淺析貝克曼梁法檢測路面彎沉的探討

李靖華 伍姝娜

路面的彎沉檢測是我國柔性路面強度測量的一項主要指標。路面彎沉是指在規定的標準軸載作用下，路面表面輪隙位置產生的總垂直變形或垂直回彈變形值。它不僅反映路面各結構層及土基的整體強度和剛度，而且與路面的使用狀態存在一定的內在聯系。目前在我國檢測路面彎沉值普遍采用的是傳統的貝克曼梁法(Benk leman Beam，簡稱BB)，該法使用廣泛且已有很多成熟的使用經驗。貝克曼梁法是我國目前廣泛使用的一種彎沉檢測方法。該方法操作簡單，有許多客觀和主觀的因素影響測試結果，對工程質量的準確評價帶來了一定的影響。

1 貝克曼梁法

1.1 工作原理

貝克曼梁法進行路面彎沉測量的基本原理是杠桿原理，即利用載重汽車對路面加載，通過百分表測得路面回彈變形。工作原理簡單，主要依賴人工操作完成。這種方法適用于測定各類路基、路面的回彈彎沉值，用以評定其整體承載能力。而利用本方法測定的路基、柔性路面的回彈彎沉值可供交工和竣工驗收使用。

1.2 儀具與材料

1)標準車。標準車為雙軸、后軸每側為雙輪胎的載重汽車，測試車可根據需要按公路等級選擇，高速公路、一級及二級公路應采用后軸10 t的BZZ-100標準車;其他等級公路可采用后軸6 t的BZZ-60標準車。測定彎沉用的標準車是很重要的。我國一直規定用解放牌CA-10B型及黃河牌JN-150型作為兩個荷載等級的標準車。但這兩種車型逐漸淘汰和不再生產，已找不到該車型作為標準車型。因此必須用其他車型代替，現行的國家試驗方法(JTJ 059-95)附錄條文說明9.1僅規定軸重和輪胎氣壓等主要參數，凡符合這些參數的車型皆可使用(見表1)。

現以某東風車型為例分析其作為彎沉檢測用車的可行性。

a.后軸標準軸載的實現。采用混凝土試塊加載，一共 3塊，每塊尺寸約2.0m×0.7m×0.8m，總重8.2 t。通過理論計算分析出空車重心及后軸軸載為 100 kN時試塊中心的擺放位置，以方木架固定。b.輪胎充氣壓力的實現及單輪傳壓面當量圓直徑。輪胎充氣壓力，用輪胎氣壓表控制在(0.70±0.05)MPa。輪胎在充氣壓力為0.7MPa時，以數方格的方法求得單輪傳壓面積為361 cm2，換算單輪傳壓面當量圓直徑為21.45 cm，滿足規范(21.30±0.5)cm的要求。c.為保證彎沉儀測頭能自由插入輪隙，在雙輪中間加墊塊擴大輪隙寬度，調整后雙輪間隙最小處 4.5 cm，能滿足自由插入彎沉儀測頭的測試要求(彎沉儀測頭寬2 cm)。在彎沉檢測過程中，彎沉車的各項關鍵技術指標，都控制在規范允許的范圍之內。因此，此類車型完全可以滿足彎沉檢測的要求。

2)路面彎沉儀。彎沉儀由貝克曼梁、百分表及表架組成。彎沉儀長度有兩種:一種為3.6m，前后臂分別為2.4m和1.2m;另一種加長的彎沉儀長5.4m，前后臂分別為3.6m和1.8m。當在半剛性基層瀝青路面上測定時，宜采用長度為 5.4m的貝克曼梁彎沉儀，并采用BZZ-100標準車。這是因為隨著公路路面剛度提高，彎沉儀影響半徑也越來越大。

3)皮尺、粉筆等其他工具。

表1 測定彎沉用的標準車參數(JTJ 059-95)

1.3 步驟

1)在測試路段布置測點用皮尺量取，每 20m布置一個測試點，測點布置在路面行車車道的輪跡帶上，并用白粉筆畫上標記。

2)將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，與汽車方向一致，梁臂不得碰到輪胎，彎沉儀測頭置于測點上，并安裝百分表于彎沉儀的測定桿上，記下百分表初始讀數，彎沉儀單側測定。

