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彎沉

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彎沉一般指路基或路面表面在規定標準車的荷載作用下輪隙位置產生的總垂直變形值(總彎沉)或垂直回彈變形值(回彈彎沉),單位為0.01mm。回彈彎沉指的是路基或路面在規定荷載作用下產生垂直變形,卸載後能恢復的那一部分變形。 [1]  路面回彈彎沉量,不僅反映了路基路面結構的整體剛度和強度,而且還與路面的使用狀態存在一定的內在聯繫。通常回彈彎沉值越大,即路面結構的彈性變形越大,使得路面結構的塑性變形也越大(剛度差),同時抗疲勞性能也差,難以承受重交通量;反之,則路面結構的抗疲勞性能好,並能承受較重的交通量。此外,回彈彎沉還易於測試,因此我國現行的瀝青路面設計方法,採用設計彎沉為路面整體剛度的設計指標。並以標準軸載作用下,路表回彈彎沉值Ls不超過滿足路面使用狀態和設計使用年限要求的路面設計彎沉值Ld作為設計標準,即:Ls小於等於Ld。它作為工程竣工後的一項重要權檢測指標,反映了路面的整體強度質量。因此,正確測試路面彎沉,對評價路面強度有很重要的作用。
中文名
彎沉
外文名
deflection
計算公式
Ld=600(Ne^-0.2)*AC*AS* AB(等級AC,軸次Ne,面、基層係數As、Ab) [2] 
分    為
容許彎沉、設計彎沉和計算彎沉 [3] 
讀    音
wān chén
應    用
交通運輸 [1] 

彎沉定義

路面在荷載作用下會產生豎向變形,在荷載作用後變形會恢復,能夠恢復的那部分變形量就是彎沉,它是直接反映路面剛度的一個重要指標。 [3] 

彎沉彎沉值

彎沉值就是從整體上反映了路面各層次的整體剛度,路基的剛度一般用回彈模量來反映。如果彎沉值過大,其變形也就越大,路面各層也 就容易破裂。彎沉值過大,其原因一般與路面各層的材料性質,厚度,整體性(是否結板),壓實度等有關,還與氣候條件有關,雨季會偏大。 [4] 

彎沉分類

公路工程回彈彎沉分為容許彎沉設計彎沉計算彎沉 [4] 
容許彎沉
容許彎沉是合格路面在正常使用期末不利季節,路面處於臨界破壞狀態時出現的最大回彈彎沉,是從設計彎沉經過路面強度不斷衰減的一個變化值。理論上是一個最低值。計算公式是LR=720N *AC*AS。 [3] 
設計彎沉
設計彎沉值即路面設計控制彎沉值。是路面竣工後第一年不利季節,路面在標準軸載作用下,所測得的最大回彈彎沉值,理論上是路面使用週期中的最小彎沉值。是路面驗收檢測控制的指標之一。計算公式是Ld=600(Ne^0.2)*AC*AS* AB。 [3] 
計算彎沉及檢測方法
計算彎沉值分檢測計算彎沉值和理論計算彎沉值。 [2] 
檢測計算彎沉值:
通過對路基、路面和原有老路進行彎沉檢測,並通過計算整理所得到的代表值。其作用主要是評定路基路面狀況和作補強設計之用。 [2] 
沉值計算
①現有路面回彈彎沉值:是用槓桿式彎沉儀由標準汽車按前進卸荷法測定的。彎沉值的大小反映了路面的強弱,在相同車輪荷載下,路面的彎沉值愈大,則路面抵抗垂直變形的能力愈弱,反之則強。回彈彎沉值大的路面,在經受了輪載多次重複作用後,即呈現出某種形態的破壞;而回彈彎沉值小的路面,能經受輪載多次重複作用才能達到這種形態的破壞,就是説,在達到相同程度的破壞時,回彈彎沉大小同該路面的使用壽命即輪載累計重複作用次數成反比關係。 [2] 
②路面設計彎沉值:按照《公路瀝青路面設計規範》(JTJ 014-1997)規定,新建瀝青路面受力計算方法是以設計彎沉值計算路面厚度。路面設計彎沉值是表徵路面整體剛度和強度的指標,是路面厚度計算的主要依據。路面設計變沉值ld,應根據公路等級AC,在設計年限內一個車道上累計當量軸次Ne,及面層類型係數AS,基層類型係數AB由公式進行計算。 [2] 
③路表彎沉值可通過相關式計算。 [2] 
④路面實測彎沉值ls(0.01mm)應根據標準車型的輪胎接地壓強户(MPa),當量圓半徑yu(cm),理論彎沉係數ac,彎沉綜合修正係數F及土基回彈模量值E0(MPa)計算。 [2] 

彎沉存在問題

(1)原先的柔性路面設計規範容許彎沉的定義為路面在設計使用年限末期的最不利季節標準軸載作用下容許出現的最大彎沉值,它不能直接作為竣工驗收指標,否則標準偏低,易出現早期破壞。 [5] 
(2)2013年半剛性基層瀝青路面彎沉測試多數採用3.6m的貝克曼梁彎沉儀,但很少考慮由荷載車造成的支架下降變形的影響。半剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面上測定時,應採用5.4m的貝克曼梁彎沉儀;對柔性基層混合結構瀝青路面,可採用長度為3.6m的貝克曼梁彎沉儀測定。(JTG E60-2008) [5] 
(3)彎沉測試車的輪壓不足,從而導致回彈彎沉值偏小。 [5] 
(4)彎沉測試車不稱重或裝載偏位、噸位不足,從而導致軸載與標準軸載偏差過大,而引起彎沉值偏小。 [5] 
(5)彎沉儀測頭的位置不正確。一般來説,測試時彎沉儀的梁臂不得碰到輪胎,測頭應置於測點上,即輪隙中心前方3-5cm處。 [5] 
(6)温度修正不正確,往往僅利用當時的氣温進行彎沉修正。 [5] 
(7)代表彎沉測定時間不正確,代表彎沉應在路面竣工後第一年不利季節。 [5] 

彎沉影響因素

(1)瀝青面層平均温度(路基彎沉無需温度修正)。此平均温度非路表温度,更非氣温。其平均温度由檢測前5天最高温度最低温度平均值的平均值和當時路表温度決定的。其計算公式如下: [6] 
ti=b*t0+a
其中ti為平均温度;t0為測前5天最高温度與最低温度的平均值和檢測當時路表温度的和。 [6] 
a和b為相關係數(h為檢測段瀝青層厚度):a=1.708*㏑(h)-14.604;b=0.8186-0.0695*㏑(h) [6] 
(2)受季節影響進行季節修正,不利季節根據各地區情況而定月份,非不利季節時進行季節修正,取值由各地相關部門根據本地實際情況而定1.1-1.4之間。 [6] 
(3)路面厚度(大於5cm需進行温度修正)。 [6] 
其他影響因素:大風、雨雪天氣及周圍有重型交通或震動時,不可採用貝克曼梁檢測法,但可以使用落錘式彎沉檢測方法。 [6] 
參考資料