图14-9是一级公路沥青混凝土路面容许弯沉散点图及回归结果 物 15x103 345678910 图14-10累计交通量同容许弯沉关系 路面设计弯沉值是根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、公路等级、面层 和基层类型确定的,相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载100KN作用下, 测得的最大回弹弯沉值。路面设计弯沉和容许弯沉的关系实际上反映了路表弯沉在使用期间 的变化,该变化过程是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面结构层的材料特性、 压实程度、干湿状况、温度环境、结构类型、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及 所使用的仪器设备等均将对弯沉的变化产生很大的影响。如果将竣工的路表弯沉L取为1, 而将其后各年标准状态下的弯沉值Lr与L0的比值定义为相对弯沉Ar,即:Ar=Lr/0, 计算各路段随年份变化的相对弯沉值。如果将路面竣工后第一年不利季节的路面结构状态取 作为路面设计状态,则路表弯沉的设计控制指标与路面竣工的弯沉验收指标相一致。可得到 沥青路面的设计弯沉Ld (144-24) 式中:L0为竣工验收弯沉,LR为设计弯沉,Ar为弯沉增长系数 经过大量的测试和分析,得到路面设计弯沉值计算公式如下 Ld=600N2 AA Ab (14-25) 式中:L—路面设计弯沉值(00lmm),该值是在标准温度,标准轴载作用下,测定的 路表回弹弯沉值,对半刚性基层用54米弯沉仪,对柔性基层为36米弯沉仪 若用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时,应建立相应的换算关系进行换算 N一设计年限内一个车道上累计当量轴次 A—公路等级系数,高速公路、一级公路为1.0,二级公路为1.1,三、四级公路为 A—面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0:热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下 贯或贯入式路面为1.1:沥青表面处治为1.2:中低级路面为1.3 Ab基层类型系数,对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时,Ab=10,若 面层与半刚性基层之间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青 碎石的半刚性基层结构时,仍为1.0;柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于
401 图 14-9 是一级公路沥青混凝土路面容许弯沉散点图及回归结果。 路面设计弯沉值是根椐设计年限内每个车道通过的累计当量轴次、 公路等级、 面层 和基层类型确定的, 相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在标准轴载 100KN 作用下， 测得的最大回弹弯沉值。路面设计弯沉和容许弯沉的关系实际上反映了路表弯沉在使用期间 的变化，该变化过程是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面结构层的材料特性、 压实程度、干湿状况、温度环境、结构类型、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及 所使用的仪器设备等均将对弯沉的变化产生很大的影响。如果将竣工的路表弯沉 L0 取为 1， 而将其后各年标准状态下的弯沉值 LT 与 L0 的比值定义为相对弯沉 AT，即： AT = LT L0 ， 计算各路段随年份变化的相对弯沉值。如果将路面竣工后第一年不利季节的路面结构状态取 作为路面设计状态，则路表弯沉的设计控制指标与路面竣工的弯沉验收指标相一致。可得到 沥青路面的设计弯沉 Ld： Ld = L0 = LR AT （14－24） 式中：L0 为竣工验收弯沉，LR 为设计弯沉，AT 为弯沉增长系数。 