范文一:半柔性路面复合材料抗压回弹模量研究
第27卷第l期 重庆交通大学学报(自然科学版)
2008年2月 JOURNAL OF CHONGOING JIAOTONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE) V01.27No.1 Feb.2008
半柔性路面复合材料抗压回弹模量研究 黄 芳,吴国雄,王 燕,张大可
(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)
摘要:通过对基体混合料设计空隙率25%的复合材料进行室内试验得到相应的抗压回弹模量,并与实体路面工程实 测弯沉反算得到的抗压回弹模量进行比较,提出了确定复合材料抗压回弹模量的改进方法,由此计算出基体混合料 空隙率分别为20%和30%对应的复合材料回弹模量,并确定了相应的取值范围,最后通过回归得到复合材料回弹模 量与基体混合料空隙率之间的关系式,由此可确定任意空隙率的复合材料回弹模量,为半柔性复合路面设计提供了 重要参数。一.
关 键词:半柔性路面复合材料;基体混合料空隙率;抗压回弹模量;代表弯沉;实测弯沉
中图分类号:U414.75文献标志码:A 文章编号:1674-0696(2008)01.0065.04
Study on Compacted Rebound Modulus of Semi-Flexible Pavement Compound Material
HUANG Fang,WU Guo-xiong,WANG Yan,ZHANG Da—ke
●
(School of Civil Engineedng&Architecture,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)
Abslract:Through experiment data,the compacted rebound modulus of semi—flexible pavement compound material (whose porosity is 25%)was calculated.Combinod this with actual metrical deflection to back—calculation compacted rebound modulus,method tO determine the compacted rebound modulus of the compound pavement Was discussed.With the method,the rebound modulus of mixture porosity of 20%and 30%respectively Were computed,and the range of compacted rebound modulus was put forward.Finally,the relationship between compacted rebound modulus and the void Was fit out.Making USe of the gained equation,rebound modulus of any porosity can be determined,which provides important parameters for designing semi-flexible compound pavement.
Key words:semi-flexible pavement compound material:base mixture porosity;compacted modulus;representative deflection:actual metrical deflection
路面材料的弹性模量分为动态弹性模量和静态 弹性模量。目前我国使用的回弹模量相当于国外的 静回弹模量,抗压回弹模量是其中的一种。路面材料 的抗压回弹模量是体现路面材料力学性质的重要指 标,反映了材料的应力一应变特性,是路面结构设计 中进行力学验算或厚度计算的一个重要参数,因此, 合理确定路面材料抗压回弹模量对路面结构设计 有非常重要的意义。
本研究所提及的半柔性复合路面材料是指在开 级配的大孔隙沥青混合料中灌入以水泥为主要成分的 特殊浆体而复合形成的材料,具有高于水泥混凝土的柔 性和高于沥青混凝土的刚性,故称为半柔性复合路面材 料uJ。目前,如何确定这种复合材料的回弹模量国内外 尚没有成熟的方法,本文对此进行研究和探索。
1回弹模量取值分析
