弯沉的概念及计算方法

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1、1弯 沉 的 概 念 及 计 算 方 法李 燕路 面 弯 沉 是 路 基 和 路 面 结 构 不 同 深 度 竖 向 变 形 的 总 和 。它 是 以 路 面 在 车 辆 荷 载 反 复 作 用 下 出 现 纵 向 裂 缝 为 临 界 状态 ， 以 纵 向 网 裂 为 破 坏 状 态 ， 它 主 要反 映 车 辆 荷 载 作 用 下 路面 结 构 整 体 ， 包 括 结 构 层 部 分 应 力 与 抗 力 失 衡 状 态 时 的 表现 特 征 。 弯 沉 另 一 个 含 义 是 道 路 结 构 表 面 在 双 圆 均 布 荷 载作 用 下 ， 轮 隙 中 心 处 实 测 的 路 面 弯 沉 值

2、 。 柔 性 路 面 在 荷 载作 用 下 产 生 竖 向 变 形 ， 在 荷 载 作 用 后 ， 变 形 的 量 是 弯 沉 值 。弯沉 值 的 概 念 就 是 荷 载 对 路 基 路 面 作 用 前 后 ， 路 基 、 路 面 发 生变 形 的 大 小 。 用 1/100毫 米 做 计 算 单 位 。 弯 沉 值 的 确 定 对 新 建道 路 的 意 义 很 大 ， 也 是 工 程 初 始 阶 段 必 须 考 虑 的 因 素 和 重要 的 设 计 指 导 资 料 。 一 般 情 况 下 ， 弯 沉 值越 小 ， 则 结 构 强 度越 高 。 在 旧 路 改 造 前 ， 对 原 有 道 路

3、进 行 实 际 弯 沉 测 量 ， 可以 勘 测 路 况 ， 作 为 道 路 补 强 设 计 的 依 据 。 在 新 建 道 路 施 工中 或 竣 工 后 ， 弯 沉 测 量 可 以 检 验 施 工 质 量 是 否 达 到 设 计 强度 要 求 和 规 范 规 定 的 标 准 指 标 。 所 以 弯 沉 值 的 计 算 和 确 定作 为 道 路 质 量 的 合 格 标 准 之 一 ， 我 们 作 为 设 计 人 员 必 须 重视 而 不 能 忽 视 的 。弯 沉 值 的 测 定 方 法 叫 贝 克 曼 梁 测 定 法 。 是 由 美 国 人 贝克 曼 于 1953年 发 明 的 。 此 方 法

4、 作 为 道 路 补 强 设 计 及 施 工 时弯 沉 检 验 的 手 段 ， 在 全 世 界 得 到 了 广 泛 的应 用 。 此 方 法 主 要2是 用 于 沥 青 路 面 的 弯 沉 检 测 。 混 凝 土 路 面 弯 沉 的 检 测 方 法一 般为 落 锤 式 检 测 法 。 具 体 检 测 方 法 如 下 ：沥 青 路 面 的 弯 沉 检 测 以 沥 青 面 层 平 均 温 度 20 时 为 准 ，当 路 面 温 度 在 20 2以 内 可 不 用 修 正 ， 在 其 他 温 度 测 试 时 ，对 沥 青 层 厚 度 大 于 5cm的 沥 青 路 面 ， 弯 沉 值 应 予 以 修

5、正 。需 要 的 仪 具 和 材 料 ：（ 1） 标 准 车 ； 双 轮 ， 后 轴 双 侧 4轮 的 载 重 车 。 其 标 准轴 荷 载 、 轮 胎 尺 寸 、 轮 胎 间 隙 及 、 轮 胎 气 压 等 主 要 参 数 符合 下 表 要 求 。 测 试 车 应 采 用 后 轮 10吨 标 准 轴 载 BZZ-100的 汽车 。2） 路 面 弯 沉 仪 ： 由 贝 克 曼 梁 、 百 分 表 及 表 架 组 成 。贝 克 曼 梁 由 合 金 铝 制 成 ， 上 有 水 准 泡 ， 其 前 臂 （ 接 触 地 面 ）与 后 臂 （ 装 百 分 表 ） 长 度 比 为 2:1.弯 沉 仪 长

