弯沉值计算市政道路工程学习建筑文档格式.docx
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(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,路面处于临界破坏壮态时出现的最大回弹弯沉,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*AS。
《公路沥青路面设计规范》JTJ
014-97
119页
设计弯沉
设计弯沉值即路面设计控制弯沉值。
是路面竣工后第一年不利季节,路面在标准轴载作用下,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。
Ld=600N*AC*AS*Ab。
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。
路基,路面基层、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,后面详细介绍。
二、
路面设计弯沉值的计算
路面顶面设计弯沉值
路面设计弯沉值是表征路面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、面层和基层类型按下式计算:
Ld=600N*AC*AS*Ab
式中:
Ld――路面设计弯沉值(0.01mm);
Ne――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1.2;
AS--面层类型系数,沥青砼面层为1.0;
热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1;
沥青表面处治为1.2;
中、低级路面为1.3;
Ab--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=1.0;
若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm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1.0;
柔性基层、底基层Ab=1.6,当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时,Ab可取1.6;
新建公路和改建公路路设计弯沉均采用上面公式计算。
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0.8米,据预测竣工年初交通组成如下表1.1示,使用年限内交通量年增长率γ=5%,试计算路面设计弯沉。
预测交通量组成
表1.1
车型
前轴重/KN
后轴重/KN
后轴数
后轴轮组数
后轴距/cm
交通量/(次*日-1)
东风EQ140
23.70
69.20
1
双
-
100
黄河JN150
49.00
101.60
80
黄河LN162
59.50
115.00
60
交通
141
25.55
55.10
50
长征CZ361
47.60
90.70
2
132.0
40
延安SX161
54.64
91.25
135.0
解:
标准轴载及轴载换算:
路面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=C1C2n1(Pi/P)4.35
(次*日-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0.38。
n1――被换算车型的各级轴载作用次数(次/日)
东风EQ140:
前轴23.70KN<25KN,不计。
后轴:
C1=1,C2=1,n1=100,Pi=69.20KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=1×
1×
100×
(69.20/100)4.35=20.2(次*日-1)
黄河JN150:
前轴:
C1=1,C2=6.4,n1=80,Pi=49.00KN,P=100KN
6.4×
80×
(49.00/100)4.35=23.0(次*日-1)
C1=1,C2=1,n1=100,Pi=101.60KN,P=100KN
(101.60/100)4.35=107.2(次*日-1)
黄河JN162:
C1=1,C2=6.4,n1=60,Pi=59.50KN,P=100KN
60×
(59.50/100)4.35=40.1(次*日-1)
C1=1,C2=1,n1=60,Pi=115.00KN,P=100KN
(115.00/100)4.35=110.2(次*日-1)
交通141:
C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=25.55KN,P=100KN
50×
(25.55/100)4.35=0.9(次*日-1)
C1=1,C2=1,n1=50,Pi=55.10KN,P=100KN
(55.10/100)4.35=3.8(次*日-1)
长征CZ361:
C1=1,C2=6.4,n1=40,Pi=47.60KN,P=100KN
40×
(47.60/100)4.35=10.1(次*日-1)
C1=1+1.2×
(m-1)=1+1.2×
(2-1)=2.2,C2=1,n1=40,Pi=90.70KN,P=100KN
N=C1C2n1(Pi/P)4.35=2.2×
(90.70/100)4.35=57.6(次*日-1)
延安SX161:
