城市道路路面设计中的土基回弹模量值Word 文档
基层顶面当量回弹模量
1.设计依据
▪ 1.1 设计安全等级及目标可靠度
各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等 级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可 靠度，应符合表1的规定。各安全等级路面的材 料性能和结构尺寸参数的变异水平等级，宜按表 1的建议选用。
• 例如：高速公路，安全等级为一级；设计基 准期（a）为30年；目标可靠度（%）为95%； 目标可靠指标为1.64，目标可靠度系数 为 1.20-1.33；
表1 可靠度设计标准
公路技术等级
高级公路 一级公路 二级公 三、四级公路 路
安全等级
一级
二级
三级
四级
设计基准期（a）
30
30
20
20
目标可靠度（%）
单i 轮时，按式（2-1）计算；双轴-双轮组i 时，按
式（2-2）计算；三轴-双轮组时，按式（2-3）计 算。
1.5 水泥混凝土路面所承受的轴载作用，按设 计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计 作用次数分为4级，分级范围如表4。
表4 交通分级
交通等级 设计车道标准轴载
累计作用次数 Ne 10 4
• 设计基准期内的荷载疲劳应力系数按式(a)计算确定。
•
(a)
• 式中：
• —设计基准期内的荷载疲劳应力系数；
• —设计基准期内标准轴载累计作用次数，按式(b) 计算
•
(b)
•
• —与混合料性质有关的指数，普通混凝 土、钢筋混凝土、连续配筋，混凝土，
土基的回弹模量检测
土基的回弹模量检测土基的回弹模量值是表征路基结构承载力，是公路改扩建工程中需准确测定的一项力学参数。
测定回弹模量的方法，目前国内常用的主要有承载板法、贝克曼梁法和其他间接测试方法f如贯入仪测定方法和CBR测定法1。
1．承栽板法该法适用于现场土基表面，使用BZZ-10o标准车和叶30cm的承载板，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测定每级荷载下相应的土基回弹模量变形值，排除显著偏离的回弹变形异常点，绘出荷载P与同弹变形值L的P-L曲线，然后由变形值导出回弹模量的值。
该法测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用，本次现场检测即采用承载板法测定土基回弹模量。
2．贝克曼梁法该法适用于在土基、厚度不小于lm的粒料整层表面。
用弯沉仪测试各测点的回弹弯沉值，通过计算求得该材料的回弹模量值，也适用于在旧路表面测定路基、路面的综合回弹模量。
这种方法测定简单，一般工程单位广泛采用，但是由于标准荷载较难控制，测定结果往往较难应用于实际。
贝克曼梁弯沉测量仪测到的是最大回弹弯沉值，轮载、轮压和加压时间(行驶速度)是影响测定结果的三项加载条件，在测定前和测定过程中，必须认真检查是否符合规定要求，测定时，测试车辆沿轮迹带行驶。
由于影响承载能力的变量较多，可以预料各测设点的弯沉值会有较大的变异，因而通常采用统计的方法对每一路段的弯沉值进行统计处理，以路段的代表弯沉值表征路段的承载能力。
3．贯入仪测定法土基回弹模量也可用长杆贯入仪综合次数法(简称贯入仪测定法)测定，该法是利用长杆贯入仪，试验时记录测头击入土中每10cm所需的锤击次数，直至贯入土中80cm为止。
综合贯入次数是按布辛公式以距路基表面深度为5cm，15cm，25cm，35cm，45cm，55cm，65cm和75cm时的压应力略加调整作为各层的权数。
普通水泥混凝土路面计算书word精品文档17页
水泥混凝土路面厚度计算书一、原始资料公路自然区划：Ⅳ区公路等级：三级公路路基土质：粘质土路面宽度(m)： 6.5初期标准轴载： 122交通量平均增长： 5板块厚度(m)： 0.23基层厚度(m)： 0.22垫层厚度(m)： 0.15板块宽度(m)： 3.25板块长度(m)： 4路基回弹模量： 30基层回弹模量： 1300垫层回弹模量： 600基层材料性质：刚性和半刚性纵缝形式：设拉杆企口缝温度应力系数： 3.25计算类型：普通水泥混凝土路面厚度计算二、交通分析根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P6表3.0.1《可靠度设计标准》，本道路的等级为三级公路，故设计基准期为20年，安全等级为四级。
由公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P38表A.2.2《车辆轮迹横向分布系数》，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.62。
