沥青路面弯沉值季节影响系数的研究

1、摘要随着我国国民经济的快速发展交通运输车辆大吨位、大 型车和交通流量的太幅度增加使得现有公路交通很难适应 这种现状特别是九五”以前新建、改建的公路技术标准低强 度不高通行能力差。那么公路交通如何建设、养护才能更好 地为社会服务已摆在各级公路部门面前。从沈阳市乃至辽宁 省近几年公路建设来看主要采取在原有路线的基础上进行 加宽、补强改建和大修以此来提高公路的等级增大通行能力。 在补强设计中新、旧路面弯沉值是补强层结构设计的重要指 标之一。旧路面的弯沉值为春融不利季节的路面弯沉。但由 于种种原因路面弯沉在其他非不利季节也要测定这就需要 通过弯沉值季节影响系数换算为不利季节弯沉值再用于评 价、设计中去

2、。、本文主要是科学、合理地选定具有代表性、 典型性路段对该路段的路面弯沉值、地表温度、土样等进行 外业采集、测定再通过试验和内业数据整理计算得由沥青路 面不同干湿状态下弯沉值的季节影响系数。关键词弯沉值季 节影响系数干湿状态研究哥o沥青路面弯沉值季节影响系数 的研究绪论我国公路交通的现状及季节影响系数的提由交 通是国民经济的翅膀从承担社会总运量的角度计算公路至 少是中国国民经济的一翼其重要性不仅在本行业内得到了 认可全社会也对公路的发展状况形成集体关注对其在交通 运输行业内的地位日趋认可受到国家和各级政府的高度重视。改革开放以来特别是 九五”乃至 十五”以来公路作为国 民经济的重要基础设施建设

3、规模之大速度之快是史无前例 的。到年底全国公路里程达万比年时增加万增长。到年底全 国公路总里程近万。我国的高速公路建设也取得突破性进展。 年底全国高速公路里程达万超过了加拿大列世界第二位。一 个以高速公路为大动脉国道、省道干线公路为主骨架县乡公 路延伸至城镇乡村的公路网络系统己基本形成。在大规模、 高速度、高等级建设的同时 七五“、八五”乃至 九五”新建、 改建公路技术标准偏低强度不高通行能力差加之目前交通 量、大吨位、大型车的增加使得这些公路难以适应地方经济 的快速发展也带来了公路的严重破损其次由于公路网已基 本形成公路选线、走向已基本固定公路两侧的经济带、产业 带、生活区和工业区随公路的建

4、成而逐年完善特别是发达地 区已形成规模。另外环保意识和土地使用审批管理的规范化、 集权化使得舍弃原路而再新建高标准地方公路成为不可能。那么现有公路交通如何建设、养护才能适应当今国民经济高 速发展适应交通量急剧增长的需要早己摆在各级公路管理 部门面前。从沈阳市乃至辽宁省八五”以来公路建设养护的实际情况来看主要是采取在原有路线的基础上进行加宽、补 强改建和大修改造以此来提高公路的等级提高强度增大通 行能力而不采取新开辟路线新建高标准地方公路的作法来 解决这一问题。路面补强是指在原有强度不适应交通要求的 公路上加铺结构层来提高公路强度达到新的设计弯沉标准。因此新、旧路面弯沉值是补强层结构设计的重要指

5、标之一。设计规范规定旧路面的弯沉值是指春融不利季节的路面弯 沉所以要求设计部门在春融时期必须完成老路面弯沉值的 测定工作。但是由于每年改建大修里程多专业技术人员少仪 器设备有限使得测定工作在春融期不能完成计划的随时调 整和变动重点项目、重点工程的不断提由贷款工程的工可研前期工作等原因都要求设计部门何时有项目何时就进行改 建、大修工程的设计。旧路面的弯沉值在非不利季节也要测定测定后利用季节影响系数将旧路面非不利季节的弯沉值换算为不利季节的弯沉值作为公路设计的指标。沥青路面弯沉值季节影响系数的研究 路面弯沉值季节影晌系数的研究 意义新技术、新材料、新工艺、新成果日新月异并被广泛地 应用于公路的设计

6、、施工、养护和评价中去。然而作为公路 设计、施工和评价的重要指标之一的路面弯沉值的季节影响 系数在辽沈地区还一直沿用多年前的数据。这与科技的进步 和时代的发展极不适应。我国现行的公路工程设计、施工和 验收标准中弯沉值作为衡量路基、路面强度的指标占有相当 重要的地位。在弯沉值的计算过程中轴载换算系数和温度修 正系数有公式可依而对弯沉季节影响系数来说比较复杂影 响因素较多。我国地域广阔地质、水文、气候等条件复杂多 样因此根据本地区的自身特点来确定岛值大小是十分必要 的。路面设计采用多层弹性连续体系理论以设计弯沉值为路 面整体刚度的设计指标计算路面结构层厚度。在非不利季节 测定的弯沉值应通过季节影响

