彎沉檢測技術理論

趙小強

摘?要：隨著計算機技術、自動化技術的迅速發展，在路面檢測方面涌現了大量新技術、新工藝，取得了突破性的進展。由于彎沉技術能夠反映路面的結構性能，因此目前在國際上該技術的研究和開發受到各界高度重視。

關鍵詞：彎沉檢測;技術理論;技術分析

1?公路路基路面彎沉檢測技術

1.1?貝克曼梁法測路基路面彎沉

貝克曼梁法是通過載重汽車對路面進行加載，百分表記錄回彈彎沉。適用于測定各類路基路面、路面的回彈彎沉，評定其整體承載能力;也可供路面結構設計使用。貝克曼梁法的工作原理比較簡單，操作容易。測試時將測定梁的端頭置于測車后軸雙輪輪隙前方3-5cm左右的測點上，在梁后三分之一處通過支點支承于底座上，梁的末端架設百分表，測得梁端頭的升降量。當車輛以較慢速度向前行駛時，記錄百分表的最大讀數，車輛駛離后，再記錄百分表的讀數，二倍兩次百分表讀數差值可視為回彈彎沉值。

靜載貝克曼梁試驗法測得的彎沉是靜彎沉，即在輪載、輪壓和加壓時間（行駛速度）滿足規定要求的條件下，靜態汽車荷載作用的單點（最大）彎沉。應對彎沉值進行修正，按照規定對彎沉儀的支點變形修正和溫度修正。

1.2?自動彎沉儀測路基路面彎沉

自動彎沉測定儀的工作原理主要是在貝克曼梁測定原理的基礎上改進，得到連續、快速的測定，其原型可追溯到法國的一種彎沉檢測技術，在英國進行了改進，再后來在我國的研究開發與應用過程中，綜合考慮我國目前的使用基層，同時也為了減少支點對于彎沉的影響，其測臂的長度有所加長。總體來說，自動彎沉檢測檢測技術與傳統的貝克曼梁原理是大同小異的，即都采用了較為簡單的杠桿工作原理。其中自動彎沉檢測技術能夠測定正在行駛在檢測路面的車輛，使安裝在測試車前后軸之間，進而循環的聯系測定，再通過計算得出彎沉檢測結果。

1.3?脈沖動力彎沉儀測路基路面彎沉

脈沖動力彎沉儀主要是指落錘式彎沉儀，屬于動力彎沉檢測技術，適用于施工質量檢測、養護管理檢測、道路改造檢測、路面動態理論研究。通過自由落下的重錘產生的沖擊荷載來測定彎沉，改變錘重以及重錘的高度能較好地實現車輛荷載的模擬，根據傳感器的9個彎沉值來測定和繪制彎沉盆。整個過程由計算機控制。將汽車開到測定地點后，啟動計算機控制下液壓系統的落錘裝置，一定質量的落錘從一定高度自由落下，落錘瞬間產生的沖擊荷載作用于承載板上，分布于距測點不同距離的傳感器（一般為9個）檢測到結構層表面的變形，將信號輸入計算機，得到測點的彎沉值。彎沉檢測過程，其裝置由計算機控制，能夠自動測量荷載、彎沉平均值、測點間距、標準差、變異系數、代表彎沉值等數據，并由此可以反算處各層材料的彈性模量。

采用落錘式彎沉儀進行檢測時，沖擊荷載的大小可由錘重和重錘的落高調整。根據現場實際情況，汽車的牽引速度應為50km/h左右。路基路面檢測中，傳感器分布在荷載中心2.5m半徑范圍，其中1個應位于承載板中心;在半剛性基層瀝青路面結構檢測中，半徑為3-4m。測點測定次數應≥3次，舍棄不穩定的第一個測定值，取其余測定值的平均值進行計算。

1.4?激光式高速路面彎沉測定儀法檢測路面彎沉

現階段，激光彎沉測定儀在我國的應用得到較大發展，也是目前國內外較為先進的彎沉檢測設備，代表了道路路面彎沉檢測技術的發展方向。激光彎沉檢測儀的原理是首先利用激光傳感器在輪跡的位置測出距離道路路面的有效高度，然后在車輛的行駛過程中得到路面的縱向切面，就可以測算出在縱向方向上的平整程度。另外，還可以得到路面的縱坡、橫坡以及彎曲的曲率等路面重要指標，并且可直接得出結果，不需要換算等計算過程。

