淺談激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁的比對分析

■余巍

（福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心，福州　350004）

淺談激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁的比對分析

■余巍

（福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心，福州350004）

我國路面彎沉設(shè)計及檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法和基本參數(shù)都是建立在貝克曼梁試驗方法基礎(chǔ)之上的，因此在實際應(yīng)用中，激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀所測得的數(shù)據(jù)必須與貝克曼梁法所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對換算，之后才能作為最終評定的依據(jù)。本文通過對彎沉檢測中三種方法進(jìn)行校核對比試驗，分析激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁的相關(guān)性。

彎沉檢測校核對比相關(guān)性分析

1　前言

路面強(qiáng)度是路面技術(shù)性能的重要參數(shù)之一，而路面回彈彎沉值則是表征路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要技術(shù)指標(biāo)，彎沉值的大小不僅反映路面各結(jié)構(gòu)層及土基的整體強(qiáng)度和剛度，同時也與路面的使用狀態(tài)存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。彎沉是公路路面設(shè)計、路基路面交竣工驗收、路況監(jiān)測各項指標(biāo)中最重要的一項指標(biāo)，它反映了路基路面的綜合承載能力。

近年來彎沉檢測設(shè)備及其相應(yīng)的檢測技術(shù)得到了迅速發(fā)展，自動彎沉檢測設(shè)備克服了傳統(tǒng)貝克曼梁法操作強(qiáng)度大、速度慢、工效低、安全程度低及所測結(jié)果不能反映行車荷載作用下的動力特性和整個彎沉盆形狀等缺點(diǎn)。激光自動彎沉車具有測點(diǎn)密度大、測試速度快、數(shù)據(jù)可靠性高、車體靈活、能適應(yīng)山區(qū)公路，在彎道時能正常檢測等特點(diǎn)。

根據(jù)公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程規(guī)定，自動彎沉儀與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁彎沉儀應(yīng)進(jìn)行比對試驗，用數(shù)理統(tǒng)計回歸的方法建立自動彎沉儀與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁彎沉儀之間的相關(guān)關(guān)系方程，從而得到三者數(shù)值之間的換算關(guān)系。福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心以邵三高速公路竣工驗收為試驗對象，選擇具有代表性的路段，開展了自動彎沉儀與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁彎沉儀比對試驗，筆者通過以下方面對本次的比對試驗情況進(jìn)行介紹。

2　試驗?zāi)康?/h2>

（1）通過比對試驗，校準(zhǔn)左右輪彎沉峰值的偏差、數(shù)據(jù)波動和溫度對數(shù)據(jù)的影響，找出激光自動彎沉車和貝克曼梁測定彎沉換算關(guān)系，用回歸分析法建立相關(guān)關(guān)系。

（2）通過比對試驗，校準(zhǔn)落錘式彎沉儀，通過貝克曼梁測定彎沉，找出兩者換算關(guān)系。

3　準(zhǔn)備工作

（1）選路段。車流量相對較小，有一定的橫坡，路面彎沉值80（0.01mm）以下路段共2條。

（2）測試儀器準(zhǔn)備。標(biāo)準(zhǔn)黃河車（后軸稱重、測輪胎氣壓），激光自動彎沉車（后軸左右輪分開稱重、測輪胎氣壓），落錘式彎沉儀，5.4m貝克曼梁。輪胎前輪氣壓為0.75MPa，輪胎后輪氣壓為0.70MPa，后軸軸載100kN，一側(cè)輪胎載荷50kN。

（3）相關(guān)準(zhǔn)備。4～5個噴槍，2罐油漆和10把毛筆。

（4）人員安排。試驗人員8人，2車駕駛員2名。

4　試驗步驟

（1）檢測數(shù)據(jù)比對試驗。對路面彎沉值80（0.01mm）以下的2條路段，采用同一路段相同測點(diǎn)的方法，用激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁檢測回彈彎沉進(jìn)行比對。

①用油漆噴槍標(biāo)記對比路段起點(diǎn)，激光自動彎沉車左右站2人噴射，然后畫圓圈標(biāo)出范圍，誤差在10cm2以內(nèi)。同時前方11m處再站2人持油漆噴槍做好準(zhǔn)備，噴后前后替換。

