淺談道路彎沉檢測(cè)
2013-02-20 來源：作者：周英 來源：中國(guó)論文網(wǎng)
目前，在我國(guó)路面檢測(cè)工作中，道路彎沉檢測(cè)是其中的一個(gè)重要檢測(cè)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(cè)手段與方法也在不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)實(shí)際操作具有很好的指導(dǎo)作用。本文現(xiàn)對(duì)此作出簡(jiǎn)要闡述。
一、道路彎沉檢測(cè)設(shè)備
1、靜力彎沉檢測(cè)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(duì)路面進(jìn)行加載，通過百分表觀測(cè)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(cè)路段，自動(dòng)彎沉儀測(cè)定車以一定速度行駛，將安裝在測(cè)試車前后軸之間底盤下的彎沉測(cè)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(cè)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(cè)值。
2.、動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)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(cè)試點(diǎn)不同距離的傳感器檢測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)各級(jí)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(cè)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(cè)主要方法
1、貝克曼梁（BB）法
1.1檢測(cè)目的
貝克曼梁（BB）法主要用于測(cè)定各類路基、路面的回彈彎沉情況，從而評(píng)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(cè)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(cè)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(cè)儀器和材料
在此檢測(cè)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(cè)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(cè)材料。
1.3檢測(cè)方法
?。?）在檢測(cè)工作開始前，要做好前期準(zhǔn)備工作，檢查測(cè)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(cè)定輪胎接地面積是否達(dá)標(biāo)、檢查彎沉儀百分表測(cè)量情況是否靈敏等。且在測(cè)定過程中，針對(duì)瀝青路面，還要用路表溫度計(jì)對(duì)檢測(cè)時(shí)的氣溫及路表溫度進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控記錄，對(duì)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(duì)道路彎沉進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要在測(cè)試路段布置好檢測(cè)點(diǎn)，其距離由測(cè)試需要安排，要保證測(cè)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。
?。?）將試驗(yàn)車的后輪輪隙對(duì)準(zhǔn)測(cè)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(cè)頭置于測(cè)點(diǎn)上（輪隙中心前方3 ~ 5m處）。將百分表安裝在到測(cè)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(cè)定，也可是雙側(cè)同時(shí)測(cè)定。
（4）當(dāng)接到前進(jìn)命令時(shí)，測(cè)定者駕駛測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)結(jié)果計(jì)算及溫度修正
?。?）計(jì)算測(cè)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
?。?）進(jìn)行彎沉儀支點(diǎn)變形修正時(shí)，要計(jì)算路面測(cè)點(diǎn)的回彈彎沉值。
?。?）當(dāng)檢測(cè)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(duì)于舍棄的彎沉值過大的點(diǎn)，要確定其周圍界限，并對(duì)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(cè)定，則要計(jì)作兩個(gè)獨(dú)立測(cè)點(diǎn)，不可使用左右兩點(diǎn)的平均值。
（5）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(cè)目的及適用范圍
FWD法可用來檢測(cè)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(cè)，得用計(jì)算機(jī)對(duì)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(cè)設(shè)備。近年來，隨著道路彎沉檢測(cè)水平的提高，F(xiàn)WD法被廣泛應(yīng)運(yùn)于路面彎沉檢測(cè)工作，尤其適用于高等級(jí)公路路面檢測(cè)及機(jī)場(chǎng)路面彎沉量測(cè)和承載能力評(píng)估，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)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(cè)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(cè)方法
?。?）在檢測(cè)工作開始之前，要充分做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，檢查測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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。
?。?）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(duì)彎沉盆各自的變形或者最大位移值進(jìn)行測(cè)量。路面的變形情況由5至9個(gè)位移傳感器進(jìn)行測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)試結(jié)果具有良好的相關(guān)性，因此在道路檢測(cè)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(cè)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(zhēng)對(duì)道路檢測(cè)做出更大的科研貢獻(xiàn)。
