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回弹模量 (Resilient Modulus)

摘要:回弹模量是路基路面设计中的核心力学参数,反映了土体在重复荷载作用下,卸荷阶段的弹性变形能力。它是确定路面结构厚度和评估路基刚度的关键指标。

1. 定义与物理意义 (Definition)

回弹模量(Symbol: E_rM_r)是指土体在卸荷阶段,垂直应力改变量与弹性应变增量的比值。

<math>E_r = \frac{\sigma_d}{\epsilon_r}</math>

物理含义: 不同于一般的变形模量(包含塑性变形),回弹模量仅关注弹性恢复部分。因为道路在车辆荷载反复作用下,塑性变形会逐渐累积趋于稳定,后期主要表现为弹性变形,因此路面设计主要依据回弹模量。

2. 规范来源 (Source of Standard)

该参数的权威定义与取值主要依据公路行业规范。

规范名称 编号 章节 关键内容
《公路路基设计规范》 JTG D30-2015 第 3.2 条 明确了路基土的物理力学参数选取原则,规定了不同土组的回弹模量参考范围。
《公路沥青路面设计规范》 JTG D50-2017 附录 提供了基于土类和湿度的回弹模量调整系数。

3. 取值范围参考 (Typical Values)

根据 JTG D30-2015,路基土的回弹模量受土质和湿度(稠度)影响极大。以下为典型参考值(单位:MPa):

土组 稠度状态 建议值范围 (MPa)
巨粒土、粗粒土 密实 100 ~ 150
细粒土 (粉质土) 中湿 30 ~ 50
细粒土 (黏质土) 潮湿 20 ~ 35
注意:湿度越大,回弹模量衰减越严重。

4. 常见测试方法 (Test Methods)

在工程实践中,回弹模量的获取方式主要有以下几种:

  1. 室内动三轴试验:最准确,模拟行车荷载的重复作用。
  2. 承载板法 (Field Plate Load Test):现场测试,通过压力-沉降曲线的卸载段计算。
  3. 贝克曼梁法 (Benkelman Beam):测定路面弯沉值,反算回弹模量。
  4. 落锤式弯沉仪 (FWD):目前国际主流的无损检测方法。

5. 辨析:回弹模量 vs 变形模量

参数 回弹模量 (E_r) 变形模量 (E_0)
定义阶段 卸荷阶段 (弹性部分) 加载阶段 (全过程)
包含变形 仅包含弹性变形 包含弹性变形 + 塑性变形
数值大小 数值较小 (相对土体刚度而言) 数值较大
主要应用 公路、机场跑道 (动荷载) 建筑地基、大坝 (静荷载)