任永海

(安徽省六安市公路管理局,安徽六安 237000)

瀝青路面FWD和BB彎沉檢測(cè)的相關(guān)性分析

任永海

(安徽省六安市公路管理局,安徽六安 237000)

落錘式彎沉儀(FWD)和貝克曼梁(BB)是公路彎沉常用的兩種測(cè)試儀器,FWD測(cè)試的是動(dòng)力彎沉,通過改變落錘重量可以很好地模擬車輛動(dòng)荷載,并由7至9個(gè)傳感器能得到整個(gè)彎沉盆,這比BB測(cè)得的靜態(tài)彎沉具有更豐富的信息。文章以安徽蕪宣高速公路B段既有瀝青路面為工程實(shí)例。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式,進(jìn)行了FWD和BB彎沉測(cè)試,分析了FWD與BB彎沉檢測(cè)方法的相關(guān)性,實(shí)現(xiàn)了FWD與BB彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化,為我省類似瀝青路面結(jié)構(gòu)的FWD彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)處理提供了參考依據(jù)。

道路工程;瀝青路面;彎沉;FWD與BB;相關(guān)性

0 前言

靜載貝克曼梁(簡(jiǎn)稱BB)試驗(yàn)方法和動(dòng)載落錘式彎沉儀(簡(jiǎn)稱FWD)試驗(yàn)方法是國內(nèi)常用的彎沉檢測(cè)方式。國內(nèi)外研究表明:由于FWD與BB的荷載性質(zhì)不同且彎沉受溫度、濕度、材料性質(zhì)、路面結(jié)構(gòu)組成因素的影響,兩者彎沉測(cè)量值有一定差異。但對(duì)于某一地區(qū),或某一類型的路面結(jié)構(gòu),當(dāng)土基狀況、基層類型、面層厚度大體相近時(shí),此兩者之間具有一定的相關(guān)性。因此,進(jìn)行這方面的研究是很有現(xiàn)實(shí)意義的。

同時(shí),根據(jù)現(xiàn)行《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(J TG E60-2008)的T0953-2008落錘式彎沉儀測(cè)定彎沉試驗(yàn)方法規(guī)定,本文以蕪宣高速公路瀝青路面為例,采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行了FWD和BB彎沉測(cè)試,分析了FWD與BB彎沉檢測(cè)方法的相關(guān)性,實(shí)現(xiàn)了FWD向BB彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和彎沉數(shù)據(jù)的計(jì)算評(píng)定。

1 FWD法原理

FWD屬動(dòng)力彎沉檢測(cè)技術(shù),通過改變錘重和提升高度來模擬不同的車輛荷載,根據(jù)一組傳感器(通常為7～9個(gè))來測(cè)定和繪制彎沉盆。近年來,采用FWD法測(cè)定路面的動(dòng)態(tài)彎沉并用來反算路面的回彈模量,已成為世界各國道路界的熱門課題。我國《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(J TG E60-2008)也已將FWD列為彎沉檢測(cè)設(shè)備,這對(duì)更深一步的開發(fā)使用FWD、充分發(fā)揮FWD的優(yōu)點(diǎn)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)路面的結(jié)構(gòu)狀況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

FWD法計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù),速度快,精度高。檢測(cè)最大速度可達(dá)80km/h,內(nèi)置式落錘彎沉儀的牽引速度可＞100km/h。因此其是一種很理想的動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)設(shè)備。近年來,業(yè)內(nèi)越來越多地采用FWD來測(cè)定路面的動(dòng)態(tài)彎沉并用來反算路面的回彈模量,且其特別適用于高等級(jí)公路路面和機(jī)場(chǎng)路的彎沉量測(cè)和承載能力的評(píng)定。

FWD與其他彎沉檢測(cè)設(shè)備相比,其技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:

(1)計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù),可以連續(xù)地快速測(cè)量。1h大約能夠進(jìn)行60次試驗(yàn)。特別適合于大規(guī)模測(cè)試;

(2)準(zhǔn)確性和精度高。彎沉分辨率達(dá)1μm;

(3)加載范圍大。可以在0.7t～12t之間變化;

(4)能夠準(zhǔn)確地測(cè)定較完整的彎沉盆信息,為路面結(jié)構(gòu)層模量反算提供了必要的基礎(chǔ);

(5)加載系統(tǒng)能較好地模擬行車荷載作用,且可進(jìn)行多級(jí)加載;

(6)彎沉盆由1組傳感器測(cè)定,使得無損評(píng)價(jià)多層路面結(jié)構(gòu)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(wěn)態(tài)動(dòng)彎沉儀的靜力加載問題。