1.1回弹模量试验研究
。本试验选用设计空隙率为25%的基体沥青混 凝土试件,按照沥青混凝土单轴压缩试验确定抗压
收稿日期:2007-01.31;修订13期:2007.04—27’。。
基金项目:重庆市科技攻关项目(cste,2006AC6067)
作者简介:黄芳(1983-),女,江西金溪人,硕士研究生,主要从事道路工程研究工作。E—mail:huangfan91983115@163.corn#手机:13452198362。
万 方数据
66重庆交通大学学报(自然科学版) 第27卷
回弹模量的方法,分析研究半柔性混合料的抗压回 弹模量取值。具体步骤为:
1)确定加载级别:测试抗压强度平均值P,大体 分为10级荷载,分别取0.1P,0.2P,…,0.7P 7级 (可取成接近的整数)作为试验荷载;
2)按照20℃的标准试验温度,2mm/min的加载 速率,分7级(o.1尸一0.7P)对半柔性混合料试件进 行加载,记取千分表读数及实际荷载,得到各级荷载 的回弹变形AL;;
3)按式(1)计算各级荷载下的试件实际承受的 压强ql;
4)绘制q。一血;关系图,进行原点修正;
5)根据此修正原点坐标轴从第5级荷载(o.5D 读取压强95及相应的AL,;
6)试件的抗压回弹模量按式(2)计算。计算结果 如表1。
表l抗压回弹模量计算(全应力)
qi:等 (1) _蔷 u’
E’=等 ⑦
式中,qi为相应于各级试验荷载作用下的压强,MPa; 只为施加于试件的各级荷载,N;∥为抗压回弹模 量,MPa;q,为相应于第5级荷载(o.5P)时的荷载压 强,MPa:h为试件轴心高度,mm;AL,为相应于第5级荷载(0.5P)时经原点修正后的回弹变形,mm。 试验参照文献[3]中相关条文进行。规程要求将 qi—At,i关系绘成一平顺的连续曲线,使之与坐标轴相 交得出修正原点,根据此修正原点坐标轴从第5级荷 载(o.5P)读取压强口:及相应的△厶。本论文考虑到 数据虽比较集中,但如果绘成连续曲线时,进行原点 修正时人为因素影响较大,得出相应的△L,不稳定, 从而影响抗压回弹模量的取值,故考虑采用线形回归 进行原点修正,得到了较稳定可靠的△厶,见表1。 按照测定沥青混合料抗压回弹模量的方法,考 虑7级荷载,通过直线回归分析进行原点修正,算出 的回弹模量值都在1000一l 100MPa之间,比普通 沥青混凝土的回弹模量值低得多,这不符合半柔性 复合材料刚柔互济的特性。故直接套用沥青混合料 抗压回弹模量的测试方法是否可以用来确定半柔性 复合材料抗压回弹模量仍值得商榷。3个试件的各 级荷载压强m与回弹变形关系△厶分别如图l、图2和图3。
1.2现场实测弯沉反算的抗压回弹模量
通过对武汉.孝感高速公路半柔性复合路面(空 隙率为25%)AK0+070一AK0+830实路段及BK l+ 050一BK l+930路段的检测弯沉值,按照贝克曼梁 测定沥青路面回弹模量弯沉的试验方法协4】,计算出 代表弯沉。鉴于国内半柔性复合路面设计仍按柔性 路面的设计方法,故本文仍采用公路路面设计程序 系统HPDS反算回弹模量。具体计算步骤为恻: 1)测定时沥青层的平均温度按式(3)计算:
万 方数据
第1期
黄
芳等:半柔性路面复合材料抗压回弹模量研究
67
1‘ 3‘ 3?
鲎2.
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詈-.
1. O‘ 0
回弹变形AL/(o.01m)
图1
q。一血;关系(试件1)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
回弹变形厶£/(0.OlIm)
图2
q;一zlL‘关系(试件2)
回弹变形址/(0.0lm)
图3
q;一缸;关系(试件3)
r=(%+咒+冗)/3(3)
式中,r为测定时沥青层平均温度,℃;%为根据死
查规范上标准图决定的路表下25mm处的温度,℃; 死为根据%查规范上标准图决定的沥青层中间深 度的温度,℃;Z为根据死查规范上标准图决定的 沥青层底面处的温度,℃。
2)按式(4)换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值
L∞:
L20=岛xK
(4)
式中,K为温度修正系数;£∞为换算为200C的沥青 路面回弹弯沉值,0.01mm;L,为测定时沥青面层内 平均温度}r为时的回弹弯沉值,0.01ram。
3)按式(5)计算每一个评定路段的代表弯沉:
厶=云+睨
(5)
