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彎沉值與回彈模量對路基評定的應用.pdf

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城市建筑┃道路?鐵路┃URBANISM AND ARCHITECTURE┃ROAD?RAILWAY 305 彎沉值與回彈模量對路基評定的應用 The Application of Deflection Value and the Rebound Modulus to the Subgrade Assessment ■ 鄧光明 ■ Deng Guangming [摘 要 ] 在對綿陽市 九嶺至 花荄二 級公路 新建 工程K6+200~400 路基的強度進行檢測評定時,分別采用承載板法測量土基回彈模量和貝克曼梁法檢測彎沉。通過這兩種方法的實際檢測數據的分析,最終對該段路基強度進行了評價。 [關鍵詞] 回彈模量 彎沉值 強度評價 [Abstract] This article carries on the detection evaluation from spend nine ridge Huagai secondary highway construction project K6 + 200 ~ 400 of subgrade strength in Mianyang city, and adopts the bearing plate method to measure the soil base resilience modulus and Beckman beam deflection method detection. Through the analysis of these two methods actual testing data, the author finally evaluates the subgrade strength. [Keywords] rebound modulus, deflection value, intensity eval- uation 綿陽市九嶺至花荄二級公路位于綿陽江油市,全長 11.3 km,設計寬度 8.5 m,設計時速 40 km/h,路面為瀝青路面,路基地處丘陵,半填半挖路基較多。在進行土基設計的過程中,回彈模量是其中一項非常重要的參數和技術指標,通過回彈模量可以反映出土基的土壤荷載下的變形性質,這從一個側面反映了該土基的承載能力。此外,通過應用彈性理論公式描述荷載與變形之間的關系,測量結果可在以彈性理論為基本體系的各種路面結構設計方法中應用。彎沉值是路基質量驗收過程中的一個重要指標,使用彎沉值具有檢測簡單,數據易處理的特點,用來表示路基的承載能力,一般回彈彎沉值越大,表明承載能力越小,反之則承載能力越大。彎沉值在國內已被廣泛使用,是道路工程的一個重要指標。 一、 回彈模量與彎沉值的測試 1. 回彈模量測試 回彈模量試驗檢測的方法很多,目前國內常用的主要有:承載板法、貝克曼梁法和其他間接測試方法,本文簡單介紹其中的承載板法。 本方法適用于在現場土基表面,通過承載板對土基逐漸加載、卸載的方法,測出每級荷載下響應的土基變形,經過計算求得土基回彈模量。試驗時先進行預壓,然后逐級加載、卸載,計算各級荷載的回彈變形和總變形,測定汽車的總影響量 a,根據公式計算出各級荷載下的土基回彈模量 Ei,最后取試驗結束前各回彈變形值按線型回歸的方法計算土基回彈回彈模量 E0。在回彈模量測試測試過程中應注意以下兩個方面。 (1)回彈模量修正 將各級計算回彈變形值繪于標準的上,排除顯著的異常變形點,繪制出順滑的 p-l 曲線(壓力-變形曲線),在該曲線中,如果曲線起始部分出現反彎現象,則應該對原點進行修正工作,比如下圖中的 p-l 曲線,在此曲線的起始點位置出現了反彎形狀,可在反彎處作曲線的切線交于坐標軸,并以該交點作為新的坐標原點作 P 坐標軸,如該圖中的虛線所示,在新坐標軸下讀取各級荷載的修正回彈變形數值,可以得出修正后的回彈模量。 