经过大量的测试和分析，得到路面设计弯沉值计算公式如下： Ld = Ne Ac As Ab − 600 0.2 （14－25） 式中：Ld—路面设计弯沉值（0.01mm），该值是在标准温度，标准轴载作用下，测定的 路表回弹弯沉值，对半刚性基层用 5.4 米弯沉仪，对柔性基层为 3.6 米弯沉仪； 若用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，应建立相应的换算关系进行换算； Ne—设计年限内一个车道上累计当量轴次； Ac—公路等级系数，高速公路、一级公路为 1.0，二级公路为 1.1，三、四级公路为 1.2； As—面层类型系数，沥青混凝土面层为 1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下 贯或贯入式路面为 1.1；沥青表面处治为 1.2；中低级路面为 1.3； Ab—基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于 20cm 时，Ab=1.0，若 面层与半刚性基层之间设置等于或小于 15cm 级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青 碎石的半刚性基层结构时，仍为 1.0；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于 图 14—10 累计交通量同容许弯沉关系
15cm,底基层为半刚性下卧层时为1.6。 路面厚度是根据弹性多层体系理论、层间接触状态为完全连续,在以双圆均布荷载作用 下,轮隙中心实测路表弯沉值Ls等于设计弯沉值Ls的原则进行计算,即L3=Ld,由于力学 计算模型,土基模量、材料特性和参数等方面在理论假设和实际状态之间存在一定的差异, 理论弯沉值和实测弯沉值之间存在一定误差,因此需要对理论弯沉值进行修正,通过对大量 的实测资料进行分析,得到如下实测弯沉和理论弯沉关系式: 100304 (14-26) L F=1.63 (14-27) 20006 式中:L一一路面实测弯沉值(0.01mm); P、δ——标准车型的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径 一弯沉综合修正系数 ——理论弯沉系数:= 九h2..b-1E2E3.Eo 660EE2E,其中E为土基 回弹模量值(MPa),E1、E2、En各层材料回弹模量值(MPa),h、h2、 hn为各结构层厚度(cm)。 三、标准轴载与轴载换算 路面设计时使用累计当量轴次的概念。但路上行驶的车辆类型很多,所以必需选定一种 标准轴载,把不同类型轴载的作用次数换算为这种标准轴载的作用次数。考虑到我国公路汽 车运输车辆的现状及发展趋势。我国路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以 BZZ-100表示。标准轴载的计算参数按表145确定。 标准轴载计算参数 表14-5 标准轴载 BZZ-100 标准轴载P(kN) 轮胎接地压强p(MPa) 单轮传压面当量圆直径d(cm) 两轮中心距(cm) 当把各种轴载换算为标准轴载时,为使换算前后轴载对路面的作用达到相同的效果, 应该遵循两项原则:第一,换算以达到相同的临界状态为标准,即对同一种路面结构,甲轴 载作用M次后路面达到预定的临界状态,路面弯沉为L1,乙轴载作用使路面达到相同临界 状态的作用次数为№,弯沉为L2,此时甲乙两种轴载作用是等效的,则应按此等效原则建 立两种轴载作用次数之间的换算关系;第二,对某一种交通组成,不论以哪种轴载的标准进 402
402 15cm，底基层为半刚性下卧层时为 1.6。 路面厚度是根据弹性多层体系理论、层间接触状态为完全连续，在以双圆均布荷载作用 下，轮隙中心实测路表弯沉值 Ls 等于设计弯沉值 Ld 的原则进行计算，即 Ls=Ld，由于力学 计算模型，土基模量、材料特性和参数等方面在理论假设和实际状态之间存在一定的差异， 理论弯沉值和实测弯沉值之间存在一定误差，因此需要对理论弯沉值进行修正，通过对大量 的实测资料进行分析，得到如下实测弯沉和理论弯沉关系式： F E p L c o s = 2 1000 （14-26） 0.38 0.36 2000 1.63 = P L E F s o （14-27） 式中： Ls——路面实测弯沉值（0.01mm）； P、——标准车型的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径； F——弯沉综合修正系数； c——理论弯沉系数； − = −1 0 2 3 1 1 2 2 , , 1 , n n c E E E E E h h h E f ，其中 E0 为土基 回弹模量值（MPa），E1、E2、En-1 各层材料回弹模量值（MPa），h1、h2、 hn-1 为各结构层厚度（cm）。 三、标准轴载与轴载换算 路面设计时使用累计当量轴次的概念。但路上行驶的车辆类型很多，所以必需选定一种 标准轴载，把不同类型轴载的作用次数换算为这种标准轴载的作用次数。考虑到我国公路汽 车运输车辆的现状及发展趋势。我国路面设计以双轮组单轴载 100KN 为标准轴载，以 BZZ—100 表示。