貝克曼梁測定路面彎沉的工程應(yīng)用

任小艷(1.蘭州交通大學;2.甘肅交通職業(yè)技術(shù)學院)

1 前言

我國《瀝青路面設(shè)計規(guī)范》將標準車兩輪輪隙間的回彈彎沉作為路面設(shè)計中厚度計算的標準指標，同時公路養(yǎng)護規(guī)范明確要求，我國高速公路每年都要檢測一次彎沉，以了解路面承載能力情況。因此路面回彈彎沉的檢測工作顯得尤為重要。貝克曼梁法以其操作、實驗設(shè)備簡單在我國應(yīng)用成熟，被確定為標準試驗。

2 貝克曼梁工作原理

貝克曼梁法利用杠桿原理制成杠桿式彎沉儀測定輪隙彎沉，由貝克曼梁、百分表及表架組成。貝克曼梁由合金鋁制成，上有水準泡，其前臂(接觸地面)與后臂(裝百分表)長度比為2∶1。彎沉儀長度有兩種，分別是3.6 m和5.4 m。當在半剛性基層、瀝青混凝土或水泥混凝土路面上測定時，宜采用長5.4 m的貝克曼梁;對柔性基層瀝青路面或混合式結(jié)構(gòu)瀝青路面可采用3.6m貝克曼梁，但應(yīng)進行支點修正。

表1 貝克曼梁法測定彎沉時的參數(shù)指標

3 工程應(yīng)用中常見問題及分析

由于貝克曼梁法測定路面回彈彎沉在我國應(yīng)用已久，已取得成熟的經(jīng)驗，但實際工程中由于試驗人員素質(zhì)參差不齊，對規(guī)范的理解和掌握差別較大等原因，該方法測定的路面回彈彎沉的準確度和精度很難得到保證，主要現(xiàn)象及原因分析如下。

(1)選點代表性不足。選點位置沒有代表性，試驗選點并沒有按照數(shù)理統(tǒng)計的方法進行隨機取樣，而是隨意選點，選點位置主觀性大，失去了試驗點的代表意義;其次是選點數(shù)量不足，不能保證試驗的頻率要求，數(shù)據(jù)過少試驗結(jié)果變異系數(shù)偏大，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計方法確定，為滿足95%的保證率，要求彎沉檢測率不得低于每公里每車道80個點。

(2)測試車不標準。工程試驗選定測試車時，主要注重車型與規(guī)范一致，后軸為單軸雙輪組。事實上，該試驗對測試車的要求是相當嚴格和細致的。如后輪間隙必須足夠以保證貝克曼梁測頭能夠自由深入，車輪間隙過小，在車輛緩緩前進過程中測頭會受到碰撞，通過靈敏的百分表就會有比較大的讀數(shù)差異。標準車BZZ-100，同時規(guī)定了車輛后軸重，更重要的是根據(jù)表1應(yīng)滿足壓強要求，實際工程中，實驗測試車主要為工地運料車，通過車身裝滿工程材料等物滿足車軸重100 kN的要求，但往往忽略了壓強的測試，沒有具體測試輪胎的實際接地面積并通過改變輪胎的充其量、更換輪胎等方式滿足壓強達到0.70 MPa的規(guī)定。輪胎的類型、輪胎的花紋、輪胎的層級等對試驗結(jié)果都有一定的影響。

(3)百分表倒轉(zhuǎn)。貝克曼梁法通過測試車緩緩前進擬測定路面在靜態(tài)荷載作用下的回彈彎沉。測試車在前進過程中對測試點產(chǎn)生最大的彎沉量，隨著測試車遠離測試點，彎沉量逐漸降低直至不變，通過最大彎沉與參與變形的計算確定路面的回彈彎沉。根據(jù)分析正確的測試現(xiàn)象應(yīng)該是百分表先順時針增大后逆時針減小直到最初讀數(shù)。實際工程中的常見現(xiàn)象主要有百分表倒轉(zhuǎn)，說明沒有彎沉增大的變化過程，即測試車停放位置比測試點靠前，測試車只有遠離測點的過程，正確的停車位置應(yīng)在測點后方3～5 cm。另一種現(xiàn)象是百分表有增大有減小，但是百分表的終讀數(shù)小于初讀數(shù)，通過多次試驗發(fā)現(xiàn)，此類現(xiàn)象發(fā)生原因是①百分表靈敏度不足影響試驗結(jié)果;②百分表的測試面不平，百分表所測點位置發(fā)生變化;③測試車后輪間隙太小，測試車輪胎前進過程中碰撞貝克曼梁，測點位置發(fā)生變化等情況。

(4)試驗操作不規(guī)范。受到公路施工工期的影響，路面彎沉不能滿足在竣工后第一個不利季節(jié)測試的時間要求，所以大部分工程試驗的條件是不標準的。對于瀝青路面，當路面厚度超過5 cm時必須進行溫度修正，如果沒有在不利季節(jié)試驗還應(yīng)進行季節(jié)的修正。實踐中，部分試驗人員也進行了實測溫度的測定進行溫度修正，但必須指出的是溫度修正時不應(yīng)只測定試驗時的路表溫度，尤其在大氣溫度發(fā)生突然變化時，路表溫度與路面整個結(jié)構(gòu)溫度差異最大，通常需要用路表以下25 mm深度溫度、結(jié)構(gòu)層1/2深度溫度、結(jié)構(gòu)層層底溫度以及試驗前5 d的平均溫度進行溫度修正。

隨著交通荷載不斷的重型化，我國瀝青路面設(shè)計時考慮車輛對路面產(chǎn)生的彎沉盆半徑為3 m。所以未能采用5.4 m貝克曼梁試驗的結(jié)果要進行支點修正，為了減小支點修正過程中產(chǎn)生的新誤差，所以有條件的盡可能采用5.4 m貝克曼梁進行試驗，以保證試驗精度。

(5)數(shù)據(jù)處理不正確。對于彎沉的檢測數(shù)據(jù)應(yīng)采用數(shù)理統(tǒng)計的方法進行處理，以便對路面整體承載能力做出準確的判斷。路面回彈彎沉代表值反映了路面的整體質(zhì)量，當彎沉代表值不符合要求時，不能盲目進行全面返工以造成不必要的工程浪費，應(yīng)根據(jù)拉依達法對可疑數(shù)據(jù)進行舍棄，重新計算平均值和標準差。對舍棄的彎沉值大于+(2～3)S的點應(yīng)找出其周圍界限，進行局部處理。

(6)試驗人員責任心和職業(yè)素質(zhì)不足。貝克曼梁法測定路面回彈彎沉方法簡單，易于操作，但速度較慢，試驗頻率要求高，工程試驗人員易不認真、不重視，對試驗過程中出現(xiàn)的問題又不會進行及時分析改正，按照習慣以為有測試結(jié)果就行，忽略試驗的規(guī)范性和精度要求。

4 結(jié)論

貝克曼梁法測定路面回彈彎沉已被應(yīng)用于公路施工、竣工驗收、養(yǎng)護管理各個施工環(huán)節(jié)，路面貝克曼梁法測定路面彎沉雖然操作簡單，易于操作，但只有規(guī)范操作，正確領(lǐng)會試驗規(guī)程要點才能準確反映路面整體承載能力。

[1]費月英，任小艷.公路工程檢測技術(shù)[M］.成都:西南交通大學出版社，2011.

[2]王文俊等.貝克曼梁路面彎沉儀關(guān)鍵技術(shù)指標研究[J］.道路工程，2009，(4).

[3]嚴二虎.貝克曼梁彎沉車彎沉測定的影響因素分析[J］.施工技術(shù)，2010，(3).