貝克曼梁法彎沉檢測方法的對比研究分析

蔣 喜

中國水利水電第十一工程局，河南 鄭州 450001

貝克曼梁由美國A.C.Benkilman 于1953 年發(fā)明，并用于AASHO 試驗路，后作為補強設(shè)計及施工時彎沉檢驗的手段，在全世界得到了廣泛應(yīng)用。在我國，公路工程上也廣泛使用貝克曼梁測定彎沉，并作為路面彎沉檢測和竣工、交工驗收的標準方法，同時在路面設(shè)計上也將其作為一項標準方法和基本參數(shù)［1］。

1 檢測方法

目前，我國通常采用貝克曼梁測定各類路基路面的回彈彎沉以評定其整體承載能力，此外，我國還將貝克曼梁用于測定路基路面回彈模量，其試驗方法與彎沉試驗相似，只是將測得的回彈彎沉（或通過數(shù)理統(tǒng)計方法換算的代表彎沉值）通過計算轉(zhuǎn)化為回彈模量。

無論是采用貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉試驗還是路基路面回彈模量，其直接檢測分析對象均為測定特定荷載作用在路層上的狀態(tài)下，造成的“豎向形變的可恢復(fù)性部分”這一靜態(tài)單點指標。而在玻利維亞某公路項目規(guī)范中，使用貝克曼梁進行彎沉檢測的方法與我國的卻并不相同。

玻利維亞規(guī)范規(guī)定的彎沉檢測方法，每個檢測點需要記錄至少六個彎沉數(shù)據(jù)，分別為貝克曼梁檢測點到荷載加載中心點的距離為0、20cm、30cm、40cm、50cm 和500cm 時的變形值。實際試驗檢測每個測點時，通常保持貝克曼梁位置不變，檢測車直線行駛以改變載荷點位置，以模擬載荷點位置不變時距離載荷點不同距離處的彎沉變形量，距離為0 即荷載加載位置中心點的彎沉量，距離500cm 即試驗車駛出彎沉影響半徑后的不可恢復(fù)的永久彎沉量。

2 數(shù)據(jù)處理

采用與國內(nèi)相同的方法計算出回彈彎沉（彎沉檢測結(jié)果需要對溫度、濕度的影響進行修正，玻利維亞和中國規(guī)范修正方法類似，本文不再進行相關(guān)論述），不同的是，玻利維亞規(guī)范需要計算出彎沉影響半徑分別為0～50cm 的5 個參數(shù)組成一系列回彈彎沉值。通過這五個彎沉值，即可擬合出一條彎沉曲線，從曲線中可得出回彈彎沉值為最大回彈彎沉（Δ0）一半時對應(yīng)的彎沉影響半徑（R50），該值被稱為彎沉曲線長度指數(shù)。通過彎沉曲線長度指數(shù)和最大回彈彎沉可計算出路基回彈模量（E）。

3 理論分析

1938 年，A.H.A Hogg 提出了一種計算路基材料彈性模量的方法，將路層簡化為位于彈性基礎(chǔ)上的薄板［2］。1944 年，A.H.A Hogg 發(fā)表了有限厚度基礎(chǔ)上的薄板受點荷載作用模型［3］，其數(shù)值解和分布荷載模型在1977 年被Wiseman 推導(dǎo)出來［4］。Wiseman 分析了Hogg 模型建立的三種情況，一種是無限大彈性地基，另兩種情況是有限厚度的彈性地基，路基彈性模量E0 和由彎沉曲線長度指數(shù)R50 與最大回彈彎沉Δ0兩個參數(shù)的積建立函數(shù)關(guān)系E0=f（R50×Δ0）。

通過大量實踐證明采用上述第二種情況，即h/l=10、μ0=0.4 時，具有良好的適用性，能夠在各種路面結(jié)構(gòu)類型中取得相對穩(wěn)定的結(jié)果［5］。當(dāng)（R50×Δ0）值在32.4～677.8cm2范圍內(nèi)，E0值在260～5236kg/cm2范圍內(nèi)時，可以擬合出關(guān)系公式：

4 結(jié)論

在玻利維亞規(guī)范中，貝克曼梁法彎沉試驗通過多點彎沉值得測定形成了彎沉曲線，引入了彎沉曲線長度指數(shù)R50這一檢測指標，建立了彎沉曲線長度指數(shù)R50和最大回彈彎沉Δ0的乘積與路基彈性模量E0的關(guān)系公式。該試驗方法有利于減小彎沉檢測試驗的誤差，提高彎沉試驗的檢測精度，對我國彎沉檢測試驗的發(fā)展有一定的參考意義。