淺談道路彎沉檢測
2013-02-20 來源：作者：周英 來源：中國論文網(wǎng)
目前，在我國路面檢測工作中，道路彎沉檢測是其中的一個(gè)重要檢測項(xiàng)目。道路彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉）。隨著公路建設(shè)的高速發(fā)展,道路彎沉檢測手段與方法也在不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進(jìn)檢測技術(shù)，對實(shí)際操作具有很好的指導(dǎo)作用。本文現(xiàn)對此作出簡要闡述。
一、道路彎沉檢測設(shè)備
1、靜力彎沉檢測設(shè)備
1.1貝克曼梁（BB）
此設(shè)備利用杠桿原理，操作載重汽車對路面進(jìn)行加載，通過百分表觀測路面的回彈彎沉狀況。
1.2自動(dòng)彎沉儀
主要利用杠桿原理，具有自動(dòng)記錄彎沉的特點(diǎn)。在檢測路段，自動(dòng)彎沉儀測定車以一定速度行駛，將安裝在測試車前后軸之間底盤下的彎沉測定梁放至車輛底盤的前端，支于地面，保持不動(dòng)，待后軸雙輪隙通過測頭時(shí)，彎沉通過位移傳感器等設(shè)備被自動(dòng)記錄下來，最后通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出道路彎沉檢測值。
2.、動(dòng)態(tài)彎沉檢測設(shè)備
2.1落錘式彎沉儀
通過計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)，使一定質(zhì)量的落錘在指定高度下自由下落，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，使路面出現(xiàn)彎沉，分布于距測試點(diǎn)不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，得出數(shù)值。
2.2穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀
利用動(dòng)荷載發(fā)生器對路面施加周期性荷載（固定周期的正弦動(dòng)荷載），按照一定間隔，沿荷載軸線在路面上布置一組速度傳感器，測量道路表面的動(dòng)彎沉盆曲線。
2.3脈沖動(dòng)力彎沉儀
利用計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)，將重錘提升并釋放，作用于彈簧或橡膠墊，通過承載板傳給路面一半正弦脈沖荷載。利用沿荷載軸線布置的5~9個(gè)速度傳感器，量測各級動(dòng)荷載作用下的道路表面彎沉盆曲線。
2.4滾動(dòng)式彎沉儀
在高度行駛過程中，利用激光多普勒技術(shù)，測試地面在荷載作用下垂直下沉速度，通過分析程序，計(jì)算出最大彎沉及彎沉盆數(shù)據(jù)。
二、道路彎沉檢測主要方法
1、貝克曼梁（BB）法
1.1檢測目的
貝克曼梁（BB）法主要用于測定各類路基、路面的回彈彎沉情況，從而評定其整體承載能力，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù);此方法測定的路基、柔性路面的回彈彎沉值還可供交工及竣工驗(yàn)收使用;測定的路面回彈彎沉可為公路養(yǎng)護(hù)管理部門制定養(yǎng)路修路計(jì)劃提供必要依據(jù)。
1.2檢測儀器和材料
在此檢測方式下，所需的操作儀器設(shè)備及材料主要有以下幾項(xiàng)：測試車、由貝克曼梁、百分表及表架組合而成的路面彎沉儀、端部為平頭的接觸式路面溫度計(jì)以及皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等必要檢測材料。
1.3檢測方法
（1）在檢測工作開始前，要做好前期準(zhǔn)備工作，檢查測定用標(biāo)準(zhǔn)車的車況是否良好、剎車是否靈敏、輪胎內(nèi)胎是否符合標(biāo)準(zhǔn)充氣壓力、后軸總質(zhì)量是否符合規(guī)定軸重、利用求積儀或數(shù)方格的方法測定輪胎接地面積是否達(dá)標(biāo)、檢查彎沉儀百分表測量情況是否靈敏等。且在測定過程中，針對瀝青路面，還要用路表溫度計(jì)對檢測時(shí)的氣溫及路表溫度進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控記錄，對瀝青路面修建或改建時(shí)材料、結(jié)構(gòu)、厚度、施工及養(yǎng)護(hù)等情況也要做好備案記錄。
?。?）對道路彎沉進(jìn)行檢測時(shí)，要在測試路段布置好檢測點(diǎn)，其距離由測試需要安排，要保證測點(diǎn)在路面行車車道的輪跡帶上，且用白油漆或粉筆做上醒目標(biāo)記。
（3）將試驗(yàn)車的后輪輪隙對準(zhǔn)測點(diǎn)后約3 ~ 5cm處的位置上，并將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，注意與汽車方向保持一致，梁臂不得碰到輪胎，彎沉儀測頭置于測點(diǎn)上（輪隙中心前方3 ~ 5m處）。將百分表安裝在到測定桿上，用手指輕輕叩打彎沉儀，調(diào)零百分表，確保百分表已穩(wěn)定回零。需要注意的是，彎沉儀既可是單側(cè)測定，也可是雙側(cè)同時(shí)測定。