2?常見路面彎沉檢測設備的特性

2.1?落錘式彎沉儀的優缺點及使用時的注意事項

落錘式彎沉儀檢測技術作為一種先進的彎沉檢測技術較傳統的檢測方法有高效、高靈敏度的優點，但同時也存在著不可避免的缺點。如落錘式彎沉儀檢測技術應用的是脈沖荷載技術，但是其常規的數值分析分析仍舊采用的是傳統的靜荷載條件，需要通過彎沉研究應用的是精力分析而不是動力分析來計算的。另一方面，路面材料的特征，非線性研究和不同路基不同發熱剛性結構對于彎沉的檢測都有不同程度的影響，因此，在這方面還需要繼續開發研究。目前，雖然說落錘式彎沉儀檢測技術是一種較為理想的路面彎沉檢測技術，因此現階段的使用還沒有國家規范標準。落錘式彎沉儀的檢測在使用的過程中，其數據采集傳輸，都通過高精度傳感器完成，由于路面結構的不同，彎沉的半徑也會有很大的不同。現階段，我國高等級的公路大多采用半剛性基層瀝青路面結構，彎沉影響半徑較普通路面有很大的不同。

2.2?貝克曼梁法檢測的優缺點

貝克曼梁法是傳統的檢測技術，得到較為廣泛的應用，但是也存在著許多的問題。首先，貝克曼梁法主要采用人工操作，其工作的強度非常大，而且效率低，準確性和可靠性都很差，而且支點的變形，會在很大程度上影響到檢測的結果，若是對支點變形進行修正，其結果也不能讓人滿意。在不同的路面進行檢測的過程中，首先要布置好測試的不同需要。

2.3?自動彎沉儀測的優缺點及使用時的注意事項

自動彎沉儀在測定的過程中總是彎沉的，與貝克曼梁的測定有很大的不同，應用廣泛，主要用于路基、路面強度的評定，還可用于路面結構的設計。在使用的過程中需要注意的有以下兩個方面。一方面，自動彎沉儀在測量較長距離時，需要根據不同的路況將較大的組件進行調試，同時為了提高測量的精度還需要對自動彎沉儀進行標定。另一方面，自動彎沉儀在數據采集的過程中，需要存儲于計算機當中，可以將數據輸入后，進行一系列的計算，得出結果。

2.4?激光式高速路面彎沉測定儀法檢測的優缺點

激光式高速路面彎沉測定儀的測試速度可在（30～90）km/h 的范圍內，該類設備可以正常行車速度在高速公路上進行測試，測試效率大大提高，此外，還具有不影響交通、安全性好等優點。激光式高速路面彎沉測定儀是目前世界上最先進的彎沉測試裝置，但是該儀器精密度較高，造價昂貴，市場上使用率較低，還需要在國內進一步進行推廣使用。

3?質量控制應用彎沉檢測的要點

道路工程中施工項目質量檢測內容較為多樣且檢測形式較為復雜，以路基路面垂直變形及彎沉檢測為典型代表，例如：以4車道1級公路為例其交通路年增長率高達10%，相關技術人員結合實際交通情況計算路基路面彎沉值，確保其符合工程施工要求，是保證道路工程路基整體構件剛度及強度的主要條件。同時，經精確計算后，所得出的彎沉值大小以符合道路工程塑性要求及抗疲勞要求為前提條件準確反映出道路使用情況。此外，道路工程建設過程中，施工方應用彎沉檢測，能有效控制工程施工質量，從總體角度出發全面了解已完工工程路基施工段強度及剛度，以達到排除不符合施工質量路段的目標。

同時，待道路工程路基施工完畢后，應再次檢測竣工道路施工質量，為工程建設方及施工方支付相關費用提供重要的參考依據。道路經過長期使用后存在出現裂縫等質量問題的可能性，客觀上減弱相應的承載性能及承載剛度，一旦遭受外力作用將加劇路基裂縫問題，并直接影響道路工程路基施工質量，無法滿足新形勢下社會對于道路工程所提出的使用年限要求。在難以保證路基施工質量的前提下，相關技術人員實行有效處理措施修補或改進已出現的質量問題，結合彎沉檢測方法見差異性合理制定修補或改進方案。此外，彎沉檢測值過大時必須立即修補質量問題較為嚴重的位置或維修范圍較小的道路段。

4?結語

隨著科學技術的進步，一批高性能、高效率的檢測設備和手段，取代陳舊落后的常規檢測手段以滿足工程建設的需求。其中，落錘式彎沉儀是目前國際上最先進的路面強度無損檢測設備之一。由于其測試消除了人為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產生誤差等多種因素的影響，加之位移傳感器精度高，故其測試結果具有較高的精度，其測試數據可用于路面結構的模量反算，以此用于對各層質量進行分析。

參考文獻：

[1]孫澤源。不同設備對道路彎沉檢測的結果分析芻議[J].民營科技，2013（03）。

[2]王位同。瀝青路面的貝克曼梁法彎沉檢測[J].山西建筑，2011（25）。