公路檢測技術(shù)模塊路基回彈彎沉課件

模塊2-4路基回彈彎沉授課教師：朱明栓公路檢測技術(shù)路基路面回彈彎沉測試國內(nèi)外普遍采用回彈彎沉值來表示路基路面的承載能力，回彈彎沉值越大，承載能力越小，反之則越大。適用范圍：路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計中；施工控制及施工驗收中；舊路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。彎沉值是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙中心處產(chǎn)生的總垂直變形值（總彎沉），或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01為單位。通常所說的回彈彎沉值是指后軸載輪隙中心處的最大回彈彎沉值。一、概述設(shè)計彎沉值:是指根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道上預(yù)測通過的累計當(dāng)量軸次、公路等級、面層和基層類型而確定的路面彎沉設(shè)計值。當(dāng)路面厚度計算以設(shè)計彎沉值為控制指標(biāo)時，則驗收彎沉值小于或等于設(shè)計彎沉值；當(dāng)厚度計算以層底拉應(yīng)力為控制指標(biāo)時，應(yīng)根據(jù)拉應(yīng)力計算所得的結(jié)構(gòu)厚度，重新計算路面彎沉值，該彎沉值即為竣工驗收彎沉值。

1、貝克曼梁法:傳統(tǒng)方法，速度慢，靜態(tài)測試，比較成熟，目前屬于標(biāo)準(zhǔn)方法二、檢測方法2、自動彎沉儀法：利用貝克曼梁原理快速連續(xù)，屬于靜態(tài)測試范疇，但測定的是總彎沉，因此使用時克曼梁進(jìn)行標(biāo)定換算。

3、落錘式彎沉儀法：利用重錘自由落下的瞬間產(chǎn)生的沖擊荷載測定彎沉，屬于動態(tài)彎沉，并能反算路面的回彈模量，快速連續(xù)，使用時應(yīng)用貝克曼梁法進(jìn)行標(biāo)定換算利用杠桿原理制成杠桿式彎沉儀測定輪隙彎沉。適用于測定各類路基路面的回彈彎沉，用以評定其整體承載能力，供路面結(jié)構(gòu)設(shè)計使用。瀝青路面的彎沉以路表溫度20℃時為準(zhǔn)，在其他溫度測試時，對厚度大于5cm的瀝青路面，彎沉值應(yīng)予溫度修正。三、貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉1、檢測器具與材料（1）標(biāo)準(zhǔn)車：雙軸、后軸雙側(cè)4輪的載重車，其標(biāo)準(zhǔn)軸荷載、輪胎尺寸、輪胎間隙及輪胎氣壓等主要參數(shù)應(yīng)符合要求。高等級公路應(yīng)采用后軸100KN的BZZ—100的標(biāo)準(zhǔn)車；其他等級公路可采用后軸60KN的BZZ-60標(biāo)準(zhǔn)車。

