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1对沥青路面回弹弯沉温度修正方法的改进及探讨_孟可令

1前言目前采用贝克曼梁测定路基路面的回弹弯沉,是对公路和市政道路工程进行质量检验的一种重要手段;回弹弯沉又可用以评定路基路面的整体承载能力,以供路面结构设计使用。

测定时的路面温度对沥青面层的弯沉值有明显影响,交通部规定以路面温度20℃时为标准状态,对厚度大于5cm的沥青路面在路面温度非20℃时测定的回弹弯沉值,应进行温度修正,计算公式为L20=L T×K式中,K为温度修正系数,在《公路沥青路面设计规范》中以K3表示;L20为换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值,0.01mm;LT为测定时沥青面层内平均温度为T 时的回弹弯沉值,0.01mm。

可见,沥青路面回弹弯沉的温度修正主要在于确定温度修正系数。

笔者通过对交通部规程、规范、标准中有关回弹弯沉检测内容的研究和实践,对现行沥青路面回弹弯沉温度修正方法提出以下改进和探讨意见。

2改进及探讨意见2.1规程中应尽可能提供温度修正的线性方程式《公路路基路面现场测试规程》在“贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法(T0951-95)”中规定,采用查图法对沥青路面回弹弯沉进行温度修正,先从图9.1.4-1中查取测定时的沥青层平均温度,再根据基层类型从图9.1.4-2或图9.1.4-3中查取路面弯沉温度修正系数。

但这种在图中求取修正系数的做法实施起来费时费力又不准确。

实际上,查图法所依赖的这3个图中的各条直线段均可通过量测纵、横坐标得出截距和斜率,建立各自的二元一次线性方程式,从而将查图法转变为公式计算法。

建议规程组在今后修订时应尽可能直接提供各条直线或曲线的线性方程式,显然,这比使用者在图上量取所建立的公式要可靠,具有权威性,可以免除图形在绘制、印刷、量取各环节中产生的误差。

笔者认为,采用线性方程式计算,可以克服查图法既慢又累且误差大的缺点,为试验检测数据的自动化处理提供方便———这是新时期对试验检测工作提出的新要求。

2.2用一个公式直接求取沥青层的平均温度《JTJ059-95》测试规程规定,各厚度沥青层在测定时的平均温度,是根据T(路表温度+前5天日平均气温的平均值,℃)由图9.1.4-1求出的,先在图中读出路表下25mm处的温度T25、沥青层中间深度的温度Tm、沥青层底面深度的温度Te,再取三者的平均值。

现笔者提出:省去求3个深度处温度这几步,用一个公式直接求得该厚度的沥青层平均温度。

下面以厚度为20cm的沥青层为例加以说明。

先将图9.1.4-1中的各条直线变成二元一次方程式,从中得到路表下25mm、中间深处100mm、底面200mm 三处的温度公式:对沥青路面回弹弯沉温度修正方法的改进及探讨孟可令(东莞市交通工程质量监督站,广东东莞523125)摘要:文章对现行交通部规程、规范、标准中有关沥青路面回弹弯沉温度修正方法提出以下改进和探讨意见:(1)将测试规程中的温度修正查图法改为公式计算法,能一式求出沥青面层的平均温度。

(2)对“沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准”这一条文提出疑问,指出实际上是以沥青面层平均温度20℃为准来修正弯沉的。

(3)分析按设计规范上的经验公式实施温度修正时所存在的困难。

(4)对采用测试规程和设计规范两种方法计算沥青路面回弹弯沉温度修正的结果进行对比,提出应加强对经验公式适用性的研究。

(5)对制定温度修正精度要求和路表温度量测频率的必要性以及如何制定,作出分析研究。

关键词:沥青路面;回弹弯沉;温度修正;公式计算;条文研究;方法探讨;改进提高中图分类号:U416.2文献标识码:B作者简介:孟可令(1943-),女,浙江宁波人,高级工程师,从事工程地质、工程测量和土工试验工作。

T25=0.618T0-10.3T100=0.528T0-8.7T200=0.472T0-7.0将上面三个公式综合起来,转化为求厚度20cm的沥青层平均温度T公式:T=(T25+T100+T200)/3=(1.618T0-26.0)/3用这一公式可以根据T直接求出厚度20cm沥青层测定时的平均温度,不再需要先求3个深度的温度。

各厚度沥青层的平均温度公式均可这样得出,见表1。

这项改进简化了计算过程,提高了工作效率,而且将会促使图9.1.4-1上的纵坐标和各条直线作出相应的改变,由表示“不同深度的温度”改为表示“沥青面层的平均温度”。

2.3对“沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准”条文提出疑问《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)在第I.0.5条中规定:“当沥青层厚度小于或等于50mm 时,或路表温度在(20±2)℃范围内,可不进行温度修正。

”《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)在9.1.1.2条中规定:“沥青路面的弯沉以路表温度20℃为准,在其他温度测试时对厚度大于5cm的沥青路面,弯沉值应予温度修正。

”但《JTJ059-95》规程在下面讲述的沥青路面回弹弯沉温度修正的具体方法中,实际上并没有以路表温度20℃为准,而是以沥青面层的平均温度20℃为准来修正弯沉的。

这一点只要仔细看一下图9.1.4-2和图9.1.4-3“路面弯沉温度修正系数曲线”就会十分明白。

图中,所有不同厚度沥青层的温度修正系数(纵坐标)均由测定时沥青层的平均温度T(横坐标)决定。

拿图9.1.4-3来说,当T=20℃时,K=1,即弯沉值不必修正;当T>20℃时,K<1;当T<20℃时,K>1;即沥青层平均温度在非20℃时,弯沉测定值LT都要按公式L20=L T×K进行修正,换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值(0.01mm)———这里的20℃指的显然是沥青层的平均温度。

