路基顶面回弹模量确定的新方法

路基顶面回弹模量确定的新方法——学习新的《公路沥青路面设计规范》征求意见稿笔记

吴祖德（常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏常州213002）内容提要新的《公路沥青路面设计规范》征求意见稿，对路基顶面回弹模量值的确定，改变了现有规范采用的方法，提出了新方法。本文详细介绍了新的规范征求意见稿中，对路基顶面回弹模量值的确定方法，并与现规范的方法进行比较，供技术人员在学习中参考。关键词征求意见稿路基顶面回弹模量的确定0前言路基土的回弹模量是沥青路面结构力学响应分析的重要参数之一。现规范与新规范征求意见稿对路基顶面回弹模量的要求、测试及有关规定的区别，列表如下：表1现规范与新规范征求意见稿对路基顶面回弹模量的要求、测试及有关规定的区别序号项目名称现行规范的规定新规范征求意见稿规定1路床顶面回弹模量值要求一般最低要求30MPa,对于重交通、特重交通最低要求40MPa。交通荷载等级极重特重中等、重轻交通回弹模量不小于MPa1209060402回弹模量测试方法采用室内小型承载板、现场承载板或路表弯沉值反算。以三轴试验测试路基土的回弹模量。得到的回弹模量值约为原规范2〜3倍。3采用何状态的湿度所确定的土基回弹模量采用最不利季节路基的湿度时的回弹模量值。根据路床顶面80cm范围内土层的平均稠度和不同土质，确定路基干湿状态。也可根据公路自然区划等以及路床表面距地下水位或地表积水水位的咼度确定土基的干采用路基工作区范围内，路基平衡状态湿度时的回弹模量值。由于平衡状态的湿度比最不利季节的湿度低，故平衡状态的回弹模量比最不利季节时的高。综合以上原因，从数字上提高了路基回弹模量的要求值。湿类型。1三轴试验测试路基土的回弹模量路基土回弹模量主要受其应力状况、物理状况（含水量与密实度）和材料性质三方面的因素的影响。对于处于特定状态（一定含水量和密实度值）的各类路基土来说，影响其模量的主要因素便是应力状况。在不同的交通等级下，以及不同的路面类型和结构组合中，路基土的应力状况是不相同的，故其模量值也是不一样的。因而，路基土的模量参数的测试方法和指标值取用，一方面要遵循反映材料基本特性的要求，另一方面则要与结构应力—应变分析时所选用的方法和条件相一致。我国现行沥青路面设计规范中，采用“室内试验法（小承载板法）”及“现场实测法（承载板法或贝克曼梁法）”来确定路基模量，而室内小承载板试验中试件的受力状况与现场路基上的应力状况并不一致，并且这种测试方法仅适用于静态模量标定，这些都影响了路基回弹模量取值的科学性和合理性。所以经过对我国各种路面结构中路基土的受力水平进行分析，制定出了更加合理的室内三轴重复加载测试回弹模量的方法与取值标准。注:①可参阅附后的“粒料与路基土室内回弹模量试验测试方法草案”②该试验方法：对圆柱体试件施加一个固定幅度、加载试件（路基—粒料基层/底基层一）和循环周期（一般取）的轴向重复荷载。试验时，试件承受动循环轴向应力和三轴室提供的静侧压力，通过测量其轴向总回弹变形响应来计算回弹模量；③该方法所用试验条件是对移动轮载作用下柔性路面中粒料层及路基物理状态（如密度、含水量）和应力状态（可能的代表性应力范围）的近似模拟。回弹模量测试过程中施加于试件的应力水平应根据其在路面结构中所处的位置决定，即对于基层/底基层材料应采用不同于路基土的应力水平；④回弹模量—未处治材料的回弹模量是施加于试件的轴向重复偏应力峰值与试件轴向回弹应变峰值之比）2路基平衡状态湿度时的回弹模量值现行规范中采用最不利季节测定的土基回弹模量值作为土基强度的设计值，即在土基回弹模量取值的过程中没有考虑一年中含水量变化对土基强度的影响。这种影响是不能忽略不计的，因为采用最不利季节的土基回弹模量值时，从偏安全的角度进行设计的，但对于沥青混凝土路面往往会造成路面偏厚的现象，而实际土基回弹模量在要求的压实度条件下往往超过设计值，自然会造成资金浪费……。所谓路基平衡湿度，是指公路通车后一段时间后，路基湿度在地下水、大气降雨与蒸发等因素作用下达到平衡的状态，湿度相对稳定，此时的湿度定义为路基平衡湿度。路基干湿类型按路基工作区的湿度来源分为三类:（1）受地下水控制的潮湿类：地下水控制的潮湿类路基一地下水或地表水长期积水的水位高，路基工作区处于地下水毛细润湿区影响范围内，路基平衡湿度由地下水或地表水长期积水的水位升降所控制。路基湿度受地下水或地表长期积水影响的临界水位深度可根据土质，由当地经验确定，缺乏实际资料时，粘土可采用6m，砂质粘土和粉土可采用3m，砂可采用0.9m。潮湿类路基的平衡愠度根捋地下水位的高度确定口不同土类，世离地下朮位不同距离竝的宛和度按照表B.1.2-1确定.