6、度 有 两 种 ： 一 种 长3.6m， 前 后 臂 分 别 为 2.4m和 1.2m;另 一 种 加 长 的 弯 沉 仪 长 5.4 m， 前 后 臂 分 别 是 3.6 m和 1.8m。 当 在 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面或 水 泥 混 凝 土 路 面 上 测 定 时 ， 应 采 用 长 度 为5 .4 m的 贝 克 曼梁 弯 沉 仪 ； 对 柔 性 基 层 和 混 合 式 结 构 沥 青 路 面 可 采 用 长 度 为3 .6mi的 贝 克 曼 梁 弯 沉 仪 测 定 。标 准 轴 载 等 级 BZZ-100后 轴 标 准 轴 载 P(KN) 1001一 侧 双 轮 荷 载 （

7、KN) 500.5轮 胎 充 气 压 强 （ MPA) 0.700.053单 轮 传 压 面 当 量 圆 半 径 （ CM) 21.300.5轮 隙 宽 度 应 满 足 能 自 由 插 入 弯 沉 仪 测头 的 测 试 要 求（ 3） 方 法 和 步 骤 ： 在 测 试 路 段 布 置 测 点 ， 其 距 离 随 测 试 需 要 而 定 。 测点 应 在 路 面 行 车 车 道 的 轮 迹 带 上 ， 并 用 白 油 漆 或 粉 笔 画 上标 记 。 将 实 验 车 后 轮 轮 隙 对 准 测 试 点 后 约 3-5CM处 的 位 置 上 。 将 弯 沉 仪 插 入 汽 车 后 轮 之 间 的

8、 缝 隙 处 ， 与 汽 车 方 向一 致 ， 梁 臂 不 得 碰 到 轮 胎 ， 弯 沉 仪 测 头 置 于 测 点 上 （ 轮 隙中 心 前 方 3-5M 处 ） ， 并 安 装 百 分 表 于 弯 沉 仪 测 定 杆 上 ， 百 分表 调 零 。 测 定 着 吹 哨 发 令 指 挥 车 辆 缓 缓 前 进 ， 百 分 表 随 路 面变 形 的 增 加 而 持 续 向 前 转 动 。 当 表 针 转 动 到 最 大 值 时 ， 迅 速读 取 初 读 数 L1。 汽 车 仍 在 继 续 前 进 ， 表 针 反 向 回 转 ， 待 汽车 驶 出 弯 沉 影 响 半 径 （ 约 3m以 上 ）

9、后 ， 指 挥 汽 车 停 止 。 待 表针 回 转 稳 定 后 ， 再 次 读 取 终 读 数 L2。 汽 车 前 进 的 速 度 宜 为 5 km/h左 右 。弯 沉 值 的 准 确 测 量 为 道 路 的 各 阶 段 施 工 提 供 依 据 。 下面 结 合 弯 沉 分 类 来 阐 述 弯 沉 值 的 计 算 方 法 。 弯 沉 主 要 分 为设 计 弯 沉 ， 容 许 弯 沉 和 计 算 弯 沉 。1设 计 弯 沉4设 计 弯 沉 值 是 路 面 强 度 控 制 弯 沉 值 ， 是 项 目 计 划 阶 段 经勘察 现 场 实 际 情 况 后 确 定 相 应 结 构 类 型 和 公 路

10、等 级 以 后 经计 算 获得 的 路 面 弯 沉 指 标 。 也 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 监 测 的 指 标 之 一 。设 计 弯 沉 值 应 考 虑 道 路 等 级 ， 设 计 年 限 内 的 累 计 标 准 当 量轴 次 ， 以 及 面 层 和 基 层 类 型 等 因 素 。L d=600Ne-0.2AcAsAb式 中 ， Ld设 计 弯 沉 值 （ 0.01 mm)Ne设 计 年 限

11、 内 一 个 车 道 累 计 当 量 轴 次 （ 次/车 道 ） 城 市 道 路 设 计 规 范 Ac道 路 分 类 等 级 ， 按 不 同 城 市 ， 不 同 级 别 的 道 路 ， 大 城 市 快 速 道 0.85， 主 干 道 1.0， 次 干 道 1.1， 支 路 1.2。As面 层 类 型 系 数 ， 沥 青 混 凝 土 面 层 1.0， 沥 青 碎 石 ，沥 青 贯 入 式 碎 （ 砾 ） 石 1.1， 沥 青 表 面 处 置 1.21， 粒 料 1.3。Ab路 面 结 构 类 型 系 数 ， 半 刚 性 基 层 沥 青 路 面1.0，柔 性 基 层 沥 青 路 面 为 1.6。2

