浅析路基路面弯沉的检测技术

作者:未知

  【摘 要】路基路面检测是公路建设和管理中的一项关键技术、基础性技术,在检验和控制工程质量非常重要:结合文献资料,主要介绍了路基路面弯沉检测中现行的检测技术进行比较,对今后路基路面弯沉检测提供了参考作用。
  【关键词】路基;路面弯沉;检测技术
  弯沉是反映路基路面结构性能的重要指标,也直接反映道路的应用性能,比如道路的使用寿命,安全性、舒适性等。因而很有必要进行路基路面弯沉检测,提高道路这方面性能,更好的满足其应用要求。目前在进行道路弯沉检测领域,常用的方法包括自动弯沉测定仪法、激光弯沉测定仪、落锤式弯沉仪等。根据实际的使用结果表明,落锤式弯沉测试系统的特点表现为测量速度快,且精度高,应用便利,目前此方法被多个国家大量应用。它是测定路基路面弯沉值的一种高效自动化设备,可通过此设备高效的进行路基路面的强度测量,在道路施工质量控制领域也有一定应用价值。
  1.公路路基路面弯沉检测技术
  1.1贝克曼梁法测路基路面弯沉
  (1)工作原理:這种技术利用载重汽车对路面进行加载,利用百分表记录回弹弯沉。对各种类型的路基路面回弹弯沉都可以方便测量,并评定其整体的承载性,在路面结构设计领域也可应用。
  (2)试验方法:要求测试车应采用后轴重10t标准车,轮胎充气压力要求是0.7±0.05Mpa。将测定梁的端头插入后轴双轮轮隙中心前方3-5cm处的测点上,在梁后三分之一处利用支点支承于底座上,然后利用梁末端的百分表对头部的升降幅度进行测量。在车速为5km/h条件下,对百分表的读数最大值进行记录,而在驶离后,进行同样的记录。两次百分表读数差值乘以二就可以记作为回弹弯沉值。
  (3)操作要点:通过这种方法测量得到的为静态弯沉,也就是相应的车辆行驶速度满足规定要求的条件下测量得到的单点最大弯沉值应进行修正。还需要修正弯沉仪的支点变形和温度修正,而将弯沉值过大的点去掉,以便满足测量结果的精度要求。
  (4)注意事项:①在我国现阶段,一般测试的是回弹弯沉而不是路面的总弯沉;②沥青路面平均温度在20℃±2℃以内可不修正,对于沥青层厚度大于5cm的沥青路面弯沉值应予温度修正,修正不正确会对整个弯沉的测量产生非常大的影响。③测试前必须对弯沉装置是否偏位以及路面的载重进行详细的测量;④一般会选择5.4m弯沉仪(前臂长3.6m,后壁长1.8m),这样能够避免沉降对于整个工程带来的影响。
  1.2落锤式弯沉仪法检测路基路面弯沉
  (1)工作原理:这类设备属于固定采样,动态弯沉类。利用计算机控制下的液压系统进行提升和释放一重锤,在测量时对路面施加一脉冲荷载,在此模拟车辆行驶过程中,荷载对路面的作用。通过起落架上的位移传感器测量离加载板距离处的了路面弯沉值。而所得数据可为分析路面结构和承载性能提供了支持和依据。
  (2)试验方法:将测定车开到测定地点,然后对计算机控制下液压系统的落锤装置进行适当的控制,使其从设计的高度自由落下一定质量的落锤,然后冲击力作用于承载板上并传递到路面而引发一定的弯沉,然后利用不同位置处的传感器对路面的变形情况进行测量,记录所得结果且发送到计算机进行处理,确定出测点弯沉及弯沉盆。这种方法的优点表现为测量速度快,且精度高,可很好的满足实时性要求。目前落锤式弯沉仪测量领域应用比例不断提高,并用来反算路面的回弹模量,可将结果转换至回弹弯沉值。
  (3)主要设备:此设备可划分为拖车式和内置式两种类型,拖车式表现为方便维修与存放,内置式则体积小,且灵敏性高,以下对各部分进行介绍。①荷载发生装置:主要的组成有落锤和扇形直径300mm的4分式承载板。②弯沉检测装置:其中设置了7个高精度的传感器。③运算和牵引装置:主要对车辆进行控制和牵引,且计算测量结果。