为了进一步说明这个问题,笔者计算了路表温度为(20±2)℃等时的沥青路面回弹弯沉温度修正系数,见表2实例。

从表2可见,这一天在路表温度为(20±2)℃时沥青层平均温度为10~12℃,弯沉温度修正系数K为1.09~1.07;而当路表温度升至37℃时,沥青层平均温度接近20℃,K=1,弯沉值不需要修正。

由此得出结论:规程和标准中关于“沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准”,“路表温度在(20±2)℃范围内,可不进行温度修正”这样的条文与实际制定的温度修正方法是不一致的,自相矛盾。

在这一点上,《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)有关条文中的用词是正确的:“路面弯沉值是以20℃为测定沥青弯沉值的标准状态”,“当路面温度在(20±2)℃范围内时,也不进行温度修正”,显然条文中的路面温度是指沥青面层的平均温度。

表1各厚度沥青层测定时的平均温度计算公式备注:1.T0为(路表温度+前5d日平均气温,℃);2.其他厚度的公式,可在表中相邻公式之间内插系数a、b得到。

表2沥青面层回弹弯沉温度修正系数计算(沥青层厚20cm)2.4按设计规范上的经验公式实施温度修正时的困难对沥青路面回弹弯沉值的温度修正系数,《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)在附件8.0.15条中给出了下列经验公式:(1)测定时沥青面层平均温度T (℃)按下式计算T =a +bT式中,a 为系数,a =-2.65+0.52;b 为系数,b =0.62-0.008;T 0为测定时路表温度与前5h 平均气温之和,℃;为沥青面层厚度,cm 。

(2)沥青路面弯沉的温度修正系数K 3按下式计算当T ≥20℃时,K 3=e (1T -120)h当T ≤20℃时,K 3=e0.002(20-T )h采用上述经验公式对沥青面层回弹弯沉进行温度修正,在具体实施时存在一定困难,分析如下。

(1)对如何测定气温没有作出明确规定采用上述计算法要用到前5h 平均气温,这不象前5d 平均气温那样可通过查阅当地气象资料得到,需自己测定,但规范并没有对气温应怎样测定作出规定。

据笔者所知,气象部门公布的气温是按规定的标准方法测定的,温度计要放在户外百叶箱中。

公路现场检测不可能具备气温测定的设备条件,许多时候就在太阳光直射的检测现场读取温度计上显示的读数,所得气温自然高于气象站测定的,有时比当天的最高气温还高,致使计算所得的温度修正系数偏小,影响到道路工程质量的评定。

(2)安排气温测记时间上的难处如果要在早上8时开始检测沥青路面弯沉,那么前5h 气温就得从夜里3点钟开始测记;若到8时上班时开始测记气温,则弯沉检测要等到下午1时才能开始。

遇到夏季,我国大部分地区均有避开中午高温时间赶早到现场检测的做法,那就更要提前在夜里测记气温了。

一般情况下,一天中要检测多个路段,为了满足各检测路段在不同时间检测所需的前5h 气温,故测记气温的频率不能太少,至少应20min 测记一次,碰到路表温度变化快时更要加密测记次数。

总之,为了测记前5h 气温,在人员和工作时间的安排上确有一定难处。

其次,前5h 气温应从哪一个时间往前推算也不明确。

例如某路段弯沉检测从8时开始至8:30结束,那么测定时的前5h 气温是从8时还是8:30往前推算呢?或者采用中间时间?2.5应加强对经验公式适用性的研究目前交通部规定的沥青路面回弹弯沉温度修正,《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059-95)完全采用了美国AASHT0路面设计指南1993年版的方法;《公路沥青路面设计规范》(JTG D5O-2006)上采用的经验公式,主要是同济大学根据在苏丹的试验结果和国内的验证后提出的。

笔者在东莞进行沥青路面弯沉检测时,曾同时采用两种方法计算温度修正系数,发现结果相差颇大。

下面我们来看一下表3“采用两种方法计算沥青路面回弹弯沉温度修正的结果对比”。

笔者在表3中所列的“测定时温度T 0”,并没有采用实际检测记录下来的路表温度、前5天日平均气温、前5h 平均气温,因为我国各地的气候条件很不相同,每天每时每刻,路表温度和气温情况是千差万别的,如果采用某地某个时间测定时的温度来分析问题,就会缺少广泛的代表性。

笔者认为,一般情况下,白天检测时的前5h 平均气温与前5天日平均气温有着很好的相关性,我们可以试想:在一天的检测过程中的某一个时刻,前5h 平均气温正好接近前5天日平均气温,这种可能性是存在的,这时(路表温度+前5天日平均气温)=(路表温度+前5h 平均气温)。

笔者在对比表中就按这个时刻的T 0来计算沥青层平均温度T 和温度修正系数K ,用以比较测试规程与设计规范两种方法的计算结果;这样,对各地各种温度情况均具有普遍意义。

从表3可对两种方法的计算结果作出如下比较:(1)沥青层平均温度计算值:相同T 0时,规程法计算的结果要比规范法小得多,差值见表3。

(2)温度修正系数计算值:相同T 0时,规程法计算的结果要比规范法大一些(低温区除外),差值见表3。

(3)路面温度达20℃标准状态时的T 0:规程法在50℃左右,规范法在30℃左右。

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