，交通量的年增长率为4%。
按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P38公式A.2.2计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：Ne=Ns*[(1+gr)^t-1]*365*η/gr=912904.7次按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P7表3.0.5《交通分级》可确定轴载等级为：中等交通等级。
三、初拟路面结构初拟水泥混凝土路面厚度为：0.23m，基层选用刚性和半刚性材料，厚度为0.22m，垫层厚度为0.15m。
水泥混凝土面板长度为：4m，宽度为3.25m。
纵缝为设拉杆企口缝。
四、路面材料参数确定按公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P8表3.0.6《混凝土弯拉强度标准值》可确定混凝土弯拉强度标准值为：4.5MPa。
根据公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2000)P53表F.3《水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值》可确定弯拉弹性模量为29000MPa。
路基回弹模量选用：30MPa。
道路土基回弹模量及其在路面结构中的影响
变化对沥青路面与水泥混凝土路面的影响分析 。
１ 土基 回弹模量 的确定
１ ． １ 承 载 板现 场 实 测法
承载板现场 实测法是在 已建成路基上 ，在不 利季 节 用 大 型承 载板 测 定 土 基 ０～０ ． ５ ｍｍ（ 路 基 软 弱时测至 １ ｍ ｍ）的变形压力 曲线 ，通过 ３ ０ ｃ ｍ 的承载板 ， 对土基逐级 加载 、 卸载 的方法 ， 测 出每 级荷 载下 的相 应 的土 基 回弹变 形 值 ，排 除显 著 偏 离的回弹变形异常点 ， 绘出荷载 Ｐ与 回弹变形值 Ｌ
Ｐ ｉ 、 Ｌ ｉ — —承载板各级压强（ Ｍ Ｐ ａ ） 及其对应的 回弹 变形 值 （ ｃ ｍ） 。 Ｅ 。 值大多数呈微 凸形 ， 少数（ 土较干而密实时） 具有近似线性关系。因而 ， 回弹模量值仍是 随着荷 载压力 而减小 的变量 ，应 按路基 实际受 到的压力 （ 或 回弹弯沉 ） 大小来取值 。 但承载板试验至什么情 况结束 ， 现在没有统一的做法 。对与干燥 、 中湿状 态路基 的应力 、应变 Ｐ～ Ｌ曲线基本为线性关系 ， Ｅ 。 值的变化不 大， 基本是稳定 的。 对高速 、 一级 、 二 级公 路半 刚性基 层 沥青路 面 ， 由于路 面较厚 ， 模量 较 高， 交通荷载传递到路基的受力往往小于 ０ ． １ Ｍ Ｐ ａ ， 变 形小 于 ０ ． ３～Ｏ ． ５ ｍ ｍ。虽 然可 采 用 ０ ． １ ＭＰ ａ前 的 应力一应变曲线计算 Ｅ 。 值， 但因其应力小 变形小 ，
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土基回弹模量与弯沉值的计算
土基回弹模量与弯沉值的计算吴祖德（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 不同的土基回弹模量有其相应的弯沉值，通过计算、验证，找到适合本地区的经验公式。
本文介绍实际工作中，可使用的两个经验公式，并附常州地区所采用的计算值，供参考。
关 键 词 土基回弹模量 弯沉值1 土基回弹模量与验收弯沉值的换算 1.1“公路沥青路面设计规范”（JTG D50-2006）5.1.8中的公式()202011012⨯-=αμδODOD E K P L （1）式中： OD L —路基设计弯沉值（0.01mm ）;P ，δ—测定车轮胎接地压强（MPa ）为0.7 MPa 与当量圆半径（mm ）为106.5mm; μ—土基的泊松比。
一般为0.35 α0—均匀体弯沉系数，取0.712; E OD —路基设计回弹模量（MPa ）;K 1—不利季节影响系数，可根据当地经验确定。
在实测某路段土基回弹模量后，可通过下式确定某路段土基回弹模量设计值： 100/)(K S Z E E a S -= （2）式中：S E 0—某路段土基回弹模量设计值；0E 、S —某路段实测土基回弹模量平均值与标准差a Z —保证率系数，高速公路、一级公路为2.0；二、三级公路为1.648;四级公路为1.5; 1K —不利季节影响系数，若在非不利季节测定应考虑季节影响系数，并根据当地经验选用。