（2）路面彎沉儀：由貝克曼梁、百分表及表架組成。貝克曼梁由合金鋁制成，上有水準(zhǔn)泡，其前臂（接觸路面）與后臂（裝百分表）長度比2：1。彎沉儀長度有兩種：一種長5.4m，另一種長的彎沉儀長3.6m。（3）接觸式路表溫度計：端部為平頭，分度不大于。（4）其他：皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等。2．檢測1）準(zhǔn)備工作（1）檢查車的車況及剎車性能、輪胎充氣壓力。（2）向汽車車槽中裝載鐵塊等集料，并在地磅上稱量后軸質(zhì)量，符合要求的軸重規(guī)定。汽車行駛及測定過程中，軸重不得變化。（3）測定輪胎接地面積：在平整光滑的硬質(zhì)路面上用千斤頂將汽車后軸頂起，在輪胎下方鋪一張新的復(fù)寫紙，輕輕落下千斤頂，即在方格紙印上輪胎印痕，用求積儀或數(shù)方格的方法測算輪胎接地面積，準(zhǔn)確至0.1cm2。（4）檢查彎沉儀百分表測量靈敏情況。（5）當(dāng)在瀝青路面上測定時，用路表溫度計測定試驗時氣溫及路表溫度（一天中氣溫不斷變化，應(yīng)隨時測定），并通過氣象臺了解前5的平均氣溫（日最高氣溫與最低氣溫的平均值）。（6）記錄瀝青路面修建或改建時材料、結(jié)構(gòu)、厚度、施工及養(yǎng)護(hù)等情況。2）測試步驟（1）在測試路段布置測點，其距離隨測試需要而定。測點應(yīng)在路面行車車道的輪跡帶上，并用白漆或粉筆畫上標(biāo)記。（2）將試驗車后輪輪隙對準(zhǔn)測點后約3～5cm處的位置上。（3）將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，于汽車方向一致，梁臂不得碰到輪胎，彎沉儀測頭置于測點上（輪隙中心前方3～5cm處），并安裝百分表于彎沉儀的測定桿上。百分表調(diào)零，用手指輕輕叩打彎沉儀，檢查百分表是否穩(wěn)定回零。（4）指揮汽車緩緩前進(jìn)，百分表隨路面變形的增加而持續(xù)向前轉(zhuǎn)動。當(dāng)表針轉(zhuǎn)動到最大值時，迅速讀取初讀數(shù)L1。汽車仍在繼續(xù)前進(jìn)，表針反向回轉(zhuǎn)，待汽車駛出彎沉影響半徑（約3m以上）后，汽車停止。待表針回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，再次讀取終讀數(shù)L2

。汽車前進(jìn)的速度宜為5km/h左右。3）彎沉儀的支點變形修正（1）當(dāng)采用長度為3.6m的彎沉儀對半剛性基層瀝青路面彎沉測定時，有可能引起彎沉儀支座處變形。此時應(yīng)用另一臺檢驗用的彎沉儀安裝在測定用彎沉儀的后方，其測點架于測定用彎沉儀的支點旁。如檢驗用彎沉百分表有讀數(shù)，應(yīng)該記錄并進(jìn)行支點變形修正。當(dāng)在同一結(jié)構(gòu)層上測定時，可在不同位置測定5次，求取平均值。（2）當(dāng)采用長度為5.4m的彎沉儀測定時，可不進(jìn)行支點變形修正。3、結(jié)果計算及溫度修正（1）路面測點的回彈彎沉值依下式計算：（2）當(dāng)需要進(jìn)行彎沉儀支點變形修正，路面測點的回彈彎沉值按下式計算：（3）瀝青面層厚度大于5cm的瀝青路面，回彈彎沉值應(yīng)進(jìn)行溫度修正，當(dāng)瀝青層厚度小于或等于5cm時、或路表溫度在20±2℃范圍內(nèi)可不進(jìn)行溫度修正。溫度修正及回彈彎沉的計算宜按下列步驟進(jìn)行。①測定時的瀝青層平均溫度按下式計算：

T0為測定時路表溫度與測定前5d日平均氣溫的平均值之和℃，日平均氣溫類型為日最高氣溫與最低氣溫的平均值。②采用不同基層的瀝青路面彎沉值的溫度修正系數(shù)K，根據(jù)瀝青層平均溫度T及瀝青層厚度按查圖求。③瀝青路面回彈彎沉按下式計算：（4）結(jié)果評定①按下式計算每一個評定路段的代表彎沉：②計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差時，應(yīng)將超出的彎沉特異值舍棄。對舍棄的彎沉值過大的點，應(yīng)找出其周圍界限，進(jìn)行局部處理。③彎沉代表值不大于設(shè)計要求的彎沉值時得滿分；當(dāng)彎沉大于設(shè)計要求的彎沉值，相應(yīng)分項工程為不合格。若在非不利季節(jié)測定時，應(yīng)考慮季節(jié)影響系數(shù)；若用兩臺彎沉儀同時進(jìn)行左右輪彎沉值定時，應(yīng)按兩個獨(dú)立測點計，不能采用左右兩點的平均值。4、檢測報告報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：（1）彎沉測定表、支點變形修正值、測試時的路面溫度及溫度修正值。（2）每一個評定路段的各測點彎沉的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及代表彎沉。用自動彎沉儀在標(biāo)準(zhǔn)條件下每隔一定距離連續(xù)測試路面的總彎沉，并計算總彎沉值的平均值。作為無坑洞等嚴(yán)重破壞的道路驗收檢查及舊路面強(qiáng)度的評價指標(biāo)，可為路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，經(jīng)過與貝克曼梁測定值進(jìn)行換算后，也可以進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。四、自動彎沉儀測定路面彎沉1、檢測工具自動彎沉儀測定車：由測試汽車、測量機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)三部分組成。測量機(jī)構(gòu)如右圖所示，安裝在測試車底盤下面。自動彎沉儀測定車的主要技術(shù)參數(shù)如下：測試車軸距：6.75m

