考虑路面自重与循环荷载影响的路基结构模量特性研究

作     者：刘超超 鲁文龙 郑健龙 吕松涛 张良奇 

作者机构：湘江实验室长沙理工大学 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室长沙理工大学 德通智能科技股份有限公司 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重大科研仪器研制项目(51927814) 湘江实验室开发基金项目(22XJ01009) 

主　　题：道路工程 路基动态回弹模量 足尺试验 路面自重 循环荷载 

摘      要：现行路基回弹模量测试方法未考虑上覆路面结构约束效应与真实车辆荷载特性的影响，导致测试的回弹模量难以反映路基实际承载能力，给公路建设带来众多不确定性。为此，本文提出了一种路基动静回弹模量原位测试方法，在以套环模拟路面结构层自重及约束效应的基础上，研究车辆荷载特性（荷载频率、荷载幅值）对路基结构模量的影响，并通过开展不同尺寸承载板与不同宽度套环下的路基动静态回弹模量试验研究，寻找最佳承载板与套环加载组合，以优化动静回弹模量原位测试方法结构体系，为测试新建或改扩建路基在其实际服役期的刚度水平提供重要手段。试验结果表明：路基回弹模量与动载频率、动载幅值均成正相关，与承载板尺寸成负相关，对于Φ30cm承载板在未装配套环时，动载频率从1Hz增加到10Hz，回弹模量测试值增加了119%；动载幅值从0.1MPa增加到0.35MPa，回弹模量测试值增加了38.7%。此外，相同尺寸承载板下，路基回弹模量测试值随着套环所模拟的上覆路面结构约束范围的增大先增大后趋于稳定，对于30cm承载板，在套环宽度达到20cm时趋于稳定， 较未装配套环时模量提高了13%；对于20cm承载板，在套环宽度达到30cm时趋于稳定，较未装配套环时模量提高了35%，对于10cm承载板，在套环宽度达到35cm时趋于稳定，较未装配套环时模量提高了31%。同时，本文基于原位试验结果建立了不同尺寸承载板下路基回弹模量转换模型、相同承载板不同宽度套环测试下回弹模量转换模型及不同荷载频率测试下回弹模量转换模型，以实现各尺寸承载板与各宽度套环组合在不同频率动载下测试结果之间的相互转换，并通过实际工程现场试验验证了转换模型的准确性。