弯沉的概念及计算方法

弯沉的概念及计算措施李燕 路面弯沉是路基和路面构造不同深度竖向变形的总和。它是以路面在车辆荷载反复作用下浮现纵向裂缝为临界状态，以纵向网裂为破坏状态，它重要反映车辆荷载作用下路面构造整体，涉及构造层部分应力与抗力失衡状态时的体现特性。弯沉另一种含义是道路构造表面在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测的路面弯沉值。柔性路面在荷载作用下产生竖向变形，在荷载作用后，变形的量是弯沉值。弯沉值的概念就是荷载对路基路面作用前后，路基、路面发生变形的大小。用1/100毫米做计算单位。弯沉值的拟定对新建道路的意义很大，也是工程初始阶段必须考虑的因素和重要的设计指引资料。一般状况下，弯沉值越小，则构造强度越高。在旧路改造前，对原有道路进行实际弯沉测量，可以勘测路况，作为道路补强设计的根据。在新建道路施工中或竣工后，弯沉测量可以检查施工质量与否达到设计强度规定和规范规定的原则指标。因此弯沉值的计算和拟定作为道路质量的合格原则之一，我们作为设计人员必须注重而不能忽视的。 弯沉值的测定措施叫贝克曼梁测定法。是由美国人贝克曼于1953年发明的。此措施作为道路补强设计及施工时弯沉检查的手段，在全世界得到了广泛的应用。此措施重要是用于沥青路面的弯沉检测。混凝土路面弯沉的检测措施一般为落锤式检测法。具体检测措施如下： 沥青路面的弯沉检测以沥青面层平均温度20时为准，当路面温度在202以内可不用修正，在其她温度测试时，对沥青层厚度不小于5cm的沥青路面，弯沉值应予以修正。 需要的仪具和材料： （1）原则车；双轮，后轴双侧4轮的载重车。其原则轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及、轮胎气压等重要参数符合下表规定。测试车应采用后轮10吨原则轴载BZZ-100的汽车。 2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架构成。贝克曼梁由合金铝制成，上有水准泡，其前臂（接触地面）与后臂（装百分表）长度比为2:1.弯沉仪长度有两种：一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m;另一种加长的弯沉仪长5.4 m，前后臂分别是3.6 m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定期，应采用长度为5 .4 m的贝克曼梁弯沉仪；对柔性基层和混合式构造沥青路面可采用长度为3 .6mi的贝克曼梁弯沉仪测定。原则轴载级别BZZ-100后轴原则轴载P(KN)1001一侧双轮荷载（KN)500.5轮胎充气压强（MPA)0.700.05单轮传压面当量圆半径（CM)21.300.5轮隙宽度应满足能自由插入弯沉仪测头的测试规定 （3）措施和环节： 在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔画上标记。 将实验车后轮轮隙对准测试点后约3-5CM处的位置上。 将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得遇到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3-5M 处），并安装百分表于弯沉仪测定杆上，百分表调零。 测定着吹哨发令指挥车辆缓缓迈进，百分表随路面变形的增长而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续迈进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（约3m以上）后，指挥汽车停止。待表针回转稳定后，再次读取终读数L2。汽车迈进的速度宜为5 km/h左右。 弯沉值的精确测量为道路的各阶段施工提供根据。下面结合弯沉分类来论述弯沉值的计算措施。弯沉重要分为设计弯沉，容许弯沉和计算弯沉。 