彎沉試驗是基于高速公路等路基施工的控制檢測,通過對不同路段和不同土質的路基進行落錘式彎沉儀 (FWD)和貝克曼梁 (BB)對比試驗及相關性分析,提出了FWD檢測路基的控制指標。主要分落錘式彎沉儀(FWD)與貝克曼梁式彎沉儀(BB)的對比試驗研究。
檢測方法
貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉試驗
目的和適用范圍 1.1 本方法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,可供路面結構設計使用。 1.2 瀝青路面的彎沉以路表溫度20℃時為準,在其他溫度測試時,對厚度大于5cm的瀝青路面,彎沉值應予溫度修正。 2、 引用標準 JTJ059-95《公路路基路面現場測試規程》 3、 儀具與材料 本試驗需要下列儀具與材料: 3.1 標準車:雙軸、后軸雙側4輪的載重車,其標準軸荷載、輪 胎尺寸、輪胎間隙及輪胎氣壓等主要參數應符合表1的要求。測試車可根據需要按公路等級選擇,高速公路、一級公路及二級公路應采用后軸10t的BZZ-100標準車;其他等級公路可采用后軸6t的BZZ-60標準車。 測定彎沉用的標準車參數 見下側示意表
示意表
3.2 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,上有水準泡,其前臂(接觸路面)與后臂(裝百分表)長度比為2∶1。彎沉儀長度有兩種:一種長3.6m,前后臂分別為2.4m和1.2m;另一種加長的彎沉儀長5.4m,前后臂分別為3.6m和1.8m.當在半剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面上測定時,宜采用長度為5.4m的貝克曼梁彎沉儀,并采用BZZ-100標準車.彎沉采用百分表量得,也可用自動記錄裝置進行測量. 3.3 接觸式路表溫度計:端頭為平頭,分度不大于1℃. 3.4 其他:皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等. 4、 試驗方法 4.1 準備工作 (1) 查并保持測定用標準車的車況及剎車性能良好,輪胎內 胎符合規定充氣壓力. (2) 汽車車槽中裝載(鐵塊或集料),并用地中衡或野外承重測 試儀稱量后軸總質量,符合要求的軸重規定,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寫紙,輕輕落下千斤頂,即在方格紙上印上輪胎印痕,用求積儀或數方格的方法測算輪胎接地面積,準確至0.1cm2。 (4) 查彎沉儀百分表測量靈敏情況。 (5) 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,應隨時測定),并通過氣象臺了解前5d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、結構、厚度、施工及養護等情況。 4.2 路基路面回彈彎沉測試步驟 (1) 測試路段布置測點,其距離隨測試需要而定。測點 應在路面行車車道的輪跡帶上,并用白油漆或粉筆劃上標記 (2) 將試驗車后輪輪隙對準測點后約3—5cm處的位置上。 (3) 將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處,與汽車方向一致,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,百分表調零,用手指輕輕叩打彎沉儀,檢查百分表是否穩定回零。 彎沉儀可以是單側測定,也可以是雙側同時測定。 (4) 測定者吹哨發令指揮汽車緩緩前進,百分表隨路面變形的增加而持續向前轉動。當表針轉動到最大值時,迅速讀取初讀數L1。汽車仍在繼續前進,表針反向回轉,待汽車駛出彎沉影響半徑(約3m以上)后,吹口哨或揮動指揮紅旗,汽車停止。待表針回轉穩定后,再次讀取終讀數L2。汽車前進的速度宜為5Km/h左右。 4.3 彎沉儀的支點變形修正 (1) 當采用長度為3.6m的彎沉儀對半剛性基層瀝青路面、水泥混凝土 路面等進行彎沉測定時,有可能引起彎沉儀支座處變形,因此測定時應檢驗支點有無變形。此時應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。當汽車開出時,同時測定兩臺彎沉儀的彎沉讀數,如檢驗用彎沉儀百分表有讀數,即應該記錄并進行支點變形修正。當在同一結構層上測定時,可在不同位置測定5次,求取平均值,以后每次測定時以此作為修正值。支點變形修正的原理如圖1所示。 (2) 當采用長度為5.4m的彎沉儀測定時,可不進行支點變形修正。 5、結果計算及溫度修正 5.1 路面測點的回彈彎沉值依式(1)計算: LT=(L1-L2)×2 (1) 式中:LT——在路面溫度T時的回彈彎沉值(0.01mm); L1——車輪中心臨近彎沉儀測頭時百分表的最大讀數(0.01mm); L2——汽車駛出彎沉影響半徑后百分表的最終讀數(0.01mm)。 5.2 當需要進行彎沉儀支點變形修正時,路面測點的回彈彎沉 值按式(2)計算。 LT=(L1-L2)×2+(L3-L4)×6 (2) 式中:L1——車輪中心臨近彎沉儀測頭時測定用彎沉儀的最大讀數(0.01mm); L2——汽車駛出彎沉影響半徑后用彎沉儀的最終讀數(0.01mm); L3——車輪中心臨近彎沉儀測頭時檢驗用彎沉儀的最大讀數(0.01mm); L4——汽車駛出彎沉影響半徑后檢驗用彎沉儀的終讀數(0.01mm)。 注:此式適用于測定用彎沉儀支座處有變形,但百分表架處路面已無變形的情況。 5.3 瀝青面層厚度大于5cm的瀝青路面,回彈彎沉值應進行溫 度修正,溫度修正及回彈彎沉的計算宜按下列步驟進行。 (1) 測定時的瀝青層平均溫度按式(3)計算: T=(T25+Tm+Te)/ 3 (3) 式中:T——測定時瀝青層平均溫度(℃); T25——根據T0由圖2決定的路表下25mm處的溫度(℃); Tm——根據T0由圖2決定的瀝青層中間深度的溫度(℃); Te——根據T0由圖2決定的瀝青層底面處的溫度(℃)。 (2) 采用不同基層的瀝青路面彎沉值的溫度修正系數K,根據瀝青層平均溫度T及瀝青層厚度 (3) 瀝青路面回彈彎沉按式(4)計算: L20 =LT × K (4) 式中:K——溫度修正系數; L20——換算為20℃的瀝青路面回彈彎沉值(0.01mm); LT——測定時瀝青面層內平均溫度為T時的回彈彎沉值(0.01mm)。 b) 按式(5)計算每一個評定路段的代表彎沉: Lr=L+ZaS (5) 式中:Lr——一個評定路段的代表彎沉(0.01mm); L——一個評定路段內經各項修正后的各測點彎沉的平均值(0.01mm); S——一個評定路段內經各項修正后的全部測點彎沉的標準差(0.01mm); Za——與保證率有關的系數,采用下列數值: 高速公路、一級公路 Za=2.0 二級公路 Za=1.645 二級以下公路 Za=1.5 5、 報告 報告應包括下列內容: (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、標準差及代表彎沉。