瀝青路面FWD和BB彎沉檢測的相關性分析

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彎沉檢測的相關性分析

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試儀器,FWD測試的是動力彎沉,通過改變落錘重量可以很好地模擬車輛動荷載,并由7至9個傳感器能得到整個彎沉盆,這比BB測得的靜態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例。采用點對點的方式,進行了FWD和BB彎沉測試,分析了FWD與BB彎沉檢測方法的相關性,實現了FWD與BB彎沉檢測數據的轉化,為我省類似瀝青路面結構的FWD彎沉檢測數據處理提供了參考依據。

道路工程;瀝青路面;彎沉;FWD與BB;相關性

0 前言

靜載貝克曼梁(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,此兩者之間具有一定的相關性。因此,進行這方面的研究是很有現實意義的。

同時,根據現行《公路路基路面現場測試規程》(J TG E60-2008)的T0953-2008落錘式彎沉儀測定彎沉試驗方法規定,本文以蕪宣高速公路瀝青路面為例,采用點對點的方式進行了FWD和BB彎沉測試,分析了FWD與BB彎沉檢測方法的相關性,實現了FWD向BB彎沉檢測數據的轉化和彎沉數據的計算評定。

1 FWD法原理

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(通常為7～9個)來測定和繪制彎沉盆。近年來,采用FWD法測定路面的動態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《公路路基路面現場測試規程》(J TG E60-2008)也已將FWD列為彎沉檢測設備,這對更深一步的開發使用FWD、充分發揮FWD的優點、準確地評價路面的結構狀況具有重要的現實意義。

FWD法計算機自動采集數據,速度快,精度高。檢測最大速度可達80km/h,內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態無損檢測設備。近年來,業內越來越多地采用FWD來測定路面的動態彎沉并用來反算路面的回彈模量,且其特別適用于高等級公路路面和機場路的彎沉量測和承載能力的評定。

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。1h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1μm;

(3)加載范圍大。可以在0.7t～12t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。

2 對比試驗

目前常用的路面彎沉檢測方法仍主要為貝克曼梁法,即測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度。FWD法可以彌補這些不足。

2.1 檢測現場

本次對比試驗在的蕪宣高速公路B段進行,瀝青路面結構如表1所示。

表1 典型路面結構

此次對比試驗,按照《公路路基路面現場測試規程》彎沉試驗方法(T0951-2008和 T953-2008)的要求實施。貝克曼梁法彎沉采用單后軸雙輪組10t軸重標準車按現行規范進行測試、FWD法的落錘和荷載為50±2.5KN,每個測點砸3錘,取后兩錘平均值作為該測點動彎沉。

2.2 對比分析

為了研究FWD與貝克曼梁之間的相關關系,分別對蕪宣高速公路B段路面進行了測試,共203組彎沉值數據(見蕪宣高速公路B段路面測試報告中彎沉值數據一覽表[5])。

兩者彎沉數據比對圖如圖1所示:

圖1 貝克曼梁與FWD彎沉比對圖

將表1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=68%。按照《公路路基路面現場測試規程》規定相關系數R≮0.95的要求進行特異值刪除處理,經過數據處理,對BB和FWD彎沉數據進行回歸分析,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。

試驗結果表明:FWD與貝克曼梁在瀝青路面結構層上所測得的彎沉數據之間均存在較好的線性相關關系,可見在一定的條件下兩者之間可以相互換算。

3 結束語

通過以上對比試驗,驗證了在相同的量測條件下,對于同一路面結構,根據其BB彎沉值與FWD彎沉值得出如下結論:

(1)通過回歸公式,可以將FWD彎沉檢測數據轉換為BB彎沉數據,進而對路面結構彎沉進行評價,這樣既保證了數據精度要求,又能節省彎沉檢測時間,提高了工作效率;

(2)可以將已有BB彎沉檢測數據轉換為FWD檢測數據,進而對路面整體結構性能進行評價。這對于充分利用以前由BB測定的大量彎沉數據,加速我國FWD的推廣,十分有益。

(3)針對不同的路面結構、外部因素條件下,兩者的相關方程的系數不同,應單獨作對比試驗。

進一步研究建議:FWD作為目前國際上比較流行的先進路面無損檢測設備,由于其具有比其他檢測技術明顯的優勢,將會越來越受到人們的重視。同時,為更好的發揮FWD的作用,應做好FWD檢測與評價的標準化并制訂相應的規范。

[1] J TG E60-2008.公路路基路面現場測試規程[S].

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

[3] 宋煥宇,何榮裕,馮建亞.路面彎沉檢測方法相關性的試驗研究[J].鄭州:鄭州工業大學學報,2000(4).

[4] 仵衛東,劉鐵山.FWD與貝克曼梁彎沉檢測方法淺析[J].交通標準化,2008(1).

[5] 蕪宣高速公路路面測試報告[R].

責任編輯: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。