羅 祥，劉建偉

(益陽市交通建設(shè)工程試驗檢測有限公司，湖南益陽 413000)

傳統(tǒng)彎沉檢測主要使用貝克曼梁，因其效率低、精度差，已不能適應(yīng)于現(xiàn)代交通要求。隨著上世紀80年代，公路檢測中應(yīng)用計算機和電子信息技術(shù)，經(jīng)過近30 a的發(fā)展，國內(nèi)外道路自動化檢測設(shè)備得到推廣，我國借鑒國外經(jīng)驗并結(jié)合自身實際情況，生產(chǎn)了激光自動彎沉車。由于工程使用受一些因素的影響，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)存在偏差。本文以JG－2005激光自動彎沉儀為研究對象，通過數(shù)據(jù)分析找出影響測試結(jié)果的因素，降低檢測過程中數(shù)據(jù)的不確定性。

1 溫濕度影響分析

路面溫度越高、濕度越大，彎沉測值就越大。因為隨著溫濕度變化，路面也產(chǎn)生微小變化，這種變化直接影響所測彎沉。

1.1 試驗方案

為探討溫濕度對路面的影響，選擇試驗路段路基及AC路面各1 km進行彎沉測試。在不同的季節(jié)、不同溫濕度的條件下，A方案為自動彎沉車檢測，B方案為貝克曼梁法，對兩者相關(guān)性進行分析，確定兩者之間的檢測數(shù)據(jù)是否存在差異，并對該時段路基或路面的含水情況進行檢測。彎沉車標定后，采樣布局調(diào)整為10 m。

1.2 數(shù)據(jù)分析

通過2種不同的方法測定不同溫度條件下的彎沉如表1。

通過對2種方案比較，說明在不同的地表溫度測得2種方法所得到的數(shù)據(jù)基本一致，但隨著濕度不同，其路面變化較大。在檢測路基彎沉中，地下水的作用直接影響到路基的回彈模量，而彎沉值大小90%取決路基的回彈彎沉。通過試驗發(fā)現(xiàn):春夏交替季節(jié)(即以上試驗在19～25℃地表溫度)，由于地下水影響，所測的同一路段的彎沉值較秋季所測的大12%左右。

表1 不同溫度下的彎沉值

我國南方地區(qū)容易出現(xiàn)溫濕急劇變化的情況，所以利用自動彎沉車在環(huán)境變化(如突然降雨或降溫)時，應(yīng)該立即終止測量，以保證所得數(shù)據(jù)的有效、真實。

2 測試速度的影響分析

JG－2005型激光自動彎沉車測試車速的變化直接反映為:彎沉車對路基、路面作用的時間不同，導(dǎo)致使檢測點荷載變形量相異。因此，車速成為影響自動彎沉車數(shù)據(jù)大小的一個重要因素。JG－2005型激光自動彎沉車速可以達到6 km/h，對不同車速與彎沉建立相關(guān)性，將其影響大小數(shù)量化。

2.1 試驗方案

為探討車速影響彎沉測試結(jié)果，試驗中保證外界溫度、濕度變化較小，選擇3條典型的試驗路段，其結(jié)構(gòu)類型分別為:SMA路面、AC路面和路基。通過以下步驟進行檢測:

1)數(shù)據(jù)采集的方式:對3條典型路段選取測試長度為1 km，采樣步距10 m。

2)標定測試車:通過增減砝碼使得測試車后軸軸重100 kN，輪胎氣0.7 MPa。

3)試驗檢測:分別以 2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 km/h對同一路段測試。測試完一次，停30 min后進行下一次測試，保證溫差變化小的且路面有足夠時間恢復(fù)變形。

2.2 數(shù)據(jù)分析

對3條路段的檢測數(shù)據(jù)進行整理，為保證數(shù)據(jù)能夠真實反映不同車速對彎沉的影響程度，取每公里彎沉的平均值做分析。測得的數(shù)據(jù)如表2所示。

為保證試驗具有代表性，選用3條試驗路涵蓋所有的彎沉水平，選用SMA路面代表較小的彎沉值，AC路面代表彎沉中等水平，土路基代表彎沉較大路段。對各典型路段進行回歸分析，同時令速度為零時，表示路面彎沉的真實值，得出其影響程度，如表3所示。

