彎沉是表征公路路基路面整體強(qiáng)度的重要參數(shù),雖然世界各國測試彎沉的設(shè)備和方法有所不同,但對彎沉基本概念的理解是相同的。彎沉定義一般是指路基或路面表面在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)車的荷載作用下,輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形值(總彎沉)或垂直回彈變形值(回彈彎沉),以0.0lmm為單位。但由于總彎沉必須用后退法測定,對半剛性基層來說,彎沉影響范圍大至3—5m,汽車必須距離測定點很遠(yuǎn),對司機(jī)技術(shù)要求很高,精確測定十分困難,因此,目前廣泛應(yīng)用回彈彎沉測定方法。隨著各種高科技技術(shù)的發(fā)展,彎沉測試技術(shù)不斷改進(jìn),當(dāng)今最先進(jìn)的高速激光測試彎沉技術(shù),大幅度提高了測試效率,降低了人為因索對測試結(jié)果的影響。目前,工程施工中,大多采用貝克曼梁法,貝克曼梁由美國A.C.Benkilman于1953年發(fā)明,并用于AASHTO試驗路,后作為補強(qiáng)設(shè)計及施工時彎沉檢驗的手段,在全世界得到了廣泛應(yīng)用。貝克曼梁測試的主要儀具包括標(biāo)準(zhǔn)車、貝克曼梁、百分表、表架和溫度計等。國內(nèi)規(guī)定使用的貝克曼梁分為3.6m和5.4m兩種,其測試梁的前后臂長度比均為2:1。自動彎沉儀的基本測試原理是模仿貝克曼梁的工作方式,只是采用位移傳感器|考試大|替換百分表進(jìn)行自動測量,同時改變了前后測臂的長度比例,通過標(biāo)定程序?qū)⑺鶞y彎沉值直接自動記錄下來。由于彎沉值能夠體現(xiàn)路面強(qiáng)度現(xiàn)時的實際狀況,因此除被用來評價道路的使用狀況,同時還是新建和改建道路的重要設(shè)計指標(biāo),例如在我國設(shè)計規(guī)范中所使用的容許彎沉和設(shè)計彎沉。為了滿足在評價和設(shè)計過程中對彎沉值的使用要求,就必須分析各種因素對實測彎沉值的影響并進(jìn)行合理修正。本義論述了影響彎沉測試的各種因素。
一、關(guān)于測試標(biāo)準(zhǔn)車
我國一直規(guī)定用解放牌CA-10B型及黃河JN-150型作為兩個荷載等級的標(biāo)準(zhǔn)車,但隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,這兩種型號的車已相當(dāng)落后,尤其在1986年國家經(jīng)委、計委、交通部等10個單位聯(lián)合發(fā)布關(guān)于加速老舊汽車報廢更新的暫行規(guī)定,明令解放CA-10B及黃河JN-150為報廢車型不再生產(chǎn)后,漸趨滅絕。這兩種車型顯然已不能作為標(biāo)準(zhǔn)車型,為此我國參照國外試驗方法,規(guī)定了測試車的后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載、輪胎壓力及當(dāng)量圓直徑。
二、彎沉測試的影響因素
(1)環(huán)境因素的影響。測試現(xiàn)場的溫度、濕度、季節(jié)及地質(zhì)狀況均會對彎沉測值大小產(chǎn)生影響。通常情況下路面溫度越高則實測彎沉值越偏大,這可以通過《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ059—95)中路面彎沉溫度修正曲線的斜率均為負(fù)值體現(xiàn)出來。實測彎沉值還應(yīng)該依照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTJ014-97)所推薦的系數(shù)表進(jìn)行季節(jié)影響系數(shù)K1和濕度影響系數(shù)K2的修正。另外在軟土、灘涂或高地下水位等不良地質(zhì)狀況的條件下,都會使彎沉測值增大。為減少環(huán)境因索的影響,我們進(jìn)行路面彎沉數(shù)據(jù)采集的時間應(yīng)盡量選擇在北方的春暖時節(jié),同時應(yīng)避免現(xiàn)場測試時的溫度及濕度變化過大,尤其須全面記錄溫度數(shù)據(jù)。此外,對不利地質(zhì)情況路段應(yīng)做好相關(guān)關(guān)系試驗。
(2)人為因素的影響。在進(jìn)行彎沉測試時,有些情況下人為影響作用較大。例如后軸軸載和輪胎氣壓的測量誤差,貝克曼梁測頭放置相對于輪隙中心的位置誤差,以及測試人員讀取百分表的誤差均會影響測試彎沉值的大小。為此,現(xiàn)場測試人員必須經(jīng)過嚴(yán)格的|考試大|操作技術(shù)培訓(xùn),測試過程中認(rèn)真按照規(guī)范要求工作。
(3)設(shè)備因素的影響。彎沉檢測所使用的設(shè)備對測試數(shù)據(jù)有直接影響。首先設(shè)備各部分技術(shù)條件必須滿足試驗規(guī)程的要求,機(jī)械部件運轉(zhuǎn)良好,電控系統(tǒng)工作正常;其次每臺設(shè)備在檢測前應(yīng)該經(jīng)過嚴(yán)格的例行標(biāo)定;最后操作人員必須認(rèn)真按照儀器的操作程序進(jìn)行工作。以上這些環(huán)節(jié)都是保證測得準(zhǔn)確彎沉數(shù)據(jù)的條件。
三、數(shù)據(jù)處理
各種條件下測出的彎沉值受多種因素影響,在設(shè)計或評價使用前就需要做相應(yīng)的修正。對于瀝青路面彎沉的溫度修正系數(shù)K3可以按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ059-95)規(guī)定的方法計算;但對于我國目前大部分高速公路為高填路堤及采用較好質(zhì)量的路基路面材料的情況,季節(jié)和濕度對強(qiáng)度的影響作用如何評價有待重新認(rèn)識,在應(yīng)用現(xiàn)設(shè)計規(guī)范中季節(jié)影響系數(shù)K1和溫度影響系數(shù)K2時應(yīng)根據(jù)實際情況考慮。因此各種設(shè)備測出的原始彎沉值應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的系數(shù)修正,然后針對檢測路段計算相應(yīng)的代表彎沉值進(jìn)行彎沉評價。同時根據(jù)檢測技術(shù)發(fā)展的趨勢,有必要進(jìn)一步開展不同類型設(shè)備間的對比試驗研究,尤其應(yīng)將動態(tài)彎沉參數(shù)轉(zhuǎn)變成為今后彎沉參數(shù)使用的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。