式中,厶为一个评定路段的代表弯沉,0.01Innl;L为 一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均 值,O.01mm;S为个评定路段内经各项修正后的全 部测点修正后的全部测点弯沉的标准差,0.01nl/ll;五 为与保证系数有关的系数,高速公路取1.645。
4)反算回弹模量。按计算区间计算的总弯沉和回
弹模量如表2。
表2路面结构及回弹模量
本文结合实测弯沉,采用公路路面设计程序系统 HPDS进行模量反算,具体路面结构及相应参数为:
公路等级:高速公路 新建路面的层数:4
标准轴载:BZZ.100
路面设计弯沉值:29.4(0.01mm) 路面设计层层位:1
由表3可知,由实测弯沉反算得到的回弹模量 值均在2
000~2800
MPa范围内,明显大于室内
试验计算得到的抗压回弹模量(1
054。269
MPa及
1010.002
MPa),因此,按照沥青混合料抗压回弹模
量的试验方法,确定半柔性复合路面材料的抗压回 弹模量偏差较大。
1.3修正回弹模量方法
半柔性复合路面材料由于掺入水泥浆,水泥浆 的凝结力与沥青混合料的粘结力,组成强固的复合
力,增大了整体承载能力,从而也提高了回弹模量。 因此,本文通过对沥青混合料抗压回弹模量试验方法 加以修正,提出了一种新的计算半柔性材料回弹模 量的方法,即不考虑低应力情况,只考虑高应力状态 (取0.4
P。0.7
P)时,如果按照规范仍采用线形回
归,计算得到的抗压回弹模量仅为1100
MPa左右,
明显小于由实测弯沉反算得到的回弹模量值(2
000~
2800
MPa),且并未体现出半柔性路面材料的柔中
掺刚的特性,与实际情况不符,故本文考虑采用曲线 回归分析进行原点修正,从而得到修正后的回弹变 形,最后按式(2)计算抗压回弹模量,如表3。3个试 件的各级荷载(0.4P~0.7P)的压强与回弹变形关 系分别如图4、图5和图6。
屯
瓢 瓢 &
坯
L L m
。
05O 5
5O 5O
4置322L L n ∞量、
万 方数据
重庆交通大学学报(自然科学版)
第27卷
表3总弯沉及回弹模量
计算区间
平均总弯沉
修正总弯沉 标准差 修正标准差
代表弯沉
回弹模量
Z,nl
1/(o.0l mrII)L/(O.01rm)口,(o.Ol mm)
S1(0.Ol nun)
厶1(0.01ram)
gc,(MPa)
注:死=34。C,5d日平均气温为3l℃。
∞
是 秭
憩 出
矗
是 廿
鹱 蚓
图4
q;一AL。关系(试件1)
回弹变形址/(0.01姗)
图5
q;一ALi关系(试件2)
,图6qt一△厶关系(试件3)
由表4可知,改进方法得到的回弹模量介于
2200-2500
MPa,高于沥青混凝土的回弹模量,体
现了半柔性复合路面材料的刚性特征,并且与实测 弯沉反算的回弹模量(2
000—2800
MPa)吻合较
好。因此,本文考虑高应力情况(取0.4P一0.7P)下 通过曲线回归计算回弹模量值的方法合理可行。、
2抗压回弹模量与空隙率的关系
按上述方法计算设计空隙率为20%、25%和30%
表4回弹模量计算(高应力)
的半柔性路面混合料的抗压回弹模量,分别取其平 均值列于表5。对表5数据进行回归分析,得到回归 方程和回归曲线阴,分别如式(6)和图7。
表5半柔性路面混合料抗压回弹模量结果
图7DI,关系
(下转第133页)
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万 方数据
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(上接第68页)
Y=8.3x2—319.7x 4-5181.4(6) 式中,茗为母体沥青混凝土的设计空隙率y,%,取值 范围20%~30%;Y为抗压回弹模量E,MPa。
如图7,空隙率越大,抗压回弹模量也越大,在 母体沥青混凝土中灌入的水泥浆就越多,水泥浆占的 比例增加,表现的刚性就越明显。由于水泥浆的弹性 模量咀显大于沥青混凝土,因而提高了半柔性复合路 面的回弹模量,使得其模量值明显大于沥青混凝土路 面,体现了刚性的特点。根据式(6),可以计算半柔性 路面材料设计空隙率所对应的抗压回弹模量。 3结语
1)确定半柔性复合路面材料的抗压回弹模量,应 采用修正的回弹模量测试和计算方法,即选取半柔 性路面混合料试件在高应力状态(即取0.4—0.7固 下、经原点修正后的第5级荷载对应的回弹变形来 计算抗压回弹模量;
2)半柔性复合路面材料的抗压回弹模量一般不 小于l 800MPa,高于沥青混凝土路面,充分体现了 其刚柔互济的特性;
3)研究表明,基体沥青混合料设计空隙率为20%一30%的半柔性复合材料的抗压回弹模量的取值范 围为l 800.3200MPa;
(4):552.556.