表1 土基回弹模量与弯沉值的计算结果注：此表是后面的回归式为准时，算出其相应的不利季节影响系数，可比较不同回归式间的差异。
1.2按《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000）附录A 的公式先将土基回弹模量计算值（E 0）按式（3）调整到相当于非不利季节的值（E 0’）： E 0’= K 1·E 0 （3）式中：K 1—季节影响系数，不同地区取值范围为1.2～1.4，各地可根据经验确定。
土基顶面的回弹弯沉值，按回归 式（4）计算：L 0=9308938.00E （4）式中：E 0—土基回弹模量（MPa ）L 0—土基顶面的回弹弯沉计算值（0.01mm ）根据常州地区，土基回弹模量与弯沉值的计算结果如下：表2 土基回弹模量与弯沉值的计算结果序号 E 0（MPa ） L 0（mm ） K 1 1 15 5.35 1.4 2 20 4.09 1.4 3 22 3.74 1.4 4 25 3.32 1.4 5 26 3.20 1.4 6 30 2.79 1.4 7 32 2.63 1.4 8 35 2.42 1.4 9 34 2.48 1.4 10 40 2.13 1.4 11 60 1.46 1.4 12801.111.42历次规范对土基回弹模量的计算公式2.1不同规范中弯沉值L 0回弹模量E 0值表，见表3。
道路工程_课题--道路现场质量检测之测定路基路面回弹模量(贝克曼梁)
l检测方法：
★承载板法 适用于在现场土基表面，通过承载 板对土基逐级加载、卸载的方法，测出 每级荷载下相应的土基回弹变形值，经 过计算求得土基回弹模量。所测定的土 基回弹模量可作为路面设计参数使用。
图4-13 承载板试验现场测试装置 1-加劲横梁；2-测力计；3-钢板及球座；4-钢圆筒； 5-加载千斤顶；6-立柱及支座；7-承载板
• 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，丹麦等国家发明并几经改进形成的 落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉 仪等。
l强度和模量
• 土基回弹模量是公路设计中一个必不可少的参数。随 着对施工质量要求的提高，回弹模量值检测将会作为 控制施工质量的一个重要指标。常用方法：承载板法、 贝克曼梁法、现场CBR法等。
• • •
• • • •
弯沉值的几个概念： 1．弯沉 弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮 隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值 （回弹弯沉），以0．01mm为单位。 2．设计弯沉值 根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、 公路等级。面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。 3．竣工验收弯沉值 竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之 一。，当胳面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验 收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉 应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度， 重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。
l检测方法：
• 落垂式弯沉仪法 • 利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载 测定弯沉，属动态测试，快速连续，但须 用贝克曼梁法进行标定换算。
路基路面回弹模量检测
承载板法测定土基回弹模量
(一)目的及适用范围 本方法适用于在现场土基表面，通过承载板 对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载 下相应的土基回弹变形值，经过计算求得土基 回弹模量。测定的土基回弹模量可作为路面设 计参数使用。
路基土和含土路面材料的回弹模量与其含水量和 密实度有关。因此，测定最好在不利季节进行(不利 季节：南方为雨季，北方为春融季节)。如在非不利 季节进行测定，则应人工创造不利条件，即使土或 路面材料的含水量接近不利季节的含水量。
