李靖華 伍姝娜

路面的彎沉檢測是我國柔性路面強(qiáng)度測量的一項(xiàng)主要指標(biāo)。路面彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形或垂直回彈變形值。它不僅反映路面各結(jié)構(gòu)層及土基的整體強(qiáng)度和剛度，而且與路面的使用狀態(tài)存在一定的內(nèi)在聯(lián)系。目前在我國檢測路面彎沉值普遍采用的是傳統(tǒng)的貝克曼梁法(Benk leman Beam，簡稱BB)，該法使用廣泛且已有很多成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。貝克曼梁法是我國目前廣泛使用的一種彎沉檢測方法。該方法操作簡單，有許多客觀和主觀的因素影響測試結(jié)果，對工程質(zhì)量的準(zhǔn)確評價帶來了一定的影響。

1 貝克曼梁法

1.1 工作原理

貝克曼梁法進(jìn)行路面彎沉測量的基本原理是杠桿原理，即利用載重汽車對路面加載，通過百分表測得路面回彈變形。工作原理簡單，主要依賴人工操作完成。這種方法適用于測定各類路基、路面的回彈彎沉值，用以評定其整體承載能力。而利用本方法測定的路基、柔性路面的回彈彎沉值可供交工和竣工驗(yàn)收使用。

1.2 儀具與材料

1)標(biāo)準(zhǔn)車。標(biāo)準(zhǔn)車為雙軸、后軸每側(cè)為雙輪胎的載重汽車，測試車可根據(jù)需要按公路等級選擇，高速公路、一級及二級公路應(yīng)采用后軸10 t的BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)車;其他等級公路可采用后軸6 t的BZZ-60標(biāo)準(zhǔn)車。測定彎沉用的標(biāo)準(zhǔn)車是很重要的。我國一直規(guī)定用解放牌CA-10B型及黃河牌JN-150型作為兩個荷載等級的標(biāo)準(zhǔn)車。但這兩種車型逐漸淘汰和不再生產(chǎn)，已找不到該車型作為標(biāo)準(zhǔn)車型。因此必須用其他車型代替，現(xiàn)行的國家試驗(yàn)方法(JTJ 059-95)附錄條文說明9.1僅規(guī)定軸重和輪胎氣壓等主要參數(shù)，凡符合這些參數(shù)的車型皆可使用(見表1)。

現(xiàn)以某東風(fēng)車型為例分析其作為彎沉檢測用車的可行性。

a.后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載的實(shí)現(xiàn)。采用混凝土試塊加載，一共 3塊，每塊尺寸約2.0m×0.7m×0.8m，總重8.2 t。通過理論計算分析出空車重心及后軸軸載為 100 kN時試塊中心的擺放位置，以方木架固定。b.輪胎充氣壓力的實(shí)現(xiàn)及單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑。輪胎充氣壓力，用輪胎氣壓表控制在(0.70±0.05)MPa。輪胎在充氣壓力為0.7MPa時，以數(shù)方格的方法求得單輪傳壓面積為361 cm2，換算單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑為21.45 cm，滿足規(guī)范(21.30±0.5)cm的要求。c.為保證彎沉儀測頭能自由插入輪隙，在雙輪中間加墊塊擴(kuò)大輪隙寬度，調(diào)整后雙輪間隙最小處 4.5 cm，能滿足自由插入彎沉儀測頭的測試要求(彎沉儀測頭寬2 cm)。在彎沉檢測過程中，彎沉車的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，都控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。因此，此類車型完全可以滿足彎沉檢測的要求。

2)路面彎沉儀。彎沉儀由貝克曼梁、百分表及表架組成。彎沉儀長度有兩種:一種為3.6m，前后臂分別為2.4m和1.2m;另一種加長的彎沉儀長5.4m，前后臂分別為3.6m和1.8m。當(dāng)在半剛性基層瀝青路面上測定時，宜采用長度為 5.4m的貝克曼梁彎沉儀，并采用BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)車。這是因?yàn)殡S著公路路面剛度提高，彎沉儀影響半徑也越來越大。

3)皮尺、粉筆等其他工具。

表1 測定彎沉用的標(biāo)準(zhǔn)車參數(shù)(JTJ 059-95)

1.3 步驟

1)在測試路段布置測點(diǎn)用皮尺量取，每 20m布置一個測試點(diǎn)，測點(diǎn)布置在路面行車車道的輪跡帶上，并用白粉筆畫上標(biāo)記。

2)將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，與汽車方向一致，梁臂不得碰到輪胎，彎沉儀測頭置于測點(diǎn)上，并安裝百分表于彎沉儀的測定桿上，記下百分表初始讀數(shù)，彎沉儀單側(cè)測定。

3)指揮汽車緩緩前進(jìn)，百分表隨路面變形的增加而持續(xù)向前轉(zhuǎn)動，表針反向回轉(zhuǎn)，待汽車駛出彎沉影響半徑(3m以上)后，指揮停車。待表針回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后讀取終讀數(shù)。