3)指揮汽車緩緩前進，百分表隨路面變形的增加而持續向前轉動，表針反向回轉，待汽車駛出彎沉影響半徑(3m以上)后，指揮停車。待表針回轉穩定后讀取終讀數。

1.4 路面彎沉的計算

路面測點的回彈彎沉值:

其中，LT為在路面溫度T時的回彈彎沉值，0.01mm;L1為車輪中心臨近彎沉儀測頭時百分表的最大讀數，0.01mm;L2為汽車駛出彎沉影響半徑后百分表的終讀數，0.01mm。

當需要進行彎沉儀支點變形修正時，路面測點的回彈彎沉值:

其中，L3為車輪中心臨近彎沉儀測頭時檢驗用彎沉儀的最大讀數，0.01mm;L4為汽車駛出彎沉影響半徑后檢驗用彎沉儀的終讀數，0.01mm。

彎沉代表值是彎沉測量值的上波動界限，用下式計算:

其中，LR為一個評定路段的代表彎沉，0.01mm;L為一個評定路段內經各項修正后的各測點彎沉的平均值，0.01mm;S為一個評定路段內經各項修正后的全部測點彎沉的標準差;ZA為與保證率有關的系數，采用表 2數值。

表2 ZA取值標準

當路基和柔性基層、底基層的彎沉代表值不符合要求時，可將超出L±(2～3)S的彎沉特異值舍棄，重新計算平均值和標準差。對舍棄的彎沉值大于L±(2～3)S的點，應找出其周圍界限，進行局部處理。用兩臺彎沉儀同時進行左右輪彎沉值測定時，應按兩個獨立測點計，不能采用左右兩點的平均值。

2 彎沉測試操作過程中的注意事項

1)百分表靈敏度。安裝經過計量校驗的百分表于彎沉儀的測定桿上，百分表調零，用手指輕叩彎沉儀，檢查百分表是否穩定回零。2)汽車行駛速度。應該緩慢行駛，宜為 5 km/h左右。3)百分表讀數。百分表指針轉動到最大值時，迅速讀取初讀數 L1，待汽車駛出彎沉影響半徑(約3m)后，表針回轉穩定后讀取終讀數L2。注意一定要讀取表針的最大值和最小值。在實際測試中發現有些人員將百分表測桿調的過長或過短，這將會影響最大值和最小值的準確讀取，從而使測得的彎沉數據偏小。一般來講，應使測桿位置適中，即表針一般在 300～400之間，使得能夠準確地讀取最大值和最小值。4)彎沉測試頻率。測定代表彎沉值時，應以每千米每一雙車道為一評定路段。每路段檢查 80個～100個點。對多車道公路必須按車道數與雙車道之比，相應增加測點數。5)溫度修正。對于瀝青路面來說，彎沉強度測定是在瀝青路面上進行的，而表層區域受天氣影響變化較大，夏天瀝青路面發軟，冬天又變硬發脆。因此，如在夏天測定時，由于過硬，也會產生失真現象。所以，需要定出一個溫度為測定彎沉的標準狀態。

路面彎沉值是以 20℃為測定瀝青路面彎沉值的標準狀態。當瀝青面層厚度不大于5 cm時，不需要溫度修正;當路面溫度在20℃±2℃時，也不進行溫度修正;其他情況下測定彎沉值均應進行溫度修正。

3 結語

國內外普遍采用回彈彎沉值來表征路基、路面的承載能力，回彈彎沉值越大，承載能力越小，反之越大。因此，在道路工程中，路面回彈彎沉值作為一項重要的檢測指標，反映了路面的整體強度質量，是檢驗路面是否達到設計要求重要指標之一。由此可見，正確測試路面回彈彎沉對正確評價路面質量有極其重要的作用，而且準確規范的測量彎沉值對于各個公路工程單位的工程質量管理都有著十分重要的意義。

[1] JTJ 059-95，公路路基路面現場測試規程[S].

[2] 交通部基本建設質量監督站.路基路面試驗檢測技術[M].北京:人民交通出版社，2000.

[3] JTG F80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].