2 對(duì)比試驗(yàn)

目前常用的路面彎沉檢測(cè)方法仍主要為貝克曼梁法,即測(cè)定固定輪載下路面表面的變形,但該方法效率低且誤差大,也無法反算路面各承重層的強(qiáng)度。FWD法可以彌補(bǔ)這些不足。

2.1 檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

本次對(duì)比試驗(yàn)在的蕪宣高速公路B段進(jìn)行,瀝青路面結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 典型路面結(jié)構(gòu)

此次對(duì)比試驗(yàn),按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》彎沉試驗(yàn)方法(T0951-2008和 T953-2008)的要求實(shí)施。貝克曼梁法彎沉采用單后軸雙輪組10t軸重標(biāo)準(zhǔn)車按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行測(cè)試、FWD法的落錘和荷載為50±2.5KN,每個(gè)測(cè)點(diǎn)砸3錘,取后兩錘平均值作為該測(cè)點(diǎn)動(dòng)彎沉。

2.2 對(duì)比分析

為了研究FWD與貝克曼梁之間的相關(guān)關(guān)系,分別對(duì)蕪宣高速公路B段路面進(jìn)行了測(cè)試,共203組彎沉值數(shù)據(jù)(見蕪宣高速公路B段路面測(cè)試報(bào)告中彎沉值數(shù)據(jù)一覽表[5])。

兩者彎沉數(shù)據(jù)比對(duì)圖如圖1所示:

圖1 貝克曼梁與FWD彎沉比對(duì)圖

將表1彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),兩者彎沉數(shù)據(jù)具有較好的線性相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)R=68%。按照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》規(guī)定相關(guān)系數(shù)R≮0.95的要求進(jìn)行特異值刪除處理,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理,對(duì)BB和FWD彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到回歸圖如圖2所示,并得到回歸線性方程式:

圖2 線性回歸圖

式中:LFWD——落錘彎沉值;

LBB——貝克曼梁彎沉值。

試驗(yàn)結(jié)果表明:FWD與貝克曼梁在瀝青路面結(jié)構(gòu)層上所測(cè)得的彎沉數(shù)據(jù)之間均存在較好的線性相關(guān)關(guān)系,可見在一定的條件下兩者之間可以相互換算。

3 結(jié)束語

通過以上對(duì)比試驗(yàn),驗(yàn)證了在相同的量測(cè)條件下,對(duì)于同一路面結(jié)構(gòu),根據(jù)其BB彎沉值與FWD彎沉值得出如下結(jié)論:

(1)通過回歸公式,可以將FWD彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為BB彎沉數(shù)據(jù),進(jìn)而對(duì)路面結(jié)構(gòu)彎沉進(jìn)行評(píng)價(jià),這樣既保證了數(shù)據(jù)精度要求,又能節(jié)省彎沉檢測(cè)時(shí)間,提高了工作效率;

(2)可以將已有BB彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為FWD檢測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)而對(duì)路面整體結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。這對(duì)于充分利用以前由BB測(cè)定的大量彎沉數(shù)據(jù),加速我國FWD的推廣,十分有益。

(3)針對(duì)不同的路面結(jié)構(gòu)、外部因素條件下,兩者的相關(guān)方程的系數(shù)不同,應(yīng)單獨(dú)作對(duì)比試驗(yàn)。

進(jìn)一步研究建議:FWD作為目前國際上比較流行的先進(jìn)路面無損檢測(cè)設(shè)備,由于其具有比其他檢測(cè)技術(shù)明顯的優(yōu)勢(shì),將會(huì)越來越受到人們的重視。同時(shí),為更好的發(fā)揮FWD的作用,應(yīng)做好FWD檢測(cè)與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化并制訂相應(yīng)的規(guī)范。

[1] J TG E60-2008.公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S].

[2] 樊兆強(qiáng),楊輝,攸頻.落錘式彎沉儀與貝克曼梁式彎沉儀的比較和評(píng)價(jià)[J].中國市政工程,2003(5).

[3] 宋煥宇,何榮裕,馮建亞.路面彎沉檢測(cè)方法相關(guān)性的試驗(yàn)研究[J].鄭州:鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000(4).

[4] 仵衛(wèi)東,劉鐵山.FWD與貝克曼梁彎沉檢測(cè)方法淺析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2008(1).

[5] 蕪宣高速公路路面測(cè)試報(bào)告[R].

責(zé)任編輯:錢讓清

U416.27

A

1671-8275(2010)01-0010-02

2009-10-10

任永海(1963-),男,安徽舒城人,六安市公路管理局工程師。