7、系数修正为不利季节的弯沉 值根据此弯沉值和设计弯沉值按照补强的设计方法计算补 强结构层厚度。若路面弯沉值的季节影响系数不准确由非不 利季节弯沉值修正所得的不利季节弯沉值偏差较大势必造 成路面补强设计的厚度不是过厚就是过薄若过厚造成材料 和资金的浪费过薄使路面达不到设计年限过早破损同样也 造成材料和资金的浪费。季节影响系数不准确不能准确评价 公路整体强度可能使决策失误应该大修改造的路线未做不 应该大修、改造的路线却进行了大修。若路面弯沉值的季节 影响系数准确能对路面作真实评价决策准确资会就能用在刀刃”上。路面弯沉值季节影响系数现状我国现行标准中将 北方春融翻浆期和南方雨季设定为不利季节不利季节的

8、弯 沉值与非不利季节的弯沉值之比即季节影响系数女产弼以 嚣丕釉此法客观性强易被人接受。在规范中将季节影响系数 按自然区划、路基干湿类型和四个不同季节进行了规定。对 于季节影响系数和湿度系数近年来国内未统一进行新的调 研工作若各地区有实测资料可采用本地区调查成果若没有 新的调查资料仍可参考公路沥青路面设计规范中季节影 响系数和湿度系数表如表一所示。沥青路面弯沉值季节影响系数的研究 表一路基干岛建议值湿类型春融干季雨季冻前 干由一一 一湿一一一国外解决此问题的方法大致是取天然状态的样品测定其强度同时测定同类样品浸入水四 天或若干天后的强度两者的比值即被认为是季节影响系数 显然此种方法的客观性差并不

9、能全面反映由各地区不同气 候条件对道路的强度影响区别。、本文研究的目的与主要研 究内容通过前述不难看到路面弯沉值季节影响系数的研究 是一项重要的工程应用研究课题沈阳市公路管理处于年月 向辽宁省交通厅申请了 沈阳地区沥青路面弯沉值季节影响 系数的调查与研究”的课题并被批准由于一些原因现在该课 题还未结题。沈阳市于年初在其所管辖的苏家屯地区进行了 沥青路面弯沉值季节影响系数的调查与研究试点工作。研究 的主要内容通过外业数据采集、内业数据整理确定该地区现 阶段的季节影响系数。通过测定土的含水量、液限和塑限等 指标得由路床表面以下深度内土的平均稠度：'确定路基干湿状态作为季节影响系数按路基干湿

10、类型划分的依据。利用所 得数据对季节影响系数进行定量和定性分析。通过具体实践总结经验教训为在沈阳市乃至辽宁省的推广提供指导性意 见探索一条成功之路。结论与建议。沥青路面弯沉值季节影响系数的研究沥青路面弯沉值的采集整理沥青路面弯沉值 测定路线的选定苏家屯区位于沈阳城区之南东与东南为抚 顺市、本溪市西与西北接辽阳南靠鞍山北邻沈阳。苏家屯区 地形自东向西倾斜。东部为石质、低山、丘陵地带西部为冲 积平原这里地势平坦土质肥沃。苏家屯区属温带季风型大陆 性气候年平均降水量左右降水集中在夏季。由于在苏家屯地 区做试点工作因此在其所管养的县以上公路条公路中选定 了具有代表性的条路线中路面结构不同的典型路段作为

11、测 定所需数据的平台。这路段的路况为黑大线线苏家屯段位于 该地区西部行政等级为国道技术等级三级路路基宽路面宽 年新建当年月建成通车是沈大高速公路的副线年平均交通 量为台次地带类型中湿地带。段路面结构是水泥稳定砂砾基 层面层是沥青贯入式黑大线一段路面结构为水泥稳定砂砾 基层面层是沥青混凝土沈营线苏家屯段位于该地区中部行 政等级为省道技术等级二级路路基宽路面宽年改建当年月 建成通车年平均交通量为台次地带类型中湿地带一段路面 结构是基层水泥稳定砂砾面层是沥青混凝土苏黑线苏家屯 段位于该地区中东部行政等级为县道技术等级三级路路基 宽路面宽。 八五”以前新建年平均交通量为台次地带类型中 湿地带一段路面结

12、构是灰土稳定砂砾基层面层是沥青贯入 式红永线苏家屯段位于该地区西南部行政等级为县道技术 等级三级路路基宽路面宽年新建当年月建成通车年平均交 通量为台地带类型中湿地带一段路面结构是灰土稳定砂砾 基层面层是沥青贯入式加沥青混凝土。沥青路面弯沉值测定 季节影响系数季节影响系数是指不利季节路面弯沉值和非 不利季节路面弯沉值的比值。东北地区不利季节指春融时期 的月中旬其他时期为非不利季节。非不利季节又分为干季月中旬一月中旬或 一月雨季月中旬一月末冻前指月。因此为得 由不同季节的季节影响系数需先采集不同月份的路面弯沉 值。沥青路莅弯沉值季节影响系数的研究沥青路面弯沉值国 内外普遍采用弯沉值来表示路基路面的

