邢 亮

（包頭市公路規(guī)劃勘測設(shè)計院，內(nèi)蒙 古包頭 014040）

彎沉是反映路基路面結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)，因此，路基路面彎沉檢測技術(shù)的研究開發(fā)一直在國際上得到廣泛重視。傳統(tǒng)的貝克曼梁已逐步被自動彎沉儀、振動式彎沉儀和落錘式彎沉儀所取代。特別是測速快、精度高、操作方便的落錘式彎沉測試系統(tǒng)，已經(jīng)在世界上多個國家得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)與實用化的路面結(jié)構(gòu)反分析軟件相結(jié)合，使路基路面彎沉檢測與承載力評價的科學(xué)化水平提高到一個新的階段。

1 公路路基路面彎沉檢測技術(shù)

1.1 貝克曼梁法測路基路面彎沉

貝克曼梁法是通過載重汽車對路面進(jìn)行加載，百分表記錄回彈彎沉。適用于測定各類路基路面、路面的回彈彎沉，評定其整體承載能力；也可供路面結(jié)構(gòu)設(shè)計使用。貝克曼梁法的工作原理比較簡單，操作容易。測試時將測定梁的端頭置于測車后軸雙輪輪隙前方l0cm 左右的測點上，在梁后三分之一處通過支點支承于底座上，梁的末端架設(shè)百分表，測得梁端頭的升降量。當(dāng)車輛以較慢速度向前行駛時，記錄百分表的最大讀數(shù)，車輛駛離后，再記錄百分表的讀數(shù)，二倍兩次百分表讀數(shù)差值可視為回彈彎沉值。

靜載貝克曼梁試驗法測得的彎沉是靜彎沉，即在輪載、輪壓和加壓時間(行駛速度)滿足規(guī)定要求的條件下，靜態(tài)汽車荷載作用的單點(最大)彎沉。應(yīng)對測得的彎沉值進(jìn)行修正，按照規(guī)定進(jìn)行彎沉儀的支點變形修正和溫度修正等。舍棄彎沉值過大的點，找出相應(yīng)的界限，局部處理。

1.2 自動彎沉儀測路基路面彎沉

自動彎沉儀測定的彎沉是靜力彎沉，該法是基于貝克曼梁原理發(fā)展起來的，適用于各類路基路面、路面彎沉測定。在測定車前后軸之間的底盤上連接彎沉測定梁。自動彎沉儀法測定路基路面回彈彎沉與貝克曼梁法原理相同，即杠桿原理。

試驗方法：在測試前，應(yīng)對自動彎沉儀進(jìn)行標(biāo)定，保證A/D 轉(zhuǎn)換板與位移傳感器測量的精度。測試時，應(yīng)將彎沉測定梁從測試車前后軸之間底盤的位置放到測試車底盤前端，在測試車以一定速度行駛時，通過測點時位移傳感器等裝置會自動記錄彎沉值；當(dāng)測定梁被汽車拖到下一測點時，可連續(xù)測定，由計算機(jī)輸出彎沉統(tǒng)計結(jié)果。自動彎沉儀采集的數(shù)據(jù)有節(jié)點數(shù)據(jù)、彎沉值數(shù)據(jù)、彎沉盆數(shù)據(jù)，以文本形式存儲。輸入有關(guān)信息、參數(shù)及命令后，顯示左右兩側(cè)的彎沉峰值柱狀圖，以及峰值、距離和溫度等；顯示彎沉盆圖形，計算并顯示出曲率半徑；可根據(jù)數(shù)據(jù)計算出全部測定值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及代表彎沉值。利用自動彎沉儀測定的彎沉是總彎沉，而貝克曼梁測定彎沉是的回彈彎沉。通過對兩者進(jìn)行對比試驗，可得到總彎沉與回彈彎沉的相關(guān)關(guān)系式，將總彎沉換算為回彈彎沉，更好地用于路基路面、路面強(qiáng)度評定。

1.3 穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀測路基路面彎沉

穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀是根據(jù)動荷發(fā)生器對路基路面施加固定頻率的正弦周期性動荷載，沿荷載軸線相隔一定間距布置一組速度傳感器(檢波器)，獲得動彎沉盆曲線。應(yīng)用在公路上的有兩種，一是輕型動彎沉儀，作用動荷載約5KN；一是重型動彎沉儀，作用的動荷載約達(dá)150KN。穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀進(jìn)行彎沉檢測較貝克曼梁法和自動彎沉儀，測試精度高，測試速度快。但因其施加的動荷載較小，不能完全反映實際的行車輪載作用。在檢測過程中，應(yīng)保證施加震動荷載時儀器保持穩(wěn)定不跳離路面，儀器的自重必須大于動荷載，因此靜力預(yù)載比施加的動荷大，會影響到路基路面路面材料的應(yīng)力狀態(tài)，也不能客觀反映實際應(yīng)力情況。

