道路土基回弹模量及其在路面结构中及影响

道路土基回弹模量及其在路面结构中及影响

道路土基回弹模量及其在路面结构中的影响

吴祖德

（常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏

213003）

摘要本文介绍道路土基回弹模量确定方法及其自身的影响因素，并经综合分析，对道路土基模量在沥青路面和水泥路面结构中的作用、地位及其影响因素，特别是借鉴对常州地区的沥青路面的综合分析，有助于设计人员进一步经济、合理地搞好道路的路面设计。关键词土基回弹模量土质含水量压实度季节变化常州情况

1 前言

我国水泥混凝土路及沥青混凝土路路面的设计方法中，在路面结构设计中路基力学性能参数都是采用的土基回弹模量，它是我国路面设计的重要力学参数，它的确定直接影响到其它参数的选择与结构设计的结果。由于土基的受力特性是由构成土基的物理性质与土受力时的非线性决定的，所以土基的应力—应变关系呈非线性，它的弹性模量是一个条件变量，是随应力—应变关系改变而变化的。为了使设计方法不复杂化，必须根据土基在路面结构中的实际工作状态对其非线性的性质作相应的修正或简化处理，再加上受土

基物理性质的影响，环境因素的影响，土基回弹模量是一个关于土的类型、含水量、压实度以及荷载类型、作用时间等的复杂函数，使其数值的确定比较困难，尽管多年来不少研究者致力于此方面的研究，但目前仍存在不少问题。

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与水泥混凝土路面的影响分析。

2 土基回弹模量的确定

2.1 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0～0.5mm（路基软弱时测至1mm）的变形压力曲线，通过φ30cm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的P-L曲线，如曲线起始部分出现反弯应按图1修正原点O，O’则是修正后的原点。

图1 修正原点示意图

最后取结束试验前的各回弹变形值按线性回归方

值。

法由式（1）计算求得土基回弹模量E

()20

1·4μπ-=

∑∑i

i

L

P D

E

（1） 式中：E 0—相当于各级荷载下的土基回弹模量值（MPa ）；

μ0—土的泊松比，土基一般取为0.35;

D —承载板直径（30cm ）；

P i 、L i —承载板各级压强（MPa ）及其对应的回弹变形值（cm ）。

E 0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 0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0.1MPa ，变形小于0.3～0.5mm 。虽然可采用0.1MPa 前的应力—应变曲线计算E 0值，但因其应力小变形小，计算的E 0值分散性大，甚至失真，因此建议采用0.5～1mm 前的曲线计算E 0值比较合理；而当路面较薄，公路等级较低时，路基受力较大，变形就可能达到0.5～1mm 。因此，应根据实际情况而定。公路部门多年使用变形到1mm 结束。

2.2 采用弯沉仪测定土基回弯沉值

（1）“公路沥青路面设计规范”（JTG D50-2006）

5.1.8中的公式如下：

()2

2

1

1012⨯-=

αμδ

OD

OD

E

K P L （2） 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： 1

00/)(K S Z E E a S -= （3）

式中：S

E 0—某路段土基回弹模量设计值；

E 、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;

1

K —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。

（2）按《公路路面基层施工技术规范》（JTJ

034-2000）附录A 中，先将土基回弹模量计算值（E 0）按式（4）调整到相当于非不利季节的值（E 0’）：

E 0’= K 1·E 0 （4）

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（5）计算：

L 0=9308938.00

E

（5）

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1 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 26 3.20 1.4 5 30 2.79 1.4 6 32 2.63 1.4 7 34 2.48 1.4 8 40 2.13 1.4 9 60 1.46 1.4 10

80

1.11

1.4

2.3 查表法 如江苏省地区根据江苏省所处自然区划图为Ⅳ1、、、Ⅳ1a

，摘录列于表2：

表2 自然区划各土组土基回弹模量参考值

区划

稠

度c w 土组

0.80

0.90

1.00

1.05

1.10

1.15

1.20

Ⅳ1 粘性土

21.5

25.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.5 Ⅳ

1a

粉质土

22.0

26.5

32.0 35.0 37.5 40.5

注：根据表2预测土基回弹模量值，当采用重型击实

标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15%～30%。由表例数据，按土基的不同稠度江苏省土基回弹模量在20 MPa ～40 MPa 之间。

我市的土基回弹模量，根据公路自然区划划分，位于Ⅳ1和Ⅳ1a ，根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）P69页，经整理后详见下表：

常州市不同干湿状态下的土基回弹模量值（MPa ）

表

序号 干湿状态

黏质土

粉质土

Wc E0（MPa ） Wc E0（MPa ） 1 干燥 Wc ≥1.10 35.0～40.5 Wc ≥1.05 35.0～40.5 2 中湿 1.10＞Wc ≥0.95 30.0～32.5 1.05＞Wc ≥0.90 26.5～32.0 3 潮湿 0.95＞Wc ≥0.80 21.5～25.5 0.90＞Wc ≥0.75 22.0～ 4

过湿

Wc ＜0.80

（≤15）

Wc ＜0.75

（≤15）

注：1） Wc 为土的平均稠度值；2）过湿状态的回弹膜量是推算值。

2.4 室内试验法 取代表性土样在室内根据最佳含水量下求得承载板的回弹模量E 0值试验结果，并考虑不利季节和不利年份的影响，乘以折减系数λ。根据设计路段的路基临界高度及相应的路基干湿类型及土基含水量，确定代表不利季节土基的稠度值，当调查资料不足时，按路基的干湿类型，根据土基稠度参数表3选定λ值：

表3 折减系数

土基稠度值

c

w

c

w ≥

0C W

0W ＞c w ≥

1C W

c

w ＜

1C W

折减系数λ

0.9

0.6

0.7

2.5 换算法通过现场大型承载板试验测定土基回弹

模量E

后，并同时测定土基的压实度K、土基稠度Wc

以及室内CBR值，建立E

与CBR之间可靠的换算关系，从而可以利用K、Wc和CBR值等推算现场土基回弹模量。各地的关系式均有所差异，这反映了地区性与土性的差异。

2.6历次规范对土基回弹模量的计算公式

2.6.1不同规范中弯沉值L

0回弹模量E

值表，见表4。

表4 不同规范中弯沉值L

0回弹模量E

值表

2.6.2各类规范及各地区经验公式计算的E

值MPa及其对比值%表，见表5。

表5 各类规范及各地区经验公式计算的E

值MPa 及其对比值%表

2.6.3 10种公式的E

0—L

曲线图,见图2.