  (4)使用技术要点:①在弯沉测量过程中,通过对锤重和落高进行调整,可调整冲击荷载的大小。我国路面设计标准轴载为BZZ-100,落锤质量设置为200kg±10kg,根据承载板直径为30cm,确定出路面受的压强恰为0.7mpa。②检测过程中拖车式落锤弯沉仪牵引速度最大可达到80km/h,根据我国实际情况,选择50km/h较合适。内置式落锤弯沉仪最高时速高于100km/h,每小时可测65点。③传感器总共为7个,其中承载板中心设置了1个,其余6个设置在传感器支架上。弯沉影响半径主要和路面结构存在一定关系,应控制路基(柔性基层和沥青路面)传感器距荷载中心的距离不超过2.5米。进行对路面弯沉盆形状的量测。④每一测点重复测定次数需高于3次,将第一个测定值去掉,选择之后几次测定值的平均值进行计算,一般第一个测定值波动性很大。
  (5)注意事项:落锤式弯沉仪测量得到的为动态总弯沉,为满足应用要求,可对其换算而得到贝克曼梁的静态回弹弯沉值。在此计算过程中可通过弹性层状体系理论来计算,并基于所得的弯沉盆数据反算路面各层材料的弹性模量。
  1.3激光自动弯沉仪法检测路基路面弯沉
  (1)工作原理:此类设备为行驶采样静态弯沉测量仪器,其原理与贝克曼梁的原理基本上一致,也就是基于杠杆原理来通过杠杆的位移来测量路面的变形。
  (2)试验方法:激光自动弯沉仪采用位移传感器替换百分表进行自动测量,同时改变了前后测臂的长度比例。激光自动弯沉仪在进行路面弯沉检测过程中,先将测量架放于路面,稳定之后汽车以5km/h的速度经过测量路面,并将测量臂的测头对准测试车左右后轮的轮隙。汽车行驶过程中,测头所在位置的荷载在不断的增大,相应的弯沉值同步增大,同时测头也会向下移动,将此变化相关的数据进行记录,在测头越过后轴中心线15cm时,停止数据采集,然后带入数据通过计算机将此路段弯沉检测过程的弯沉曲线和弯沉盆峰值输出。
  (3)主要设备:自动弯沉仪测定车:由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统组成,其中测量机构设置在汽车底盘下面。常用的测试车辆技术参数包括:轴距6.57m,测臂长度2.2m,后轴荷载100kn,测定轮对路面压强0.7mpa,最小测试步距4-10m,测试精度0.01mm,测试速度 2.7km/h。
  (4)使用技术要点:①这种仪器在测量过程中长距离移动时,需要拆下其中对晃动敏感性高的组件,在移送到位置后安装。②操作计算机,根据需求输入相关信息和命令。③为确保a/d转换板和位置传感器测量精度要求,需要标定仪器。④在测量过程中所得的数据通过文本进行存储,且基于相关软件进行计算处理格式分节点、弯沉值及弯沉盆等数据。
  (5)注意事项:自动弯沉仪测定到的为总弯沉,贝克曼梁所测定的回弹弯沉存在一定差异。可在大量的对比试验基础上,确定出两者的关系式进行换算得到回弹弯沉,从而更好的进行路基路面强度评定。
  2.结语
  在道路质量评价领域,弯沉检测技术有广泛的应用,这种技术的效率和精度在不断的提高,一些联合计算机的自动化检测仪器也不断的被研发出来。根据目前的情况看,随着弯沉检测技术的进一步发展,其应用领域会不断的扩大,因而我国需要建立完善弯沉检测技术规范和行业标准,更好的满足应用要求。
  【参考文献】
  [1] 张媛. 于晓光. 浅析路基路面弯沉的检测技术. 建筑建材装饰,2015(01)
  [2] 张晋. 浅谈路面弯沉检测技术. 黑龙江交通科技,2015(06)
  [3] 邢亮. 公路路基路面弯沉检测技术探讨. 科技视界,2015(23)
  [4] 公路路基路面现场测试规程JTG E60-2008. 人民交通出版社,2008(01)
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