路基顶面回弹模量确定的新方法

1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高度确定土基的干湿类型。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。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—0.2s,粒料基层/底基层—0.1s）和循环周期（一般取1.0s）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。2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—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。（2）受气候因素控制的干燥类：气候因素控制的干燥类路基—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。3（3）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—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。4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B.1.3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0.5，其它结构类型，结构层调整系数为2.0。（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54标准状态下路基顶面回弹模量的确定5（5.2.5）路基工作区采取换填、掺灰等措施，设置路基改善层或由于其他原因导致的路基工作区不同深度处模量差异较大时，根据路基工作区内不同材料的分层情况，分别确定各层回弹模量值，按照层厚进行加权确定路基顶面的回弹模量。66设计应采取的相应措施（1）路基地下水位或地表长期积水水位值的确定，是路基平衡湿度确定的重要指标，故道路全线应在纵断面图上测定、标出地下水位线，然后相应标出路床顶面线，以及路基工作区范围线，根据不同土质应标出路基湿度受积水影响的临界水位深度。综合分析得出，路基所处为潮湿类、干燥类、中湿类，根据相关资料得出路基的回弹模量值。（2）路基工作区的确定是计算路基回弹模量的重要依据，所以先要确定道路路面计算路基工作区设计的汽车轴载、路面的各层结构厚度，同时要确定路基工作区深度计算位置定在荷载应力：自重应力为0.20或0.10处，或者是其他的数值。新规范应就此做出具体规定。具体计算，可根据沥青路面的层状体系理论，采用SHELL公司的BISAR3.0软件计算。7结束语在沥青路面的设计中，路基回弹模量值的确定是一个重要的参数之一，新规范征求意见稿与现行规范按路基土的分界稠度确定路基干湿类型的规定，以及路基土的回弹模量值确定已经完全不同。本文就新规范征求意见稿的内容，作了详细的讲述，供大家参考，全面深入的理解、运用，要等新规范的正式实施。【参考文献】［1］粒料与路基土室内回弹模量试验测试方法草案.中交公路规划设计院.同济大学.2006年10月.［2］中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范（征求意见稿）.中交路桥技术有限公司.