表2 不同速度下的彎沉值

表3 不同速度下對測值的影響

從分析的數(shù)據(jù)可以看出:彎沉值小于10時，回歸所得到的相關(guān)性系數(shù)低，可見檢測車速對所檢結(jié)果影響很小，所以彎沉較小時，速度對其測值影響忽略不計。隨著彎沉值的增大，影響程度明顯增加。當(dāng)彎沉值大于50時，車速增加1 km/h，其彎沉值的影響度大于3%，從表2可以看出，車速在3～4 km/h時3條路的彎沉較穩(wěn)定，所以JTJ E60－2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程要求車速在3.5 km/h。

3 路段上下縱坡對測值影響分析

在一定縱坡下進行彎沉測試，受力情況如圖1所示。

圖1 自動彎沉儀縱坡檢測的受力分析圖

根據(jù)力的平衡分析N=Gcosα，彎沉是垂直于路面作用力產(chǎn)生的變形，該點受力大小N，由于坡度存在明顯小于軸載G。所以當(dāng)存在一定坡度時，對測試結(jié)果是偏小。在一定縱坡下使用貝克曼梁彎沉儀與自動彎沉車比較兩者之間是否存在差異，從而判斷不同方法檢測同一指標是否存在差異。

3.1 試驗方案

標定標準車軸重和胎壓。選擇某公路同一路面結(jié)構(gòu)的6段不同縱坡路段，每試驗路測量長度為400 m。自動彎沉車和貝克曼梁測試的車速統(tǒng)一為4 km/h，采樣步距為10 m，上坡后0.5 h進行下坡測試，得到每段的彎沉平均值。

3.2 數(shù)據(jù)分析

對不同坡度下2種測量方法，得到其不同坡度下平均彎沉值，其數(shù)據(jù)如表4。

對自動彎沉車和貝克曼梁所得數(shù)據(jù)進行差異分析，對不同坡度和上(下)坡兩者偏差進行相關(guān)性分析，得到上坡的相關(guān)方程為:y=0.450 6x2+3.027 6x－0.407 7，相關(guān)系數(shù) R2=0.82，如圖 2;得到下坡的相關(guān)方程為:y=0.497 7x2－4.604 8x+0.898 0，相關(guān)系數(shù) R2=0.80，如圖3。

從上(下)坡兩者偏差值可以看出:當(dāng)坡度小于1%時，2種方法測得的數(shù)據(jù)偏差較小，說明2種方法測得結(jié)果無明顯差異。當(dāng)坡度超過1.5%這種差異很明顯。這是因為自動彎沉車軸載的重心比貝克曼梁檢測車靠后，上坡時相當(dāng)于后輪軸荷載增加，下坡時使荷載減小，導(dǎo)致兩者差異。

表4 不同坡度下平均彎沉值

圖2 上坡路段偏差分析圖

圖3 下坡路段偏差分析圖

4 路段橫坡對測值影響分析

對互通匝道進行彎沉的檢測，由于該路段橫坡明顯變化較大，根據(jù)JTG E60－2008規(guī)范要求路面橫坡大于4%時對彎沉值進行修正。對于部分匝道的橫坡過大，導(dǎo)致自動彎沉車測得的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，影響測試的準確性。

4.1 試驗方案

選某高速的5段有代表性匝道。每段的長度為100 m。激光自動彎沉車的采樣步距為10 m，測試速度為4 km/h，標定彎沉車后，第1次測量0.5 h后進行第2次重復(fù)測量。其試驗路段具體參數(shù)見表5。

4.2 數(shù)據(jù)分析

對5條試驗路利用自動彎沉車進行檢測，取右輪的彎沉值做分析。具體數(shù)據(jù)如表6。

表5 所選試驗段縱、橫坡參數(shù)表

表6 不同縱坡下重復(fù)測量彎沉匯總表

為判斷不同橫坡下檢測數(shù)據(jù)的重復(fù)性，用spss統(tǒng)計軟件進行分析，通過對不同的橫坡進行T檢 驗，通過雙尾檢驗的結(jié)果分析數(shù)據(jù)見表7。

表7 不同橫坡條件下數(shù)據(jù)重復(fù)性樣本分析

從上表可以看出，不同的坡度得到的Sig.(2－tailed)都大于0.05，表明在置信區(qū)間為95%條件下，兩組檢測結(jié)果沒有顯著性差異。表明了在不同的坡度條件下測試的數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，說明在不同橫坡條件下得到的數(shù)據(jù)是有效的。

