土基回弹模量变化的路面设计方法--0

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1、土基回弹模量变化的路面设计方法路面设计方法的发展是随着交通的发展与路面结构、材料不断地更新同步发展的。建立沥青混凝土路面结构的主要目的就是为保护路基土，使之经受车辆的直接作用，通过路面传播至土基的应力被扩散而不会造成土基过大的沉降，这一点反映在设计思想及设计方法上，主要是控制土基顶面应力及垂直位移量。对于水泥混凝土路面结构，其混凝土面板的刚度大，板体性强，具有良好的扩散荷载能力，传到土基顶面的荷载应力很小，一般情况下不会超过0.07MPa，因此，对水泥混凝土面层下的土基不要求强度高或承载力大。但是

2、，由于混凝土是脆性材料，对土基变形的适应能力较差，因而更重要的是要求土基提供稳定而均匀的支承。在实践中，常常出现的路面损坏现象，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，这两类变形都将导致路面结构的不同程度和不同形式的破坏。因此，设计和构筑一个坚实、均匀，稳定的土基，提高土基的抗变形能力，是保证公路路面结构具有良好使用品质与经济效益的根本措施。根据我国《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJD40-2002)的水泥混凝土路面设计方

3、法与《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)的沥青路面设计方法，路面结构设计中路基力学性能参数都是采用路基回弹模量，因此，路基回弹模量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性质作用相应的修正或简化处理。正由于土基回弹模量是

4、土基弹性模量的简化与修正，再加上受土基物理性质的影响，环境因素的影响，所以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。1国内外路面设计理论与方法的研究1.1国外典型沥青混凝土路面设计方法及土基回弹模量的选取56－国外公路路面设计方法可分为经验法、力学～经验法，不同的路面设计方法表征路基强度的指标也不尽相同。1.1.1经验法经验法主要是通过对试验路或使用道路的试验观测，建立路面

5、结构（结构层组合、厚度和材料性质）、荷载（轴载大小和作用次数）和路面性能三者间的经验公式。以经验法为代表的沥青混凝土路面的设计方法有美国各州公路和运输工作者协会（AASHTO）法和美国加州承载比(CBR)法。1.1.2力学～经验法力学～经验法首先分析路面结构在荷载和环境作用下的力学反应量（应力、应变、位移），利用力学反应量与路面性能（各种损坏模式）之间建立的性能模型，按设计要求设计路面结构。从20世纪60年代初开始，各国科技人员致力于研制和实施沥青路面的力学～经验设计法，其中以力学～经验法为代表的

6、沥青混凝土路面的设计方法有壳牌（SHELL）设计法和美国地沥青学会（TAI）设计法。1.2我国沥青混凝土路面设计方法及土基回弹模量的选取我国沥青混凝土路面设计方法自建国以来开展了长期系统的研究，共提出过1958、1966、1978、1986、1997年五个版本，目前研究工作仍在继续深入开展之中。我国沥青混凝土路面设计方法的总体系统是以理论解析为基础的，1966年以前的方法以布辛尼斯均质弹性半空间体系位移解析解为基础，以整体形变模量为设计指标，通过当量层等价换算方法形成了整个设计系统，并通过大规模调

7、查形成了设计参数系列。1966年至1978年的设计方法以双层体系，双圆荷载作用下的结构垂直位移解析解为基础，以轮隙弯沉为设计指标，通过调查研究和引用国内为资料形成了容许弯沉、车辆换算及参数设计系列。1997年颁布的沥青混凝土路面设计规范，又有进一步的改善，主要特点是以多层体系，双圆荷载图式，水平、垂直荷载综合效应下的应力、位移解析解为基础，以轮隙弯沉及层底拉应力以及面层抗剪强度设计为设计指标。56－1997年版的《公路沥青路面设计规范》仍采用1986年版的沥青混凝土面层或整体性材料基层的弯拉应力验

8、算指标，但将材料的了抗弯拉强度改为劈裂强度。而路面弯沉仍是主要设计指标，但以设计弯沉替代容许弯沉，并对弯沉公式中的系数作了修正，增加了基层类型系数。容许弯沉是路面处于临界破坏状态时的弯沉值，而设计弯沉则是该路面在使用初期时的弯沉值。依据使用期间弯沉值变化规律的观测数据（观测期最长为8年），规范采用竣工后第一年不利季节的弯沉值作为设计弯沉值，以开发交通4～6年的路面弯沉值作为容许弯沉值，两者相比后近似地取设计弯沉值比容许弯沉小20%。在各版本的设计规范中，在路面设计指标上都是以路表弯