C1=1,C2=6.4,n1=50,Pi=54.64KN,P=100KN
(54.64/100)4.35=23.1(次*日-1)
C1=2.2,C2=1,n1=50,Pi=91.25KN,P=100KN
(91.25/100)4.35=33.6(次*日-1)
合计:
N=429.8(次)
三级公路设计使用年限8年,车道系数η=0.65,则累计当量轴次
Ne=[(1+γ)t-1]×
365Nη/[γ(1+γ)t-1]
=[(1+0.05)8-1]×
365×
429.8×
0.65/[0.05×
(1+0.08)8-1]
=358801
次
路面设计弯沉值的计算:
AC=1.2
AS=1.2
Ab=1.6
基层为级配碎石(柔性基层)
Ld=600N*AC*AS*Ab=600×
358801-0.2×
1.2×
1.6=107
(0.01mm)
注意:
若上述项目段为旧路改建,则交通量的来源是通过实地调查而得,然后再进行轴载换算。
三、
路基、路面基层设计弯沉值的计算
路基顶面设计弯沉值
根据《公路路面基层施工技术规范》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《公路沥青路面设计规范》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l0。
L0=9308×
E0-0.938
E0――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K1=1.2,则土基回弹模量调整值为E0/=1.2×
50=60Mpa,则
l0=9308×
60-0.938
=200
K1――季节影响系数,不同地区取值范围为1.2-1.4。
可查《公路沥青路面设计规范》表14。
在进行土基弯沉测量后,路段的代表值0+2S应小于此标准值(一级公路和高速公路),或0+1.645S和0+1.58S小于此标准值(二级和二级以下公路)。
若查表得E0值,则其值已是不利季节之值。
路面底基层顶面设计弯沉值
034-2000之规定,底基层顶面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h1(cm),计算模量比K1E0/K2E1及比值h1/δ(δ为单个轮迹当量圆半径(cm),对于黄河卡车,δ=10.75;
K2为底基层材料季节影响系数,可取1.1-1.2,或查《公路沥青路面设计规范》附录E)
2)查附图A.0.3,得底基层表面弯沉系数aL。
3)计算弯沉综合修正系数F
F=3.643aL1.8519
4)计算底基层顶面回弹弯沉
l1=2pδaLF/E0K1
P――后轴重100KN卡车轮胎的单位压力,对于黄河卡车,可取0.7MPa;
K1――季节影响系数,可取1.2-1.4。
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20cm,查《公路沥青路面设计规范》附录D得E1=250MPa,基层为级配碎石,层厚为15cm,查表得E2=280MPa,试计算底基层顶面回弹弯沉值。
K1E0/K2E1=45/250=0.18
h1/δ=20/10.75=1.86
查附图A.0.3得:
aL=0.44
F=3.643aL1.8519=3.643×
0.441.8519
=0.7965
=2×
0.7×
10.75×
0.44×
0.7965/45
=0.117(cm)
=117
(三)
路面基层顶面设计弯沉值
路面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已得底基层顶面的弯沉系数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h1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/=h1。
2)由h2/δ与h2//δ之和及K1E0/K3E2的值,从附图A.0.3查得基层相应的aL;
3)按下式计算弯沉综合修正系数
F2=3.643aL1.8519
4)按下式计算基层顶面回弹弯沉
l2=2pδaLF/E0K1
计算示例4:
同示例2,求基层顶面回弹弯沉。
当量厚度换算:
h2/=h1=20×
=19.26cm
h2/δ=15/10.75=1.395
h2//δ=19.26/10.75=1.792
h2/δ+h2//δ=3.187
K1E0/K3E2=45/280=0.161
查图A.0.3得:
aL=0.34
F2=3.643aL1.8519=3.643×
0.341.8519
=0.494
l1=2pδaLF2/E0K1
0.494×
0.34/45
=0.056(cm)
=56
如路面基层上还有多层上基层,其计算方法与基层相同。
(四)
路基、路面弯沉代表值的计算
本段主要结合CASIO4500计算器的统计功能,举例介绍如何对外业测得的弯沉值进行代表值的计算。
如测得如下弯沉:
110
120
88
56
140
106
102
68
204
200
146
按MODE
3进入SD模式
按2NDF
SCI
EXE
清除存储器内容
输入数据,每输入一项数据时均要按DT键一次
如输入:
88,操作如下:
110DAT
120DAT
88DAT
按计算器上功能求出标准偏差值xó
n-1和平均值x,然后根据公路等级按式0+2S、0+1.645S或0+1.58S计算代表值L,最后作路基路面弯沉评定或路面结构设计。
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