13、承载能力弯沉值越 大承载能力越小反之则越大。沥青路面弯沉值是路面在标准 载重汽车作用下用前进卸载法得到的路面的垂直变形值以 表示它是反映路面强度的一项指标路面材料或路基的强度 愈高则弯沉值愈小反之则弯沉值愈大。因此路面设计、施工、养护、加固等工作中制定一条即经济又合理的方案路面弯沉 值是不可缺少的指标近年来为公路部门广泛采用。沥青路面 弯沉值以路面温度C时的测定值为准其他温度测定时应进 行温度修正。弯沉值的测试方法弯沉值的测试方法较多目前 用的最多的是贝克曼梁法在我国已有成熟的经验但由于其 测试速度等因素的限制各国都对快速连续或动态测定进行 了研究现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪

14、丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪美国的振 动弯沉仪等。贝克曼梁法仪器设备测试车双轴后轴双侧轮的 载重车具标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主 要参数应符合要求。测试车可根据需要按公路等级选择高速 公路一级公路应采用后轴的一其他等级公路也可采用后轴 的一。贝克曼梁弯沉仪见图一由贝克曼粱、百分表及表架组 成贝克曼梁由铝合金制成上有水准泡其前臂接触路面与后 臂装百分表长度比为。弯沉仪长度有两种一种长前后臂分别 为和另一种加长的弯沉仪长前后臂分别为和。当在半刚性基 层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时宜采用长度为的贝 克曼梁弯沉仪、并采用标准车弯沉值采用百分表量得也可用 自动记录装置进

15、行测量。接触式路面温度计端部为平头分度 不大于C。其它皮尺、白油漆或粉笔、指挥旗等。图一贝克 曼梁弯沉仪仪器原理沥青路面弯沉值季节影响系数的研究 本仪器适用于测定净土加载时或以非常慢的速度加载时路 面弹性弯沉值能良好的反映由路面的总体强度。路面弯沉仪 是采用杠杆原理制成的用来测定汽车后轴双轮之间的路面 弯沉值。路面在负荷作用下形成局部下沉即垂直变形路面反 映的形状是以负荷为中心盆形称之弯沉盆。当负荷移开后弹 性使路面恢复到原状弯沉盆消失负荷前后的差值即称该点 的弯沉值。实验证明总弯沉和弹性弯沉不相等即负荷移开后 路面弯沉盆并不完全消失路面还会存在微量的残余变形路 面弯沉与车速、温度等因素有密切

16、关系。 仪器具有结构简单、 使用方便、灵敏度高、结构紧固轻便等特点。不受天气、风 力、日照等客观条件等影响。自动弯沉仪测定法由洛克鲁瓦 测试车见图一等组成测速一测试精度。自动弯沉仪是在贝克 曼粱基础上发展起来的静力弯沉设备测定路面弯沉值的高效自动化设备。可对路面进行高密集点的测量绘由整条路面详细的强度分布图得由大量路面强度数据。图一自动弯沉仪其特点是实现了自动加载自动读数测试速度有了较大提高主要用于路面连续弯沉测试。落锤式弯沉仪测定法原理落锤式弯沉仪见图产生一个荷载脉冲来模拟行驶中的车轮荷载的影响。一个质量块从选定的高度落下产生冲击荷载。施加的荷载由一个重载的荷载传感器测量由并通过一个直径为毫

17、米的承载板传递到路面导致路面产生弯沉。弯沉由地震检波器测量同时提供“弯沉盆图”这使得评价多层路面结构成为 可能。落锤式弯沉仪在驾驶员座位上操作测试过程快使得每 小时可测个点这尤其适合进行大规模的路面测试。图落锤式 弯沉仪沥青路面弯沉值季节影响系数的研究数据采集方法和步骤本论文弯沉值采集采用贝克曼梁法。配备了弯沉仪贝克曼梁汽车一解放一点温计温度计气压表水泥钉锤子等设备。方法采集数据需先在选定的四条路线路面上沿路线前进方向每 距路面边缘路面宽、路面宽处标定测点位置钉一水泥钉作为测定点。然后每月用一车测定一次测定点的弯沉值同时测量路表温度和大气气温并记录在路面弯沉值采集记录表如表一卜一所示中。步骤测

18、定准备、将仪器杠杆前后连接成一体按要求检查好。、载重汽车解放一型一辆。均匀加载并用地磅称量后轴载调整气胎压力使之符合规定值。、热电阻测温计支用以测定路面温度因弯沉值随温度变化。、指挥交通用的红旗三面小铁棒一根长直径 每次测定除驾驶员外一般需要工作人员三人一人指挥汽车一人记录读数另一人搬运弯沉仪。、路面弯沉值采集记录表。测定步骤、将汽车后轴外轮轮隙中心对准测定点稍后位置约处、置弯沉仪于测定点保持仪器轴线与汽车轴线平行测头不与轮胎接触调整仪器支座螺丝使支 座水平。将百分表装在百分表支架上使表的小指针处于早程 的中部位置大指针指零轻弹弯沉粱检查百分表指针读数是 否稳定。、汽车缓慢向前开动仔细注意指针运动方向迅速 读取车轮中心位于测定点时最大读数即为初读数汽车继续 前进指针反向旋转使其后轮在影响半径以外一般距测点 此