图2 10种公式的E

0—L

曲线图

3 影响土基回弹模量的因素

在路面结构中，土基回弹模量的合理取值至关重要，若土基回弹模量值取得过低，计算的路面厚度将会过厚，而实际土基回弹模量在要求的压实条件下往往超过设计值，自然会造成资金的浪费；若土基参数取值过大，施工中土基回弹模量往往达不到要求，又会引起路面的过早损坏。所以在工程实践中，应该综合考虑各方面的因素，正确处理其内在的联系，推荐能正确反映土基强度的模量值。

土基回弹模量与土的强度还没有找出关联的公式，故是两个不同的力学参数，请设计中注意！

3.1 不同性质土类对土基回弹模量的影响

不同的土类会有不同粒径的土颗粒，砂粒成分多的土，强度构成以内摩擦力为主，强度高，受水的影响小，但施工时不易压实。较细的砂，在渗流情况下，容易流动，形成流砂。粘粒成分多的土，强度形成以粘聚力为主，其强度随密度程度的不同，变化较大，并随湿度的增大而降低。粉土类毛细现象强烈，路基路面的强度和承载力随着毛细水上升、湿度增大而下降，在负温度坡差作用下，水分通过毛细作用移动并积聚，使局部土层湿度大幅度增加，造成路基冻胀，最后导致路基翻浆，路面结构层断裂等各种破坏。归纳为：土作为路基建筑材料，砂性土最优，粘性土次

之，粉性土层不良材料，最容易引起路基病害。

3.2 含水量对土基回弹模量的影响

经试验（1）：①对粉质中液限粘土，试件含水量适

度变化，对回弹模量的影响不大。对中液限粘土，含

水量的变化对回弹模量有明显的影响，而且，锤击次

数越多，土的压实度越大，相应的回弹模量也越大；

②对于同一压实度而言，最佳含水量状态下的土的回

弹模量最大；③当含水量大于最佳含水量时，不同土

质的压实度与锤击次数的关系是不同的。通常开始阶

段随锤击次数的增加压实度增大，当击实到一定程度

时，锤击次数增加，压实度不但不增加反而减小，说

明土先逐渐压实，后被扰动。

经试验（2）：由于含水量较高时，压实度并不随击

实次数的增加而有规律地增加，可以采用静压成型的

方法代替击实方法来试验不同含水量状态下土的回弹

的变化幅度模量变化：①对于不同路基，饱水前后E

差别是相当大的，饱水后的E

值下降幅度可达90%;②

值与土的塑性指数有一定关系，一般塑性饱水后的E

指数大的土，下降幅度就大；③含水量每增加1个百

值平均降低11.3%，试验说明含水量对黄土分点，E

E

有显著影响，故搞清路基所能达到的最高含水量对0

于确定土基模量非常重要。

3.3 压实度对土基回弹模量的影响

压实度是影响土基回弹模量的重要因素。对于城市快速路、主干路的填土路基，路床顶面下0～80cm 要求压实度达到96%、95%，路床顶面下80～150cm 要求压实度达到94%、93%。充分压实的土基可以发挥土基的承载强度，减小土基和路面在车轮荷载作用下产生的形变，增强土基的水稳定性和强度稳定性，有效地延长路面的使用寿命。

压实土的特性（各种土都有这种相似的击实曲线）见图3 粘土的E 与ω和γ的关系，从图可以看出：

1416182022242628303234363840

1.2

1.31.41.51.6

1.7

含水量 %

干容重 克/厘米E 公斤/厘米650600550500450

40035

0300250200150100501.44

压实度96%95%94%93%92%90%87%100%25.727.830.831.733.235.637.5

33.632.355.6139.3208.3220.8256.7276.7306.

7411.5V a =0%空气率等值线(土基水的饱和度

等于100%)击实曲线最大干容重最佳含水量击实曲线击实曲线

图3 粘土的E 与ω和γ的关系

①压实土样在浸水饱和后会有明显的软化现象，强度会显著地降低，这就是所谓的强度稳定性问题；

②制备含水量低于最佳含水量的压实土样在浸水饱和前的强度很高，但浸水饱和后的强度却大大降低，愈干的土样，强度降低的幅度愈大，即强度稳定性愈差；

③在最佳含水量时被压实的土样，浸水饱和后的强度最高，其浸水前后的强度差异不大，强度稳定性最好。

由此可见，要提高路基的强度就要控制土基的压实度，而碾压时的含水量是影响压实度和浸水后路基强度的重要因素，即土基强度和压实度及含水量有密切的相关性（详见［5］）。

实际中，对于路堤和堤坝等填土构筑物在无法避免浸水饱和时，控制其强度稳定性尤为重要，这也是工程中总是要求在最佳含水量状态下，把土压实至最大干容重的原因，也是施工中，要求双控（压实度、弯沉值）的原因。

4 土基回弹模量变化对沥青路面的影响

我国现行规范中，沥青路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以路面设计弯沉值为路面结构整体刚度的指标，也是路面厚度设计的主要依据。土基回弹模量是表征土基强度的，是路面结构设计的主要参数，它对路表弯沉和沥青路面设计层厚度的确定影响是很明显的。根据《城镇道路路

面设计规范》（CJJ169-2012）规定：“1.在不利季节，路基顶面设计回弹模量值，对快速路和主干路不应小于30Mpa，对次干路和支路不应小于20Mpa。当不能满足上述要求时，应采取措施提高路基的回弹模量；2.路床应处于干燥或中湿状态。”（详见本文7.1常州市各级沥青路面结构在不同的土基回弹模量时的计算数据（2010年计算））

4.1 路表弯沉的影响

经试验资料表明，土基回弹模量及基层厚度的变化组合对路表弯沉的影响比土基回弹模量与面层厚度、底基层厚度变化组合影响大些。即在不利条件下，土基强度与基层厚度的风险组合的结果会增大路表设计弯沉值。

4.2 路基顶面弯沉和路表弯沉的综合影响

经试验资料表明，土基回弹模量E

、面层模量、

基层模量、底基层模量、面层厚度、基层厚度、底基层厚度的每个参数的变化都可以减少土基顶面弯沉和路表弯沉，但减小土基顶面弯沉和路表弯沉最有效的方法是适当的提高土基的模量。因此，各级道路应保证土基的强度和稳定性，对土基的上层进行适当的稳定处理，我市常用的是石灰土土基处理。（详见本文7.1常州市各级沥青路面结构在不同的土基回弹模量时的计算数据（2010年计算））

4.3 土基回弹模量变化对沥青路面厚度的影响

在其他条件不变，仅改变底基层石灰土的厚度及土

基回弹模量所

计算的结果见

图4，可见，提

高土基的强度

可以减少设计

结构层的厚

度，但是，当土基强度提高到一定程度时，土基强度的增加对沥青路面设计层厚度的减低已不明显，以及实际土基处理的可能性，在实际中土基回弹模量常用的取值范围为：30MPa～60MPa。

图 4 设计层厚度随土基回弹模量值的变

化

4.4土基回弹模量变化对沥青路面的影响小结

通过对比分析各结构层模量变化和厚度变化对路面路表弯沉、土基顶面弯沉的影响，确定影响沥青路面结构层设计的最不利组合形式；并考虑了土基回弹模量变化和沥青路面结构设计层模量变化对沥青路面结构设计厚度的影响，为确定土基回弹模量合理取值范围提供了一定的依据。

