邢 亮

（包頭市公路規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)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(cè)技術(shù)的研究開發(fā)一直在國(guó)際上得到廣泛重視。傳統(tǒng)的貝克曼梁已逐步被自動(dòng)彎沉儀、振動(dòng)式彎沉儀和落錘式彎沉儀所取代。特別是測(cè)速快、精度高、操作方便的落錘式彎沉測(cè)試系統(tǒng)，已經(jīng)在世界上多個(gè)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)與實(shí)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(cè)與承載力評(píng)價(jià)的科學(xué)化水平提高到一個(gè)新的階段。

1 公路路基路面彎沉檢測(cè)技術(shù)

1.1 貝克曼梁法測(cè)路基路面彎沉

貝克曼梁法是通過(guò)載重汽車對(duì)路面進(jìn)行加載，百分表記錄回彈彎沉。適用于測(cè)定各類路基路面、路面的回彈彎沉，評(píng)定其整體承載能力；也可供路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用。貝克曼梁法的工作原理比較簡(jiǎn)單，操作容易。測(cè)試時(shí)將測(cè)定梁的端頭置于測(cè)車后軸雙輪輪隙前方l0cm 左右的測(cè)點(diǎn)上，在梁后三分之一處通過(guò)支點(diǎn)支承于底座上，梁的末端架設(shè)百分表，測(cè)得梁端頭的升降量。當(dāng)車輛以較慢速度向前行駛時(shí)，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(yàn)法測(cè)得的彎沉是靜彎沉，即在輪載、輪壓和加壓時(shí)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(diǎn)(最大)彎沉。應(yīng)對(duì)測(cè)得的彎沉值進(jìn)行修正，按照規(guī)定進(jìn)行彎沉儀的支點(diǎn)變形修正和溫度修正等。舍棄彎沉值過(guò)大的點(diǎn)，找出相應(yīng)的界限，局部處理。

1.2 自動(dòng)彎沉儀測(cè)路基路面彎沉

自動(dòng)彎沉儀測(cè)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(lái)的，適用于各類路基路面、路面彎沉測(cè)定。在測(cè)定車前后軸之間的底盤上連接彎沉測(cè)定梁。自動(dòng)彎沉儀法測(cè)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(yàn)方法：在測(cè)試前，應(yīng)對(duì)自動(dòng)彎沉儀進(jìn)行標(biāo)定，保證A/D 轉(zhuǎn)換板與位移傳感器測(cè)量的精度。測(cè)試時(shí)，應(yīng)將彎沉測(cè)定梁從測(cè)試車前后軸之間底盤的位置放到測(cè)試車底盤前端，在測(cè)試車以一定速度行駛時(shí)，通過(guò)測(cè)點(diǎn)時(shí)位移傳感器等裝置會(huì)自動(dòng)記錄彎沉值；當(dāng)測(cè)定梁被汽車拖到下一測(cè)點(diǎn)時(shí)，可連續(xù)測(cè)定，由計(jì)算機(jī)輸出彎沉統(tǒng)計(jì)結(jié)果。自動(dòng)彎沉儀采集的數(shù)據(jù)有節(jié)點(diǎn)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(chǔ)。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(jì)算并顯示出曲率半徑；可根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算出全部測(cè)定值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及代表彎沉值。利用自動(dòng)彎沉儀測(cè)定的彎沉是總彎沉，而貝克曼梁測(cè)定彎沉是的回彈彎沉。通過(guò)對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，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(píng)定。

1.3 穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀測(cè)路基路面彎沉

穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀是根據(jù)動(dòng)荷發(fā)生器對(duì)路基路面施加固定頻率的正弦周期性動(dòng)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(dòng)彎沉盆曲線。應(yīng)用在公路上的有兩種，一是輕型動(dòng)彎沉儀，作用動(dòng)荷載約5KN；一是重型動(dòng)彎沉儀，作用的動(dòng)荷載約達(dá)150KN。穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀進(jìn)行彎沉檢測(cè)較貝克曼梁法和自動(dòng)彎沉儀，測(cè)試精度高，測(cè)試速度快。但因其施加的動(dòng)荷載較小，不能完全反映實(shí)際的行車輪載作用。在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)保證施加震動(dòng)荷載時(shí)儀器保持穩(wěn)定不跳離路面，儀器的自重必須大于動(dòng)荷載，因此靜力預(yù)載比施加的動(dòng)荷大，會(huì)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(shí)際應(yīng)力情況。

