基于极限二次松散系数的级配碎石层厚度设计

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1、第1期（总第183期）No.1(SerialNo.183)2016年2月CHINAMUNICIPALENGINEERINGFeb.2016DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.01.023基于极限二次松散系数的级配碎石层厚度设计满伟（天津市交通运输工程质量安全监督总站，天津300384）摘要：级配碎石散体材料具有松散性，能够缓解路基的差异沉降。提出级配碎石材料极限二次松散系数的概念，通过设计试验实测常用级配碎石材料的极限二次松散系数，推导出确定级配碎石层最小厚度的计算公式，通过实

2、例验证基于极限二次松散系数的级配碎石层厚度设计的可靠性。关键词：公路工程；极限二次松散系数；级配碎石；厚度设计中图分类号：U414.11文献标志码：A文章编号：1004-4655（2016）01-0072-03路基的不均匀沉降容易造成路面结构开裂、沉作不同散粒体之间的比较。陷等病害，然而压实的级配碎石松散后将产生体积由极限二次松散系数的定义可知，当Kj越大膨胀，有效缓解路基的差异沉降。因此，通过设计时，碎石松散后增加的体积越大。因此，在碎石层试验研究级配碎石材料的松散性，确定几种常用级底部出现相同沉降时，Kj

3、越大，碎石参与运动的配碎石材料的极限二次松散系数，推导得出确定级量越多，碎石层底面沉降量相同时所需的碎石层厚配碎石层最小厚度的计算公式，并通过实例验证基度也越薄，碎石层对差异沉降的缓冲效果越好。于极限二次松散系数的级配碎石层厚度设计的可靠2二次松散系数的试验方法与试验结果性。室内测量级配碎石的二次松散系数时，为了使1极限二次松散系数的概念分析级配碎石的初始压实度与现场保持一致，在最优含[1]散体动力学理论中将压实的散体材料松散水率下采用振动击实方法对级配碎石混合料进行击后产生的体积膨胀称为二次松散。散体材料的

4、二次实，得到级配碎石发生二次松散前的体积VE，然松散特性不仅与材料本身有关，还与压实状态等外后将碎石从试筒中倒出，称出级配碎石的质量M1。部因素有关。为了比较不同材料的二次松散特性，将倒出的级配碎石分层缓慢松散地装入试筒中，称可将散体材料发生二次松散时，松散前后的体积之出剩余的级配碎石质量M2。则二次松散系数的表比定义为二次松散系数，将散体材料在相同压实下达式见式（2）。最密实状况至极限松散状态的二次松散系数称为极（2）限二次松散系数Kj，用式（1）表示。采用上述试验方法测试2种常用类型级配碎石（1）的二次松

5、散系数，试验结果如表1所示，平均值为式中：Kj为极限二次松散系数；VC为二次松散至1.055。极限松散状态时的散体体积；VE为初始压实状态表1级配碎石二次松散系数试验结果下的散体体积。级配类型试验序号M1/gM2/gKj平均值极限二次松散系数排除压实度等其他因素对二14829.1224.21.049规范级配24445.9227.91.0541.053次松散系数的影响，是材料自身参数，可以直接用34652.3250.61.05715260.3285.51.057连续嵌挤收稿日期：2015-11-06级配2556

6、2.1293.11.0561.05635652.5295.61.055作者简介：满伟（1988—），男，助理工程师，本科，主要注：连续嵌挤级配来源于《级配碎石振动成型设计方法、路用性能从事公路工程质量检测监督工作。及施工技术研究》报告72满伟：基于极限二次松散系数的级配碎石层厚度设计2016年第1期3级配碎石层厚度的确定（L/2），%；S'等于S/L，可看作S对L的一阶导数，-13.1确定级配碎石层最小厚度的理论依据称为一阶梯度，m。为推导碎石层松散区域边界方程，将三维问题由式（5）可知，基层底部的弯拉应力与

7、路基简化为二维问题。取路基主要沉降断面为研究对不均匀沉降的一阶梯度呈线性关系。因此，根据基象，假设断面纵向各面相同，如图1所示。层的层底容许弯拉应力计算路基沉降的容许一阶梯y度，进而计算容许最大沉降量。dx3.3路基容许最大沉降量和级配碎石层最小厚度计算[4]选取如表2所示的常用路面结构进行数值计算，得到一阶梯度与基层层底弯拉应力之间的相关关系（见图2）。0xx表2计算用路面结构及模量取值-aa路面结构层模量值/MPaδmax4cm改性沥青混合料AC-13C15006cm改性沥青混合料AC-201350图1松

8、散区域方程推导示意图8cm沥青混合料AC-25205018cm水泥稳定碎石基层2200按照模拟试验结果及理论分析，碎石松散前体18cm水泥稳定碎石基层2200积为碎石松散边界方程与轴所夹区域，而碎石松土基60散后的体积为沉降曲线与碎石松散边界方程所夹区注：模量取值来源于《天津市公路沥青路面设计参数研究》课题研域，即碎石松散后增加的体积为不均匀沉降发生的究报告体积。按照上述思路，参考文献[2]推导的碎