论文部分内容阅读
【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。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。本文对路基路面弯沉的检测技术进行了分析。
【关键词】 路基路面弯沉；检测技术
一、路面沉弯的变化规律
路面沉彎的变化，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。
沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1-2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复辗压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，导致路表弯沉将逐渐减小，大约在路面竣工后的第2年达到最小值。
路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段表现为路表弯沉的不断增长。这是因为，一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定的状态；另一方面，由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加之路面混合料本身搅拌不均匀，而导致强度不均匀性等因素的影响，结构内部微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏，从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯沉急剧增大。如果设计不当，没有严格控制工程质量，或是工程质量的不均匀性，则有可能在这一阶段出现局部路面的早期破坏。
路面竣工3～4年后直至到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩展而转移，从而使得结构内部损伤的进一步发展得到抑制。路面结构的整体刚度重新达到一种新的较低水平的相对稳定。因此，路表弯沉进入了一个相对稳定的缓慢变化阶段。即所谓的结构疲劳破坏的稳定发展阶段，并一直延续到路面结构出现疲劳破坏。
在路面竣工后的1～2年之间，路表弯沉值最小。可见，在此期间路面整体结构处于最大刚度状态。因此，将路面竣工后第一年不利季节近似地假定为路面整体结构的最大刚度状态，而取得沥青路面的设计状态。这个状态，也正是我们测量路面弯沉代表值的状态。
二、弯沉值的测试方法―贝克曼梁法
弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，它作为公路路基路面的回弹弯沉检测方法，可以方便快捷的测定出路基路面的回弹弯沉值，通过同设计标准相比较，以确认该公路工程的施工是否满足工程质量的要求。目前，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，而被广泛应用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。
1、实验目的和适用范围
1）它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）它测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。
3）它测定的路面回弹弯沉可作为公路养护管理部门制定养路修路计划的依据。
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±2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应进行温度修正。
2、仪器与材料
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；弯沉值可采用百分表量取，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）当在沥青路面上测定时，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。
4、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，粱臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3～5m处），并在弯沉仪的测定杆上安装百分表，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，吹口哨或揮动红旗指挥停车。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。
5、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数次，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。
6、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±2）℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正。
7、结果评定
1）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，应按两个独立测点计，不能采用左右两点的平均值。
2）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。
三、回弹弯沉检测中存在的问题
1、随着运输行业的大发展，弯沉标准车已逐渐绝迹，现行标准规定只要满足规定的轴重、气压、单轮传压面当量、圆直径的检测车辆即可，这样做对检测结果引起的影响，还未可知。
2、温度影响系数的确定相对比较繁琐，实际操作中往往不做温度修正。
3、弯沉检测结果与操作者的操作水平等有着直接关系，不同操作者，结果出入较大，所以现行弯沉检测很难做到客观准确。
四、结束语
回弹弯沉检测方法在我国已有较成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制还存在着很多不足，这就需要我们认真探索，努力进取，为我国公路事业的更好发展贡献力量。
参考文献：
[1]于秋莉等.浅谈路基检测新技术的两点应用[J].交通科技与经济，2003.（4）：69-70.
[2]王兴忠.水泥混凝土路面破损评价[D].重庆交通学院，2006
[3]胡昌斌，韩建刚，王建华.道路与桥梁检测技术[M].北京，人民交通出版社，2007，3
[4]和松，常成利.路面弯沉测试技术[J].公路，2002，53（7）：96-100.
【关键词】 路基路面弯沉；检测技术
一、路面沉弯的变化规律
路面沉彎的变化，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。
沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1-2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复辗压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，导致路表弯沉将逐渐减小，大约在路面竣工后的第2年达到最小值。
路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段表现为路表弯沉的不断增长。这是因为，一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定的状态；另一方面，由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加之路面混合料本身搅拌不均匀，而导致强度不均匀性等因素的影响，结构内部微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏，从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯沉急剧增大。如果设计不当，没有严格控制工程质量，或是工程质量的不均匀性，则有可能在这一阶段出现局部路面的早期破坏。
路面竣工3～4年后直至到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩展而转移，从而使得结构内部损伤的进一步发展得到抑制。路面结构的整体刚度重新达到一种新的较低水平的相对稳定。因此，路表弯沉进入了一个相对稳定的缓慢变化阶段。即所谓的结构疲劳破坏的稳定发展阶段，并一直延续到路面结构出现疲劳破坏。
在路面竣工后的1～2年之间，路表弯沉值最小。可见，在此期间路面整体结构处于最大刚度状态。因此，将路面竣工后第一年不利季节近似地假定为路面整体结构的最大刚度状态，而取得沥青路面的设计状态。这个状态，也正是我们测量路面弯沉代表值的状态。
二、弯沉值的测试方法―贝克曼梁法
弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，它作为公路路基路面的回弹弯沉检测方法，可以方便快捷的测定出路基路面的回弹弯沉值，通过同设计标准相比较，以确认该公路工程的施工是否满足工程质量的要求。目前，各国都对快速连续或动态测定进行了研究，而被广泛应用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。
1、实验目的和适用范围
1）它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）它测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。
3）它测定的路面回弹弯沉可作为公路养护管理部门制定养路修路计划的依据。
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±2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应进行温度修正。
2、仪器与材料
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；弯沉值可采用百分表量取，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）当在沥青路面上测定时，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。
4、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，粱臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3～5m处），并在弯沉仪的测定杆上安装百分表，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，吹口哨或揮动红旗指挥停车。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。
5、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数次，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。
6、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±2）℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正。
7、结果评定
1）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，应按两个独立测点计，不能采用左右两点的平均值。
2）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。
三、回弹弯沉检测中存在的问题
1、随着运输行业的大发展，弯沉标准车已逐渐绝迹，现行标准规定只要满足规定的轴重、气压、单轮传压面当量、圆直径的检测车辆即可，这样做对检测结果引起的影响，还未可知。
2、温度影响系数的确定相对比较繁琐，实际操作中往往不做温度修正。
3、弯沉检测结果与操作者的操作水平等有着直接关系，不同操作者，结果出入较大，所以现行弯沉检测很难做到客观准确。
四、结束语
回弹弯沉检测方法在我国已有较成熟的经验，但由于其测试速度等因素的限制还存在着很多不足，这就需要我们认真探索，努力进取，为我国公路事业的更好发展贡献力量。
参考文献：
[1]于秋莉等.浅谈路基检测新技术的两点应用[J].交通科技与经济，2003.（4）：69-70.
[2]王兴忠.水泥混凝土路面破损评价[D].重庆交通学院，2006
[3]胡昌斌，韩建刚，王建华.道路与桥梁检测技术[M].北京，人民交通出版社，2007，3
[4]和松，常成利.路面弯沉测试技术[J].公路，2002，53（7）：96-100.