1设计弯沉 设计弯沉值是路面强度控制弯沉值，是项目筹划阶段经勘察现场实际状况后拟定相应构造类型和公路级别后来经计算获得的路面弯沉指标。也是路面竣工后第一年不利季节，路面在原则轴载作用下所测得的最大回弹弯沉值。理论上是路面使用周期中的最小弯沉值，是路面验收监测的指标之一。设计弯沉值应考虑道路级别，设计年限内的合计原则当量轴次，以及面层和基层类型等因素。 L d=600Ne-0.2AcAsAb式中， Ld设计弯沉值（0.01 mm) Ne设计年限内一种车道合计当量轴次（次/车道） 都市道路设计规范 Ac道路分类级别，按不同都市，不同级别的道路， 大 都市迅速道0.85，主干道1.0，次干道1.1，支路1.2。 As面层类型系数，沥青混凝土面层1.0，沥青碎石，沥青贯入式碎（砾）石1.1，沥青表面处置1.21，粒料1.3。 Ab路面构造类型系数，半刚性基层沥青路面1.0，柔性基层沥青路面为1.6。 2容许弯沉 容许弯沉是合格路面在正常使用周期末不利季节，路面处在临界破坏状态时，浮现的最大回弹弯沉值。是在设计弯沉之后通过路面强度不断衰变的一种变化值。理论上是一种最小值。其公式如下： Lr=720Ne-0.2AcAs式中， Lr容许弯沉值（0.01） Ne同上。 Ac同上。 3计算弯沉 计算弯沉分检测弯沉值和理论弯沉值 （1）检测弯沉值：即路段内实测路弯沉值。这是贝克曼梁法实测弯沉值。计算公式如下： L0=( L0+ZaS)K1 K3式中， L0路段内实测路标弯沉代表值（0.01mm） L0路段内实测路表弯沉平均值（0.01mm） L0=Li/ N Li路段内实测点弯沉值（0.01mm） N有效实测点数 S路段内实测路表弯沉原则差（0.01） S=（Li- L0）2/（N-1) Za与保证率有关的系数，高速公路、一级公路 Za=1.645,其他公路沥青路面Za=1.5 K1季节影响系数，根据本地经验拟定。 附表（网络） 路面类型路基干湿类型春融干季雨季冻前4-5月五月中旬-7月中旬或9-10月7月中旬-9月末11月砂石干11.3-1.41.2-1.31.1-1.2中11.5-1.61.4-1.51.3-1.4湿11.9-2.01.8-1.91.6-1.7沥青干11.2-1.31.1-1.21.05-1.15中11.4-1.51.3-1.41.2-1.3湿11.8-1.91.7-1.81.5-1.6 K3温度修正系数。温度修正措施，可按照公路路 基路面现场测试规程中规定进行。 当测定面层平均温度T20时， K3=e(1/T-1/20)h 当测定面层平均温度T20时， K3=e0.002（20-T）h 其中， T测定面层的平均温度（） T a+bTo a系数，a=-2.65+0.52h b系数, b=0.62-0.008h To测定期路表温度与前五小时平均 气温之 和（） h沥青面层厚度代表弯沉值应 L0 Ld 。 理论弯沉值的计算公式没有查到， 这里略。 此外，有必要探讨一下回弹弯沉。回弹弯沉指的是路基路面在规定荷载作用下产生荷载变形，卸载后能恢复的那一部分变形。路面回弹弯沉量，不仅反映了路基路面构造的整体刚度和强度，并且还与路面的使用状态存在一定的内在联系，一般回弹弯沉值越大，路面构造的塑性变形也越大（刚性差），同步抗疲劳性能也差，难以承受重交通量。反之，则路面构造的抗疲劳性能好，并能承受较重的交通量。 回弹弯沉的计算公式如下： Ls=10002P/E1acF 其中，ac=f(h1/,h2/,.,E2/E1,E3/E2,.,E0/ En-1) F=1.63(Ls/)0.38(E0/P)0.36 Ls路表计算弯沉值（0.001） F弯沉综合修正系数 P，原则车型的轮胎接地压强 （MPa) ac理论弯沉系数 E0或EN土基抗压回弹模量（MPa) E1,.En-1各层材料抗压回弹模量（MPa) h1,.hn-1各构造层厚度（CM) 通过对路面弯沉知识的学习，结识到弯沉对道路构造设计的重要性，以及弯沉对道路交通质量的指引意义。 参照文献：公路沥青路面实际规范JTG D50- 城乡道路路面设计规范CJJ 160- 都市道路设计规范CJJ 37-90 公路路基路面现场测试规程GTG E60- 公路与都市道路设计手册