第七章路基路面强度检测

第七章路基路面强度指标检测第一节路基路面回弹弯沉检测弯沉：在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙中心处产生的总垂直变形值（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。通常所说的回弹弯沉是值后轴轴载轮隙中心处的最大回弹弯沉值。路面弯沉的测试就是测定路面结构承载能力的一个重要手段，路表面在荷载作用下的弯沉值，可以反映路面的结构承载能力。然而，路面的结构破坏可以是由于过量的变形所造成，也可能是由于某一结构层的断裂破坏所造成。对于前者，采用最大弯沉值表征结构的承载能力较为合适，而对于后者则采用路面在荷载作用下的弯沉盆曲率半径表征其能力更为合适。因而，理想的弯沉测定应包含最大弯沉值和弯沉盆两方面。路面弯沉的测试就是测定路面结构承载能力的一个重要手段，路表面在荷载作用下的弯沉值，可以反映路面的结构承载能力。然而，路面的结构破坏可以是由于过量的变形所造成，也可能是由于某一结构层的断裂破坏所造成。对于前者，采用最大弯沉值表征结构的承载能力较为合适，而对于后者则采用路面在荷载作用下的弯沉盆曲率半径表征其能力更为合适。因而，理想的弯沉测定应包含最大弯沉值和弯沉盆两方面。国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。弯沉与压实度的区别：压实度表示某一有限厚度的路面结构层经碾压后的相对密实程度；弯沉表示被测路面结构层以下各层（包括路基）在汽车标准轴载下产生的总位移。两者均可反映路基、路面的碾压质量，但在理论上却没有关联。弯沉与压实度的区别：压实度表示某一有限厚度的路面结构层经碾压后的相对密实程度；弯沉表示被测路面结构层以下各层（包括路基）在汽车标准轴载下产生的总位移。两者均可反映路基、路面的碾压质量，但在理论上却没有关联。常用方法：贝克曼梁回弹弯沉试验方法、自动弯沉仪法，落锤式弯沉仪法等。（一）贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法回弹弯沉（rebounddeflection）指的是路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形，卸载后能恢复的那一部分变形。路面回弹弯沉量，不仅反映了路基路面结构的整体刚度和强度，而且还与路面的使用状态存在一定的内在联系。通常回弹弯沉值越大，路面结构的塑性变形也越大（刚度差），同时抗疲劳性能也差,难以承受重交通量;反之,则路面结构的抗疲劳性能好,并能承受较重的交通量。本方法是利用杠杆原理来测定。适用于测定各类路基路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力。沥青路面以20℃时为准，其他温度时，或者厚度大于5cm，应予修正几种弯沉的比较：见书上表7-11、检测器具与材料：（1）标准车：双轴、后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表10.1.2的要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ-100；其他等级公路也可采用后轴60kN的BZZ-60。测定弯沉用的标准车参数标准轴载等级BZZ－100BZZ－60后轴标准轴载P（kN）100±160±1一侧双轮荷载（kN）50±0.530±0.50.7±0.050.5±0.05单轮传压面当量圆直径（mm）21.30±0.519.5±0.5轮隙宽度满足能自由插入弯沉仪测头的测试要求（2）路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表和表架组成（见下页图）路面弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成，其构造如图10.1.10所示，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2：1。弯沉仪长度有两种：一种长3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m；另一种加长的弯沉仪长5.4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5.4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ－100标准车。弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量贝克曼梁弯沉仪构造前臂后臂立杆百分表测头支座表架贝克曼梁弯沉仪贝克曼梁弯沉仪（3）接触式路表温度计：端头为平头，分度不大于1度。（4）其他：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。2、检测方法1）准备工作：（1）检查车辆（车况和轮胎内胎）（2）装载，检查轴重，过程中轴重不得变化（3）测定轮胎接地面积（4）检查百分表测量灵敏情况（5）测温度（6）记录沥青路面修建或改建时的一些情况3、测试步骤：1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3～5cm处的位置上。3）将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3～5cm处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻敲打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。贝克曼梁弯沉仪检验弯沉贝克曼梁弯沉仪检验弯沉贝克曼梁检验弯沉贝克曼梁弯沉仪检验弯沉贝克曼梁弯沉仪检验弯沉读百分表3）弯沉仪的支点变形修正（1）当采用长度为3.6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检验支点有无变形。此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检验用弯沉仪百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时，可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值，支点变形修正的原理如图所示。弯沉仪支点变形修正原理（2）当采用长5.4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。