12、容 许 弯 沉容 许 弯 沉 是 合 格 路 面 在 正 常 使 用 周 期 末 不 利 季 节 ， 路面 处 于 临 界 破 坏 状 态 时 ， 出 现 的 最 大 回 弹 弯 沉 值 。 是 在 设计 弯 沉 之 后 经 过 路 面 强 度 不 断 衰 变 的 一 个 变 化 值 。 理 论 上是 一个 最 小 值 。 其 公 式 如 下 ：5Lr=720Ne-0.2AcAs式 中 ， Lr容 许 弯 沉 值 （ 0.01）Ne同 上 。Ac同 上 。3计 算 弯 沉计 算 弯 沉 分 检 测 弯 沉 值 和 理 论 弯 沉 值（ 1） 检 测 弯 沉 值 ： 即 路 段 内 实 测 路

13、弯 沉 值 。 这 是 贝 克曼 梁 法 实 测 弯 沉 值 。 计 算 公 式 如 下 ：L0=( L0+ZaS)K1 K3式 中 ， L0路 段 内 实 测 路 标 弯 沉 代 表 值 （0.01mm）L0路 段 内 实 测 路 表 弯 沉 平 均 值 （0.01mm）L0= Li/ NLi路 段 内 实 测 点 弯 沉 值 （ 0.01mm）N有 效 实 测 点 数S路 段 内 实 测 路 表 弯 沉 标 准 差 （0.01）S= （ Li- L0） 2/（ N-1)Za与 保 证 率 有 关 的 系 数 ， 高 速 公 路 、 一 级 公 路 Za=1.645,其 它 公 路 沥 青

14、路 面 Za=1.5K1季 节 影 响 系 数 ， 根 据 当 地 经 验 确 定 。附 表 （ 网 络 ）路 面 路 基 干 春 融 干 季 雨 季 冻 前6类 型 湿 类 型 4-5月 五 月 中 旬 -7月中 旬 或 9-10月 7月 中 旬 -9月末 11月干 1 1.3-1.4 1.2-1.3 1.1-1.2中 1 1.5-1.6 1.4-1.5 1.3-1.4砂 石湿 1 1.9-2.0 1.8-1.9 1.6-1.7干 1 1.2-1.3 1.1-1.2 1.05-1.15中 1 1.4-1.5 1.3-1.4 1.2-1.3沥 青湿 1 1.8-1.9 1.7-1.8 1.5-

15、1.6K3温 度 修 正 系 数 。 温 度 修 正 方 法 ， 可 按 照 公 路 路 基 路 面 现 场 测 试 规 程 中 规 定 进 行 。 当 测 定 面 层 平 均 温 度 T 20 时 ，K3=e(1/T-1/20)h nlim 当 测 定 面 层 平 均 温 度 T20 时 ，K3=e0.002（ 20-T） h其 中 ， T测 定 面 层 的 平 均 温 度 （ ）T a+bToa系 数 ， a=-2.65+0.52hb系 数 , b=0.62-0.008hTo测 定 时 路 表 温 度 与 前 五 小 时 平 均气 温 之 和 （ ）h沥 青 面 层 厚 度代 表 弯 沉

16、值 应 L0 Ld 。 理 论 弯 沉 值 的 计 算 公 式 没 有 查 到 ， 这 里 略 。7另 外 ， 有 必 要 探 讨 一 下 回 弹 弯 沉 。 回 弹 弯 沉 指 的 是 路基 路面 在 规 定 荷 载 作 用 下 产 生 荷 载 变 形 ， 卸 载 后 能 恢 复 的那 一 部 分变 形 。 路 面 回 弹 弯 沉 量 ， 不 仅 反 映 了 路 基 路 面 结构 的 整 体 刚 度和 强 度 ， 而 且 还 与 路 面 的 使 用 状 态 存 在 一 定 的 内 在 联 系 ，通 常 回 弹 弯 沉 值 越 大 ， 路 面 结 构 的 塑 性 变 形 也 越 大 （ 刚 性 差 ），同 时 抗 疲 劳 性 能 也 差 ， 难 以 承 受重 交 通 量 。 反 之 ， 则 路 面 结构 的 抗