标准轴载的计算参数按表 14—5 确定。 标准轴载计算参数 表 14-5 标 准 轴 载 BZZ—100 标准轴载 P（kN） 100 轮胎接地压强 p（MPa） 0.70 单轮传压面当量圆直径 d（cm） 21.30 两轮中心距（cm） 1.5d 当把各种轴载换算为标准轴载时，为使换算前后轴载对路面的作用达到相同的效果， 应该遵循两项原则：第一，换算以达到相同的临界状态为标准，即对同一种路面结构，甲轴 载作用 N1 次后路面达到预定的临界状态，路面弯沉为 L1，乙轴载作用使路面达到相同临界 状态的作用次数为 N2，弯沉为 L2，此时甲乙两种轴载作用是等效的，则应按此等效原则建 立两种轴载作用次数之间的换算关系；第二，对某一种交通组成，不论以哪种轴载的标准进
行轴载换算,由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。 当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时,凡轴载大于25kN的各级轴 载(包括车辆的前、后轴)P的作用次数n,均按公式(14-28)换算成标准轴载P的当量 作用次数N 4.35 N=∑CC2n P (14-28) P 式中:N一标准轴载的当量轴次(次/日) n一被换算车辆的各级轴载作用次数(次/日) P一标准轴载(kN) P一被换算车辆的各级轴载(kN) k一被换算车辆的类型数 C1一轴数系数,C1=1+1.2(m-1),m是轴数。当轴间距大于3米时,按单独的一 个轴载计算,当轴间距小于3米时,应考虑轴数系数 C2轮组系数,单轮组为64,双轮组为1,四轮组为0.38 当进行半刚性基层层底拉应力验算时,凡轴载大于50KN的各级轴载(包括车辆的前 后轴)P1的作用次数n,均按公式(14-29)换算成标准轴载P的当量作用次数N。 N=∑CC|2 (1426) P 式中:C'1-轴数系数,c'1=1+2(m-1) C2-轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1.0,四轮组为0.09 四、土基回弹模量值的确定 弹性理论中表征材料性质的参数是弹性模量和泊松比。在应用弹性层状体系理论进行路 面计算时,必须确定路基土和路面材料的弹性模量值。无论路基土或路面材料,在通常荷载 作用下其应力应变关系是非线性的,因而弹性模量不是定值,而是应力状态的函数。工程上 通常采用承载板试验或弯沉测定的方法确定路基土和路面材料回弹模量值,并将这种回弹模 量作为弹性模量。土基回弹模量(E)是路面结构设计的重要参数,其取值的大小对路面结 构厚度有较大影响,正确地确定Eo是十分重要的。土基回弹模量值与土的性质、密实度、 含水量、路基所处的干湿状态以及测试方法有密切的关系。当前,确定土基回弹模量(E0) 的常用方法有以下几种。 现场实测法 现场实测法是在不利季节,采用刚性承载板直接在现场土基上实测E0,目前采用的测 试方法是按照《公路路基路面现场测试规程》(JⅣ05995)的规定用大型承载板测定土基
403 行轴载换算，由换算所得轴载作用次数计算的路面厚度是相同的。 当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于 25kN 的各级轴 载（包括车辆的前、后轴）Pi 的作用次数 ni，均按公式（14-28）换算成标准轴载 P 的当量 作用次数 N。 4.35 1 1 2 = = p p N C C n i i k i （14-28） 式中： N —标准轴载的当量轴次（次/日）； ni —被换算车辆的各级轴载作用次数（次/日）； P —标准轴载（kN）； Pi —被换算车辆的各级轴载（kN）； k —被换算车辆的类型数； C1 —轴数系数，C1=1+1.2（m－1），m 是轴数。当轴间距大于 3 米时，按单独的一 个轴载计算，当轴间距小于 3 米时，应考虑轴数系数； C2—轮组系数，单轮组为 6.4，双轮组为 1，四轮组为 0.38。 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于 50KN 的各级轴载（包括车辆的前 后轴）Pi 的作用次数 ni，均按公式（14-29）换算成标准轴载 P 的当量作用次数 Nˊ。 8 2 ' 1 ' = p p N C C n i i k i （14-26） 式中： C’1—轴数系数，c’1=1+2（m-1）； C2 —轮组系数，单轮组为 18.5，双轮组为 1.0，四轮组为 0.09。 四、土基回弹模量值的确定 弹性理论中表征材料性质的参数是弹性模量和泊松比。在应用弹性层状体系理论进行路 面计算时，必须确定路基土和路面材料的弹性模量值。