1、檢測意義:彎沉值是衡量公路修建中或竣工後,檢驗路基、路面的施工是否達到設計強度要求的一項重要指标;與路基、路面的設計強度有直接的關系,計算彎沉值越小,則強度越高。
2、名詞解釋
① 回彈彎沉:路基或路面在規定荷載作用下産生垂直變形,卸載後能恢複的那一部分變形。
② 殘餘彎沉:路基或路面在規定荷載作用下産生的卸載後不能恢複的那一部分變形。
③ 總彎沉:路基或路面在規定荷載作用下産生的總垂直變形(回彈彎沉 殘餘彎沉)。
④ 容許彎沉:路面設計使用期末不利季節,标準軸載作用下雙輪輪隙中間容許出現的最大回彈彎沉值。
⑤ 設計彎沉:是指路面交工驗收時、不利季節、在标準軸載作用下,标準軸載雙輪輪隙中間的最大彎沉值。
簡單地說就是總彎沉是實際測的彎沉,回彈彎沉是在設計時要求達到的下限值,實測的彎沉值經評定後不能大于設計的彎沉,否則瀝青路面的強度就是不合格了。
路面彎沉就是一種豎向變形,彎沉越大則路面越容易産生破壞。設計彎沉是指路面建設竣工初期實測應該滿足的彎沉值或者稱之為竣工驗收應該滿足的彎沉值。
二、檢測原理及方法
1、檢測原理:彎沉值檢測就是荷載對路基、路面作用前後,路基、路面發生變形的大小,用1/100毫米作計算單位。計算彎沉值表示的是,在某一路段,按20米的間距,用一定軸載的車輛(一般用後軸6噸或10噸車輛)對路基/路面作用前後,産生的殘餘變形量的加權平均值。
2、檢測方法:自動彎沉檢測儀、落錘彎沉儀法、激光式高速路面彎沉測定儀、貝克曼梁法,在這裡我主要介紹貝克曼梁法,因為這是施工中最常用的方法。
三、貝克曼梁法1、貝克曼梁法:傳統的彎沉測試方法,速度慢,但技術比較成熟,屬于靜态類的固定采樣,是目前标準的彎沉測試方法,所用儀器為貝克曼梁彎沉儀。
2、特點:這類設備使用時間最早,範圍最廣,技術要求最簡單。但測試準确程度受人為影響較大,工作效率低。鑒于以上特點,本方法适用于低等級公路的施工、日常養護及舊路評價的檢測。也可用于高等級公路的施工質量控制,但對于已通車運營的高等級公路不适合使用,因為此方法存在采樣頻率低和交通安全等諸多方面的問題。
3、儀器組成:此方法的主要儀器包括标準車、貝克曼梁、百分表、表架和接觸式路面溫度計等。
4、方法步驟
4.1、試驗前準備工作
①檢查并保持測定用标準車的車況及刹車性能良好,輪胎内胎符合規定充氣壓力。
②向汽車車槽中裝載(鐵塊或集料),并用地磅稱量後軸總質量,符合要求的軸重規定。
③檢查彎沉儀百分表測量靈敏情況。
④當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,應随時測定),并通過氣象台了解前5d的平均氣溫(日最高氣溫與最低氣溫的平均值)。瀝青路面的彎沉以标準溫度20℃時為準,在其他溫度(超過20土2℃範圍)測試時,對厚度大于5cm的瀝青路面,彎沉值應予溫度修正。
4.2、測試步驟
①在測試路段布置測點,其距離随測試需要而定,測點應在路面行車車道的輪迹帶上,并用白油漆或粉筆劃上标記。
②将試驗車後輪輪隙對準測點後約3 ~ 5cm處的位置上。
③将彎沉儀插入汽車後輪之間的縫隙處,與汽車方向一緻,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杆上,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,百分表随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(3m以上)後,吹口哨或揮動紅旗指揮停車。待表針回轉穩定後讀取終讀數 L2 。汽車前進的速度宜為5km/h左右。
4.3、數據記錄
①百分表中小表為百位數;
②百分表數值讀取:假設百分表顯示如上圖所示(紅色箭頭),則讀數為265。
③現場記錄表
現場記錄表
④計算方法:
⑤知識擴展:方差的概念與計算公式:例如 兩人的5次測驗成績如下:X: 50,100,100,60,50,平均值E(X)=72;Y:73, 70,75,72,70 平均值E(Y)=72。平均成績相同,但X 不穩定,對平均值的偏離大。方差描述随機變量對于數學期望的偏離程度。
來衡量這組數據的波動大小,并把它叫做這組數據的方差。為了簡便
(其中x為該組數據的平均值),方差越小就越穩定。
四、自動彎沉檢測儀屬于靜态測試範疇。利用貝克曼梁原理快速連續測試,利用貝克曼法原理快速連續測定,屬于試驗範疇,但測定的是總彎沉,因此使用時應用貝克曼進行标定換算。
Lacroix 型自動彎沉儀測量機架示意圖
自動彎沉儀的基本測試原理是模仿貝克曼梁的工作方式,隻是采用位移傳感器替換百分表進行自動測量,同時改變了前後測臂的長度比例,通過标定程序,将所測定彎沉值直接自動記錄下來。
自動彎沉儀采樣頻率及自動化程度高,可對路面進行高密度集中的強度測量,可極大減輕操作人員的勞動強度,同時測試數據結果與貝克曼梁測試結果有較好的線性關系。但是,這類設備的機械和電控系統比較複雜,對操作人員的技術素質要求較高。此方法可以在不封閉交通但采取必要措施的條件下進行高速公路的彎沉測試。
五、落錘彎沉法是利用自由落下的重錘瞬間産生的沖擊荷載來測定彎沉,屬于動态彎沉,并能反算路面的回彈模量,使用時應用貝克曼梁法進行标定換算。
六、激光式高速路面彎沉測定儀
是測試系統在高速行駛過程中,通過激光多普勒效應來測試地面在荷載作用下的垂直下沉速度,通過一套慣性系統實時記錄多普勒激光傳感器的振動情況和運行姿态,用于修正計算路面實際彎沉變化的速度。
激光式高速路面彎沉測定儀結構圖 1-承載車2-檢測控制系統3多普勒激光傳感器 4距離測量系統5溫度控制系統
高速彎沉儀具有快速、連續式測量的特點,可實現彎沉的網級檢測,對路網結構性能的全面掌握。
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