（1）土基回弹模量是影响路表弯沉的重要因素，随着土基回弹模量不断增加，路表弯沉值会不断减小。特别是土基回弹模量较低时，路表弯沉值的变化比较

从20MPa增大到80MPa时，明显，当土基回弹模量值E

路表弯沉值减小52.3%，而土基回弹模量值E

从80MPa

增大到160MPa时，路表弯沉值仅减小25.9%；

（2）通过对路面各结构层模量和厚度的变化对路表弯沉的影响分折表明，土基回弹模量和基层厚度变化

对路表弯沉值的影响比较大，即当土基回弹模量值E

0从20MPa增加到160MPa，且基层厚度从15cm增加到35cm时，路表弯沉值分别减小17.3%～26.2%；

（3）在路面结构厚度和刚度不变的请况下，随着土

基回弹模量的增加，路表弯沉和土基顶面弯沉都在减

少，但两者的差值△L基本不变。即减去土基部分产生的弯沉值以后，由路面结构本身所产生的弯沉基本上保持不变。说明土基回弹模量的变化对土基顶面弯沉的影响要大于对路表弯沉的影响；

（4）路面设计结构层厚度随土基回弹模量的增大而减小，并且随着模量值的增大减小幅度随着减小。当土基回弹模量值E

由20MPa增加到30MPa时，设计结构厚度由46.1cm减小到36.7cm，设计结构层减小了

9.4cm，而当土基回弹模量值E

由70MPa增加到80MPa 时，设计结构层厚度由16.3cm减小到12.8cm，厚度仅减小3.5cm。

5 土基回弹模量变化对水泥混凝土路面的影响

拟定水泥混凝土板的尺寸为4m×5m，为考虑某些结构参数的敏感性时，其它结构参数保持不变来考虑，其中基层的模量变化范围为1300MPa～1700MPa，底基层的模量变化范围为400MPa～700MPa，土基回弹模量的变化范围为20MPa～100MPa，水泥混凝土板的厚度变化范围为20cm～28cm。

水泥混凝土板 Ec=30000MPa h

c

=24cm

基层 E

2=1500 MPa h

2

=20cm

底基层 E

1=500 MPa h

1

=15cm

土基 E

=50 MPa

根据试验资料统计，土基回弹模量变化对水泥混凝土路面的影响结论如下：

（1）在同一基层模量下，土基回弹模量的变化对基层顶面当量回弹模量的影响和对水泥混凝土板底荷载应力的影响比较大。

（2）在同一底基层模量值下，土基回弹模量的变化对基层顶面当量回弹模量的影响和对水泥混凝土板底荷载应力的影响比较大。

（3）随着土基回弹模量和板厚逐渐的增加，板底荷载应力不断的减小。

（4）随着基层顶面回弹模量荷板厚逐渐的增加，板底荷载应力不断的减小。

（5）在板厚较小时，地基强度对荷载应力的影响还略大些，但随着板厚的增加，其减小板内荷载应力的效果越来越不明显。实际上，我国台州试验路已证实：面板厚度越大，加强基层的效果越差，当面板厚度大于20cm时，加强基层的效果已不显著。我国目前新建水泥混凝土路面以重交通道路居多，其面板厚度一般都在20cm以上，尤其对于高速公路，面板厚度一般都在24cm以上，若考虑车轮普遍超载。则设计出来的厚度还可能更大，此时地基强度荷载应力的影响已经微乎其微。虽然计算表明基层对提高路面承载能力作用有限，但是也不能忽视基层的设计。各国从水泥混凝

土路面的破坏有大部分是因基层强度或抗冲刷性能的不足而产生的，唧泥是导致混凝土面板损坏的重要原因，同时为防止较弱的基层在接缝处产生塑性累积变形，规范规定了基层顶面当量回弹模量的最小取值，以提高混凝土面板的整体性，减轻地基压应力的不均匀程度。从上述分析中可知，土基强度的提高对增大基层顶面当量回弹模量的影响比基层或底基层对基层顶面当量回弹模量的影响大。即土基强度比较高时，基层顶面当量回弹模量容易达到规范中最小值的要求。但是在水泥混凝土路面的设计中往往忽视土基回弹模量的取值，对土基回弹模量的分析研究也比较少，目前由于土基强度不足产生不均匀沉降而导致水泥混凝土面板脱空损坏现象已越来越引起人们的重视。

6 土基模量随季节变化规律及其数值的确定

由前述可知，土基回弹模量发生微小的变化都会引起整个路面结构较大的变化，并且土基回弹模量的变化对土基顶面弯沉的影响要大于对路表弯沉的影响，在一般比较合理的路面结构中，土基引起的弯沉占总弯沉的百分比都将达到80%以上，而土基回弹模量的取值受到季节、含水量及压实度等因素的影响，在路面设计中若仍采用查表法估算或按承载板法测量取最不利季节的回弹模量值作为土基强度的设计取值，就不能反映路基土真实的工作状态，造成路面整体结

构过厚，因此需要考虑土基回弹模量随季节含水量的变化规律及其数值的确定。

6.1 土基模量随季节变化规律

20世纪70年代前后，中国在全国范围内对季节影响系数进行了广泛、全面的调查、试验，初步确定了各种状态、各种土质的季节影响叙述，其值变化范围较大，大致为K=1.05～2.00，一般地K=1.1～1.4，与自然区划、干湿状态、土质等因素有关。试验和理论

对路表弯沉的影响是很大分析表明，路基回弹模量E

的，而它又受到路基土湿度的影响，即路基土湿度增

降低，而路表弯沉值L增大。

大，使路基模量E

（1）由东北地区工程实例得出，不考虑冰冻期的影响，当含水量每减1%时。土基回弹模量值平均增加值为1.7MPa。

（2）由华北地区工程实例得出，不考虑冰冻期的影响，当含水量每减1%时。土基回弹模量值平均增加值为4.1Mpa。

（3）由西北黄土地区工程实例得出，当含水量每增加1个百分点时，土基回弹模量值平均降低8.5MPa，从而说明黄土强度受水的影响比较大。

6.2 研究考虑改进目前的设计方法

（1）AASHTO法中考虑季节变化确定土基模量值

由于受到降雨量的影响，一年中路基的含水量不

路基回弹模量对路面结构力学性能影响的数值分析

路基回弹模量对路面结构力学性能影响的数值分析 本文从基础理论出发，对路基回弹模量对路面结构力学性能的影响进行了数值分析研究。文中首先介绍了路基回弹模量的基本概念；然后介绍了路基回弹模量对路面结构力学性能的影响，以及路面结构力学性能对路基回弹模量的影响；最后，采用实验方法进行验算，并对研究结果进行了分析，以期对路基回弹模量和路面结构力学性能间的关系进行深入的研究。 一、路基回弹模量的基本概念 路基回弹模量是指路基在一定荷载下反弹到正常状态所需要的力。它具有两个重要特性：一是路基上装载荷载时弹性变形量较小，变形恢复时路面自行回复到原始状态；二是路基弹性变形过程中，能量的损失几乎为零，也就是说，装载一段时间后，路基的弹性变形程度几乎与装载前没有区别。 路基回弹模量的实验测定也十分重要。根据国家标准规定，使用简单且经济的砂弹簧试验机对路基的弹性模量进行测试，从而获得对应的回弹模量值。 二、路基回弹模量对路面结构力学性能的影响 路基回弹模量可以作为一个量化指标表征路面结构的力学性能。路基回弹模量高度直接影响路基表面的摩擦力、静摩擦角和抗滑系数。一般规定，路基回弹模量越高，路基抗滑系数也就越大，这样比较符合实际情况。 路基回弹模量还可以反映路面的耐久性能，回弹模量越高，路面