无论路基土或路面材料，在通常荷载 作用下其应力应变关系是非线性的，因而弹性模量不是定值，而是应力状态的函数。工程上 通常采用承载板试验或弯沉测定的方法确定路基土和路面材料回弹模量值，并将这种回弹模 量作为弹性模量。土基回弹模量（E0）是路面结构设计的重要参数，其取值的大小对路面结 构厚度有较大影响，正确地确定 E0 是十分重要的。土基回弹模量值与土的性质、密实度、 含水量、路基所处的干湿状态以及测试方法有密切的关系。当前，确定土基回弹模量（E0） 的常用方法有以下几种。 1. 现场实测法 现场实测法是在不利季节，采用刚性承载板直接在现场土基上实测 E0，目前采用的测 试方法是按照《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059—95）的规定用大型承载板测定土基
0~0.5mm(路基软弱时测至lmm)的变形压力曲线,按式(14-28)计算土基回弹模量 E0=1000 dD∑p (14-30) 式中:E—土基回弹模量(MPa) 土的泊松比,取0.3 D一承载板直径30cm; P—承载板压力(MPa); L—相应于荷载p时的回弹变形值(0.01mm) 因弯沉测定比承载板法简便、快捷,可选择典型路段测试,建立Eo和Lo的相关关系 用弯沉值检验土基回弹模量,由回弹弯测值计算土基回弹模量Eω可用公式(14-31); (1-42)0 式中:P、δ——测定车单轮轮胎接地压强(MPa)与当量园半径(cm) L—一轮隙中心处的回弹弯沉(00lmm a——均匀体弯沉系数,取0.712 实测到回弹弯沉后,可按式(14-32)确定土基回弹模量设计值。在非不利季节实测土 基回弹模量时,还应考虑季节影响系数。 ZaS)/KI (14-32) 式中:E。s一某路段土基回弹模量设计值 E。、S-—分别为该路段实测土基回弹模量平均值与标准差 Z——保证率系数,高速公路、一级公路为2,二三级公路为1.648,四级公路为15 K1—一不利季节影响系数,可根据当地经验选用 2.查表法 在无实测条件时,可按下述步骤由查表法预测土基回弹模量值 1)确定临界高度 临界高度指在不利季节,土基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时,路床表面距地下水位 或地表积水水位的最小高度。可根据土质、气候条件按当地经验确定。当缺乏实际资料时, 中湿、潮湿状态的路基临界高度(H1、H2、H)可参考表14-6选用 2)拟定土的平均稠度 在新建公路的初步设计中,因无法实测求得的平均稠度,可根据当地经验或路基临界高 度,判断各路段土基的干湿类型,利用表147或表14-8论证得到各路段土的平均稠度w 值。 3)预测土基回弹模量
404 0～0.5mm（路基软弱时测至 1mm）的变形压力曲线，按式（14-28）计算土基回弹模量。 ( ) 2 0 1 0 4 1000 − = i i L D p E （14-30） 式中： E0—土基回弹模量（MPa）； 0—土的泊松比，取 0.35； D—承载板直径 30cm； pi—承载板压力（MPa）； Li—相应于荷载 pi 时的回弹变形值（0.01mm）。 因弯沉测定比承载板法简便、快捷，可选择典型路段测试，建立 E0 和 L0 的相关关系， 用弯沉值检验土基回弹模量，由回弹弯测值计算土基回弹模量 EoL 可用公式（14-31）； = (1− ) 2 1000 2 0 o oL L p E （14-31） 式中：P、——测定车单轮轮胎接地压强（MPa）与当量园半径（cm）； Lo——轮隙中心处的回弹弯沉（0.01mm）; o——均匀体弯沉系数，取 0.712。 实测到回弹弯沉后，可按式（14-32）确定土基回弹模量设计值。在非不利季节实测土 基回弹模量时，还应考虑季节影响系数。 ( ) 1 Eos = Eo − Za S / K （14-32） 式中：Eos——某路段土基回弹模量设计值； Eo 、S——分别为该路段实测土基回弹模量平均值与标准差； Za——保证率系数，高速公路、一级公路为 2，二三级公路为 1.648，四级公路为 1.5； K1——不利季节影响系数，可根据当地经验选用。 2. 查表法 在无实测条件时，可按下述步骤由查表法预测土基回弹模量值 1）确定临界高度 临界高度指在不利季节，土基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床表面距地下水位 或地表积水水位的最小高度。可根据土质、气候条件按当地经验确定。当缺乏实际资料时， 中湿、潮湿状态的路基临界高度（H1、H2、H3）可参考表 14-6 选用。 2）拟定土的平均稠度 在新建公路的初步设计中，因无法实测求得的平均稠度，可根据当地经验或路基临界高 度，判断各路段土基的干湿类型，利用表 14-7 或表 14-8 论证得到各路段土的平均稠度 wc 值。 3）预测土基回弹模量