②用激光自動彎沉車測定回彈彎沉，不少于1km，仔細(xì)用油漆噴槍標(biāo)記對比路段每一個測點(diǎn)的位置。

③在每一個標(biāo)出測點(diǎn)的位置用落錘式彎沉儀和5.4m貝克曼梁測定回彈彎沉。

（2）重復(fù)性試驗。檢測試驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，最少做2次檢測。

（3）速度比對試驗。同一路段采用不同的速度進(jìn)行測試，檢測速度對數(shù)據(jù)波動的影響。

（4）溫度比對試驗。同一路段在相對溫度較大時進(jìn)行測試，路面溫度分別為20℃、30℃、40℃。

（5）左右輪比對試驗。同一路段進(jìn)行正反方向測試，檢測路面橫坡對數(shù)據(jù)的影響。

5　檢測數(shù)據(jù)處理

（1）對激光自動彎沉車與貝克曼梁所檢測的280個數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，剔除特異值，對激光自動彎沉車與貝克曼梁測定的回彈彎沉進(jìn)行換算。用回歸分析法建立如下相關(guān)關(guān)系：

式中：W1為貝克曼梁測定的回彈彎沉值，W2為激光自動彎沉車測定的回彈彎沉值，A為W1與W2回歸系數(shù)（截距），B為W1與W2回歸系數(shù)（斜率）。

該激光自動彎沉車檢測結(jié)果與貝克曼梁檢測的回彈彎沉值可以建立以下相關(guān)關(guān)系：

式中：LB和LJ分別為貝克曼梁和激光自動彎沉車測定的路面彎沉值，即W1與W2，如圖1所示。

圖1　激光自動彎沉車與貝克曼梁測定值相關(guān)關(guān)系圖

（2）對落錘式彎沉儀測出的142個數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，剔除特異值，對落錘式彎沉儀與貝克曼梁測定的回彈彎沉進(jìn)行換算。用回歸分析法建立如下相關(guān)關(guān)系：

W1=A+BW2

式中：W1為貝克曼梁測定的回彈彎沉值，W2為落錘式彎沉儀測定的回彈彎沉值，A為W1與W2回歸系數(shù)（截距），B為W1與W2回歸系數(shù)（斜率）。

該落錘式彎沉儀檢測結(jié)果與貝克曼梁檢測的回彈彎沉值可以建立以下相關(guān)關(guān)系：

式中：LB和LFWD分別為貝克曼梁和落錘式彎沉儀測定的路面彎沉值，即W1與W2，如圖2所示。

圖2　落錘式彎沉儀與貝克曼梁測定值相關(guān)關(guān)系圖

6　結(jié)論

（1）激光自動彎沉車與落錘式彎沉儀以及貝克曼梁，在相同條件下測得的彎沉值，具有良好的對應(yīng)關(guān)系和相關(guān)關(guān)系，激光自動彎沉車、落錘式彎沉儀測得的彎沉值越大，貝克曼梁測得的彎沉值也越大，反之亦然。通過線形回歸方程換算貝克曼梁回彈彎沉來評價路基施工質(zhì)量不會產(chǎn)生過大誤差，其重復(fù)性滿足技術(shù)要求，操作方便。

（2）用激光自動彎沉車檢測路面橫坡對數(shù)據(jù)的影響，其左右輪彎沉偏差可通過松緊測量臂的側(cè)頭固定螺絲進(jìn)行調(diào)整。

（3）落錘式彎沉儀傳感器分布位置，1個位于承載板中心，其余布置在傳感器支架上。路面結(jié)構(gòu)不同，彎沉影響半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面?zhèn)鞲衅鞣植荚诰嗪奢d2.5m范圍內(nèi)即可。

（4）檢測時，內(nèi)置式落錘彎沉儀牽引速度以50km/h左右為宜，每小時可測65點(diǎn)。每一測點(diǎn)重復(fù)測定不少于3次，舍去第一個測定值，取以后幾次測定值的平均值作為計算依據(jù)，因為第一次測定的結(jié)果往往不穩(wěn)定。

（5）速度對數(shù)據(jù)波動的影響通過對激光自動彎沉車在4、5、6、7km/h 4種速度下的彎沉數(shù)據(jù)分析獲得，其中5km/h速度和貝克曼梁回彈彎沉最吻合，考慮檢測時的要求，激光自動彎沉車以5.5km/h的速率進(jìn)行檢測比較合適。

（6）溫度對瀝青路面彎沉檢測影響較大，其修正公式和貝克曼梁彎沉修正相同。

［1］JTG F80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］JTG E60-2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社，2008.