土基的回弹模量是公路设计中一个必不可少的参数 ，我国现有规范已给出了不同的自然区划和土质的回 弹模量值的推荐值，但由于土基回弹模量的改变将会 影响路面设计的厚度，所以建议有条件时最好直接测 定，而且随着施工质量的提高,回弹模量值的检验将会 作为控制施工质量的一个重要指标
测定回弹模量的方法，目前国内常用的主要有：承 载板法、贝克曼梁法和其他间接测试方法(如贯入仪测 定法和CBR测定法）、室内杠杆压力仪法等
加 载
（二）仪具与材料 1、标准车：按前述规定选用。 2、路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成。 弯沉采用百分表量得。 3、路表温度计：分度不大于1℃。 4、其他：皮尺、口哨、粉笔、指挥旗等。
（三）试验方法与步骤 （1）试验前准备工作 ⑴选择洁净的路面表面作为测点，要在测点处作好 标记并编号 ⑵无机结合料粒料基层的整层试验段（试槽）应 符合下列要求： ①整层试槽可修筑在行车带范围内或路肩及其他合 适处，也可在室内修筑，但均应适用于汽车测定弯 沉。 ②试槽应选择在干燥或中湿路段处，不得铺筑在软 土基上。
当某个测点观测值的 值大于下表中d/r极限值
时则应舍弃该测点，然后重复上述的步骤计算所 余各测点算术平均值（L）及标准差（S）。
路基路面现场试验检测方法之回弹模量试验检测方法
路基路面现场试验检测方法之回弹模量试验检测方法回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，如果垂直荷载为定值，土基回弹模量值愈大则产生的垂直位移就愈小；如果竖向位移是定值，回弹模量值愈大，则土基承受外荷载作用的能力就愈大，因此，路面设计中采用回弹模量作为土基抗压强度的指标。
测定回弹模量的方法，目前国内常用的主要有：承载板法、贝克曼梁法和其他间接测试方法（如贯人仪测定法和CBR测定法）。
一、承载板法1．目的和适用范围（1）本方法适用于在现场土基表面，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，经过计算求得土基回弹模量。
（2）本方法测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用。
2．仪具与材料（1）加载设施:载有铁块或集料等重物、后轴重不小于60kN的载重汽车一辆。
在汽车大梁的后轴之后约80cm处，附设加劲小梁一根作反力架。
汽车轮胎充气压力为0．50MPa。
（2）现场测试装置，由千斤顶、测力计（测力环或压力表）及球座组成。
（3）刚性承载板一块，板厚20mm，直径为Φ30cm ，直径两端设有立柱和可以调整高度的支座供安放弯沉仪测头，承载板放在土基表面上。
（4）路面弯沉仪两台，由贝克曼梁、百分表及其支架组成。
（5）液压千斤顶一台，80～100KN，装有经过标定的压力表或测力环，其容量不小于土基强度，测定精度不小于测力什量程的1／1oo。
（6）秒表。
（7）水平尺。
（8）其他：细砂、毛刷、垂球、镐、铁锹、铲等。
3．试验前准备工作（1）根据需要选择有代表性的测点，测点应位于水平的路基上，土质均匀，不含杂物；（2）仔细平整土基表面，撒干燥洁净的细砂填平土基凹处，砂子不可覆盖全部土基表面避免形成一层。
（3）安置承载板，并用水平尺进行校正，使承载板置水平状态。
（4）将试验卒置于测点上，在加劲小梁中部悬挂垂球测试，使之恰好对准承载板中心，然后收起垂球。
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城市道路路面设计中的土基回弹模量值
吴祖德
（常州市市政工程设计研究院有限公司）
内容提要在城市道路路面设计中，应综合诸多因素来确定设计的土基回弹模量值。
本文介绍土基回弹模量的确定方法，供设计人员参考。
关键词土基回弹模量城市道路
0 前言
我国道路路面设计方法中，路基力学性能参数都是采用的土基回弹模量，它是我国路面设计中的重要力学参数，它的确定直接影响到其他参数的选择与结构设计的结果。
本文主要叙述对土基回弹模量的确定及其变化对沥青路面路基工作区的影响分析。
1 设计土基回弹模量确定因素分析
1.1 首先是根据规范要求，不能低于要求的设计值
1.1.1《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）
注：要求路床应处于干燥或中湿状态。
1.1.2《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）
1.1.3《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）
1.2 根据设计工程所在地区所处自然区划查表法估计土基回弹模量参考值
如江苏省在自然区划Ⅳ1、Ⅳ1a，摘录列于表5中：
经整理后见下表：
序
号
干湿
状态
