沥青路面当量回弹模量的研究
第23卷 第6期
中2003年12月
文章编号:1671-2579(2003)06-0023-02
23 外 公 路
沥青路面当量回弹模量的研究
任成志
(湖南省公路管理局,湖南长沙 410011)
摘 要:根据承载板试验和弯沉检测的结果,模量的经验公式,提出了适合湖南省水文、地质、气候量的确定方法,关键词:沥青路面;当量回弹模量; ,原路面当量回弹,对于合理确定路面结构维修方案具有十分重要的意义。我国《公路沥青路面(JTJ014-97)规定,原路面的当量回弹模设计规范》量按下式计算:
Et=1000
弯沉测试,各路段路面结构见表1。表1中的路面结
构反映了湖南省国、省道主干线公路中主要采用的沥青路面结构型式。
在选定的路段上,选择较为平整且纵坡较小的位
表1 调查路段路面结构
路线名称
G319
l0
m1m2=
l0
(1)
路段桩号
K1470+295~K1470+495
路基结构/cm
1.5沥青表处33.5水压天然河砾
老油面2.5~3.0沥青表处12~13泥灰结碎石
15石灰土
12~15碎石灰土(老油面)
新路基3.5~4.0沥青混凝土9~10泥灰结碎石(12%石灰)
老油面
4.0沥青混凝土24.0水泥稳定砂砾
老油面3.0沥青混凝土8.0泥灰结碎石
老油面2.5沥青表处8~9水压级配碎石
老油面1.8~2.1沥青表处3.5~4.0钉子石17±0.5石灰土老泥结碎石路面
δ为标式中:Et为原路面的当量回弹模量(MPa);p、
准轴载的轮胎接地压强(取0.7MPa)和当量圆半径(取10.65cm);l0为原路面的计算弯沉(0.01mm);
m1、m2为轮板对比值(取1.1)与扩大系数(取1.0)。
G320
式(1)是根据刚性承载板下弯沉与弹性模量的理论公式推导出来的,其中轮板对比值m1推荐取1.1,此推荐值来源于20世纪80年代中期广西玉林地区的试验结果。由于全国各地的水文、地质、气候、材料和交通等条件千差万别,弹性半空间理论的假设与实际路面结构的工作状况存在误差,该推荐值及式(1)难以适合各地的具体情况。为此,结合“湖南省沥青路面典型基层结构调查与研究”科研课题,开展了沥青路面当量回弹模量的研究,以提出适合湖南省具体条件的原路面当量回弹模量的确定方法,从而为沥青路面结构的养护维修方案提供科学依据。
S1848S1807S1806
K1454+690~
K1454+890
K22+205~
K22+405
S1806K29+45~K29+659
K168+207~K168+407
K7+000~K7+200
1 路面当量回弹模量的确定
S1865
K131+160~K131+360
1999年3~4月,通过对湖南省7条国、省道典型
沥青路面结构路段(每段200m)进行的承载板试验和
收稿日期:2003-07-23
作者简介:任成志,男,大学本科,工程师.
中 外 公 路 23卷 24置作为现场承载板的测点,试验方法采用《公路路基路
(JTJ059-95)中规定的T0943-95面现场测定规程》
法。同时每隔10m布置一个弯沉测定断面,每个断面往返各测定一次,分别测定左右两个车道,每个车道测定后轴左右轮隙中心的弯沉,测定方法参考文献[2]中规定的T0951-95法。由此,实测的沥青路面的当量
回弹模量和弯沉的结果见表2。
表2 承载板与弯沉测试结果
路线
名称
G319G320S1806S1806S1807S1848S1865
承载板试验弯沉测试
1Et~l0关系曲线
当量回弹模均值方差变异计算弯沉l0量Et/MPa/0.01mm/0.01mm系数/0.01mm
488.36245.42227.85854.73151.14177.54152.13
69.0425.92404859.6465.67
9.5215.2813.8411.60
0.0.0.3740.2260.2320.177
41234315.0387.3577.6380.74
t=
l0
1.04
(4)
根据文献
[1]的规定,在进行沥青路面大中修改建时,各路段的计算弯沉值应按下式计算:
l0=( l0+ZaS)K1K2K3
(2)
式中:l0为路段的计算弯沉值(0.01mm); l0、S为实测弯沉的平均值(0.1mm)与方差(0.01mm);Za为保证率系数,补强二级及二级以上的公路路面时,Za取1.5,补强三、四级公路时取1.3;K1、K2和K3为季节影响系数、湿度影响系数和温度修正系数。
由于调查时间是在3~4月,属湖南省春季多雨季节,故季节影响系数K1取1.0,公路自然区划属Ⅳ3和Ⅳ5区,故不进行湿度修正。对于温度修正系数K3,沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准,在其他温度测试时,对厚度大于5cm的沥青路面,弯沉值应予温度修正。从表1可以看出,各路段的沥青面层厚度均小于5cm,不需进行温度修正。由此计算弯沉值的结果见表2所示。
根据表2中的沥青路面当量回弹模量与弯沉的测试结果,采用双对数回归得到当量回弹模量与计算弯沉值之间的经验公式如式(3),相应的关系曲线如图1中的粗实线。
Et=0.8962 (n=7,相关系数R=0.8763)(3)
l0
从图1可知,沥青路面的当量回弹模量与计算弯沉值之间的相关系数达到0.8763,存在着良好的双对数关系。同时,式(3)结果基本处于式(1)和式(4)的中间,对于l0较小的半刚性基层沥青路面,与式(4)靠近,而对于l0较大的柔性基层沥青路面,则与式(1)靠近。也就是说,根据文献[1]进行沥青路面补强设计时,半刚性基层沥青路面的当量模量取值偏大,相应的补强厚度偏薄,这正是目前沥青路面补强设计中遇到的问题。例如,在确定半刚性基层沥青路面补强方案过程中,调查结果表明路面已经难以满足行车要求,必须进行补强,而实测的弯沉值却很小,根据规范设计计算,补强厚度很薄,甚至仍满足设计要求,不需进行补强,这显然是规范中存在的不合理之处。根据文中调查结果提出的关系式(3)可有效地避免这个问题,因此,式(3)可以作为沥青路面补强设计的参考依据。
2 结语
1)通过对湖南省境内7条国、省道典型沥青路面
图1中细实线为文献[1]中推荐的原沥青路面当
量回弹模量的关系曲线,见式(1);虚线为《公路水泥混
(JTJ012-94)中推荐的基层顶面凝土路面设计规范》
当量回弹模量的关系曲线,如下式:
结构调查,并进行承载板试验和弯沉测试,来进行沥青路面当量回弹模量的研究,试验结果分析表明,沥青路面的当量回弹模量与计算弯沉值之间存在着良好的双对数关系,相关系数达到0.8763。
2)提出了适合湖南省水文、地质、气候、材料和交通等条件的路面当量回弹模量经验公式(3),通过比较分析,式(3)可以有效地改进现行规范中半刚性基层沥青路面的补强设计方法,并可作为合理确定沥青路面改建设计方案的科学参考依据。参考文献:
[1] JTJ014-97,公路沥青路面设计规范[S].[2] JTJ059-95,公路路基路面现场测试规程[S].