落錘式彎沉儀(FWD)與貝克曼梁(BB)的相關(guān)性分析

李志海

(中山市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東中山 528400)

1 概述

貝克曼梁(簡(jiǎn)稱BB)試驗(yàn)方法和動(dòng)載落錘式彎沉儀(簡(jiǎn)稱FWD)試驗(yàn)方法是國內(nèi)常用的彎沉檢測(cè)方式。國內(nèi)外研究表明:由于FWD與BB的荷載性質(zhì)不同且彎沉受溫度、濕度、材料性質(zhì)、路面結(jié)構(gòu)組成因素的影響，兩者彎沉測(cè)量值有一定差異。但對(duì)于某一地區(qū)或某一類型的路面結(jié)構(gòu)，當(dāng)土基狀況、基層類型、面層厚度大體相近時(shí)，兩者之間具有一定的相關(guān)性。雖然我國的《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》已將FWD列為彎沉檢測(cè)設(shè)備，但沒有具體評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，不能直接用于道路狀況的評(píng)定。因此，為了將FWD彎沉數(shù)據(jù)直接用于道路狀況評(píng)定中，需進(jìn)行FWD和BB之間彎沉檢測(cè)對(duì)比試驗(yàn)研究，建立其相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)FWD向BB彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和彎沉數(shù)據(jù)的計(jì)算評(píng)定。本次試驗(yàn)以古神一級(jí)公路瀝青混凝土路面作為研究對(duì)象，分析在瀝青混凝土路面上二者的相關(guān)性，為該地區(qū)類似道路技術(shù)狀況評(píng)定提供指導(dǎo)。

2 FWD原理

FWD屬動(dòng)力彎沉檢測(cè)技術(shù)，通過改變錘重和提升高度來模擬不同的車輛荷載，根據(jù)一組傳感器(9個(gè))來測(cè)定和繪制彎沉盆。FWD內(nèi)置的計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，速度快，精度高，是一種很理想的動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)設(shè)備。FWD與其他彎沉檢測(cè)設(shè)備相比，其技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:

1)計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，可以連續(xù)地快速測(cè)量。1 h大約能夠進(jìn)行60次試驗(yàn)，特別適合于大規(guī)模測(cè)試;2)準(zhǔn)確性和精度高，彎沉分辨率達(dá)1 μm;3)加載范圍大，可以在0.7 t～12 t之間變化;4)能夠準(zhǔn)確地測(cè)定較完整的彎沉盆信息，為路面結(jié)構(gòu)層模量反算提供了必要的基礎(chǔ);5)加載系統(tǒng)能較好地模擬行車荷載作用，且可進(jìn)行多級(jí)加載;6)彎沉盆由1組傳感器測(cè)定，使得無損評(píng)價(jià)多層路面結(jié)構(gòu)成為可能;7)FWD不僅克服了梁式彎沉儀的固有缺陷，而且儀器本身重量輕，解決了穩(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀的靜力加載問題。

3 試驗(yàn)步驟

1)準(zhǔn)備FWD，過磅的后軸重100 kN標(biāo)準(zhǔn)車一臺(tái)。

2)清理測(cè)點(diǎn)的積水和雜物，并對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，見圖1。

3)采用50 kN的落錘荷載對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行FWD檢測(cè)，見圖2。

圖1 標(biāo)記測(cè)點(diǎn)

圖2 FWD檢測(cè)

4)FWD檢測(cè)完后，在100 kN后軸重車一側(cè)后輪間隙對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行BB檢測(cè)，見圖3。

4 數(shù)據(jù)分析

為了研究FWD與貝克曼梁之間的相關(guān)關(guān)系，本次對(duì)比試驗(yàn)對(duì)古神一級(jí)公路瀝青混凝土路面進(jìn)行了測(cè)試，共檢測(cè)58組彎沉值數(shù)據(jù)(見表1)，兩者彎沉數(shù)據(jù)比對(duì)如圖4所示。

通過對(duì)彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，兩者彎沉數(shù)據(jù)具有較好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R=0.635。進(jìn)行特異值刪除處理后見表2，對(duì)BB和FWD的彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸圖如圖5所示，并得到回歸線性方程式:

圖3 BB檢測(cè)

表1 彎沉數(shù)據(jù)匯總表 0.01 mm

圖4 FWD與BB彎沉對(duì)比圖

其中，LBB為貝克曼梁彎沉值;LFWD為落錘式彎沉儀彎沉值。

本次研究共采用有效數(shù)據(jù)57對(duì)，LBB和LFWD線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.956 7，滿足JTG E60-2008公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程相關(guān)系數(shù)R不小于0.95的要求。

表2 處理后彎沉數(shù)據(jù)匯總表 0.01 mm

圖5 線性回歸圖

5 結(jié)語

試驗(yàn)結(jié)果表明:FWD與貝克曼梁在瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層上所測(cè)得的彎沉數(shù)據(jù)之間存在較好的線性相關(guān)關(guān)系，關(guān)系式如下:

在不同地區(qū)、不同結(jié)構(gòu)層、不同環(huán)境因素條件下，兩者的相關(guān)方程系數(shù)也不同，本次試驗(yàn)所得出的相關(guān)方程式適用于廣東中山地區(qū)瀝青混凝土路面，對(duì)于其他地區(qū)或路面結(jié)構(gòu)類型，還需做相應(yīng)對(duì)比試驗(yàn)。

［1］趙海霞.落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀的對(duì)比分析［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012(10):62-63.

［2］馬 骉，趙 國，何國權(quán).落錘式彎沉儀(FWD)應(yīng)用研究［J］.中南公路工程，2005(2):19-20.

［3］宋煥宇，何榮裕，馮建亞.路面彎沉檢測(cè)方法相關(guān)性的試驗(yàn)研究［J］.鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(4):106-107.