的机械强度越大，路面的耐久性就越强。路面回弹模量可以直接反映路基与路面的某种结合力。 三、路面结构力学性能对路基回弹模量的影响 路面结构的力学性能也能直接影响路基回弹模量。路面结构的强度、稳定性、抗滑性等性能和路基回弹模量之间存在着密切的联系，这些性质大大影响着路基材料的结构强度和弹性模量。 四、验算实验 为了证实前述的研究结论，本实验采用了简单的砂弹簧试验，对模拟的路基样本进行了实测。实验结果显示，随着路面结构力学性能的提高，路基回弹模量也显著增加，路面结构力学性能与路基回弹模量之间具有很强的相关性。由此可见，路基回弹模量可以作为一个直观和准确的指标评价路面结构力学性能。 五、结论 本文对路基回弹模量对路面结构力学性能的影响进行了数值分 析研究。文章通过实验测试和分析验证了路基回弹模量和路面结构力学性能之间的关系，从而为路面结构力学性能的评估提供了参考。未来研究应进一步强调路面结构力学性能和路基回弹模量的量化描述，以及它们之间的相互影响，探索出一个更加准确有效的路面结构力学性能评估模型。

土基回弹模量对沥青路面的影响

土基回弹模量对沥青路面的影响 在沥青路面的设计和施工中，一个重要的参数是土基回弹模量，它是土壤的一种力学指标，用来衡量土壤回弹的能力。土基回弹模量的大小会直接影响到道路的稳定性和使用寿命，如果回弹模量过大，会导致路面变形严重，影响行车安全，如果回弹模量过小，会加速路面老化，降低使用寿命。因此，研究土基回弹模量对沥青路面的影响，对于优化道路设计和施工具有重要意义。 一、土基回弹模量的定义和测试方法 土基回弹模量是指土壤经过一定荷载作用后恢复原来高度的能力。在实际应用中，常用钢球落锤回弹法对其进行测试。测试过程中，先在路面上放置一个直径为300mm，高度为 50mm的试块，然后从0.4m的高度自由落下一个直径为50mm，重量为8kg的钢球，钢球落在试块上后，试块的中心部位会向下压缩一定的距离，钢球反弹离开试块后，试块会由于回弹作用恢复到原来高度的情况下，这根据落锤反弹高度差来确定土基回弹模量的数值。 二、土基回弹模量对沥青路面的影响 土基回弹模量是沥青路面稳定性的关键指标之一，它通常与沥青混合料的性质和路面结构设计有关。由于回弹模量的大小与路面负荷和荷载频率有关，所以在设计路面时需要充分考虑这些因素。

1.路面变形的影响 土基回弹模量的大小决定了路面的抗变形能力，大的回弹模量可以提高路面的抗变形能力，减少路面变形，降低路面加速老化的速度。而小的回弹模量则会降低路面的稳定性，导致路面变形和损坏。因此，土基回弹模量的大小应根据具体的路面设计要求进行选择，合理的选择将有利于提高路面的使用寿命和稳定性。 2.路面平整度的影响 土基回弹模量对于路面平整度的影响也非常显著。在车辆通过路面时，由于惯性力的作用，当车轮经过路面凸起处时，会降低车速并产生强烈的震动，这对行车安全和驾驶舒适度都有很大的影响。而路面的平整度则是指路面在水平方向上的平滑度，直接影响到车辆行驶时能否平稳通过。因此，在路面设计时，需要充分考虑土基回弹模量对路面平整度的影响，通过合理的选择回弹模量以及路面结构设计，提高路面的平整度，从而提高车辆行驶的安全性和驾驶舒适度。 3.路面粘结强度的影响 土基回弹模量对沥青路面的胶结强度也有影响。胶结强度是指路面上不同材料之间的黏附力大小，对于路面的耐久性和使用寿命至关重要。如果土基回弹模量过大，会将沥青材料压缩到较小体积时形成挤压，从而降低胶结强度，加剧路面损坏的速度。而选择合理的土基回弹模量对于优化沥青混合料的性质和路面结构设计将有重要的作用，还可以提高路面的胶结强度，从而延长路面的使用寿命。

城市道路土基回弹模量设计值的确定因素土基回弹模量

城市道路土基回弹模量设计值的确定因素土基回弹模量城市道路土基回弹模量设计值的确定因素 吴祖德 （常州市建设工程施工图设计审查中心） 内容提要城市道路设计规范规定，在不利季节，路基顶面设计回弹模量值，对于快速路和主干路不应小于30Mpa ；对于次干路和支路不应小于20MPa 。除设计应满足此规定外，确定路基顶面设计回弹模量值时，还应与某些要求相结合考虑，本文综合叙述有关因素的考虑，供设计。关键词城市道路土基回弹模量确定因素 1 原状路基顶面回弹模量值的确定 常州地区，按查表法，根据江苏省所处自然区划图为Ⅳ1、、、Ⅳ1a ，摘录列于表1： 根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-xx）P69页，经后详见下表： 表2 常州市不同干湿状态下的土基回弹模量值（MPa ）表

由上表可知，根据不同土质、稠度，土基回弹模量在20MP a ～40MPa 之间。由于城市道路路面设计标高受条件限制，常离地下水位较近，以及季节性土基含水量的影响，常处于过湿状态，就是土基回弹模量的设计值为15MPa 。 2 常州地区各种设计土基回弹模量值的6%石灰土处理厚度 对土基进行处理时，处于过湿状态假定E 0=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： 注：《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-xx）要求土基回弹模量值应大于30MPa ，重交通、特重交通 公路土基回弹模量值应大于40MPa 。 3 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 注：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。

基回弹模量

基回弹模量 土基回弹模量是公路路面结构设计的主要参数之一，因其受土质、含水量、压实度、测试方法等诸多因素的影响，使其数值的确定比较困难，也就给设计与施工带来很多的不确定因素和问题;许多路面设计指标和路面性能也都受土基状态的影响，如土基顶面弯沉、土基顶面压应变和内部应力状态等等，因此，现行的柔性路面的设计指标只考虑路面的受力变形状态是不够的，还应考虑是否可将土基的状态参数作为设计指标之一。 现行路面设计规范中规定确定土基回弹模量的方法有三种，即查表法、室内实验法和野外承载板法。实践证明，实行重型击实标准后，土基回弹模量的提高与土质、含水量等因素有关，建立土基模量与土基顶面弯沉之间的关系并将其运用到具体的设计施工中去，指导控制施工质量。随着目前有完善的路面结构设计理论，但实际施工中还有许多不可预见的影响因素的存在，如设计参数、材料参数的变异性对施工质量的影响。 国外公路路面设计方法有采用经验法的，有采用理论法的，也有采用半理论半经验法的，不同的路面设计方法表征路基强度的指标也不尽相同。如地基反应模量，即采用Winkler地基模型，反映土基顶面压力与弯沉关系的比例系数等。相应于各种设计方法的路基强度设计参数，均进行了大量的试验研究，提出了各自的确定方法，并在实践中得到了验证和完善。世界上许多组织(如AASHTO方法、Al方法、SHELL牌方法等)的柔性路面设计方法都采用了土基顶面压应变指标，

