浅谈道路弯沉检测
2013-02-20 来源：作者：周英 来源：中国论文网
目前，在我国路面检测工作中，道路弯沉检测是其中的一个重要检测项目。道路弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉）。随着公路建设的高速发展,道路弯沉检测手段与方法也在不断发展，出现了许多先进检测技术，对实际操作具有很好的指导作用。本文现对此作出简要阐述。
一、道路弯沉检测设备
1、静力弯沉检测设备
1.1贝克曼梁（BB）
此设备利用杠杆原理，操作载重汽车对路面进行加载，通过百分表观测路面的回弹弯沉状况。
1.2自动弯沉仪
主要利用杠杆原理，具有自动记录弯沉的特点。在检测路段，自动弯沉仪测定车以一定速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下的弯沉测定梁放至车辆底盘的前端，支于地面，保持不动，待后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等设备被自动记录下来，最后通过计算机计算出道路弯沉检测值。
2.、动态弯沉检测设备
2.1落锤式弯沉仪
通过计算机控制液压系统，使一定质量的落锤在指定高度下自由下落，冲击力作用于承载板上并传递到路面，使路面出现弯沉，分布于距测试点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号传入计算机，得出数值。
2.2稳态动力弯沉仪
利用动荷载发生器对路面施加周期性荷载（固定周期的正弦动荷载），按照一定间隔，沿荷载轴线在路面上布置一组速度传感器，测量道路表面的动弯沉盆曲线。
2.3脉冲动力弯沉仪
利用计算机控制下的液压系统，将重锤提升并释放，作用于弹簧或橡胶垫，通过承载板传给路面一半正弦脉冲荷载。利用沿荷载轴线布置的5~9个速度传感器，量测各级动荷载作用下的道路表面弯沉盆曲线。
2.4滚动式弯沉仪
在高度行驶过程中，利用激光多普勒技术，测试地面在荷载作用下垂直下沉速度，通过分析程序，计算出最大弯沉及弯沉盆数据。
二、道路弯沉检测主要方法
1、贝克曼梁（BB）法
1.1检测目的
贝克曼梁（BB）法主要用于测定各类路基、路面的回弹弯沉情况，从而评定其整体承载能力，为路面结构设计提供参考数据;此方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值还可供交工及竣工验收使用;测定的路面回弹弯沉可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供必要依据。
1.2检测仪器和材料
在此检测方式下，所需的操作仪器设备及材料主要有以下几项：测试车、由贝克曼梁、百分表及表架组合而成的路面弯沉仪、端部为平头的接触式路面温度计以及皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等必要检测材料。
1.3检测方法
（1）在检测工作开始前，要做好前期准备工作，检查测定用标准车的车况是否良好、刹车是否灵敏、轮胎内胎是否符合标准充气压力、后轴总质量是否符合规定轴重、利用求积仪或数方格的方法测定轮胎接地面积是否达标、检查弯沉仪百分表测量情况是否灵敏等。且在测定过程中，针对沥青路面，还要用路表温度计对检测时的气温及路表温度进行及时监控记录，对沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况也要做好备案记录。
（2）对道路弯沉进行检测时，要在测试路段布置好检测点，其距离由测试需要安排，要保证测点在路面行车车道的轮迹带上，且用白油漆或粉笔做上醒目标记。
（3）将试验车的后轮轮隙对准测点后约3 ~ 5cm处的位置上，并将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，注意与汽车方向保持一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3 ~ 5m处）。将百分表安装在到测定杆上，用手指轻轻叩打弯沉仪，调零百分表，确保百分表已稳定回零。需要注意的是，弯沉仪既可是单侧测定，也可是双侧同时测定。
