(Pi/P

11、)435 = 22XiX4oX (9070/100) 4.35 = 57.6 (次*Hd)延安SX161： 前轴:C1 = 1, C2 = 64，n 1=50, Pi=5464KN, P = ioo KNN=ClC2ni（Pi/P）435 = 1 X6.4X50X （54.64/100）牛35 = 23.1 （次*Hd） 后轴:C1 = 22, C2 = 1, n 1=50, Pi=9125KN, P=1OOKNN=ClC2rd（Pi/P）435 = iXiX5oX （91.25/100） 435 = 33.6 （次*日 合计；N=4298 （次） 三级公路设计使用年限8年，车道系数n=O65

12、,则累计当量轴次Ne=（1+Y）t-l X 365 N n / Y（1+ y ）t-l =（1+0.05） 8-1 X 365 X 429.8 Xo65/OO5X（1+0.08） = 358801 次 路而设计弯沉值的计算:AC = 12AS = 12Ab = 16基层为级配碎石（柔性基层）Ld = 600N *AC*AS*Ab = 600 X 3588OIO2 X 1.2 X 1.2 X 1.6 =107（0.01mm） 注意: 若上述项目段为旧路改建，则交通暈的来源是通过实地调查而得，然 后再进行轴载换算。路基、路而基层设计弯沉值的计算（一） 路基顶而设计弯沉值 根据公路路而基层施工技术规

13、范JTJ 034-2000规定，土基回弹 弯沉的计算，首先应确定土基回弹模量E0 查公路沥青路而设计规范附录E或通过实测可得相应区域不利季 的E0,然后按下式计算路基顶面设计弯沉值10。Lo=93O8 X E00938(0.01mm)EO一一不利季节土基回弹模量单位为Mpa； 计算示例2： 在非不利季节测定某公路土基回弹模量值得E0 = 50Mpa,季节影响系数=则土基回弹模量调整值为E0/=12X50 = 60Mpa,则 10=9308X600938=200(0.01mm)K1一一季节影响系数，不同地区取值范围为121.4。可查公路沥青 路而设计规范表14。在进行土基弯沉测量后，路段的代表值

14、0+2S应小于此标准值（一级 公路和高速公路），或O+1.645S和O+158S小于此标准值（二级和二 级以下公路）。注意: 若查表得E0值，则其值己是不利季节之值。（-） 路而底基层顶而设计弯沉值根据公路路而基层施工技术规范JTJ 034-2000之规定，底基层 顶而回弹弯沉按如下步骤计算:1) 利用土基和底基层材料的回弹模量计算值E0和E1以及底基层的厚 度hl (cm),计算模量比K1E0/K2E1及比值h” 5 ( 5为单个轮迹当量 圆半径(cm),对于黄河卡车，6=10.75； K2为底基层材料季节影响 系数，可取或查公路沥青路面设计规范附录E)2) 查附图AO3,得底基层表而弯沉系

15、数aL。3) 计算弯沉综合修正系数FF=3643aLi85l94) 计算底基层顶而回弹弯沉 h=2p 6 aLF/E0KlP后轴重100KN卡车轮胎的单位压力，对于黄河卡车，可取 07MPa；K1季节影响系数，可取计算示例3： 某公路路面结构层，土基回弹模量值查表得E0 = 45MPa,底基层为 填隙碎石层，厚20GTb查公路沥青路面设计规范附录D得E1 = 25OMPa,基层为级配碎石，层厚为查表得E2 = 28oMPa,试 计算底基层顶而回弹弯沉值。解:K1E0/K2E1 = 45/250 = 0/8hl/ 5 =2o/iO75 = 186 查附图AO3得: aL=o44F=3643aLi

16、85l9 = 3643Xo44l85i9= 07965h=2p 6 aLF/E0Kl =2 X o7 X1075 X O44 X 0.7965/45 =0ll7(cm)=117(0.01mm)（三）路而基层顶而设计弯沉值 路而基层回弹弯沉设计值的计算与底基层类似，不同之处在于将底基 层换算为与基层材料相当的当量厚度。计算步骤如下: 1）首先在计算底基层弯沉时己得底基层顶而的弯沉系数aL,接下来 是对底基层进行当量换算。即将具有回弹模量E1和厚度hl的底基层 换算为与基层材料相当的厚度h2/,换算公式如下: h2/=hi 02）rtl h2/6与h2/6之和及K1E0/K3E2的值，从附图A03

17、查得基层 相应的aL； 3）按下式计算弯沉综合修正系数F2 = 3643aLi85i94）按下式计算基层顶而回弹弯沉 l2=2p 6 aLF/EoKi 计算示例4： 同示例2,求基层顶面回弹弯沉。解: 当量厚度换算：h2/ = hi =20X =l926cm h2/6 =15/1075=1395 hl/ 5 =1926/1O75=1792 hl/ 6 + hill 6 =3.187K1EO/K3E2=45/28O=OJ61 查图A03得： aL=O34F2 = 3.643aLh85l9 = 3.643X0341.8519 = 0.494 h=2p 6 aLF2/E0Kl =2 X 07 X io75 X 0.494 X 0.34/45 =0.056 (cm)如路而基层上还有多层上基层，其计算方法与基层相同。（四）路基、路而弯沉代表值的计算 本段主要