測臂長度：1.75～2.40m

后軸荷載：100kN

測定輪對路面的壓強(qiáng)：0.7MPa

最小測試步距：4～10m

測試精度：0.01mm

測試速度：1.5～4.0km/h2．方法與步驟（1）將自動彎沉儀測定車開到測路段的測定車道（一般為行車道）上，測點應(yīng)在路面行車道的輪跡帶上。（2）汽車到達(dá)測試地點第一測點位置后，按下列步驟放下測量機(jī)構(gòu)：①關(guān)閉汽車發(fā)動機(jī)；②松開離合器轉(zhuǎn)盤；③放下測量頭，測量頭位于測定梁（后軸）前方的一定距離上；④放下后支點，勾好把手；⑤放下測量架，銷好把手；⑥放下導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；

⑦插上儀器與汽車的連接銷桿或開動液壓轉(zhuǎn)步系統(tǒng)；⑧檢查鋼絲繩一定要在離合器的槽內(nèi)；⑨啟動車發(fā)動機(jī)，在操作鍵盤上按動離合器開關(guān)，豎測量機(jī)構(gòu)于最前端。（3）開始測試時，汽車以一定速度行進(jìn)，測量頭連續(xù)檢測汽車后軸左右輪隙下產(chǎn)生的路面瞬間彎沉。通過測定梁支點的位移傳感器將位移換為電信號，并傳送到數(shù)據(jù)記錄器，待汽車輪通過測量頭后，顯示器上顯示彎沉盆或彎沉峰值，打印機(jī)輸出彎沉峰值及測定距離。當(dāng)?shù)谝稽c測定完畢后，車輛前面的牽引裝置擬兩倍于汽車進(jìn)行速度的速度把測量機(jī)構(gòu)拉到測定輪前方，汽車?yán)^續(xù)行進(jìn)，達(dá)到下一測點時，開始第二點測定。周而復(fù)始地向前測定，汽車在整個測試過程中應(yīng)保持在規(guī)定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定行駛，標(biāo)準(zhǔn)的行車速度應(yīng)為3.0~3.5km/h在標(biāo)準(zhǔn)速度下的測試步距不應(yīng)大于10m。（4）數(shù)據(jù)采?、亠@示器于彎沉盆或彎沉峰值顯示器屏幕即可顯示每一測點的總彎沉。當(dāng)測定一段距離后，再按此鍵，將顯示路段總彎沉均勻程度的彎沉峰值柱狀圖。②打印機(jī)輸出：打印出測點位置和左右彎沉峰值。（5）測定結(jié)束后，汽車停止前進(jìn)，按下列步驟收起測量機(jī)構(gòu)：①先提起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；②提起測量架機(jī)構(gòu)；③提起后支點；④最后掛起測頭。3．?dāng)?shù)據(jù)處理（1）計算區(qū)間長度要根據(jù)公路等級和測試要求確國定，標(biāo)準(zhǔn)的計算區(qū)間為100m。（2）測定數(shù)據(jù)長期保存。計算機(jī)輸出計算結(jié)果，包括每個計算區(qū)間的平均總彎沉值、標(biāo)準(zhǔn)差、代表總彎沉值。其中代表總彎沉值按下式計算。（3）計算一個評定路段的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)、代表總彎沉值。4．自動彎沉儀與貝克曼梁彎沉對比試驗步驟（1）選擇不同路段某種路面結(jié)構(gòu)的代表性路段，進(jìn)行兩種測定方法的對比試驗，測定路段長度為300~500m，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。（2）對比試驗步驟如下：①采用同一輛自動彎沉儀測定車。②用油漆標(biāo)記對比路段起點位置及每一測點的位置；③在每一標(biāo)記點用貝克曼梁法定測定回彈彎沉，范圍準(zhǔn)確至10cm2以內(nèi)。④逐點對應(yīng)計算兩者的相關(guān)關(guān)系，得出回歸方程式LB=a+bLA，相關(guān)系數(shù)不得小于0.90。