（4）当接到前进命令时，测定者驾驶测定汽车保持5km/h左右速度匀速缓慢行驶。此时百分表会随着路面变形的增加而持续向前转动，当表针达到最大值时，测定人员应迅速读取初读数L1 ;待汽车继续向前行驶至表针反向回转、汽车驶出弯沉影响半径（3m 以上）时，测定车辆停车，读取表针回转稳定后的终读数 L2 ，并做好记录。
1.4检测结果计算及温度修正
（1）计算测点的回弹弯沉值：路面温度为T的回弹弯沉值计算公式为：
LT=（L1-L2）*2
（2）进行弯沉仪支点变形修正时，要计算路面测点的回弹弯沉值。
（3）当检测路面的沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过（20土2）℃的范围时,回弹弯沉值要进行温度修正。
（4）需要注意的是，在计算平均值和标准差时，应将弯沉特异值舍弃。对于舍弃的弯沉值过大的点，要确定其周围界限，并对其进行局部处理。如用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定，则要计作两个独立测点，不可使用左右两点的平均值。
（5）弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分;大于时得零分。
2、落锤式弯沉仪（FWD）法
2.1检测目的及适用范围
FWD法可用来检测路面的动态弯沉状况并用来反算路面的回弹模量，此方法模拟行车作用冲击荷载下的弯沉量测，得用计算机对数据进行自动采集，具有速度快、精准度高的优点，是一种理想的动态无损检测设备。近年来，随着道路弯沉检测水平的提高，FWD法被广泛应运于路面弯沉检测工作，尤其适用于高等级公路路面检测及机场路面弯沉量测和承载能力评估，对于准确评价道路状况和路面结构具有极大的参考价值。且FWD法可以根据弯沉盆反算路面结构各层的模量，研究路面材料在其使用过程中的性能变化情况，为道路施工和项目研究提供必要的技术参数。
2.2仪器系统组成
根据落锤形式的不同，FWD一般分为单锤和双锤两种。单锤是重锤直接冲击路面，测定的荷载时程曲线为双峰曲线;双锤是落锤由一定高度落下，通过橡胶缓冲器作用在放置在路面上的重块，共同作用于路面，得到的荷载时程曲线为光滑的抛物线。以最常用的双锤式为例，其构成系统为：导向架、落锤、框架、定向钢轴 、上部橡胶缓冲器 、下部橡胶缓冲器、支撑脚 、底部重块、承载板和橡胶板等。
2.3检测方法
（1）在检测工作开始之前，要充分做好各项准备工作，检查测试系统是否完善，荷载范围、位移传感器分辨率、位移传感器数量、系统测速、脉冲荷载形态等各项技术指标是否达标。
（2）在检测路面弯沉情况时，利用计算机系统自动控制，通过液压传动装置，将一定质量的重锤提升，达到指定高度时，将其释放并自由下落。
（3）重锤下落至刚性圆盘（荷载盘）上，会对路面产生一个脉冲荷载，其作用时间和振幅值接近运动中的汽车轮载，记录其脉冲荷载值。
（4）由于荷载作用，道路路面将产生变形，从而产生弯沉盆。利用分布于弯沉盆各个位置上的多个位移传感器，对弯沉盆各自的变形或者最大位移值进行测量。路面的变形情况由5至9个位移传感器进行测量。
（5）此时，荷载的大小可以通过调整重锤的提升高度进行变化，变化范围根据需要灵活设定。
3、贝克曼梁（BB）法与落锤式弯沉仪（FWD）法二者关系
贝克曼梁（BB）法与落锤式弯沉仪（FWD）法是目前道路弯沉检测中最为常用的两种方法，但仍以贝克曼梁法为主。贝克曼梁法操作简单、方便，但轮胎压力和接地面积不易控制，无法反算路面各承重层的强度。FWD法在一定程度上能够弥补这些缺陷，具有迅速可靠的优点，但成本往往较高且缺乏可靠统一的控制标准，致使施工过程的质量难以保证，鉴于FWD与贝克曼梁的测试结果具有良好的相关性，因此在道路检测中，应根据实际情况任选一种方法进行操作。
综上所述，在道路弯沉检测方法不断进步与发展的今天，贝克曼梁（BB）法与落锤式弯沉仪（FWD）法值得操作人员熟练掌握并进一步钻研探讨，力争对道路检测做出更大的科研贡献。