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4)建立了半柔性复合材料的抗压回弹模量E与 空隙率y之间的关系,并给出了相应的By关系曲 线,可以作为确定其它设计空隙率的复合材料回弹 模量的依据:
5)半柔性复合路面由于掺入水泥胶浆,其回弹 模量可能变化较大,其变化规律的研究有待进一步 研究。
参考文献:
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万 方数据
半柔性路面复合材料抗压回弹模量研究
作者:黄芳 , 吴国雄 , 王燕 , 张大可 , HUANG Fang, WU Guo-xiong, WANG Yan, ZHANG Da-ke
作者单位:重庆交通大学土木建筑学院,重庆,400074
刊名:重庆交通大学学报(自然科学版)
英文刊名:JOURNAL OF CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES)年,卷(期):
2008,27(1)
参考文献(7条)
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本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cqjtxyxb200801017.aspx
范文二:路基路面回弹模量检测
河南交通职业技术学院教案
第七章 路基路面强度指标检测
教学目的要求
1、 掌握路基路面回弹模量现场测定方法~并对结果进行计算与处理。 重点与难点
1、 贝克曼梁测定路基路面回弹模量的步骤,
2、 承载板测定土基回弹模量的步骤。
复习
1、 贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉的步骤,
2、 温度修正,
新课内容
?7-2 路基路面回弹模量检测 一、贝克曼梁测定路基路面回弹模量
用弯沉仪测试各点的回弹弯沉值,通过计算求得该材料的回弹模量值的试验适用于?基和厚度不小于1m的粒料整层表面,也适用于在旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。
(—)检测器具与材料
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。
(二)方法与步骤
1、准备工作
?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。
?无机结合料粒料基层的整层试验段(试槽)应符合下列要求:
?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。
?试槽应选择在干燥或中湿路段处,不得铺筑在软土基上。
?试槽面积不小于3m×2m,厚度不宜小于1m。铺筑时,先挖3m×2m×1m(长×宽×深)的坑,然后用欲测定同一种路面材料按有关规定的压实度分层铺筑并压实。直至顶面,使其达到要求的压实度标准。同时应严格控制材料组成,配比均匀一致,符合施工质量要求。
?试槽表面的测点间距可按图7-2布置在中间2m×1m的范围内,可测定23点。
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2、测试步骤
选择适当的标准车,实测各测点处 50
路面回弹弯沉值。如在旧沥青路面L × × × × × i × × × × 上测定时,应读取温度,并测定弯沉值4×25 200 × × × × × 的温度修正,得到标准温度20?时的 × × × × 弯沉值。 × × × × × (三)计算 50 1、分别计算全部测定值的算术平
50 8 × 25 50 均值、单次测量的标准差S和自然误L
300
图7-2试槽表面的测点布置(尺寸单位:cm) 差: r0
L,Ln,i
2L,L,,,iS, n,1
r,0.675,S0
式中:L——回弹弯沉的平均值,0.01mm;
S——回弹弯沉值的标准差,0.01mm;
——回弹弯沉值的自然误差,0.01mm; r0
——各测点的回弹弯沉值,0.01mm; Li
n——测点总数。
2、计算各测定值与算术平均值的偏差值d,L,L,并计算较大的偏差与自然误差之比ii
dr。当某个测点观测值的dr值大于表7-4中极限值时则应舍弃该测点,然后重复上dri0i0
L述的步骤计算所余各测点算术平均值()及标准差(S)。
相应于不同观测次数的d/r极限值 表7-4
n 5 10 15 20 50
d/r 2.5 2.9 3.2 3.3 3.8
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3、按下式计算代表弯沉值:
L,L,Sr
式中:——计算代表弯沉; Lr
——舍弃不合要求的测点后所余各测点弯沉的算术平均值; L
S——舍弃不符合要求的测点后所余各测点弯沉的标准差。
4、按下式计算土基、整层材料的回弹模量()或旧路的综合回弹模量: E1
,p22 E,,,1,,,1Lr
式中:——计算的土基、整层材料的回弹模量或旧路的综合回弹模量,MPa; E1
p——测定车轮的平均垂直荷载,MPa;
δ——测定用标准车双圆荷载单轮传压面当量圆的半径,cm;
μ——测定层材料的泊松比,根据路面设计规范的规定取用。我国土基通常采用0.35,
沥青材料通常采用0.25;
α——弯沉系数,为0.712。
(四)检测报告的内容