1.4 脈沖動(dòng)力彎沉儀測(cè)路基路面彎沉

脈沖動(dòng)力彎沉儀主要是指落錘式彎沉儀，屬于動(dòng)力彎沉檢測(cè)技術(shù)，適用于施工質(zhì)量檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)管理檢測(cè)、道路改造檢測(cè)、路面動(dòng)態(tài)理論研究。通過(guò)自由落下的重錘產(chǎn)生的沖擊荷載來(lái)測(cè)定彎沉，改變錘重以及重錘的高度能較好地實(shí)現(xiàn)車輛荷載的模擬，根據(jù)傳感器的9 個(gè)彎沉值來(lái)測(cè)定和繪制彎沉盆。整個(gè)過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制。將汽車開到測(cè)定地點(diǎn)后，啟動(dòng)計(jì)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(cè)點(diǎn)不同距離的傳感器(一般為9 個(gè))檢測(cè)到結(jié)構(gòu)層表面的變形，將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，得到測(cè)點(diǎn)的彎沉值。彎沉檢測(cè)過(guò)程，其裝置由計(jì)算機(jī)控制，能夠自動(dòng)測(cè)量荷載、彎沉平均值、測(cè)點(diǎn)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(cè)時(shí)，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(chǎng)實(shí)際情況，汽車的牽引速度應(yīng)為50km/h 左右。路基路面檢測(cè)中，傳感器分布在荷載中心2.5m 半徑范圍，其中1 個(gè)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(cè)中，半徑為3-4m。測(cè)點(diǎn)測(cè)定次數(shù)應(yīng)≥3 次，舍棄不穩(wěn)定的第一個(gè)測(cè)定值，取其余測(cè)定值的平均值進(jìn)行計(jì)算。

2 公路路基路面彎沉檢測(cè)技術(shù)對(duì)比分析

以上貝克曼梁法、自動(dòng)彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀及脈沖動(dòng)力彎沉儀等四種檢測(cè)方法按照對(duì)路面的加載方式的不同，分為了靜力彎沉檢測(cè)和動(dòng)力彎沉檢測(cè)。其中貝克曼梁法和自動(dòng)彎沉儀屬于靜力彎沉檢測(cè)，兩種方法的檢測(cè)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(cè)到的是總彎沉曲線和最大彎沉值。動(dòng)態(tài)檢測(cè)是一種無(wú)破損檢測(cè)，由于其能較好的模擬車輛在路上行駛的實(shí)際情況，且有不破壞結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速。采用脈沖式動(dòng)力彎沉儀進(jìn)行彎沉檢測(cè)因儀器本身重量輕，較穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀不存在靜力預(yù)載問(wèn)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(cè)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(shí)間內(nèi)就被許多國(guó)家廣泛采用。脈沖式動(dòng)力彎沉儀在檢測(cè)彎沉?xí)r，能根據(jù)彎沉盆反算的模量對(duì)路基路面路面材料在使用過(guò)程中性能的變化提供設(shè)計(jì)參數(shù)，以脈沖式動(dòng)力彎沉儀的彎沉盆作為指標(biāo)，能更好地評(píng)價(jià)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(cè)方法，以及最理想的結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)工具。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，一批高性能、高效率的檢測(cè)設(shè)備和手段，取代陳舊落后的常規(guī)檢測(cè)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(guó)際上最先進(jìn)的路面強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)設(shè)備之一。由于其測(cè)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(cè)試結(jié)果具有較高的精度，其測(cè)試數(shù)據(jù)可用于路面結(jié)構(gòu)的模量反算，以此用于對(duì)各層質(zhì)量進(jìn)行分析。

［1］王兵，高翌春，印朝輝.落錘式彎沉儀與貝克曼梁在路基路面彎沉檢測(cè)中的相關(guān)性分析[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù),2010（06）.

［2］馬轉(zhuǎn),朱奕先.在FWD 彎沉儀與貝克曼梁在道路彎沉檢測(cè)中的對(duì)比應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息,2011（25）.

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

［4］王位同,諸國(guó)華,劉偉澤.瀝青路面的貝克曼梁法彎沉檢測(cè)[J].山西建筑,2011（25）.