落錘式彎沉儀(FWD)與貝克曼梁(BB)的相關性分析

李志海

(中山市交通工程質量監督站，廣東中山 528400)

1 概述

貝克曼梁(簡稱BB)試驗方法和動載落錘式彎沉儀(簡稱FWD)試驗方法是國內常用的彎沉檢測方式。國內外研究表明:由于FWD與BB的荷載性質不同且彎沉受溫度、濕度、材料性質、路面結構組成因素的影響，兩者彎沉測量值有一定差異。但對于某一地區或某一類型的路面結構，當土基狀況、基層類型、面層厚度大體相近時，兩者之間具有一定的相關性。雖然我國的《公路路基路面現場測試規程》已將FWD列為彎沉檢測設備，但沒有具體評定的標準，不能直接用于道路狀況的評定。因此，為了將FWD彎沉數據直接用于道路狀況評定中，需進行FWD和BB之間彎沉檢測對比試驗研究，建立其相關性，實現FWD向BB彎沉檢測數據的轉化和彎沉數據的計算評定。本次試驗以古神一級公路瀝青混凝土路面作為研究對象，分析在瀝青混凝土路面上二者的相關性，為該地區類似道路技術狀況評定提供指導。

2 FWD原理

FWD屬動力彎沉檢測技術，通過改變錘重和提升高度來模擬不同的車輛荷載，根據一組傳感器(9個)來測定和繪制彎沉盆。FWD內置的計算機自動采集數據，速度快，精度高，是一種很理想的動態無損檢測設備。FWD與其他彎沉檢測設備相比，其技術特點主要表現在:

1)計算機自動采集數據，可以連續地快速測量。1 h大約能夠進行60次試驗，特別適合于大規模測試;2)準確性和精度高，彎沉分辨率達1 μm;3)加載范圍大，可以在0.7 t～12 t之間變化;4)能夠準確地測定較完整的彎沉盆信息，為路面結構層模量反算提供了必要的基礎;5)加載系統能較好地模擬行車荷載作用，且可進行多級加載;6)彎沉盆由1組傳感器測定，使得無損評價多層路面結構成為可能;7)FWD不僅克服了梁式彎沉儀的固有缺陷，而且儀器本身重量輕，解決了穩態動彎沉儀的靜力加載問題。

3 試驗步驟

1)準備FWD，過磅的后軸重100 kN標準車一臺。

2)清理測點的積水和雜物，并對測點進行標記，見圖1。

3)采用50 kN的落錘荷載對測點進行FWD檢測，見圖2。

圖1 標記測點

圖2 FWD檢測

4)FWD檢測完后，在100 kN后軸重車一側后輪間隙對準測點并對其進行BB檢測，見圖3。

4 數據分析

為了研究FWD與貝克曼梁之間的相關關系，本次對比試驗對古神一級公路瀝青混凝土路面進行了測試，共檢測58組彎沉值數據(見表1)，兩者彎沉數據比對如圖4所示。

通過對彎沉數據進行相關性分析發現，兩者彎沉數據具有較好的線性相關性，相關系數R=0.635。進行特異值刪除處理后見表2，對BB和FWD的彎沉數據進行回歸分析，得到回歸圖如圖5所示，并得到回歸線性方程式:

圖3 BB檢測

表1 彎沉數據匯總表 0.01 mm

圖4 FWD與BB彎沉對比圖

其中，LBB為貝克曼梁彎沉值;LFWD為落錘式彎沉儀彎沉值。

本次研究共采用有效數據57對，LBB和LFWD線性相關系數達0.956 7，滿足JTG E60-2008公路路基路面現場測試規程相關系數R不小于0.95的要求。

表2 處理后彎沉數據匯總表 0.01 mm

圖5 線性回歸圖

5 結語

試驗結果表明:FWD與貝克曼梁在瀝青混凝土路面結構層上所測得的彎沉數據之間存在較好的線性相關關系，關系式如下:

在不同地區、不同結構層、不同環境因素條件下，兩者的相關方程系數也不同，本次試驗所得出的相關方程式適用于廣東中山地區瀝青混凝土路面，對于其他地區或路面結構類型，還需做相應對比試驗。

［1］趙海霞.落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀的對比分析［J］.交通標準化，2012(10):62-63.

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