弯沉的概念及计算方法

1、弯沉的概念及计算方法李燕J 八、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。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，

2、弯沉值越小，则结构强度越 高。在旧路改造前，对原有道路进行实际弯沉测量，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 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 C时

3、为 准，当路面温度在 20C 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 J正 o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

4、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）100 1一侧双轮荷载（KN）50 0.5轮胎充气压强（MPA）0.70 0.05单轮传压面当量圆半径（CM）21.30 0.5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 将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致

5、，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）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 5km/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 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

6、情况后确定相应结构类型和公路等级以后经 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-0.2 AcAsAb式中， Ld 设计弯沉值（ 0.01 mm）Ne 设计年限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

7、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 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：Lr=720Ne -0.2 AcAs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：即路段内实测路弯沉值。这是贝克 曼梁法实测弯沉值。计

8、算公式如下：L0=( L 0+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)Lo心 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=VE( Li- L 0)2/ (N-1)Za与保证率有关的系数，高速公路、一级公路Za=1.645,其它公路沥青路面 Za=1.5Ki季节影响系数，根据当地经验确定附表(网络)路面类型路基干湿类型春融干季雨季冻前4-5月五月中旬-7月中旬或9-10月7月中旬-9月 末11月砂石干11.3-1.41.2-1.31.1 -1.2中11.5-

9、1.61.4-1.51.3-1.4湿11.9-2.01.8-1.91.6-1.7沥青干11.2-1.31.1 -1.21.05-1.15中11.4-1.51.3-1.41.2-1.3湿11.8-1.91.7-1.81.5-1.6K3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(1/T-1/20)h3=e当测定面层平均温度T 20C 时，limn】：T20C 时，0.002 (20-T) h3=e其中，T测定面层的平均温度(C)T a+bToa系数， a=-2.65+o.52hb系数 , b=o.62-o.oo8hTo测定时路表温度与前五小时平均气温之

10、和（C）h沥青面层厚度代表弯沉值应Low Ld o理论弯沉值的计算公式没有查到， 这里略。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，则路面结构的抗疲劳性能好，并能承受较重的交通量。回弹弯沉的计算公式如下：Ls=1000X 2P8 /EiX acF其中，ac=f(h1/ 8 ,h2/ 8，,E2/E1,E3/E2,.,E0/En-1)F=1.63(Ls/2ooo 8 ) o.38(Eo/P) o.36Ls 路表计算弯沉值( o.oo1 )F弯沉综合修正系数P ，8标准车型的轮胎接地压强（MPa）ac理论弯沉系数E0 或EN土基抗压回弹模量（MPa）E1,.En-1各层材料抗压回弹模量（ MPa）h1,.hn