5 其他因素影響分析

自動彎沉車在檢測過程中會受外部環(huán)境、設(shè)備自身、檢測人員的影響，使得檢測數(shù)據(jù)存在偏差。

5.1 外部環(huán)境的影響

除了溫濕度對測量的影響外，還有電磁波、干擾信號等對檢測數(shù)據(jù)帶來一定影響。所以在高壓電線、無線電波發(fā)射站等特殊地點，要隨時觀測數(shù)據(jù)是否波動過大。

5.2 檢測人員的影響

由于人為因素造成激光自動彎沉車的效率低下、數(shù)據(jù)錯誤甚至引起安全事故，這就要求我們注重人員培訓(xùn)教育。

1)組織不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致檢測的效率降低。JG－2005型自動化設(shè)備，檢測時測試梁需要人工放梁，需要現(xiàn)場配合較好。對正在運營的公路檢測時，需要交通部門配合。保證其他通行車輛的安全，同時降低車輛對檢測的干擾。保障人員的安全的同時還要提高工作效率。

2)操作人員對儀器及其原理了解不夠深入。在測試中，如出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動較大，要對該段數(shù)據(jù)綜合分析，考察實際情況否存在顛簸;對于急轉(zhuǎn)彎的車道，由于測試梁臂較長，易造成“斷梁”現(xiàn)象;在非直線狀態(tài)下，梁臂可能會摩擦輪胎，需要工作人員隨時觀察測量梁臂的情況，防止壓梁;這些都對技術(shù)人員需要較高專業(yè)素養(yǎng)和操作水平。

5.3 儀器設(shè)備影響

自動彎沉儀存在設(shè)備自身因素的影響，導(dǎo)致所得數(shù)據(jù)偏差較大。忽視這些因素，易導(dǎo)致左右輪的檢測彎沉的平均值相差較大，同時數(shù)據(jù)極其不穩(wěn)定。通過總結(jié)以往經(jīng)驗，得出儀器自身原因影響數(shù)據(jù)可靠性，其主要有以下幾個方面:

1)測試車的左右輪氣壓沒有標定，引起車載配重加載于兩輪有差異，使兩者彎沉測值有偏差。通過實驗證明，當(dāng)兩輪胎氣壓相差5%，兩輪所測數(shù)據(jù)相差3%。

2)設(shè)備隨使用時間增加，零部件日益磨損。為保證測試的正常進行，對儀器的保養(yǎng)非常重要，特別注重測試后對設(shè)備的進行養(yǎng)護、維修。降低由于設(shè)備自身原因造成數(shù)據(jù)測量的偏真。

6 結(jié)語

本文針對以上各種因素的分析，提出以下幾點建議:

1)對濕度影響路面檢測可以采用季節(jié)因素影響進行修正，需要對該設(shè)備添加相應(yīng)的程序，保證不同氣候條件下能較準確的反映彎沉實際水平。

2)由于設(shè)備不同的廠家、不同型號?？梢蕴岢鲎约合鄳?yīng)的修正系數(shù)或參數(shù)，前提建立在大量的科學(xué)試驗上。

3)對于自動彎沉車的測試速度雖然儀器規(guī)定可以大于6 km/h，但是實際操作中還是按照規(guī)范的建議值，得到較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

4)對于路段的縱坡對彎沉車測試產(chǎn)生的影響，我們以往不夠重視，需要提出一個新的修正。

5)橫坡對彎沉值的測定雖然有一定的影響，自動彎沉車能自動對橫坡修正，得到較有效的數(shù)據(jù)。

6)對儀器設(shè)備的日常維護以及工作人員的教育培訓(xùn)應(yīng)更加注重，培養(yǎng)成一支人與人、設(shè)備與人高度配合和協(xié)調(diào)的檢測隊伍。

［1］JTG E60－2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.

［2］李 剛.自動彎沉儀檢測路面彎沉影響因素分析［J］.公路交通科技，2006，21(10).

［3］趙品余.激光自動彎沉儀應(yīng)用研究［D］.長沙:長沙理工大學(xué)，2012.

［4］黃小文，鄧 華，等.自動彎沉車與貝克曼梁彎沉檢測對比分析［J］. 交通標準化，2011(8).

［5］常成利，和 松.路面自動彎沉儀測試數(shù)據(jù)的修正技術(shù)［J］.公路，2005(5).