?。?）當(dāng)接到前進(jìn)命令時(shí)，測定者駕駛測定汽車保持5km/h左右速度勻速緩慢行駛。此時(shí)百分表會(huì)隨著路面變形的增加而持續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)表針達(dá)到最大值時(shí)，測定人員應(yīng)迅速讀取初讀數(shù)L1 ;待汽車?yán)^續(xù)向前行駛至表針反向回轉(zhuǎn)、汽車駛出彎沉影響半徑（3m 以上）時(shí)，測定車輛停車，讀取表針回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后的終讀數(shù) L2 ，并做好記錄。
1.4檢測結(jié)果計(jì)算及溫度修正
?。?）計(jì)算測點(diǎn)的回彈彎沉值：路面溫度為T的回彈彎沉值計(jì)算公式為：
LT=（L1-L2）*2
（2）進(jìn)行彎沉儀支點(diǎn)變形修正時(shí)，要計(jì)算路面測點(diǎn)的回彈彎沉值。
?。?）當(dāng)檢測路面的瀝青面層厚度大于5cm且路面溫度超過（20土2）℃的范圍時(shí),回彈彎沉值要進(jìn)行溫度修正。
?。?）需要注意的是，在計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，應(yīng)將彎沉特異值舍棄。對于舍棄的彎沉值過大的點(diǎn)，要確定其周圍界限，并對其進(jìn)行局部處理。如用兩臺(tái)彎沉儀同時(shí)進(jìn)行左右輪彎沉值測定，則要計(jì)作兩個(gè)獨(dú)立測點(diǎn)，不可使用左右兩點(diǎn)的平均值。
?。?）彎沉代表值不大于設(shè)計(jì)要求的彎沉值時(shí)得滿分;大于時(shí)得零分。
2、落錘式彎沉儀（FWD）法
2.1檢測目的及適用范圍
FWD法可用來檢測路面的動(dòng)態(tài)彎沉狀況并用來反算路面的回彈模量，此方法模擬行車作用沖擊荷載下的彎沉量測，得用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，具有速度快、精準(zhǔn)度高的優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的動(dòng)態(tài)無損檢測設(shè)備。近年來，隨著道路彎沉檢測水平的提高，F(xiàn)WD法被廣泛應(yīng)運(yùn)于路面彎沉檢測工作，尤其適用于高等級公路路面檢測及機(jī)場路面彎沉量測和承載能力評估，對于準(zhǔn)確評價(jià)道路狀況和路面結(jié)構(gòu)具有極大的參考價(jià)值。且FWD法可以根據(jù)彎沉盆反算路面結(jié)構(gòu)各層的模量，研究路面材料在其使用過程中的性能變化情況，為道路施工和項(xiàng)目研究提供必要的技術(shù)參數(shù)。
2.2儀器系統(tǒng)組成
根據(jù)落錘形式的不同，F(xiàn)WD一般分為單錘和雙錘兩種。單錘是重錘直接沖擊路面，測定的荷載時(shí)程曲線為雙峰曲線;雙錘是落錘由一定高度落下，通過橡膠緩沖器作用在放置在路面上的重塊，共同作用于路面，得到的荷載時(shí)程曲線為光滑的拋物線。以最常用的雙錘式為例，其構(gòu)成系統(tǒng)為：導(dǎo)向架、落錘、框架、定向鋼軸 、上部橡膠緩沖器 、下部橡膠緩沖器、支撐腳 、底部重塊、承載板和橡膠板等。
2.3檢測方法
（1）在檢測工作開始之前，要充分做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，檢查測試系統(tǒng)是否完善，荷載范圍、位移傳感器分辨率、位移傳感器數(shù)量、系統(tǒng)測速、脈沖荷載形態(tài)等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)。
?。?）在檢測路面彎沉情況時(shí)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制，通過液壓傳動(dòng)裝置，將一定質(zhì)量的重錘提升，達(dá)到指定高度時(shí)，將其釋放并自由下落。
?。?）重錘下落至剛性圓盤（荷載盤）上，會(huì)對路面產(chǎn)生一個(gè)脈沖荷載，其作用時(shí)間和振幅值接近運(yùn)動(dòng)中的汽車輪載，記錄其脈沖荷載值。
（4）由于荷載作用，道路路面將產(chǎn)生變形，從而產(chǎn)生彎沉盆。利用分布于彎沉盆各個(gè)位置上的多個(gè)位移傳感器，對彎沉盆各自的變形或者最大位移值進(jìn)行測量。路面的變形情況由5至9個(gè)位移傳感器進(jìn)行測量。
?。?）此時(shí)，荷載的大小可以通過調(diào)整重錘的提升高度進(jìn)行變化，變化范圍根據(jù)需要靈活設(shè)定。
3、貝克曼梁（BB）法與落錘式彎沉儀（FWD）法二者關(guān)系
貝克曼梁（BB）法與落錘式彎沉儀（FWD）法是目前道路彎沉檢測中最為常用的兩種方法，但仍以貝克曼梁法為主。貝克曼梁法操作簡單、方便，但輪胎壓力和接地面積不易控制，無法反算路面各承重層的強(qiáng)度。FWD法在一定程度上能夠彌補(bǔ)這些缺陷，具有迅速可靠的優(yōu)點(diǎn)，但成本往往較高且缺乏可靠統(tǒng)一的控制標(biāo)準(zhǔn)，致使施工過程的質(zhì)量難以保證，鑒于FWD與貝克曼梁的測試結(jié)果具有良好的相關(guān)性，因此在道路檢測中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況任選一種方法進(jìn)行操作。
綜上所述，在道路彎沉檢測方法不斷進(jìn)步與發(fā)展的今天，貝克曼梁（BB）法與落錘式彎沉儀（FWD）法值得操作人員熟練掌握并進(jìn)一步鉆研探討，力爭對道路檢測做出更大的科研貢獻(xiàn)。
