贝克曼梁测定法测量路基路面回弹弯沉

1)仪器设备

图4.1　贝克曼梁与弯沉仪

①贝克曼梁:由合金铝制成,上有水准泡,其前臂与后臂长度比为2∶1。 贝克曼梁按长度分为5.4 m(3.6 m+1.8 m)梁和3.6 m(2.4 m+1.2 m)梁两种,如图4.1 所示。 长度为5.4 m的贝克曼梁适用于各种类型的路面结构回弹弯沉的测试;长度为3.6 m 的贝克曼梁适用于柔性基层沥青路面回弹弯沉的测试。

②加载车:单后轴、单侧双轮组的载重车,双轮轮隙应能满足自由插入贝克曼梁测头的要求,轴载、轮胎气压等技术参数应符合表4.1 的要求。

表4.1　加载车技术要求

③百分表及表架。

④皮尺及温度计。 皮尺1 ~2 把,长30 ~50 m;接触式路表温度计(或点温计),分度不大于1 ℃。

⑤其他工具与物品。 千斤顶、加载重物、手旗、口哨、粉笔、油漆等。

2)准备工作

①检查并保持测试用加载车的车况及制动性能良好,轮胎气压应符合表4.1 的要求。

②给加载车配重,并用地中衡称量后轴总质量及单侧双轮荷载等,均应符合表4.1 的要求。 加载车行驶及测试过程中,轴重不应变化。

③若启用新加载车或加载车轮胎发生较大磨损时,应测试轮胎传压面面积。 轮胎传压面面积测试方法如下:确保加载车双侧轮载及其轮胎气压满足表4.1 的要求,在平整光滑的硬质路面用千斤顶将汽车后轴顶起,在轮胎下方铺一张新的复写纸和一张方格纸,轻轻落下千斤顶,即在方格纸上印出轮胎印痕。 用求积仪或数方格的方法测算单个轮胎印迹范围内的面积,均应符合表4.1 中单轮传压面当量圆面积的要求。

④当在沥青路面上测试时,通过气象台了解前5 d 的平均气温(日最高气温与最低气温的平均值)。

⑤记录沥青路面结构层材料类型、设计厚度等情况。

3)测试步骤

①在测试路段布置测点,其距离随测试需要而定。 测点应在路面行车车道的轮迹带上,并用白油漆或粉笔画上标记。

②将试验车后轮轮隙对准测点后30 ~50 mm 处的位置上。

③将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处,与汽车方向一致,梁臂不得碰到轮胎。 弯沉仪测头置于测点上(轮隙中心前方30 ~50 mm 处),并装百分表于弯沉仪的测杆上;百分表调零时,用手指轻轻叩打弯沉仪,检查百分表是否稳定回零。

④测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动,当表针转动到最大值时,迅速读取初读数L1。 汽车仍在继续前进,表针反向回转,待汽车驶出弯沉影响半径(3 m 以上)后,令汽车停止。 待表针回转稳定后,再读取终读数L2。 汽车前进的速度宜为5 km/h 左右。

⑤令汽车驶至下一测点,重复②~④步骤,测完所有点。

⑥将各点读取的数值记录到回弹弯沉试验记录表中(表4.2)。

表4.2　回弹弯沉试验记录

因弯沉仪的杠杆比为2∶1,故所测的回弹弯沉值为:

若是两台弯沉仪,则每测点弯沉值为:

式中　LT左——左侧车轮的弯沉值;

LT右——右侧车轮的弯沉值。

4)弯沉仪的支点变形修正

当采用长度为3.6 m 的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时,有可能引起弯沉仪支座处变形,因此,测定时应检查支点有无变形。 检验的方法是:用另一对检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方,其测点架在测定用弯沉仪的支点旁。 当汽车开出时,同时测定两台弯沉仪的弯沉读数,若检验用的弯沉仪百分表有读数,即应该记录并进行支点变形修正。 当在同一结构层上测定时,可在不同位置测定5 次,求取平均值,以后每次测定时以此作为修正值。(www.xing528.com)

弯沉仪支点变形修正值为:

式中　L3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数,0.01 mm;

L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数,0.01 mm。

当需要进行弯沉仪支点变形修正时,路面测点的回弹弯沉为:

当采用长度为5.4 m 的弯沉仪测定时,可不进行变形修正。

5)回弹弯沉的温度修正

沥青路面的弯沉以路表温度为20 ℃时为准。 当沥青面层厚度小于或等于50 mm 时,不需要温度修正;当路面温度在(20 ±2) ℃时,也不需要温度修正;其他情况下测定的弯沉值均应进行温度修正。

采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正常数K,根据沥青层平均气温T 及沥青层厚度查图确定。 沥青层平均气温T 及弯沉值的温度修正系数K 的确定方法见《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450—2019)。

沥青路面回弹弯沉为:

式中　L20——换算为20 ℃的沥青路面回弹弯沉值,0.01 mm;

LT——测定时,沥青面层内平均温度为T 时的回弹弯沉值,0.01 mm;

K——温度修正系数。

6)路基路面弯沉值评定

每一双车道评定路段(不超过1 km)检查80 个点,多车道公路必须按车道数与双车道之比,相应增加测点数。 每一个评定路段的代表弯沉取弯沉测量值的上波动界限。路基、沥青路面弯沉代表值用式(4.6)计算:

式中　Lr——弯沉代表值,0.01 mm;

L ——实测弯沉的平均值;

S——标准差;

β——目标可靠指标值;

K1——湿度影响系数,根据当地经验确定;

K3——温度影响系数,路基顶面弯沉测定时取1;路表弯沉测定时参见公路工程质量检验评定标准。粒料类基层和底基层顶面弯沉代表值用式(4.7)计算:

式中　Lr——一个评定路段的代表弯沉,0.01 mm;

——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值,0.01 mm;

S——一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的标准差,0.01 mm;

Zα——与保证率有关的系数。

高速公路、一级公路采用Zα =2.0;二级公路采用Zα =1.645;二级以下公路采用Zα =1.5。

对于二级及二级以下公路,当路基和粒料类基层、底基层的弯沉代表值不符合要求时,可将超出的 +(2 -3)S 的弯沉特异值舍弃;对舍弃的弯沉值过大的点,应找出其周围界限,进行局部处理,并对弯沉进行复测后重新计算平均值和标准差。 高速公路、一级公路不得舍弃特异值。

弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分,大于设计要求的弯沉值时得零分。