貝克曼梁測定路面彎沉的工程應用

任小艷(1.蘭州交通大學;2.甘肅交通職業技術學院)

1 前言

我國《瀝青路面設計規范》將標準車兩輪輪隙間的回彈彎沉作為路面設計中厚度計算的標準指標，同時公路養護規范明確要求，我國高速公路每年都要檢測一次彎沉，以了解路面承載能力情況。因此路面回彈彎沉的檢測工作顯得尤為重要。貝克曼梁法以其操作、實驗設備簡單在我國應用成熟，被確定為標準試驗。

2 貝克曼梁工作原理

貝克曼梁法利用杠桿原理制成杠桿式彎沉儀測定輪隙彎沉，由貝克曼梁、百分表及表架組成。貝克曼梁由合金鋁制成，上有水準泡，其前臂(接觸地面)與后臂(裝百分表)長度比為2∶1。彎沉儀長度有兩種，分別是3.6 m和5.4 m。當在半剛性基層、瀝青混凝土或水泥混凝土路面上測定時，宜采用長5.4 m的貝克曼梁;對柔性基層瀝青路面或混合式結構瀝青路面可采用3.6m貝克曼梁，但應進行支點修正。

表1 貝克曼梁法測定彎沉時的參數指標

3 工程應用中常見問題及分析

由于貝克曼梁法測定路面回彈彎沉在我國應用已久，已取得成熟的經驗，但實際工程中由于試驗人員素質參差不齊，對規范的理解和掌握差別較大等原因，該方法測定的路面回彈彎沉的準確度和精度很難得到保證，主要現象及原因分析如下。

(1)選點代表性不足。選點位置沒有代表性，試驗選點并沒有按照數理統計的方法進行隨機取樣，而是隨意選點，選點位置主觀性大，失去了試驗點的代表意義;其次是選點數量不足，不能保證試驗的頻率要求，數據過少試驗結果變異系數偏大，根據數理統計方法確定，為滿足95%的保證率，要求彎沉檢測率不得低于每公里每車道80個點。

(2)測試車不標準。工程試驗選定測試車時，主要注重車型與規范一致，后軸為單軸雙輪組。事實上，該試驗對測試車的要求是相當嚴格和細致的。如后輪間隙必須足夠以保證貝克曼梁測頭能夠自由深入，車輪間隙過小，在車輛緩緩前進過程中測頭會受到碰撞，通過靈敏的百分表就會有比較大的讀數差異。標準車BZZ-100，同時規定了車輛后軸重，更重要的是根據表1應滿足壓強要求，實際工程中，實驗測試車主要為工地運料車，通過車身裝滿工程材料等物滿足車軸重100 kN的要求，但往往忽略了壓強的測試，沒有具體測試輪胎的實際接地面積并通過改變輪胎的充其量、更換輪胎等方式滿足壓強達到0.70 MPa的規定。輪胎的類型、輪胎的花紋、輪胎的層級等對試驗結果都有一定的影響。

(3)百分表倒轉。貝克曼梁法通過測試車緩緩前進擬測定路面在靜態荷載作用下的回彈彎沉。測試車在前進過程中對測試點產生最大的彎沉量，隨著測試車遠離測試點，彎沉量逐漸降低直至不變，通過最大彎沉與參與變形的計算確定路面的回彈彎沉。根據分析正確的測試現象應該是百分表先順時針增大后逆時針減小直到最初讀數。實際工程中的常見現象主要有百分表倒轉，說明沒有彎沉增大的變化過程，即測試車停放位置比測試點靠前，測試車只有遠離測點的過程，正確的停車位置應在測點后方3～5 cm。另一種現象是百分表有增大有減小，但是百分表的終讀數小于初讀數，通過多次試驗發現，此類現象發生原因是①百分表靈敏度不足影響試驗結果;②百分表的測試面不平，百分表所測點位置發生變化;③測試車后輪間隙太小，測試車輪胎前進過程中碰撞貝克曼梁，測點位置發生變化等情況。

(4)試驗操作不規范。受到公路施工工期的影響，路面彎沉不能滿足在竣工后第一個不利季節測試的時間要求，所以大部分工程試驗的條件是不標準的。對于瀝青路面，當路面厚度超過5 cm時必須進行溫度修正，如果沒有在不利季節試驗還應進行季節的修正。實踐中，部分試驗人員也進行了實測溫度的測定進行溫度修正，但必須指出的是溫度修正時不應只測定試驗時的路表溫度，尤其在大氣溫度發生突然變化時，路表溫度與路面整個結構溫度差異最大，通常需要用路表以下25 mm深度溫度、結構層1/2深度溫度、結構層層底溫度以及試驗前5 d的平均溫度進行溫度修正。

隨著交通荷載不斷的重型化，我國瀝青路面設計時考慮車輛對路面產生的彎沉盆半徑為3 m。所以未能采用5.4 m貝克曼梁試驗的結果要進行支點修正，為了減小支點修正過程中產生的新誤差，所以有條件的盡可能采用5.4 m貝克曼梁進行試驗，以保證試驗精度。

(5)數據處理不正確。對于彎沉的檢測數據應采用數理統計的方法進行處理，以便對路面整體承載能力做出準確的判斷。路面回彈彎沉代表值反映了路面的整體質量，當彎沉代表值不符合要求時，不能盲目進行全面返工以造成不必要的工程浪費，應根據拉依達法對可疑數據進行舍棄，重新計算平均值和標準差。對舍棄的彎沉值大于+(2～3)S的點應找出其周圍界限，進行局部處理。

(6)試驗人員責任心和職業素質不足。貝克曼梁法測定路面回彈彎沉方法簡單，易于操作，但速度較慢，試驗頻率要求高，工程試驗人員易不認真、不重視，對試驗過程中出現的問題又不會進行及時分析改正，按照習慣以為有測試結果就行，忽略試驗的規范性和精度要求。

4 結論

貝克曼梁法測定路面回彈彎沉已被應用于公路施工、竣工驗收、養護管理各個施工環節，路面貝克曼梁法測定路面彎沉雖然操作簡單，易于操作，但只有規范操作，正確領會試驗規程要點才能準確反映路面整體承載能力。

[1]費月英，任小艷.公路工程檢測技術[M］.成都:西南交通大學出版社，2011.

[2]王文俊等.貝克曼梁路面彎沉儀關鍵技術指標研究[J］.道路工程，2009，(4).

[3]嚴二虎.貝克曼梁彎沉車彎沉測定的影響因素分析[J］.施工技術，2010，(3).