弯沉实验

路基路面现场试验检测方法之回弹弯沉测试方法

发布人: admin 发布时间:2008-03-28 点击次数:731次

一、概述

国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越

小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉

值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。回弹弯沉值在我国已广

泛使用且有很多的经验及研究成果，它不仅用于路面结构的设计中（设计回弹弯沉）；用于施工控制及施工验收中（竣工验收弯沉值）；同时还用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具有重要的意义。

（一）弯沉值的凡个概念

1．弯沉

弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯

沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0．01mm为单位。

2．设计弯沉值

根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级。面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值。

3。竣工验收弯沉值

竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一。，当胳面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值应小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。

（二）弯沉值的测试方法

弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，在我国已有成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，现在用得比较普遍的有法国洛克鲁瓦式自动弯沉仪，丹麦等国家发明并几经改进形成的落锤式弯沉仪（FWD），美国的振动弯沉仪等。

二、贝克曼梁法

1．试验目的和适用范围

（1）本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。

（2）本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。

（3）本方法测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。

（4）沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20土2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。

2．仪具与材料

（1）测试车：双轴：后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路，一级及二

级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。

（2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:1。弯沉仪长度有两种：一种长3．6m，前后臂分别为2．4m和1．2m；另一种加长的弯沉仪长5．4m，前后臂分别为3．6m 和1．8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5．4m的贝克曼梁弯沉仪、并采用BZZ-100标准车；弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。

（3）接触式路面温度计：端部为平头，分度不大于1℃。

（4）其它：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。

3．试验方法与步骤

1）试验前准备工作

（1）检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。

（2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。

（3）测定轮胎接地面积；在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积、精确至0.1cm2。

（4）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。

（5）当在浙青路面上测定时，用路表温度计测定试验时气温及路表温度（一天中气温不断变化，应随时测定），并通过气象台了解前5d的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。

（6）记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。

2）测试步骤

（1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定，测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。

（2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3 ~ 5cm处的位置上。

（3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3 ~ 5m处），

并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。

弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。

(4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车

仍在继续前进，表针反向回转：待汽车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数L2。

汽车前进的速度宜为5km/h左右。

4．弯沉仪的支点变形修正

（1）当采用长度为3，6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车

开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检验用弯沉仪百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时，

可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值。

（2）当采用长5．4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。

5．结果计算及温度修正

1）计算测点的回弹弯沉值。

2）进行弯沉仪支点变形修正时，计算路面测点的回弹弯沉值。

3）沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过（20土2）℃范围时,回弹弯沉值应进行温度修正，温度修正有两种方法。

（2）计算平均值和标准差时，应将超出L’土（2～3）s的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限，进行局部处理。用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时，应按两个独立测点什：不能采用左右两点的平均值。

（3）弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分；大于时得零分。

若在非不利季节测定时，应考虑季节影响系数。

摘要：路面的弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。文章着重介绍了贝克曼梁弯沉仪测试弯沉的关键所在，并简要介绍了其他三种测试路面弯沉的方法。

关键词：沥青路面；弯沉；检测技术

中图分类号：U415.5 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）11-0132-02

路面的弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。路面弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路面表面轮隙位置产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。它不仅反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。

一、贝克曼梁法（Benkleman Beam，简称BB）

目前在我国检测路面弯沉值普遍采用的是传统的BB法，该法使用广泛且已有很多成熟的使用经验。

BB法是我国目前广泛使用的一种弯沉检测方法。该方法操作简单，但整个测试过程全是人

工操作，测试结果受人为因素的影响较大，而且测试慢。

（一）标准车

标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎的载重汽车，测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴10t的BZZ-100标准车；其他等级公路可采用后轴6t的BZZ-60标准车。

测定弯沉用的标准车是很重要的，我国一直规定用解放牌CA-10B型及黄河牌JN-150型作为两个荷载等级的标准车。但这两种车型逐渐淘汰和不再生产，渐趋灭绝。因此，规范对标准车的规定，仅规定轴重、轮压、气压等主要参数，凡符合这些参数的车型皆可使用。测试前，应测定测试车的轴重、轮压、轮胎接地面积，与标准车的要求相差不应超过表1规定的值。如有不符，应适当调整。

（二）弯沉测试频率

测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80～100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。

（三）弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正

弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3.6m，前后臂分别为2.4m 和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。这是因为随着公路路面刚度提高，弯沉仪影响半径也越来越大。

（四）温度修正

对于沥青路面来说，弯沉强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆。因此，如在夏天测定时，由于过硬，也会产生失真现象。所以，需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。

路面弯沉值是以20°C为测定沥青路面弯沉值的标准状态。当沥青面层厚度小于或等于5cm 时，不需要温度修正；当路面温度在20°C±2°C时，也不进行温度修正；其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。

（五）路面弯沉的计算

路面测点的回弹弯沉值：LT＝2（L1-L2）

式中：LT——在路面温度T时的回弹弯沉值，0.01mm；

L1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01mm；

L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0.01mm。

当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值：

LT＝2（L1-L2）＋6（L3-L4）

式中：L3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01mm；

L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01mm。

弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用下式计算：

LR＝L＋ZA·S

式中：LR ——一个评定路段的代表弯沉，0.01mm；

L ——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值；

S ——一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差；

ZA ——与保证率有关的系数，采用下列数值。

（高速、一级公路ZA＝2.0，二级公路ZA＝1.645，二级以下公路ZA＝1.5）

计算平均值和标准差时，应将超出L±(2～3)S的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限进行处理。

二、其他方法

随着科学技术的进步、电子技术及计算机技术的发展和广泛应用，检测路面回弹弯沉值的仪器也朝计算机自动化方向发展了。现今主要用到的有以下几种：

（一）激光弯沉测定仪法

在采用该方法测定时，将测定仪固定在路面上汽车的后轮隙中。这种弯沉仪操作简易、精度高、读数稳定、体积小、质量轻、造价低且容易研制，另外由于该测定仪依靠光线作为臂长，可以射得很远，加上激光发射角窄，光点小而红亮，10m之远仍能清晰可见，可用于重刚度路面弯沉检测。

（二）自动弯沉测定仪法

该测定仪在检测路段上在牵引车的作用下（下转第147页）（上接第132页）以一定的速度行驶，将测定仪的弯沉测定梁放在车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时，测定梁被拖动，以二倍的牵引车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定。通过计算机可输出路段弯沉检测统计结果。

（三）落锤式弯沉仪（FWD）法

落锤式弯沉仪（Falling Weight Deflectometer，简称FWD）是通过计算机控制下的液压系统启动落锤装置，使一定质量的重锤从一定高度自由落下，冲击力作用于承载板上并传到路面，导致路面产生弯沉，通过分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号输入计算机，得到路面测点弯沉值。FWD测量是计算机自动采集数据，速度快，精度高。检测最大速度可达80km／h，内置式落锤弯沉仪的牵引速度可大于l00km/h。因此该方法是一种很理想的动态无损检测设备。

测定路面弯沉的方法很多，但计算路段的代表弯沉值时需要用贝克曼梁的弯沉值。比如当用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，首先应建立自动弯沉车或落锤式弯沉仪与贝克曼梁检测之间的相关关系，并将自动弯沉车或落锤式弯沉仪测得的弯沉值换算为贝克曼梁的弯沉值，再计算路段的代表弯沉值。使用时需要注意。

参考文献

[1]JTJ059—95 公路路基路面现场测试规程[M]．北京:人民交通出版社，1995．

[2]交通部基本建设质量监督站路基路面试验检测技术[M]．北京：人民交通出版社，2000