（4）结果计算及温度修正1）测点的回弹弯沉值按下式计算：式中—在路面温度为T时的回弹值，0.0lmm；12()2TLLLTL—车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数即初读数，0.0lmm；—汽车驶出弯沉影响半径后百分表的最大读数即终读数，0.0lmm。2L1L（2）当需要进行弯沉仪支点变形修正时，回弹弯沉按照下式计算：1234()2()6TLLLLL（3）沥青面层厚度大于5cm的沥青路面，回弹弯沉应进行温度修正。1）测定时沥青层平均温度按下式计算：T—测定时沥青层平均温度，℃；T25—根据由图决定的路表下25mm处的温度，℃Tm—根据由图10.1.12决定的沥青层中间深度的温度，℃；Te—根据由图10.1.12决定的沥青层底面处的温度，℃。25()/3meTTTT沥青层平均温度的决定注：线上的数字表示路表下的不同深度（mm）2)采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K,根据沥青平均温度T及沥青层厚度，分别由图7-4及图7-5求取。测定时沥青面层的平均温度（℃）图7-4路面弯沉温度修正系数曲线（适用子粒料基层及沥青稳定基层）测定时沥青面层的平均温度（℃）图7-5路面弯沉温度修正系数曲线（适用于无机结合料稳定的半刚性基层）3）沥青路面回弹弯沉按下计算：式中K—温度修正系数；—换算为20℃的沥青路面回弹弯沉值，0.0lmm；—测定时沥青面层内平均温度为T时的回弹弯沉值，0.0lmm。SZLLr20LLK20LL5）结果评定（1）按下式计算每一个评定路段的代表弯沉：测定时沥青面层的平均温度（℃）式中—一个评定路段的代表弯沉，0.0lmm；—一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值，0.0lmm；—一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差，0.0lmm；—与保证率有关的系数，采用表10.1.3中的规定值。SZLLrraLLZSLrLaZS（2）计算平均值和标准差时，应将超出（2～3）S的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限，进行局部处理。（3）弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分；大于时相应分项工程不合格。SZLLr4、检测报告：应包括的内容：记录表见书上表7-3详细计算过程见例题7-1SZLLr三、自动弯沉仪测定路面弯沉在标准条件下每隔一定距离连续测试路面的总弯沉，并计算弯沉值的平均值。1、检测器具自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。测量机构安装在测试车底盘下面。自动弯沉仪车自动弯沉仪车自动弯沉仪车底部结构2、方法与步骤自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁的原理是相同的，都是采用简单的杠杆原理。自动弯沉仪测定车在检测路段以一定速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下面的弯沉测定梁放到车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时，测定梁被拖动，以二倍的汽车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定。通过计算机可输出路段弯沉检测统计计算结果。步骤：布置测点，摆正车轮位置---启动车辆，监视器上显示弯沉值并打印----重复这个步骤---计算4、数据处理：（1）计算区间（2）记录存载数据（3）测试要点1）自动弯沉仪做长距离移动时，应根据路况把一些对通过能力影响大的组件、部件拆下来，待移动到测量工地时，再进行安装调试。2）操作计算机，根据要求输入有关信息及命令。3）为了保证系统A/D转换板与位移传感器的测量精度，应进行自动弯沉仪的标定。4）自动弯沉仪所采集数据以文本方式存储于计算机中，其记录格式分节点数据、弯沉值数据及弯沉盆数据三种。输入有关信息和参数后，可显示出左右双侧的弯沉峰值柱状图及峰值、距离和温度等；计算出平均值、标准差和代表弯沉值；显示弯沉盆图形并计算出曲率半径。5、自动弯沉仪与贝克曼梁弯沉对比应当注意，自动弯沉仪测定的是总弯沉，因而与贝克曼梁测定的回弹弯沉有所不同。可通过自动弯沉仪总弯沉与贝克曼梁回弹弯沉对比试验，得到两者相关关系式，换算为回弹弯沉，用于路基、路面强度评定。四、落锤式弯沉仪测定法1、适用范围利用贝克曼梁方法测出的回弹弯沉是静态弯沉。自动弯沉仪检测弯沉时，因为汽车行进速度很慢，所测得的弯沉也接近静态弯沉。为了模拟汽车快速行驶的实际情况，不少国家开发了动态弯沉的测试设备。测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，并可由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用。所测结果也可用于评定道路承载能力，调查水泥混凝土路面的接缝的传力效果，探查路面板下的空洞等。下页图为拖车式落锤式弯沉仪图10.1.16拖车式落锤式弯沉仪拖车式落锤式弯沉仪拖车式落锤式弯沉仪手持式落锤式弯沉仪拖车式落锤式弯沉仪拖车式落锤式弯沉仪落锤式弯沉仪检验弯沉2、测试设备动态弯沉的测试设备为落锤式弯沉仪，有拖车式和内置式两种形式。拖车式便于维修与存放，而内置式则较小巧、灵便。落锤式弯沉仪主要是由荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组成。下页图是落锤式弯沉仪测量系统示意图荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的与道路等级选择，荷载由传感器测定，如无特殊需要，重锤的质量为20010kg，可采用产生502.5kN的冲击荷载。承载板宜为十字对称分开成4部分且底部固定有橡胶片的承载板。承载板的直径为300mm。图10.1.17落锤式弯沉仪测量系统示意图落锤式弯沉仪测量系统示意图弯沉检测装置：由一组高精度位移传感器组成，如图10.1.18所示，传感器可为差动变压器式位移计（LVDT）。自中心开始，承载板沿道路纵向设置，隔开一定距离布设一组传感器，传感器总数可为5～7个，根据需要及设备性能决定。运算及控制装置：能在冲击荷载作用的瞬间内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置测点的动态变形。牵引装置：牵引FWD