农庄：2】各类丄在距地下永位不同距寫处喲抱和度劈〔％） 讨範去砸他下水遞地恐挖期秩水水毡的距离〔匸；141.52.02.53.0| 4.0JU.X9.3趣“51苗64^50.3AI.5-4?.O58.7^4857.1-42.9| 7—粘上质琢X^6.2^19,082.9-64」78.5-59.575.1-Sri172.6^53.8-砂©製配耕JSW血100^.0--一 砂〔级配郵SP100100^364■----巒十质吵S狀90.3-79,07^5-6+.17L9-5*>H566.3-5工8M.3-52.1牯土颅欢£匚9乳九90.30-71.9SO.4-68.47S.2-66-^176.0-643■-肚舰假粉土ML100-917S9.9-80.585^76.183.4-73.1SI.1-70779.7^6R.74低液限粘土CL叫刃卫yiNSOJ^5.9-75.687.8-72.786.K7O3別-UU82.6-65.610094.6-NV.y92O-K1S刘心七王488.7-filJ87,4-79.7■芮液限粘土CHIDO97.4^-,1?23-&^.991,1-87.8別zvi87J-82.6注’1一盼于砂＜s\v,spx咖犬时，q傑湿度取低忆為小卩扎平衡裡度収时牡：2-对于苴他制电的土红小于o卫血讪額粒含協戈糊塑性揩数离时「取底检反乙取宏也（2）受气候因素控制的干燥类：气候因素控制的干燥类路基一地下水位很低，路基工作区处于毛细润湿区之上，路基平衡湿度由气候因素变化所控制。干燥类路墓的平術湿度主要受气候因素影响。以湿度指标TM1表征口候因素持性，不同自然区划的TM1值参照表B.1,2-2选取口

表0.122呂公路口然区划的丁值变动范围聲粘白然医划1t2II,(S)El,(吉、i£)叽1^2'ZiTMJ范區-5-^-10卜*E4吧-12处雖自然匱创%* ,Ti*>R>皿LUh%TMI范国■■卜-27•卜」6f罰-1卜-29-in处蹈自燃料滋]lhIfLIW，„1也I也叱丁范同-14-站41^-2422-^25-6-35如7032-CS处躍自黙区划IVS叫]\%iv7%VjTM1范围41-9736-69-5-ai-25-^7旳v2agJvsTMI范闍K000-4412朋亠胃4T0】总爲仃熱区划VjtVIiViltVl4■JMI范也24-3?「％-4&^4<H-47■39--57叮卜-37公路旦酬IK宜1vi^VII,VILVUjVlljVTl^-^--37仔-56-49-^58-22-^5■I-2U-9I按路基所在地区的TM1值和路基的止类，根捋表13」23插值查取该地区栢应的路基土饱和度幻(%).表B.123各类土衽不同TMI值时的鞄和度0(%)土殂TMI-50-10103050砂〔级配好)5N11.7-4,115.2-5.517.9-6.^193-6.920.7-7.621.0-8.3砂(级証差］用22.8-6.929,6-9.0K5-10.33歸343.4-12.444,1—3」粉+埴秒SM47.^49.^64.R^0.77S.6-75.2S5.他0曲.X$.予92.1-894牯土质砂SC42.1-47.6607-65.5腳5・6&4・1澎於89.7^89.0?3.1-92.1低液眼粉土ML41.4-45.559.3-63.475,9-76.5&41-^6^91.0-91.492.+-9L7低液限斟上CI.39.3-41J57.2^.!75.2-75.986.2-86.291.0^91.0⑷〜91g高液限輸土MH41,471,362I-6I..7793-75.9E7.6-85.592Z0394.9-92.7高淞限转土CH51.3-39.369.0-57,985.5-73.8QL7-Sft-294.5^1.097.0-943兼受两方面影响的中湿类：兼受地下水和气候因素影响的中湿类路基一地下水位较高，路基工作区下部处于地下水毛细润湿区影响范围内，上部则受气候因素影响。路床顶面高出地下水毛细润湿区上限，而路基工作区仍有部分在该区范围内，这种路基的平衡湿度兼受地下水和气候因素的影响。路基工作区的上部，按土类TMI值确定其平衡湿度口路基工作区的下部，按土类和离地下水位的距鵜确定瓦平衡湿度.上部湿度与下部某深度处湿度的平衡点，为上下部的分界点、见SB.L2,路床顶削垂工作尻、r*%%■S1i 4過勺攸因肃影响[1\:1地下水位、\,受地下水嶽响F1图m.2兼受地下水和气候因素影响类跨基的湿度狀况路面结构分析采用平衡湿度状态下路基顶面的回弹模量，并进行结构层模量调整，由标准条件下的回弹模量值乘以湿度调整系数和结构层模量调整系数得到。湿度调整系数根据所在地区和路基湿度状况，参照附录确定。