黏质土粉质土
c
W
E（MPa）
c
W
E（MPa）
1干燥
c
W≥1.2035.0～40.5
c
W≥1.0535.0～40.5
2中湿
1.10＞
c
W≥
0.95
27.75～35.0
1.05＞
c
W≥
0.90
26.5～35.0
3潮湿
0.95＞
c
W≥
0.80
21.5～27.75
0.90＞
c
W≥
0.75
18.0～26.5
4过湿
c
W＜0.80（≤15）
c
W＜0.75（≤15）
注：1）
c
W为土的平均稠度值；2）过湿状态的回弹模量是推算值（图1）。
图1 过湿状态的回弹模量是推算值
1.3 由于城市道路的路床顶面的80cm范围大部分接近于地下水位，路基土均处于过湿状态，路基土的土基回弹模量均为15MPa左右，不能作为设计所用的土基回弹模量值，均要经过处理后，才能达到设计采用值，并结合路床土在路基工作区范围，要求达到规定的压实度要求，一般采用翻挖回填压实，采用6%石灰土处理。
对土基进行处理时，处于过湿状态假定E0=15MPa，当用20～100cm6%石灰土处理时，经计算得出处理层顶面的弯沉值，再经换算成顶面的土基回弹模量值，见下表：
序号原土基回
弹模量值
（MPa）
加20cm6%石
灰土层后顶
面计算弯沉
值
（mm）
顶面弯沉值换算成回
弹模量值（MPa）
L0=9308 E0-0.938
（季节影响系数常州
地区采用为1.4）
对6%灰土处
理因无严格
强度控制要
求考虑施工
因素，给予折
减系数
设计取用
E0
（MPa）
顶面设计
弯沉值
（mm）
1 15 3.43 24 1.09 2
2 3.74
2 22 2.70 31 1.19 26 3.20
表8常州地区各种设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度表
按此处理方法，当路基工作区（规范要求的压实深度）为80cm时，则土基回弹模量值已经达到34MPa，已经满足于《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）的要求，不应小于30MPa和不应小于20MPa的要求。
我们注意到随着设计路基土基回弹模量的提高，在满足同样设计累计标准轴载次数时，路面结构厚度可以减薄，或者是同样的路面结构厚度时，可提高设计累计标准轴载次数值。
表9 各级沥青路面在不同土基回弹模量值时的设计累计标准轴次值
从表9中可以看出，增加交通量累计轴次值是土基回弹模量增加值的2.80-5.30倍。
或者是，当提高土基回弹模量设计值后，不增加路面厚度，就可以提高较多的设计累计标准轴次值。
1.4 为适应对设计的土基回弹模量值的提高，可采用8%的石灰土处理土基，对土基进行处理时，处于过湿状态假定E0=15MPa，当用20～100cm6%石灰土处理时，经计算得出处理层顶面的弯沉值，再经换算成顶面的土基回弹模量值。
所以可以采用类似的方法，保证达到设计要求的土基回弹模量时，又能满足路基工作区深度范围压实要求。
2 土基回弹模量值的提高与路基工作区深度的关系
2.1路面结构厚度不变，土基回弹模量值增加，增加设计交通量标准累计轴次值，同时路基工作区深度增加：
举例1：城市快速路的沥青路面结构如下：
4cm SMA-13
5cm AC-20C
7cm AC-25C
40cm 水泥稳定碎石
20cm 10%石灰土
E0=34、40、50、60、70、75、80、90、100MPa
表12 城市快速路的沥青路面结构在不同土基回弹模量值时的路基工作区深度值 (轴载100KN)
举例2：一级公路的沥青路面结构如下：
4cm SMA-13
6cm AC-20C
8cm AC-25C
36cm 水泥稳定碎石
20cm 低标水泥稳定碎石
E0=34、40、50、60、70、75、80、90、100MPa
2.2 当土基回弹模量值不变，在提高设计交通量标准累计轴次值时，路面结构的厚度需要增加，此时，会使提高设计交通量标准累计轴次值的路基工作区深度减少。
表14 相同的土基回弹模量，提高设计累计标准轴次时，需增加路面结构的厚度时的路基工作区深度减少（轴载100KN）
2.3 为适应相同的设计交通量标准累计轴次值时，当提高土基回弹模量值的同时，可减少路面的结构厚度，但都会使路基工作区深度加深。
表15 相同设计累计标准轴次土基回弹模量值提高路面结构厚度减少路基工作区加深
3 结束语
现行规范规定的路床压实深度，就是指的路基工作区的深度，据现有分析，根据规范规定的路基工作区深度计算方法，在标准轴载100KN时，与设计的土基回弹模量、路面结构厚度、设计交通量标准累计轴次值有关。
在实际工程项目中，会有较大的变化，所以设计应遵循现行规范规定的路床压实深度要求外，应验算该压实深度是否符合计算的路基工作区深度的要求。