通过对土基顶面压应变的控制来控制车辙和土基破坏的目的等。 50年代至70年代末，我国公路部门曾组织力量在全国范围内进行了大规模 的公路路基回弹模量实测及研究，并在1978年《公路柔性路面设计规范》(内部试行)稿中提出了公路路基碎(砾)石土、砂土及二级公路自然区划土组土基回弹模量建议值表，此表后被1986年《公路柔性路面设计规范》(JTJ014—86)及1997年《公路沥青路面设计规范》(JTJ014—97)沿用，一方面受到当时人力、物力及研究水平所限，加之当时施工采用的是轻型压实标准，不同于今天的重型压实标准，这些都使公路路基回弹模量的取值误差增大。80年代初，实行重型压实标准等。但是以上研究均属于对路基静态回弹模量的研究，关于路基动态回弹模量的研究，国内曾做过一些室内动三轴试验，也进行过利用落捶弯沉仪测定动荷载作用下的路表弯沉曲线反算路基回弹 模量值的研究。实际上，三轴仪测定出的回弹模量是土材料的动回弹模量值，而用落捶弯沉仪测定的路表弯沉曲线反算的回弹模量则是土体结构的动回弹模量值，两者不可能在各种型式的路堤设计情况下都等效。另外，设计和测定中都未提及土的动阻尼特性，但要用动回弹模量进行分析必须涉及动阻尼问题。 进入90年代以来，此方面的问题显得日益突出，不少研究者先后进行此方面的研究。有湖南大学的赵华明等结合河南信阳地区进行了土基回弹模量值和野外关系的研究;刘麟德对成都—双流机场路土基回弹模量及弯沉进行了测试等。但是但总体上，国内目前尚缺乏直

道路土基回弹模量及其在路面结构中及影响

道路土基回弹模量及其在路面结构中及影响

道路土基回弹模量及其在路面结构中的影响 吴祖德 （常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏 213003） 摘要本文介绍道路土基回弹模量确定方法及其自身的影响因素，并经综合分析，对道路土基模量在沥青路面和水泥路面结构中的作用、地位及其影响因素，特别是借鉴对常州地区的沥青路面的综合分析，有助于设计人员进一步经济、合理地搞好道路的路面设计。关键词土基回弹模量土质含水量压实度季节变化常州情况 1 前言 我国水泥混凝土路及沥青混凝土路路面的设计方法中，在路面结构设计中路基力学性能参数都是采用的土基回弹模量，它是我国路面设计的重要力学参数，它的确定直接影响到其它参数的选择与结构设计的结果。由于土基的受力特性是由构成土基的物理性质与土受力时的非线性决定的，所以土基的应力—应变关系呈非线性，它的弹性模量是一个条件变量，是随应力—应变关系改变而变化的。为了使设计方法不复杂化，必须根据土基在路面结构中的实际工作状态对其非线性的性质作相应的修正或简化处理，再加上受土

基物理性质的影响，环境因素的影响，土基回弹模量是一个关于土的类型、含水量、压实度以及荷载类型、作用时间等的复杂函数，使其数值的确定比较困难，尽管多年来不少研究者致力于此方面的研究，但目前仍存在不少问题。 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与水泥混凝土路面的影响分析。 2 土基回弹模量的确定 2.1 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0～0.5mm（路基软弱时测至1mm）的变形压力曲线，通过φ30cm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的P-L曲线，如曲线起始部分出现反弯应按图1修正原点O，O’则是修正后的原点。 图1 修正原点示意图 最后取结束试验前的各回弹变形值按线性回归方 值。 法由式（1）计算求得土基回弹模量E

路面结构设计计算示例

课程名称： 学生姓名： 学生学号： 专业班级： 指导教师： 年月日

路面结构设计计算 1 试验数据处理 路基干湿状态和回弹模量 路基干湿状态 路基土为粘性土，地下水位距路床顶面高度~。查路基临界高度参考值表可知IV5区H1=~，H2=~，H3=~，本路段路基处于过湿~中湿状态。 土基回弹模量 1) 承载板试验 表承载板试验数据 承载板压力（MPa）回弹变形 （ 拟合后的回弹变形 20 10 35 25 50 41 65 57 80 72 119 剔除 169 剔除 220 剔除 计算路基回弹模量时，只采用回弹变形小于1mm的数据，明显偏离拟合直线的点可剔除。拟合过程如图所示：

路基回弹模量： 210101 1000 (1)4 n i i n i i p D E l πμ===-=∑∑ 2）贝克曼梁弯沉试验 表 弯沉试验数据 测点 回弹弯沉（） 1 155 2 182 3 170 4 174 5 157 6 200 7 147 8 173 9 172 10 207 11 209 12 210 13 172 14 170 根据试验数据： l = ∑li =155+?+170 =178.43 15.85(0.01mm)S = s =√∑(li?l )2 n?1 = 式中：l ——回弹弯沉的平均值（）； S ——回弹弯沉测定值的标准差（0.01mm ）； l i ——各测点的回弹弯沉值（0.01mm ）； n ——测点总数。 根据规范要求，剔除超出(2~3)l S ±的测试数据，重新计算弯沉有效数据的平均值和标准差。计算代表弯沉值： 1174.79 1.64515.85200.86(0.01mm)a l l Z S - =+=+?=l 1=l +z a s =178.43+ 1.645×20.56=21 2.25 Z a 为保证率系数，高速公路、一级公路取，二、三级公路取，四级公路取。土基的回弹

试述土基对沥青路面结构设计的影响

试述土基对沥青路面结构设计的影响 【摘要】本文从路面结构概念设计出发研究土基对沥青路面结构设计的不同程度干扰。由经典的沥青路面结构，选用恰当的路面结构参数，应用Bisar计算程序对路面结构进行相关研究。计算分析结果显示，如果土基回弹模量变大，路面结构层的力学特性得到一定程度改善，路面的理论寿命亦得到相当大的提高。在提高土基回弹模量方面，得到一些优化沥青路面结构设计的相关措施。 【关键词】路面结构；土基；沥青路面；设计 0 前言 JTG D50—2006《公路沥青路面设计规范》中说道根据全寿命周期成本的指导思想对路面设计，从全寿命成本研究的方向出发，对技术经济进行相关对比，明确路面设计方案。还需调查掌握沿线路基优劣，清楚确定土质、路基干湿种类，对很差地质路段给出相应措施的基础上，综合设计路基路面。 CJJ 37—1990《城市道路设计规范》上有相关条例，路槽底面土基设计回弹模量值最好≥20MPa，不到万不得已情况下不能30MPa，重交通和特重交通公路土基回弹模量当>40MPa。在此对于土基对沥青路面结构设计的作用进行相关分析，还总结了优化路面结构设计的部分措施。 1 路面结构的概念设计 路面结构设计的作用是以最少的寿命周期费用得到一种路面结构。它在设计使用期间可以依目标可靠度，符合预定的使用功能要求。沥青路面结构层路面结构设计的一般任务，是参考路面承受的交通荷载状况和环境情况，得到各种层次的技术要求，对路面结构的组合作出相关设计，其中有地下水的影响及处理、土基处理模式、垫层材料、基层材料类型与参数大小以及面层的种类和材料的一般组成等。 沥青路面结构层能够简化为面层和基层。至于特重交通和重交通的道路，垫层能够与土基一块作为路面的基础，归属到土基的范畴；对中等交通和轻交通的道路来说，垫层却能够当做底基层材料考虑，具有次承重层的功能。 基层一般承受由面层传下来的车辆竖直荷载，还把它传入到垫层和土基中，拥有一定强度和刚度的基层是路面较好使用特性的必要条件。有一定结构强度的路面能够有效地抵抗不同因素的不良干扰，从而使路面使用性能的衰变过程得到变长。弯沉基本上反映土基和基层厚度等对使用性能的作用，是路面结构计算的理论依据。很多研究成果显示，面层质量是确保路面初期使用性能的重中之重，但弯沉是确保中后期路面使用性能的重要因素。 2 土基对路面结构受力的影响分析