报告应包括弯沉测定表、计算代表弯沉、采用的泊松比及计算得到的材料回弹模量等,E1对沥青路面应报告测试时的路面温度。
二、承载板测定土基回弹模量
在现场土基表面用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,作为路面设计参数使用。
(一)检测器具与材料
1、加载设施:载有铁块或集料等重物、后轴重不小于60KN载重汽车一辆,作为加载设备,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。承载板安放在土基表面上。
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,其量程不小于土基强度,测定精度不小于测力计量程的。 1100
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6、秒表、水平尺、细砂、毛刷、垂球、镐、铁锹、铲等。
(二)方法与步骤
1、准备工作
?根据需要选择有代表性的测点,测点应位于水平的路基上,路基土质均匀,不含杂物。
?仔细平整土基表面,撒干燥洁净的细砂填平凹处,砂子不可覆盖全部土基表面,避免形成一层。
?安置承载板,并用水平尺进行校正,使承载板处于水平状态。
?将试验车置于测点上,在加劲小梁中部悬挂锤球测试,使之恰好对准承载板中心,然后收起垂球。
?在承载板上安装千斤顶,上面衬垫钢圆筒、钢板,并将球座置于顶部与加劲横梁接触,如用测力环时,应将测力环置于千斤顶与横梁中间,千斤顶及衬垫物必须保持垂直,以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
?安放弯沉仪,将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上,百分表对零或其他合适的初始位置上。
2、测试步骤
?用千斤顶开始加载,注视测力环或压力表,至预压0.05MPa,稳压1min,使承载板与土基紧密接触,同时检查百分表的工作情况是否正常,然后放松千斤顶油门卸载,稳压1min后,将指针对零或记录初始读数。
?测定土基的压力—变形曲线,用千斤顶控制加载,采用逐级加载卸载法,用压力表或测力环控制加载量。荷载小于0.1MPa时,每级增加0.02MPa,以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数,每次加载至预定荷载(P)后,稳定1min,立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤卸载至0,待卸载稳定1min后再次读数。每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30%时,取平均值,如超过30%则应重测。当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。
?各级荷载的回弹变形和总变形,按以下方法计算:
回弹变形L,(加载后读数平均值,卸载后读数平均值)×弯沉仪杠杆比
'L总变形,(加载后读数平均值,加载初始前读数平均值)×弯沉仪杠杆比
?测定总影响量α。最后一次加载卸载循环结束后,取走千斤顶,重新读取百分表初读数,然后将汽车开出10m以外,读取终读数,两只百分表的初、终读数差之平均值即为总影响量α。总影响量是汽车后轴荷载对施测点的回弹变形。
?在试验点下取样,测定材料含水量,取样数量如下:
最大粒径不大于5mm,试样数量约120g;
最大粒径不大于25mm,试样数量约250g;
最大粒径不大于40mm,试样数量约500g。
?在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法等测定土基的密度。
(三)计算
1、各级压力的回弹变形值加上该级的影响量后,则为计算回弹变形值。表7-5是以后轴重
河南交通职业技术学院教案 60kN的标准车为测试车的各级荷载影响量的计算值。当使用其他类型的测试车时,各级压力下的影响量按下计算: ,i
2,T,TDP,,12i ,,,,i4TQ1
式中:——测试车前后轴距,m; T1
——加劲小梁中点距后轴距离,m; T2
D——承载板直径,m;
Q——测试车后轴重,N;
——各级荷载下的承载板压力,Pa; Pi
——各级荷载下的影响量压力的分影响量,0.01mm。 ,i
各级荷载影响量(后轴60kN) 表7-5 承载板压力(MPa) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50
影响量 ,0.06α 0.12α 0.18α 0.24α 0.36α 0.48α 0.60α i
2、将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上,排除显著偏离的异常点并绘出顺滑的P,L
'曲线,如曲线起始部分出现反弯,应修正原点O,则是修正的原点。 o
3、按下式计算相当于各级荷载下的土基回弹模量值: Ei
PD,i2 E,,,,1,,i0L4i
式中:E——相应于各级荷载下土基回弹模量,MPa; i
——土的泊松比,根据部颁路面设计规范规定选用。当无规定时,非粘性土可取0.3,,0
高粘性土取0.5,一般可取0.35或0.4;
D——承载板直径30cm;
P——承载板单位压力,MPa; i
河南交通职业技术学院教案
——相对于荷载时的计算回弹变形值,cm。 LPii