1.4 脈沖動力彎沉儀測路基路面彎沉

脈沖動力彎沉儀主要是指落錘式彎沉儀，屬于動力彎沉檢測技術(shù)，適用于施工質(zhì)量檢測、養(yǎng)護(hù)管理檢測、道路改造檢測、路面動態(tài)理論研究。通過自由落下的重錘產(chǎn)生的沖擊荷載來測定彎沉，改變錘重以及重錘的高度能較好地實現(xiàn)車輛荷載的模擬，根據(jù)傳感器的9 個彎沉值來測定和繪制彎沉盆。整個過程由計算機(jī)控制。將汽車開到測定地點后，啟動計算機(jī)控制下液壓系統(tǒng)的落錘裝置，一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下，落錘瞬間產(chǎn)生的沖擊荷載作用于承載板上，分布于距測點不同距離的傳感器(一般為9 個)檢測到結(jié)構(gòu)層表面的變形，將信號輸入計算機(jī)，得到測點的彎沉值。彎沉檢測過程，其裝置由計算機(jī)控制，能夠自動測量荷載、彎沉平均值、測點間距、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、代表彎沉值等數(shù)據(jù)，并由此可以反算處各層材料的彈性模量。

采用落錘式彎沉儀進(jìn)行檢測時，沖擊荷載的大小可由錘重和重錘的落高調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，汽車的牽引速度應(yīng)為50km/h 左右。路基路面檢測中，傳感器分布在荷載中心2.5m 半徑范圍，其中1 個應(yīng)位于承載板中心；在半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)檢測中，半徑為3-4m。測點測定次數(shù)應(yīng)≥3 次，舍棄不穩(wěn)定的第一個測定值，取其余測定值的平均值進(jìn)行計算。

2 公路路基路面彎沉檢測技術(shù)對比分析

以上貝克曼梁法、自動彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀及脈沖動力彎沉儀等四種檢測方法按照對路面的加載方式的不同，分為了靜力彎沉檢測和動力彎沉檢測。其中貝克曼梁法和自動彎沉儀屬于靜力彎沉檢測，兩種方法的檢測原理相同，前者得的是車輛載重下的最大回彈彎沉值，后者測到的是總彎沉曲線和最大彎沉值。動態(tài)檢測是一種無破損檢測，由于其能較好的模擬車輛在路上行駛的實際情況，且有不破壞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在國內(nèi)外發(fā)展迅速。采用脈沖式動力彎沉儀進(jìn)行彎沉檢測因儀器本身重量輕，較穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀不存在靜力預(yù)載問題；較貝克曼梁法，克服其固有缺陷，并逐漸取代貝克曼梁法作為彎沉測量的儀器。

落錘式彎沉儀因能夠較好地模擬行車荷載作用，并能夠快速、安全、準(zhǔn)確采集到大量彎沉盆信息，因此該法在很短時間內(nèi)就被許多國家廣泛采用。脈沖式動力彎沉儀在檢測彎沉?xí)r，能根據(jù)彎沉盆反算的模量對路基路面路面材料在使用過程中性能的變化提供設(shè)計參數(shù)，以脈沖式動力彎沉儀的彎沉盆作為指標(biāo)，能更好地評價路基路面整體強(qiáng)度，因此該法也是世界上目前最先進(jìn)彎沉檢測方法，以及最理想的結(jié)構(gòu)性能評價工具。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一批高性能、高效率的檢測設(shè)備和手段，取代陳舊落后的常規(guī)檢測手段以滿足工程建設(shè)的需求。其中，落錘式彎沉儀是目前國際上最先進(jìn)的路面強(qiáng)度無損檢測設(shè)備之一。由于其測試消除了人為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產(chǎn)生誤差等多種因素的影響，加之位移傳感器精度高，故其測試結(jié)果具有較高的精度，其測試數(shù)據(jù)可用于路面結(jié)構(gòu)的模量反算，以此用于對各層質(zhì)量進(jìn)行分析。

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［3］孫澤源.不同設(shè)備對道路彎沉檢測的結(jié)果分析芻議[J].民營科技,2013（03）.

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