城市道路路面设计中的土基回弹模量值

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） 表 1。1。3《公路沥青路面设计规范》(JTG D50—2006） 表 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:

表 6 江苏省不同干湿状态下的土基回弹模量值 序号 干湿 状态 黏质土 粉质土 c W 0E （MPa ） c W 0E （MPa ） 1 干燥 c W ≥1.20 35.0~40。5 c W ≥1.05 35。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E 0=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： 表7 常州地区6％灰土处理地基厚度值计算表 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 ） L 0=9308 E 0-0.938 （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 E 0 （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 3 26 2。42 35 1。17 30 2。79

课题7.5、测定路基路面回弹模量(贝克曼梁)

道路工程学习领域学习情境实施方案专业：班级：

一、概述 国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中（设计回弹弯沉）；用于施工控制及施工验收中（竣工验收弯沉值）；同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。 （一）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。 （二）弯沉值的测试方法 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。 二、贝克曼梁法 1.试验目的和适用范围 （1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 （2）本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。 （3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。 （4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20土2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 2.仪具与材料 （1）测试车：双轴：后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路，一级及二 级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。 （2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）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5.4m,前后臂分别为3.6m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时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪、并采用BZZ-100标准车；弯沉值采用百分表量

路基顶面回弹模量确定的新方法

路基顶面回弹模量确定 的新方法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

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 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—,粒料基层/底基层—）和循环周期（一般取）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。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。

论土基回弹模量变化对路面设计的影响

论土基回弹模量变化对路面设计的影响 土基回弹模量是路面设计的主要参数之一，是影响路面结构厚度的敏感参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的土基回弹模量值，关系到路面机构的安全性和经济型。 标签：土基回弹模量；路面设计 土基回弹模量是一个关于土的类型、含水量、压实度以及测定方法的复杂函数,由于我国路面设计方法中采用的土基强度设计值是在最不利季节下测得的回弹模量值,它并没有考虑一年中各种实际情况变化对土基强度的影响,从这个意义上来说，根据土基回弹模量变化进行路面设计具有着重要意义。 1 土基回弹模量与路面设计 土基回弹模量是路面设计的主要参数之一，且影响路面结构厚度的敏感参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的土基回弹模量值，关系到路面机构的安全性和经济型。影响土基回弹模量的因素很多，主要有：土质、压实度、含水量、试验方法、加荷方式等。固定土质种类的情况下，土基回弹模量值随着含水量和密度的变化而变化，特别是含水量对回弹模量的影响最大。有关资料显示，保持干密度不便，仅含水量增加1%（绝对值）可使土基回弹模量价格低8%—18%，平均降低11%.如考虑含水量增加常使干密度减小，则含水量增加1%使回弹模量降低的百分率还要大于11%.因此，通过现场测试不同压实度和含水量条件下的土回弹模型、土基回弹弯沉，分析压实度和含水量对土基回弹模量的影响，找出基回弹模量与土基回弹弯沉之间的关系，并回归其相关关系式，为设计取用合适的土基回弹模量值提供可靠的参考是很有必要的。 路基土的控制路基一般是用自然土修筑的，在路基填筑之前应对自然土进行试验分析，确定其物理力学性质，测定其最佳含水量及最大干容重，以便指导路基施工及对路基填筑成品的检测，从有关试验结果分析：土质颗粒越细，其相应的回弹模量越低，而砂性土回弹模量比较高。这就是通常所说的砂性土是良好的筑路材料。施工选择取土场时，我们通过选择塑性指标较小的土来填筑路基。 2 含水量所造成的土基回弹模量变化对路面设计的影响 碾压需要克服土颗粒问的内摩阻力和粘结力，才能使土颗粒产生位移并相互靠近。土的内摩阻力和粘结力随着密实度的增加而增加，土的含水量小时，土颗粒间的内摩阻力大，压实到一定程度后，某一压实功不能克服土颗粒间的抗力，压实所得的干密度小。当含水量增加时，水在土颗粒间起润滑作用，使土的内摩阻力减小，因此，同样的压实功可得到较大的干密度。在此过程中，单位土体积中空气的体积逐渐减小，而固体体积和水的体积逐渐增加，当土的含水量达

干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构影响

干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构影响 吕梦飞;陈开圣 【摘要】利用室内承载板法分析干湿循环作用下压实红黏土回弹模量变化规律,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,计算了干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构的力学特性影响.结果表明:压实红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第1次衰减很大,经过3～5次干湿循环作用后,回弹模量基本都在10～15 MPa.面层层底弯拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而减小,基层、底基层层底拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而增加.底基层层底弯拉应力、应变与红黏土土基回弹模量的关系可用对数来拟合.结构层厚度随红黏土土基回弹模量的减小而增大,经第1次干湿循环其结构层厚度增加19.32％,当回弹模量稳定后其厚度增加21.59％. 【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2018(043)004 【总页数】7页(P1618-1624) 【关键词】干湿循环;红黏土;回弹模量;路面结构;力学响应 【作者】吕梦飞;陈开圣 【作者单位】贵州大学土木工程学院,贵州贵阳 550025;长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安 710064 【正文语种】中文 【中图分类】U416.03

0 引言 公路路面结构主要以沥青路面为主，早期的半刚性基层沥青路面、柔性基层沥青路面、复合式基层沥青路面已经得到广泛的应用，但是在工程实践中各种沥青路面都出现不同程度的破坏。土基作为路面构造物的基础,土基的强度直接影响路面的使 用寿命、路表沉弯值、路面结构层设计厚度，回弹模量E0作为土基强度的指标之一，回弹模量E0值也是路面结构设计中一个非常重要的参数。因此，在沥青路面结构厚度设计中，如何选用土基回弹模量值，直接影响到路面结构的安全性和经济性。红黏土具有高含水率、高塑性、高孔隙比等特殊工程性质，被视为一种特殊土。近年来，云南、广西、贵州在大力发展高速公路、高速铁路的工程实践中，遇到的红黏土问题也越来越多，人们开始逐步关注红黏土的力学特性，张玉婷等学者[1-5]在此研究上也取得了一定成果, 主要集中在抗剪能力、胀缩性以及裂隙性等方面[6-13]。但是干湿循环对红黏土回弹模量影响规律如何，在沥青路面结构设计中如何 考虑土体干湿循环的影响以及又如何应用这些力学指标，这一点至关重要，目前的研究成果均未涉及这些方面，有待于进一步深入研究。本文利用室内承载板法分析干湿循环作用下压实红黏土试样回弹模量变化规律，及其回弹模量的变化对沥青路面基层层底拉应力、拉应变、剪应力的力学特性的影响，为沥青路面设计提供更加完善的依据。 1 试验土样 本试验所采用的土样均取自贵州大学西区4号楼前校内公路路基顶面。 土样特征：黄褐色及棕红色为主，级配良好，为不均匀土，有少量植物根尖及小石子，结构致密，天然含水率较高，土样潮湿，是典型红黏土性状。红黏土土样的基本物理指标见表1。 表1 红黏土基本物理指标Tab.1 Physical indexes ofred clay最佳含水率/%最大