1.4 路面彎沉的計算

路面測點(diǎn)的回彈彎沉值:

其中，LT為在路面溫度T時的回彈彎沉值，0.01mm;L1為車輪中心臨近彎沉儀測頭時百分表的最大讀數(shù)，0.01mm;L2為汽車駛出彎沉影響半徑后百分表的終讀數(shù)，0.01mm。

當(dāng)需要進(jìn)行彎沉儀支點(diǎn)變形修正時，路面測點(diǎn)的回彈彎沉值:

其中，L3為車輪中心臨近彎沉儀測頭時檢驗(yàn)用彎沉儀的最大讀數(shù)，0.01mm;L4為汽車駛出彎沉影響半徑后檢驗(yàn)用彎沉儀的終讀數(shù)，0.01mm。

彎沉代表值是彎沉測量值的上波動界限，用下式計算:

其中，LR為一個評定路段的代表彎沉，0.01mm;L為一個評定路段內(nèi)經(jīng)各項(xiàng)修正后的各測點(diǎn)彎沉的平均值，0.01mm;S為一個評定路段內(nèi)經(jīng)各項(xiàng)修正后的全部測點(diǎn)彎沉的標(biāo)準(zhǔn)差;ZA為與保證率有關(guān)的系數(shù)，采用表 2數(shù)值。

表2 ZA取值標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)路基和柔性基層、底基層的彎沉代表值不符合要求時，可將超出L±(2～3)S的彎沉特異值舍棄，重新計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。對舍棄的彎沉值大于L±(2～3)S的點(diǎn)，應(yīng)找出其周圍界限，進(jìn)行局部處理。用兩臺彎沉儀同時進(jìn)行左右輪彎沉值測定時，應(yīng)按兩個獨(dú)立測點(diǎn)計，不能采用左右兩點(diǎn)的平均值。

2 彎沉測試操作過程中的注意事項(xiàng)

1)百分表靈敏度。安裝經(jīng)過計量校驗(yàn)的百分表于彎沉儀的測定桿上，百分表調(diào)零，用手指輕叩彎沉儀，檢查百分表是否穩(wěn)定回零。2)汽車行駛速度。應(yīng)該緩慢行駛，宜為 5 km/h左右。3)百分表讀數(shù)。百分表指針轉(zhuǎn)動到最大值時，迅速讀取初讀數(shù) L1，待汽車駛出彎沉影響半徑(約3m)后，表針回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后讀取終讀數(shù)L2。注意一定要讀取表針的最大值和最小值。在實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)有些人員將百分表測桿調(diào)的過長或過短，這將會影響最大值和最小值的準(zhǔn)確讀取，從而使測得的彎沉數(shù)據(jù)偏小。一般來講，應(yīng)使測桿位置適中，即表針一般在 300～400之間，使得能夠準(zhǔn)確地讀取最大值和最小值。4)彎沉測試頻率。測定代表彎沉值時，應(yīng)以每千米每一雙車道為一評定路段。每路段檢查 80個～100個點(diǎn)。對多車道公路必須按車道數(shù)與雙車道之比，相應(yīng)增加測點(diǎn)數(shù)。5)溫度修正。對于瀝青路面來說，彎沉強(qiáng)度測定是在瀝青路面上進(jìn)行的，而表層區(qū)域受天氣影響變化較大，夏天瀝青路面發(fā)軟，冬天又變硬發(fā)脆。因此，如在夏天測定時，由于過硬，也會產(chǎn)生失真現(xiàn)象。所以，需要定出一個溫度為測定彎沉的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

路面彎沉值是以 20℃為測定瀝青路面彎沉值的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。當(dāng)瀝青面層厚度不大于5 cm時，不需要溫度修正;當(dāng)路面溫度在20℃±2℃時，也不進(jìn)行溫度修正;其他情況下測定彎沉值均應(yīng)進(jìn)行溫度修正。

3 結(jié)語

國內(nèi)外普遍采用回彈彎沉值來表征路基、路面的承載能力，回彈彎沉值越大，承載能力越小，反之越大。因此，在道路工程中，路面回彈彎沉值作為一項(xiàng)重要的檢測指標(biāo)，反映了路面的整體強(qiáng)度質(zhì)量，是檢驗(yàn)路面是否達(dá)到設(shè)計要求重要指標(biāo)之一。由此可見，正確測試路面回彈彎沉對正確評價路面質(zhì)量有極其重要的作用，而且準(zhǔn)確規(guī)范的測量彎沉值對于各個公路工程單位的工程質(zhì)量管理都有著十分重要的意義。

[1] JTJ 059-95，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程[S].

[2] 交通部基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站.路基路面試驗(yàn)檢測技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2000.

[3] JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)[S].