4、取结束试验前的各回弹变形值按线性回归方法由下式计算土基回弹模量值: E0
P,D,i2 E,,,,1,,i0L4,i
式中:——土基回弹模量,MPa; E0
——土的泊松比,根据设计规范选用。 ,0
D——承载板直径30cm;
——计算回弹变形值,cm。 Li
' L,L,,iii
——各级荷载下的影响量,0.01mm; ,i
'——各级荷载下的实测弯沉值,cm; Li
——对应的各级压力值。 PLii
(四)检测报告内容
应记录下列结果:
?试验时所采用的汽车类型。
?近期天气情况。
?试验时土基的含水量(,)。
?土基密度和压实度。
?相应于各级荷载下的土基回弹模量值。 Ei
?土基回弹模量值(MPa)。 E0
小结
本节着重讲述回弹模量的检测,分别学习了贝克曼梁测定路基路面回弹模量和承载板测定土
基回弹模量两种试验方法。重点让学生掌握这两种方法的工作原理、试验步骤、数据的整理和结
果的处理,并能够根据检测数据对工程质量作出正确的评定。
范文三:材料回弹模量
一、中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围
土组 公路自然区划分
II III IV V VI 26~42 40~50 39~50 30~60 50~60 土质砂
25~45 30~40 25~45 30~45 30~45 粘质土
22~46 32~54 30~0 27~43 30~45 粉质土
二、垫层和基层材料回弹模量经验参考值范围
材料类型 回弹模量 材料类型 回弹模量
80~100 1300~1700 中、粗砂 石灰粉煤灰稳定粒料
150~200 1300~1700 天然砂砾 水泥稳定粒料
180~220 600~800 未筛分碎石 沥青碎石,粗粒式,20?,
200~250 800~1200 级配碎砾石,垫层, 沥青混凝土,粗粒式,20?,
250~350 1000~1400 级配碎砾石,基层, 沥青混凝土,中粒式,20?,
200~700 1300~1700 石灰土 多孔隙水泥碎石,水泥剂量
9.5%~11%,
600~900 600~800 石灰粉煤灰土 多孔隙沥青碎石,20?,沥青
含量2.5%~3.5%,
范文四:路基路面回弹模量的结课论文
路基路面的回弹模量结课论文
交通工程09-2班 覃建国 3090538226
摘要:
路基路面的回弹模量是评价路基土和各种路面材料强度的重要指标~也是路面设计必不可少的参数之一。它可以反映土基和路面材料在荷载作用下变形的性质。在一定车轮荷载作用下~回弹模量越大~说明路基或路面材料的变形越小~即刚度越大。回弹模量同样也会影响到路基的使用质量和使用寿命。
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~具体参见《公路沥青路面设计规范》,JTJ 014一97,中附录E?土基回弹模量参考值?表。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。
关键词:回弹模量 检测方法 参数
既然回弹模量对于路基路面是一个很重要的参数~回弹模量的检测就显得很重要了~那么通过什么方法能够检测到土基的回弹模量呢,及怎样做,
目前国内常用的检测回弹模量的方法主要有: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测定法人,。
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,现场测试装臵~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,安臵承载板~并用水平尺进行校正~使承载板臵水平状态。
,4,将试验卒臵于测点上~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。
,5,在承载板上安放千斤顶~上面衬垫钢圆筒~并将球座臵于顶部与加劲横梁接触。如用测力环时~应将测力环臵于千斤顶与横梁中间~千斤顶及衬垫物必须保持垂直~以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
,6,安放弯沉仪~将两台弯沉仪的测头分别臵于承载板立柱的支座上~百分表对零或其他合适的初始位臵。
4(测试步骤
,1,用千斤顶开始加载~注视测力环或压力表~至预压0.O5MPa、稳压1min~使承载板与土基紧密接触~同时检查百分表的工作情况是否正常~然后放松千斤顶油门卸载~稳压1min~将指针对零或记录初始读数。
,2,测定土基的压力一变形曲线。用千斤顶加载,采用逐级加载卸载法~用压力表或测力环控制加载量,荷载小于0(1MPa时~每级增加0(O2MPa~以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后~稳定1min~立即读记两台弯沉仪百分表数值~然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0~待卸载稳定1min后~再次读数~每次卸载后百分表不再对零。当两
台弯沉仪百分表读数之差小于平均值的30,时~取平均值。如超过30,~则应重测~当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。 ,3,各级荷载的回弹变形和总变形~按以下方法计算:
回弹变形L=,加载后读数平均值一卸载后读数平均值,×调弯沉仪杠杆比