公路各结构层回弹弯沉值设计规范和评定标准

公路各结构层回弹弯沉值设计规范和评定标准一、概述 《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97规定了路面顶层的设计弯沉计算公式和方法；在《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004中提出要求检测路面顶层和土质路基回弹弯沉；在《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000中则补充规定了路基、路面基层的相应回弹弯沉的计算检测标准。 1、《公路工程技术标准》（2003） 2、《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97 3、《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000 4、《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004 （一）弯沉的作用 公路工程回弹弯沉分为容许弯沉、设计弯沉和计算弯沉。 容许弯沉 容许弯沉是合格路面在正常使用期末不利季节，路面处于临界破坏壮态时出现的最大回弹弯沉，是从设计弯沉经过路面强度不断衰减的一个变化值。理论上是一个最低值。计算公式是 LR＝720N *AC*AS。 《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97119页 设计弯沉 设计弯沉值即路面设计控制弯沉值;是路面竣工后第一年不利季

节，路面在标准轴载作用下，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。是路面验收检测控制的指标之一。计算公式是 L d＝600N *AC*AS* Ab。 《公路沥青路面设计规范》JTJ014-9742页 计算弯沉值 计算弯沉值分检测计算弯沉值和理论计算弯沉值。 检测计算弯沉值： 通过对路基、路面和原有老路进行弯沉检测，并通过计算整理所得到的代表值。其作用主要是评定路基路面状况和作补强设计之用。理论计算弯沉值 路基，路面基层、底基层等各层在设计时均要求计算出其弯沉设计值，在完工检测时也要检测其值，以检验其强度是否满足要求。 二、路面设计弯沉值的计算 （一）路面顶面设计弯沉值 路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的主要依据。路面设计弯沉值应根据公路等级、在设计年限内累计当量轴次、面层和基层类型按下式计算: L d＝600N *AC*AS*Ab 式中： L d――路面设计弯沉值（0.01mm）； N e――设计年限内一个车道上累计当量轴次；

基层的模量与厚度对路面使用性能的影响

基层的模量与厚度对路面使用性能的影响 (1.赤峰市敖汉旗公路管理工区，内蒙古赤峰 024300； 2.内蒙古工业大学； 3.内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010051) 摘要：利用路面结构设计计算出了各层层底的应力，并通过图示系统分析了基层的模量和厚度对各层层底应力、疲劳寿命、弯沉值的影响，得出了基层模量取800～1 200MPa为宜，基层厚度取20～30cm 中图分类号：U416.23+1.01 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(XX)23—0081—06 目前我国高等级公路路面基层的结构形式主要是半刚性基层，在半刚性基层沥青路面中，由于半刚性基层是半刚性基层沥青路面的主要的受力结构层，因此半刚性基层的好坏对沥青路面的使用寿命有非常大的影响。鉴于此，研究半刚性基层的厚度和模量的变化对沥青路面的影响以及 1 沥青路面的结构参数包括各层厚度、模量、泊松比3个方面。通过研究发现，其中任何一个结构参数发生变化将会对路面的路用性能产生很大的影响，在这里将围绕基层的

模量和厚度 1.1 路面结构中采用了收缩性小，表面不会软化和抗冲刷能力强的水泥稳定粒料为基层。从消除半刚性基层软化来说，稳定粒料不需要有多大的厚度。从尽可能消除冲刷唧浆现象来说，就稳定粒料基层而言，主要是混合料本身的抗冲刷能力。但稳定粒料基层的厚度对其稳定细料土底基层的冲刷现象有影响。稳定粒料基层愈薄，稳定细料土底基层愈接近表面，表面水透入后行车荷载产生的动水压力就愈大，底基层混合料形成冲刷唧浆现象的可能性也就增加。从国内外半刚性路面上发现冲刷唧浆现象分析，主要是半刚性基层受冲刷。建议路面结构中采用稳定粒料基层最小厚度18cm，加上沥青面层9cm或12cm，稳定细粒土底基层处在路表27c m或30cm以下，已避免冲刷现象。由于稳定细粒土的收缩性大，还需要考虑底基层产生收缩裂缝的可能性。如果底基层碾压时的含水量是符合施工规范要求的，那么受到至少27cm或30 cm沥青面层和半刚性基层保护的底基层，其混合料含水量的损失是相当缓慢的，损失的量也是不大的。因此，在路面使用期间底基层一般不会再干缩裂缝。如果铺筑基层时，底基层已经开裂，则铺筑基层和面层后底基层的含水量不会再明显损失，即不会由于干缩而使原裂缝明显扩展，也就不会引起基层在相同位置产生裂缝。由于底

浅析土基模量对路面结构的影响

浅析土基模量对路面结构的影响 路基是线形道路的主体，贯穿道路全线，与沿线桥隧连接而共同构成道路的整体。它的 好坏关系到整个道路的服务质量。以往的道路设计和施工中，对于路基重视不足，塌方、水 毁等频繁出现，严重影响道路的服务能力。 近年来，交通量日益增大，部分地区车辆超载严重，车辙破坏逐渐成为困扰道路工作者 的主要病害。一般将车辙破坏分为结构型车辙、失稳型车辙和磨耗型车辙。结构型车辙主要 是由于路面结构自身变形造成的，作用于路面的车辆荷载经面层传递扩散，使面层以下包括 基层在内的各结构层发生永久性变形，故又称为压密型车辙。表现为车辙宽度较大，横断面 呈V字型。路基顶面大应变曾经是结构型车辙的主要诱因。广泛使用的半刚性基层刚度很大，承担车辆荷载的能力很强。车辆荷载经过半刚性基层，扩散至路基时已经不大，所以当前高 等级道路由于路基顶面应变太大而导致的车辙已不常见。对于低等级道路，由于结构层厚度小，重载反复作用下路基应变仍可能过大。 路基的强度和刚度在大气和水等因素作用下会发生很大的变动，尤其是在季冻地区，由 于水温的变化，路基发生周期性的冻融作用，使路基的强度急剧下降，导致基层开裂等一系 列的路面破坏。因此，路基不仅要有足够的强度和刚度，而且应当能够长久地维持在某一水 平之上。 一、路基刚度评价方法 （一）室内试验 1. R值 R值为用稳定仪确定的土的阻抗值。稳定仪试验由美国加州公路局提出，主要用来量测 有内阻力的材料。该仪器是封闭式的三轴试验仪。在直径102mm、高约114mm的试件上施 加1.1MPa的竖向压力，然后测定橡胶膜中液体产生的水平压力。如果试件是没有抗剪切能 力的液体，R=0；如果试件是不可压缩的刚体，R=100。为了使试件饱和，需要施加一定的渗 流压力。 2. CBR 加州承载比试验（California Bearing Ratio，简称CBR）是一种贯入试验，用一定直径的 柱体贯入材料一定深度得到的抗力和贯入标准碎石得到的抗力的比值。一般地，CBR随着贯 入度的增加而减小，一般取贯入度2.5mm时的比值作为CBR值，如果5.0mm时的比值大于2.5mm时的比值，应采用5.0mm时的比值。 3. 德州三轴试验分级 用德州三轴试验根据摩尔包络线的位置对土进行分级。根据破坏时的主应力，作出若干 侧限压力下试验的莫尔圆。将莫尔破坏包络线绘于分级图中。 4. 分组指数 在AASHTO土的分类方法中，分组指数变化范围0~20。 关于R值、CBR、德州三轴试验分级和分组指数与路基回弹模量的关系，Van Til等给出 过关系图，但是汉克隆和哥伦布得到的关系式MR=1500*CBR，尤其适用于细粒土和细砂，与Van Til关系图有很大不同。地沥青协会（1982）推荐对于MR和R值采用如下关系式： MR=1155+555R。 （二）现场测试