圖 1 回彈模量修正 (2)回彈模量測試的終止條件 根據《路基路面現場測試規程》(JTG,E60—2008)中的承載板測定土基回彈模量試驗方法,加載的終止條件是回彈變形超過 1 mm,但是目前該終止條件引發了廣泛的探討和研究,建設部門有采用壓力值為 0.1 Mpa 做為終止條件的建議,因此在行業沒有形成新的指導標準之前,測試結果應該根據土質和大量相關研究成果相結合給出一個具體、科學的回彈變形值,在本論文的路基測量過程中仍然采用規程中的 1 mm 標準進行試驗。 2. 彎沉值的測試 彎沉值就是荷載對路基作用前后,路基發生變形的大小,彎沉值從整體上反映了路基的整體強度,可供設計上使用,路基的強度一般用回彈模量來反映。如果彎沉值過大,其變形也就越大,路基就容易沉降。測試的過程中,彎沉儀測頭裝置放置于汽車后軸輪隙中心前 3~5 cm 處,盡量保證測點位于沉降中心處。百分表應先變大再變小,如果讀數直接變小,則證明彎沉儀測頭放置不對。當采用長度為 3.6 m 的彎沉儀,支點處如果有變形則應進行修正,當采用長度為 5.4 m 的彎沉儀, 則不需要支點變形修正。影響土基彎沉的影響因素有駕駛員的技術、荷載大小、輪胎尺寸、輪胎壓力、輪胎間隔等,測試前應做好相應地標定和準備,保證檢測結果的可靠度。 在進行數據處理時,路面測點的回彈彎沉值計算、評定公式如下: 1 22(L L )l ? ? rl l Z S?? ? 其中,rl 為 1 個評定路段的代表彎沉(0.01 mm);l 為 1 個評定路段經過修正后的各測點彎沉的平均值(0.01 mm);S 為 1 個評定路段內經過各項修正后的額全部測點彎沉的標準差(0.01 mm); Z? 是一個與保證率有關的系數。 二、 回彈模量與彎沉值的相關性研究 一般情況下,道路設計中的土基回彈模量是針對不利季節的,而施工中的彎沉值檢驗往往是在非不利季節進行的,因此需要通過回彈模量來計算當前土基應該達到的彎沉標準值。 首先將設計土基回彈模量值 E0 調整到相當于非不利季節的值 E0′ E0′=K1E0 K1 代表季節影響系數,不同地區取值范圍為1.2~1.4,各地可根據經驗確定。 土基頂面的回彈彎沉計算值計算 l0=9 308E0′-0.938 在本論文實例當中,對檢測到的回彈模量和彎沉值的原始數據進行分析,根據《公路路面基層施工技術規范》給出的經驗公式繪制出了其彎沉值和回彈模量的關系曲線,如圖 2 中的曲線 1 所示,圖中的曲線 2 為實測回彈模量值與實測彎沉值的關系曲線,從中可以得出它們的相關關系公式為 l0=182 636E0′-1.642 圖 2 彎沉值和回彈模量的關系曲線 并且從圖中可以明顯發現實際測量所得的彎沉值大于換算彎沉值。本次測試中對 20 個測試點進行了測試并且所有實測數值全部大于設計值 40 MPa,因此本論文中的路段的路基強度滿足設計的要求,此外,在測試過程中發現有 6 個測試點的測量數值大于設計數值 290(0.01 mm),因此在實際處理中可以對這些路段進行單獨處理,比如可以在現有路基頂部挖松厚度 60 cm 進行填土,調整含水量之后再按照路基施工規范重新進行碾壓或者采用碎石(砂礫石)進行換填。 三、 結語 根據設計要求按照僅采用回彈模量指標對該路基強度進行評價,可以測出其強度全部符合設計要求,然而當再結合彎沉值進行測試綜合評定之后,可以發現個別局部路段路基不能滿足設計要求需要重新處理。實踐證明:通過控制兩個指標值對路基強度的綜合評定更為可靠和有效。此外有試驗結果可知,現行的《公路路面基層施工技術規范》中的換算公式 l0=9 308E0′-0.938 在實際場合下并不一定適合,例如本文中的數據處理就可以得出 l0=182 636E0′-1.642 更加適合路段的情況。最后,如果測試中發現實際情況下這兩者尚無可用的相關關系時候,應盡可能采用多個指標對待測路段的強度進行測試和檢測,更好地控制質量。 參考文獻 [1]張超,王恩營.路面綜合檢測系統技術分析與應用[J].筑路機械與施工機械化 2011,28(7):86-89. [2]JTG E60-2008 公路路基路面現場測試規程[S]. [3]魯明康,顧小安.淺層路基回彈量應用于高速公路路基檢測[J].重慶交通學院學報,2008,23(2):37-44. [4]劉國清.路基回彈模量與壓實度關系[J].公路交通科技,2012(9):175-177. (作者單位:綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司)
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