总变形L ‘ =,加载后读数平均值一加载初始前读数平均值,×调弯沉仪杠杆比
,4,测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后~取走千斤顶~重新读取百分表初读数,然后将汽车开出10m以外~读取终值数~两只百分表的初、终读数差之平均值乘弯沉仪杠杆比即为总影响量a。
,5,在试验点下取样~测定材料含水量。取样数量如下: 最大粒径不大于5mm~试样数量约120g,
最大粒径不大于25mm~试样数量约250g;
最大粒径不大于40mm~试样数量约500g。
,6,在紧靠试验点旁边的适当位臵~用灌砂法或环刀法或其他方法测定土基的密度。
5.计算
,1, 各级压力的回弹变形加上该级的影响量后~则为计算回弹变形值。表6-7是以后轴重60KN的标准车为测试车的各级荷载影响量的计算值。当使用其它类型测试车时~计算各级压力下的影响量 ai 。 ,2,将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上~排除显著偏离的
异常点并绘出顺滑的P一L曲线~如曲线起始部分出现反弯~应修正原点。
,3,计算相应于各级荷载下的土基回弹模量值。
,4,取结束试验前的各回弹变形值按线形回归方法计算土基回弹模量E0 值。
6(报告
1,本实验采用的标准记录格式。
2,试验报告应记录下列结果:
,1,试验时所采用的汽车,
,2,近期天气情况,
,3,试验时土基的含水量,
,4,土基密度和压实度,
,5,相应于各级荷载下的土基回弹模量值,
,6,土基回弹模量值。
二、贝克曼梁法
1(目的和适用范围
本方法适用于在土基、厚度不小于1m的粒料整层表面~用弯沉仪测试各侧点的回弹弯沉值~通过计算求得该材料的回弹模量值的试验,也适用于在旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。
2(试验方法与步骤
1,准备工作
,1,选择洁净的路基表面、路面表面作为测点~在测点处作好标记
并编号。
,2,无结合料粒料基层的整层试验段,试槽,应符合下列要求:
?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~但均应适于用汽车测定弯沉。
?试槽应选择在干燥或中湿路段处~不得铺筑在软土基上。
?试槽面积不小于3m x 2m~厚度不宜小于lm。铺筑时~先挖3mx2mxlm,长x宽x深,的坑~然后用欲测定的同一种路面材料按有关施工规定的压实层厚度分层铺筑并压实~直至顶面~使其达到要求的压实度标准。同时应严格控制材料组成~配比均匀一致~符合施工质量要求。
?试槽表面的测点问距布臵在中间2mxlm的范围内~可测定23点。
2,测试步骤
按上述方法选择适当的标准车~实测各测点处的路面回弹弯沉值Li 。如在旧沥青面层上测定时~应读取温度~并按规定的方法进行测 定弯沉值的温度修正~得到标准温度20?时的弯沉值。
3~计算
,1, 计算全部测定值的算术平均值、单次测量的标准差和自然误差。 ,2,计算各测点的测定值与算术平均值的偏差值山~并计算较大的偏差与自
然误差之比di /r 0 。当某个测点观测值di/r 0 的值大于d,r极限值时则应舍弃该测点~然后重新计算所余各测点的算术平均值,L’ ,及标准差,s,。
,3,计算代表弯沉值。
,4,计算土基、整层材料的回弹模量,E1,或旧路的综合回弹模量。
4(报告
报告应包括弯沉测定表、计算的代表弯沉、采用的泊松比及计算得到的材料回弹模量
等~对沥青路面应报告测试时的路面温度。
三、其它间接测试方法
土基回弹模量也可用长杆贯人综合次数法和CBR间接推算法来求算。长杆贯入综合次
数法是利用长杆贯人仪~试验时记录测头击人土中每10cm所需的锤击次数~直至贯人土中
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、66cm和75cm时压应力略加调整作为各层的权数。
CBR值间接推算法是利用CBR测试结果关系式求算E值。 参考文献:
[1]JTG E40-2008,公路路基路面现场测试规程。
[2]李宇峙,邵腊庚,路基路面工程检测技术。北京:人民交通出版社,2003。
[3]段丹军,路基回弹模量的快速检测。长沙理工大学硕士学位论文,2004.
[4]石鸿,公路土基回弹模量测试方法及推荐值研究,长安大学硕士
学位论文,2005。
[5]张博,路基模量现场检测方法试验研究,内蒙古工业大学硕士学位论文.2006。
[6]段丹军,查旭东,张起森,应用便携式落锤式弯沉仪测定路基回弹模量,交通运输工程学报,2004。
[7]王俊梅,王选仓,土基回弹模量测试方法相关关系比较。华东公路,2006。
[8]长沙理工大学,公路路基回弹模量的研究报告,2004。 [9]郭成超,钟燕辉,李嘉,张景伟.路基承载力的评定。华北水利水电学报.2006。
范文五:路基路面回弹模量试验检测方法
路基路面回弹模量试验检测方法
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,具体参见《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014一97)中附录E“土基回弹模量测定仪参考值”表。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)口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(如贯人仪测定法和CBR测定法人)。