根据土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度,可参考表14-9预测土基回弹模量值 当采用重型击实标准时,土基回弹模量值可较表列数值提高15%~30% 路基临界高度参考值 表14-6 自然区划 H Hi Iππ 19-221.3~1.6 ⅡmⅢ 13~161.1-1309~1.111~1.30.9~1.106-0.90.9-0.106-0904-06 11-1.30.9-1.10.6 14-1.710-1.3 Ⅳv1Ⅳ 10~1.10.7-08 10-1.10.7-08 09-1007-0806-07 13~161.1-1.30.9 1.1-1.309-1.106-0.909-1.106-0.904-06 VVx(紫色土) (黃土壤,现代冲击土) (2.1) (1.7) (1.3) (14) (20)|(6)(12) (1.0) 14-1711-140.9-1.111-1.4|09-1.1|06-0909-1.10.76-0904-06 7) (19) (15) (1.1) (12) 1.6) (13)|(10 (1.6) (0.87) 4) 15-1.812-1.50.9-12|12-1.50.9-120.6-0.90.9-120.7~0.904-0.6 4 1) (16) 卖上表 地 只方 自然区划 H 2 405
405 根据土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度，可参考表 14-9 预测土基回弹模量值。 当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高 15%～30%。 路基临界高度参考值 表 14-6 土组 路床至呼水位 临界高度（m） 自然区划 砂 性 土 地 下 水 地表长期积水 地表临时积水 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 Ⅱ1 Ⅱ2 Ⅱ3 1.9～2.2 1.3～1.6 Ⅱ4 Ⅱ5 1.1～1.5 0.7～1.1 Ⅲ1 Ⅲ2 1.3～1.6 1.1～1.3 0.9～1.1 1.1～1.3 0.9～1.1 0.6～0.9 0.9～0.1 0.6～0.9 0.4～0.6 Ⅲ3 1.3～1.6 1.1～1.3 0.9～1.1 1.1～1.3 0.9～1.1 0.6～0.9 0.9～0.1 0.6～0.9 0.4～0.6 Ⅲ4 Ⅲ1a Ⅲ2a 1.4～1.7 1.0～1.3 Ⅳ1、Ⅳ1a Ⅳ2 Ⅳ3 Ⅳ4 1.0～1.1 0.7～0.8 Ⅳ5 Ⅳ6 1.0～1.1 0.7～0.8 Ⅳ6a Ⅳ7 0.9～1.0 0.7～0.8 0.6～0.7 Ⅴ3 1.3～1.6 1.1～1.3 0.9～1.1 1.1～1.3 0.9～1.1 0.6～0.9 0.9～1.1 0.6～0.9 0.4～0.6 Ⅴ2\Ⅴ2a（紫色土） Ⅴ3 Ⅴ2、Ⅴ2a (黄土壤，现代冲击土) Ⅴ4、Ⅴ5、Ⅴ5a Ⅵ1 （2.1） (1.7) (1.3) (1.8) (1.4) (1.0) 0.7 0.3 Ⅵ1 a (2.0) (1.6) (1.2) (1.7) (1.3) (1.0) (1.0) (0.5) Ⅵ2 1.4～1.7 1.1～1.4 0.9～1.1 1.1～1.4 0.9～1.1 0.6～0.9 0.9～1.1 0.76～0.9 0.4～0.6 Ⅵ3 (2.1) (1.7) (1.3) (1.9) (1.5) (1.1) Ⅵ4 (2.2) (1.8) (1.4) (1.9) (1.5) (1.2) 0.8 Ⅵ4 a (1.9) (1.5) (1.1) (1.6) (1.2) (0.9) (0.5) Ⅵ4 b (2.0) (1.6) (1.2) (1.7) (1.3) (1.0) Ⅶ1 (2.2) (1.9 (1.6) (2.1) (1.6) (1.3) (0.87) (0.4) Ⅶ2 Ⅶ3 1.5～1.8 1.2～1.5 0.9～1.2 1.2～1.5 0.9～1.2 0.6～0.9 0.9～1.2 0.7～0.9 0.4～0.6 Ⅶ4 (2.1) (1.6) 1.3 (1.8) (1.4) 1.0 (0.9) Ⅶ5 (3.0) (2.4) 1.9 (2.4) (2.0) 1.6 (1.5) (1.1) (0.5) Ⅶ6 a 续上表 土组 路床至呼水位 临界高度（m） 自然区划 粘 性 土 地 下 水 地表长期积水 地表临时积水 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 Ⅱ1 2.9 2.2 Ⅱ2 2.7 2.0 Ⅱ3 2.5 1.8