基于路基路面协调变形的路基回弹模量设计

基于路基路面协调变形的路基回弹模量设计 摘要】文章首先就路基回弹模量检测方法进行了阐述，接着对影响路基回弹模 量的因素及水泥稳定土在不同状态下的土基回弹模量进行了分析，希望能为路基 回弹模量设计工作提供一定的参考。 【关键词】路基路面；回弹模量；压实度；含水量 一、前言 路基回弹模量是影响路面结构厚度的敏感参数，是路面设计的主要参数之一，在路面结构设计中能否取用合适的路基回弹模量值，关系到路面结构的安全性和 经济性。因此,合理确定路基回弹模量,对于指导路基路面的设计与施工具有极其 重要的意义。 在实际工程中，无论是水泥路面还是沥青路面出现的损坏现象，大部分都是 由于土基强度不足，稳定性变差，在外荷载作用下产生的过量变形所致。土基变 形包括塑性变形和弹性变形两部分，过大的塑性变形将导致各种沥青路面结构产 生车辙和路面不平整。在路面结构设计中，路基回弹模量的合理取值至关重要， 若路基回弹模量值取的过低，计算出的路面厚度将会过厚，而实际路基回弹模量 在要求的压实度条件下往往超过设计值，自然会造成资金的浪费；若路基回弹模 量取值过大，施工中往往达不到要求，据此设计的路面结构层偏薄，将会引起路 面结构的过早损坏。 二、路基回弹模量的检测方法 路基回弹模量是公路设计中一个必不可少的参数，我国现行规范中给出了不 同的自然区域回弹模量的推荐值。目前，国内常用的回弹模量的检测方法有承载 板法和贝克曼梁法。 1、承载板法 在土基表面上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。本方法适用于在现场土基表 面上测定土基回弹模量，测定的土基回弹模量可作为路面设计参数使用或可修正 规范中回弹模量的推荐值。 2、贝克曼梁法 贝克曼梁法基本原理是杠杆原理。在规定的标准轴载作用下，路基或路面表 面轮隙位置产生的垂直变形值（回弹弯沉），利用规定轴重的载重汽车加载，人 工读取百分表的读数，以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值，然后通过计算 求得回弹模量值。其结果可供路面结构设计、交工和竣工验收使用，也可为公路 养护管理部门制定养路修路计划提供依据。 承载板法和贝克曼梁法共同的特点是操作简单。其不足之处在于：以人工操 作为主，工作强度大，效率低，可靠性差；支点变形，影响检测结果，对支点变 形的修正很难测准；仅测得静态汽车荷载作用下路基路面单点（最大）回弹弯沉值，没有反映路面结构在行车荷载作用下的动力特性和整个弯沉盆形状；不适用 于对路网进行大范围长期跟踪观测。 针对上述不足，具有明显优势的落锤式弯沉仪逐渐得到了大力的推广和应用。落锤式弯沉仪是通过计算机系统控制下的液压系统启动落锤装置，使一定质量的 落锤从一定高度自由落下，冲击力作用于承载板上并传递到路面，从而对路面施 加脉冲荷载，导致路面表面产生瞬时变形，分布于距测点不同距离的传感器检测 结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算机，即测定在动态荷载作用下产

路基回弹模量衰减对公路沥青路面厚度设计的影响

路基回弹模量衰减对公路沥青路面厚度设计的影响 作者：吉世鹏 来源：《科技与企业》2016年第02期

【摘要】伴随社会经济发展速度的不断提升，交通量也迅速增長，为满足车辆荷载日益增大的发展趋势，必须重视公路路面建设。沥青路面作为公路建设的主要构成部分，沥青路面厚度设计指标主要包括路表回弹弯沉值、沥青混凝土层与半刚性材料层的层底拉应力等，本文在给出一定计算公式的前提下，针对主要参数路基回弹模量E0等因素对路面厚度设计的可靠性进行了分析与探究。 【关键词】路基回弹模量衰减；概况；公路沥青路面；厚度设计；影响；设计指标确定；计算结果 自上个世纪50—90年代，我国对公路路基回弹模量相关问题进行了大量分析，在各个版本的设计规范内，都以路表弯沉作为路面设计的主要指标。路表弯沉是指荷载作用下路面整体结构的竖向位移量，其对路面整体结构抗弯形能力直接反映，也就是路面整体结构的总刚度。路基回弹模量是对路基强度的反映，是路面结构设计的重要参数，其直接影响着路表弯沉，因此必须对路基随时间改变导致路面结构设计不合理等问题进行充分考虑。沥青路面作为公路工程的主要构成部分，路基回弹模量衰减直接影响着路面厚度设计的合理性。为此，公路路面设计中，必须重视路基回弹模量衰减的重要性，并结合计算结果，全面提升设计合理性、规范性。 一、回弹模量的概况 回弹模量是指荷载作用下路基、路面与筑路材料发生的应力和其相关的回弹应变比值，土基回弹模量是指弹性变形阶段内土基在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力，当垂直荷载为定值，土基回弹模量值增加将出现垂直位移变小的情况。当竖向位移为定值，增加回弹模量值，土基承受荷载作用的能力就会增大。基于此，可选取回弹模量作为路面设计土基抗压强度指标。路基作为公路工程施工主要构成部分，其质量将对公路整体质量造成严重影响，回弹模量作为公路路面结构设计的重要参数，因土质、含水量、压实度等因素的制约，将导致路基回弹模量衰减，甚至超出设计允许范围，进而对公路沥青路面厚度设计造成影响，并减短公路使用年限，增加行车安全风险。为此，必须对路基回弹模量衰减对公路沥青路面厚度设计的影响