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。
(5)在承载板上安放千斤顶,上面衬垫钢圆筒,并将球座置于顶部与加劲横梁接触。如用测力环时,应将测力环置于千斤顶与横梁中间,千斤顶及衬垫物必须保持垂直,以免加压时千斤顶倾倒发生事故并影响测试数据的准确性。
(6)安放弯沉仪,将两台弯沉仪的测头分别置于承载板立柱的支座上,百分表对零或其他合适的初始位置。
4.土基回弹模量测定仪测试步骤
(1)用千斤顶开始加载,注视测力环或压力表,至预压0.O5MPa、稳压1min,使承载板与土基紧密接触,同时检查百分表的工作情况是否正常,然后放松千斤顶油门卸载,稳压1min,将指针对零或记录初始读数。
(2)测定土基的压力一变形曲线。用千斤顶加载,采用逐级加载卸载法,用压力表或测力环控制加载量,荷载小于0.1MPa时,每级增加0.O2MPa,以后每级增加0.04MPa左右。为了使加载和计算方便,加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载后,稳定1min,
立即读记两台弯沉仪百分表数值,然后轻轻放开千斤顶油门卸载至0,待卸载稳定1min后,再次读数,每次卸载后百分表不再对零。当两台弯沉仪百分表读数之差小于平均
值的30%时,取平均值。如超过30%,则应重测,当回弹变形值超过1mm时,即可停止加载。
(3)各级荷载的回弹变形和总变形,按以下方法计算:
回弹变形L=(加载后读数平均值一卸载后读数平均值)×调弯沉仪杠杆比
总变形L ‘ =(加载后读数平均值一加载初始前读数平均值)×调弯沉仪杠杆比
(4)测定汽车总影响量a。最后一次加载卸载循环结束后,取走千斤顶,重新读取百分表初读数,然后将汽车开出10m以外,读取终值数,两只百分表的初、终读数差之平均值乘弯沉仪杠杆比即为总影响量a。
(5)在试验点下取样,测定材料含水量。取样数量如下:
最大粒径不大于5mm,试样数量约120g;
最大粒径不大于25mm,试样数量约250g;
最大粒径不大于40mm,试样数量约500g。
(6)在紧靠试验点旁边的适当位置,用灌砂法或环刀法或其他方法测定土基的密度。
5.计算
(1) 各级压力的回弹变形加上该级的影响量后,则为计算回弹变形值。表6-7是以后轴重60KN的标准车为测试车的各级荷载影响量的计算值。当使用其它类型测试车时,计算各级压力下的影响量 ai 。
(2)将各级计算回弹变形值点绘于标准计算纸上,排除显著偏离的异常点并绘出顺滑的 P一L曲线,如曲线起始部分出现反弯,应修正原点。
(3)计算相应于各级荷载下的土基回弹模量值。
(4)取结束试验前的各回弹变形值按线形回归方法计算土基回弹模量E0 值。
6.报告
1)本实验采用的标准记录格式。
2)试验报告应记录下列结果:
(1)试验时所采用的汽车;
(2)近期天气情况;
(3)试验时土基的含水量;
(4)土基密度和压实度;
(5)相应于各级荷载下的土基回弹模量值;
(6)土基回弹模量值。
二、贝克曼梁弯沉仪法
1.目的和适用范围
本方法适用于在土基、厚度不小于1m的粒料整层表面,用弯沉仪测试各侧点的回弹弯沉值,通过计算求得该材料的回弹模量值的试验;也适用于在旧路表面测定路基路面的综合回弹模量。
2.试验方法与步骤
1)准备工作
(1)选择洁净的路基表面、路面表面作为测点,在测点处作好标记并编号。
(2)无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,但均应适于用汽车测定弯沉。
②试槽应选择在干燥或中湿路段处,不得铺筑在软土基上。
③试槽面积不小于3m x 2m,厚度不宜小于lm。铺筑时,先挖3mx2mxlm(长x宽x深)的坑,然后用欲测定的同一种路面材料按有关施工规定的压实层厚度分层铺筑并压实,直至顶面,使其达到要求的压实度标准。同时应严格控制材料组成,配比均匀一致,符合施工质量要求。
④试槽表面的测点问距布置在中间2mxlm的范围内,可测定23点。
2)测试步骤
按上述方法选择适当的标准车,实测各测点处的路面回弹弯沉值Li 。如在旧沥青面层上测定时,应读取温度,并按规定的方法进行测 定弯沉值的温度修正,得到标准温度20℃时的弯沉值。
3,计算
(1) 计算全部测定值的算术平均值、单次测量的标准差和自然误差。
(2)计算各测点的测定值与算术平均值的偏差值山,并计算较大的偏差与自
然误差之比di /r 0 。当某个测点观测值di /r 0 的值大于d/r极限值时则应舍弃该测点,然后重新计算所余各测点的算术平均值(L’ )及标准差(s)。
(3)计算代表弯沉值。
(4)计算土基、整层材料的回弹模量(E1)或旧路的综合回弹模量。
4.报告
报告应包括弯沉测定表、计算的代表弯沉、采用的泊松比及计算得到的材料回弹模量 等,对沥青路面应报告测试时的路面温度。
三、其它间接测试方法
土基回弹模量测定仪也可用长杆贯人综合次数法和CBR间接推算法来求算。长杆贯入综合次
数法是利用长杆贯人仪,试验时记录测头击人土中每10cm所需的锤击次数,直至贯人土中 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、66cm和75cm时压应力略加调整作为各层的权数。
CBR值间接推算法是利用CBR测试结果关系式求算E值。
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