公路改建工程旧沥青路面回弹模量研究

2014-07-06朱义铭胡光伟顾迎春

交通运输研究 2014年7期

朱义铭，胡光伟，顾迎春

（江苏省交通规划设计院，江苏南京 210005）

0 引言

在公路改扩建工程沥青路面加铺设计中，原路面结构承载能力是决定路面改造方案的关键指标，而在加铺补强设计中，原路面的当量回弹模量则是重要的设计参数，对合理确定改建路面的结构形式也起了至关重要的作用。对路面当量回弹模量的测定，采用承载板现场测定最为直接和准确，但是其测定过程比较复杂、耗时较长，而且会受到设备、自然等外界因素影响，综合考虑检测效率，一般不采用此方法进行大规模的回弹模量测定。因此，规范提出了以路表弯沉值l0换算路面当量回弹模量E0的计算公式。

《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）（以下简称“路面设计规范”）中规定原路面当量回弹模量的计算公式为：式中：Et为原路面的当量回弹模量（MPa）；p、δ为标准轴载的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径（mm）；l0为原路面的计算弯沉（0.01mm）；m1、m2为轮板对比值与扩大系数。

《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034—2000）（以下简称“基层施工规范”）中给出了弯沉值和回弹模量的回归方程：

公式中变量的含义同式（1）。

《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）（以下简称“测试规程”）中给出的当量回弹模量计算公式为：

式中：μ为材料泊松比；a为弯沉系数；其余变量含义均同式（1）。

在路面结构设计过程中，通常采用“路面设计规范”中的式（1）来计算原路面当量回弹模量，以此作为路面结构厚度计算与验算的依据。但该公式的计算结果和现场路面实际当量回弹模量有多大差异，设计人员以此确定的路面加铺层结构组合是否合理，这些都需要通过现场试验进一步验证和分析。

1 承载板试验测定回弹模量

试验路段为某高速公路，于1999年通车，路面结构形式为：4cm AC—16+6cm AC—25+28cm水泥稳定碎石+20cm级配碎石，在2006年，对其中一段进行过加铺改造，加铺层为4cm AC—16+5cm AC—16。

在该高速公路路面较为平整且纵坡较小的路段中，选定若干具有代表性的测点，分别测定路表回弹弯沉和路面当量回弹模量。回弹弯沉采用贝克曼梁测定，测试车采用BZZ—100标准轴载汽车，贝克曼梁采用5.4m长规格。为了测试方便，承载板试验加载设施也采用BZZ—100标准轴载车。回弹弯沉和回弹模量测试方法分别采用测试规程中的T 0951—2008和T 0943—2008。

本次试验共选取了15个测点，各测点路表弯沉值和路面当量回弹模量试验结果见表1。

表1 路表弯沉与回弹模量检测结果

将路表弯沉和路面当量回弹模量实测值绘制散点图，并回归E0-l0关系曲线如图1所示。回归公式见式（4）。

图1 E0-l0关系曲线

由图1和式（4）可知，承载板试验测定的路面当量回弹模量和路表弯沉的回归公式的相关系数达到了0.930 9，说明两者具有很好的回归关系。

2 回弹模量公式的分析比较

为了进一步比较，将本次试验中路表弯沉值分别代入上文不同规范的公式中，计算路面当量回弹模量值，并与实测模量进行对比，计算结果列于表2。其中，轮胎接地压强p取值为0.70MPa，当量圆半径δ取值为10.65cm，轮板对比值m1取值为1.1，当量回弹模量扩大系数m2取值为1.0。材料泊松比μ取值为0.25，弯沉系数a取值为0.712。对应的回弹模量和路表弯沉关系曲线见图2。

表2 不同规范回弹模量计算结果汇总

表2（续）

图1 不同规范E0—l0关系曲线

由表2和图2可以看出，与路面当量回弹模量实测值最为接近的是“测试规程”计算公式，平均偏差率仅为5%，其次是“基层施工规范”计算公式，平均偏差率约为44%，而沥青路面设计经常采用的“路面设计规范”计算公式相差最大，比回弹模量实测值增加约70%以上。显然，直接采用“路面设计规范”中的计算公式得出的原路面当量回弹模量偏大，高估了原路面实际强度和承载能力，据此设计的路面加铺层厚度也偏薄，在其他文献中也有类似的结论，而这对于公路改扩建工程中路面加铺补强设计是不利的，该问题需要引起设计人员的足够重视。