基层或底基层采用无机结合料类材料的路面，结构层模量调整系数为，其它结构类型，结构层调整系数为。（注：结构层模量调整系数用以协调弹性层状力学体系与实际路面工作状态的差异）3路基回弹模量湿度调整系数表徐]31为地下水控制类跆基（潮湿类）的冋沖模量湿度调幕系数*表氐132为气候因盍控制类路基〔干燥类）的回弹模鈕湿度调整系数电对丁廉受地下水和气候園素影响娄踹基（中湿类）的回弾模量湿度调整系数，则按賂基工作区内两类湿度来源的平衡湿度值分别确定其湿度调整系数，并按所占工作区厚度的比重iflffW后得到工作区的总调整系数。_表R1VJ气候因索_表R1VJ气候因索控制类幽星的0弹模量湿度调•整系数匚二* 「「―， .丁亦「—丄=11-SDO!少6-SO加-N103U507090iUQ砂｛级配好注WF.胪19?I的~1.9KI.9S-1.9R怡卜151.98-I.Q719肛1.961.加1158-!帰皿】.弼I1581.96］邮】.9«-I伸(细配卑｝SP1的1.99-I.9S1.9!--L9719卜1.951.98-L931.9乩I的1941用I■赂1431赂T.52I.9R-I.S2L97-T.811.97^1gi粉土肚砂1.941.981.莎1.!»51997.临滞卜1.76Ij6K251.2'Ml10&-临0号40.MD9卜0.8U0.900.76Qg()7S0.87-i>7d粘土檢砂SC］的i.y^(nE.96-!刖18717R174-1.921.1在0.991.03-Q開0.92-^0S50.86-D.790,40740皿〜0.720.79071低液般獅土ML2.49加42.41243-2•盟22S-2.171.91-]s701J：v.1.2：11.05089転3-0.740.SK07J0.80^069O.?8^066D怒()朋2旳2.492.452.432.X>-^2.241.97-L.681371,25O.SfS-帖90血-07?财卜0.6Atr丹一0.6[07fl-0,590.76-0.5£有浪覘档上MH2.4924V2.432,24LS7-1.75L35-1121.000850.JJ5-Q.720,7§-0.6C0.720610.71-O.Sf?0.44O„57岛液服屯土CII2.192,494.-2.482.442.352JO-2.051.知1.501.4卜0.9]0期~0.73你一0.670.740.61①肚-0.570.650.56y0.56土组路床顶距他下水位的脛离(tn)1,0L52.02.53040含细純土砾CGF)细粒土质砾(GM.GC.1)1.0D-1.471.2C^1.7GiJS-L£E1.50-1.57]58-2.04-协(SWxSP)0.56-0.66---含耶桓土砂(SF>细粒土质砂(SM.SC)0.82-1.321.0卜【出i.15-1.75i.27-1.851.35-1.92■低液限粉土(ML)0,74i010.94-1.221.07-1,401.16^].511.24-U1低液牆占土(CL> 10.71-0.990.84-1.200.94-T.381.01-150L07-L5E1J22-1.7O-高液限粉土(MH)高赢柬結止(CH)0.72-4).790.82-0^。朋T30.94-iJS0,?7-1.241.04-1.36对于砾和眇，%丈时'诵整垂葩収矗注，小肘，调整乘数鬆低值：对'卜荚他了纸粒的+绢，小丁孔軒启mm轉牠诒裁火用塑怦:指散|自时”说1整泰数取任恒，反之，调棊孫敎取高宜"4标准状态下路基顶面回弹模量的确定5.2.4标准状态下路基顶面回弹模最根据路基工作区内土的冋弹模捷确定,根据公賂等级和设计阶段，可采用试验实测或抿据土的类别采用推荐值。I回弾模量测试采用重复加载三釉压縮试验。2依据土的类别确定标准条件下路基土的回弹模量吋，可参照附录按土类由表B.1J-1査取冋弹模星参考恒范围口 表B.l/M标准条件卜路基冋弹模量参考范围土俎血值范圉＜MPa)代表值｛则卩小级配良好砾(GW)240-290250级配平良砾CGP)J70-240190含细粒土砾〔GF)120-240180粉土质砾(GM)160-270220粘土质砾〔GO120-190150级配良好砂(SW)120-190150级配不良砂＜£P＞100“60130含细融土砂(SF)S0-160120轩土质砂CSM)120^19020粘土质砂80-120100低液限粉土(MU70-11090低液隈粘土(CG50-10070髙液限粉土(MH)50高液限粘土20^030注：I对于砾和砂.%他过率再&〔阴时的頻粒粒泾)大吋，榄费取崗值、珈少时，模册取低(B：2对于其地含站粒的七组「小于。忧mm颗粒含盘大和塑fH旨数商时•模割取帕1T*反之，按