自动弯沉仪测定路面弯沉技术

用自动弯沉仪在标准条件下每隔一定距离连续测试路面的总弯沉,并计算总弯沉值的平均值,以此作为尚无坑洞等严重破坏的道路验收检验及旧路面强度的评价指标,为路面养护管理系统提供数据,经过与贝克曼梁测定值进行换算后,也可用于路面结构设计。

1)仪器设备

自动弯沉仪由承载车、测量机架及控制系统、数据采集与处理系统,以及位移、温度和距离传感器等基本部分组成,如图4.2 所示。 测量机构安装在测试车底盘下面,测臂夹在后轴轮隙中间。 汽车运行时测量机构提起,离开路面。

图4.2　自动弯沉仪的测量机架

①承载车:单后轴、单侧双轮组的载重车,其轴载、轮胎气压等参数应符合表4.1 的要求。

②位移及距离传感器:

a.位移传感器分辨率:≤0.01 mm。

b.位移传感器量程:≥3 mm。

c.距离传感器的示值误差:≤1%。

2)测试步骤

①通电预热测试系统。

②开启工程警示灯和导向标等警告标志,在测试路段前20 m 处将测量机架放落在路面上。

③按照测试路段的现场技术要求设置所需的测试状态参数。

④缓慢加速承载车到测试速度,一般应控制在3.5 km/h 以内。 当实际采用的现场测试速度超出此范围时,应进行设备的相关性试验并对测试结果进行修正。 承载车沿正常行车轨迹驶入测试路段,开始测试。 在测试过程中,根据承载车实际到达的位置,将测试路段起终点、桥涵等特征位置的桩号输入到记录数据中。 同时,应测量并记录路表温度。

⑤当承载车驶出测试路段后,停止数据采集和记录,并缓慢停止承载车,提起测量机架。

⑥检查数据文件的完整性,确保测试内容正常,否则需要重新测试。

⑦关闭测试系统电源,结束测试。

3)数据处理(www.xing528.com)

测定结束后应按计算区间输出计算结果。 计算区间可根据公路等级和测试要求确定。标准的计算区间为100 m。

测定时,随着打印机的输出,同时应将数据用文件方式记录在磁带或硬盘上,长期保存。通过计算机输出计算结果,包括每一个计算区间的平均总弯沉值、标准差、代表总弯沉值,如表4.3 所示。

表4.3　按计算区间列出的总弯沉测定示例

注:本表计算区间为100 m,代表总弯沉按平均总弯沉加2 倍标准差计算。

自动弯沉仪采集路面弯沉盆峰值为路面总弯沉。 左臂测值、右臂测值按单独弯沉处理,同时需要对弯沉值进行温度修正。 当路面横坡i 超过4%时,弯沉值需要按表4.4 进行横坡修正。

表4.4　弯沉值横坡修正

按有关公式计算一个评定路段的平均值、标准差、变异系数、代表总弯沉值。 当测试速度大于3.5 km/h 时,应进行自动弯沉仪总弯沉与贝克曼梁回弹弯沉对比试验,并可据此计算出相应的回弹弯沉值。

4)自动弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验

针对不同地区选择某种路面结构的代表性路段,进行两种测定方法的对比试验,以便将自动弯沉仪测定的总弯沉换算成贝克曼梁测定的回弹弯沉值。 测定路段的长度为300 ~500 m,测定路段不少于4 段,以使测定的弯沉值有一定的变化幅度。

对比试验步骤如下:

①采用同一辆自动弯沉测定车,使测定车型、荷载大小和轮胎作用面积完全相同。

②用油漆标记对比路段起点位置。

③用自动弯沉仪测定对比路段的总弯沉,同时仔细用油漆标出每一测点和位置。

④在每一标记位置用贝克曼梁定点测定回弹弯沉,测点范围精确至10 cm2 以内。

⑤逐点对应计算两者的相关关系,得出回归方程式LB =a +bLA,式中LB、LA 分别为贝克曼梁和自动弯沉仪测定的弯沉值,相关系数不得小于0.95。

由于路面结构和材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况不同,对比关系也有所不同,为了提高数据的准确性,应分情况作此项对比试验。