由于路面結(jié)構(gòu)材料、路基狀況、溫度、水文條件、路面使用狀況不同，對比關(guān)系也有所不同，為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，應(yīng)分別情況作此項對比試驗。5．檢測報告內(nèi)容（1)按一個計算區(qū)間列出總彎沉測定表及彎沉峰值柱狀圖。（2）每一個評定路段的全部測點總彎沉的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)及代表彎沉。（3）如與貝克曼梁彎沉儀進(jìn)行了對比試驗，應(yīng)列出相關(guān)關(guān)系式、相關(guān)系數(shù)及換算的回彈彎沉。用落錘式彎沉儀（FWD）在標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的重錘落下一定高度發(fā)生的沖擊荷載的作用下，測定路基或路面表面所產(chǎn)生的瞬時變形，即測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動暴彎沉及彎沉盆，由此反算路基路面各層材料的動態(tài)彈性模量，作為設(shè)計參數(shù)使用目。所測結(jié)果也可用于評定道路承載能力、調(diào)查水泥混凝土路面接縫的傳力效果和探查路面板下的空洞等。五、落錘式彎沉儀測定路面彎沉1、檢測器具落錘式彎沉儀，簡稱FWD，由荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測裝置、運(yùn)算控制系統(tǒng)與車輛牽引系統(tǒng)組成。（1)荷載發(fā)生裝置：重錘的質(zhì)量為200±10kg，用產(chǎn)生50±2.5kN的沖擊荷載。承載板宜為十字對稱分成4部分且底部固定有橡膠片的承載板。承載板的直徑為300mm。（2）彎沉檢測裝置：（3）運(yùn)算及控制裝置：（4）牽引裝置：2．評定道路承載能力的方法與步驟1）準(zhǔn)備工作（1）調(diào)整重錘的質(zhì)量及落高。（2）布置測點。（3）檢查FWD的車況及使用性能，用手動操作檢查，各項標(biāo)準(zhǔn)符合儀器規(guī)定要求。（4）將FWD牽引至測定地點，并將儀器打開，進(jìn)入工作狀態(tài)。牽引FWD行駛的速度不宜超過50km/h。（5）對位移傳感器按儀器標(biāo)定。2）測定方法（1）承載板中心位置對準(zhǔn)測點，承載板自動落下，放下彎沉裝置的各個傳感器。（2）啟動落錘裝置，落錘瞬間自由落下，沖擊力作用于承載板上，又立即自動提升至原來位置固定。同時，各個傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面變形，記錄系統(tǒng)將位移信號輸入計算機(jī)，并得到路面彎沉峰值，同時得到彎沉盆。每一測點重復(fù)測定應(yīng)不少于3次，除去第一個測定值，取以后幾次測定值的平均值作為計算依據(jù)。3）提起傳感器及承載板，牽引車向前移動至下一個測點，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行測定。3．落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀對比試驗步驟1）路段選擇選擇結(jié)構(gòu)類型完全相同的路段，不同地區(qū)選擇代表性路段，進(jìn)行兩種測定方法的對比試驗，將落錘式彎沉儀測定的動彎沉換算成貝克曼梁測定的回彈彎沉值值。選擇的對比路段長度300-500m，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。2）對比試驗步驟（1）采用相同的測定車；車的后軸雙輪荷載相同。（2）用油漆標(biāo)記對比路段起點位置。（3）布置測點位置，用貝克曼梁定點測定回彈彎沉，測定車開走后，以測點為圓心，用粉筆在周圍畫一個半徑為15cm的圓，標(biāo)明測點位置。（