贝克曼梁测试路基路面回弹弯沉试验方法智媒体版

贝克曼梁由美国 A.C.Benkilman 于 1953 年发明，并用于 AASHO 试验路，后作为补强设计及施工时弯沉检验的手段，在全世界得到广泛应用，在我国已作为路面设计的标准方法和基本参数。对于路面弯沉，可以测定总弯沉或回弹弯沉，在我国均普遍应用过。但由于总弯沉必须用后退法测定，对半刚性基层来说，弯沉影响范围为 3～5 m，汽车必须距离测定点很远，对驾驶员的驾驶技术要求很高，精确测定十分困难。为此，本试验方法仅列入广泛应用的回弹弯沉测定方法。

目前工程上广泛使用贝克曼梁测定弯沉，并作为路面弯沉检测和竣工、交工验收的标准方法，其测量的精确性和代表性非常重要。测定弯沉用的标准车是很重要的，我国一直规定用解放牌 CA-10B 型及黄河牌 JN-150 型作为两个荷载等级的标准车。但这两个车型已很少使用，显然已不能作为标准车型。因此，本方法取消对典型车型的规定，改为仅规定轴重、轮压、气压等主要参数，凡符合这些参数的车型皆可使用。根据国外研究资料，影响路表弯沉测定的主要因素为荷载大小、轮胎尺寸、轮胎间距和轮胎压力，因此，建议在选择标准车的时候，轮胎规格选用 10～20（英寸）12PR 层级以上或者 11～20（英寸）12PR层级以上的轮胎型号。这些货车类型的参数基本上能达到标准车的要求，不会出现标准车很难获得的情况。

贝克曼梁法适用于测试路基及沥青路面的回弹弯沉以评定其承载能力，不适用于路基冻结后的回弹弯直检测，可供路面结构设计使用。沥青路面的弯沉检测以沥青面层平均温度 20 °C 时为准，当路面平均温度在（20±2）°C 以内可不修正，在其他温度测试时，对沥青层厚度大于 5 cm 的沥青路面，弯沉值应予以温度修正。

1.仪具与材料技术要求

略［相关内容见任务三］

2.方法与步骤

弯沉测定——试验仪器

弯沉测定——准备工作

（1）准备工作：

① 检查并保持测试用加载车的车况及制动性能良好，轮胎气压符合表2.3.2的要求。

② 给加载车配重，并用地中衡称量后轴总质量及单侧双轮荷载等，均应符合表2.3.2的要求，加载车行驶及测试过程中，轴重不应变化。

③ 若启用新加载车或加载车轮胎发生较大磨损时应测试轮胎传压面面积。轮胎传压面面积测试方法如下：确保加载车双侧轮载及其轮胎气压满足表 2.3.2 的要求，在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸和一张方格纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕。用求积仪或数方格的方法测算单个轮胎印迹范围内的面积，均应符合表 2.3.2 中单轮传压面当量圆面积的要求。

④ 当在沥青路面上测试时，通过气象台了解前 5 d 的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。

⑤ 记录沥青路面结构层材料类型、设计厚度等情况。

（2）测试步骤：

① 将加载车停放在测试路段的测试位置，后轮一般应置于道路行车轮迹带上。将贝克曼梁插入加载车后轮轮隙处，与加载车行车方向一致，梁臂不得接触轮胎。贝克曼梁测头置于轮隙中心前方 30～50 mm 处测点上。用路表温度计测量并记录测点附近的路表温度。可采用两台贝克曼梁对双侧轮迹同时进行回弹弯沉测试。

弯沉测定——测试步骤

② 将百分表安装在表架上，并将百分表的测头安放在贝克曼梁的测定杆顶面。轻轻叩击贝克曼梁，确保百分表正常归位。

③ 指挥加载车缓缓前进，速度一般为 5 km/h 左右，百分表示值随路面变形持续增加。当示值最大时，迅速读取初读数 L1。加载车仍继续前进，示值开始反向变化，待加载车驶出弯沉影响范围（约 3 m 以上），百分表示值稳定后，读取终读数 L2。

④ 指挥加载车沿轮迹带前行，驶向下一测试位置，重复①～③的步骤，完成测试路段的回弹弯沉测试。

（3）支点变形修正：

① 当采用 5.4 m 贝克曼梁测试弯沉时，一般可不进行支点变形修正。当有可能引起贝克曼梁支座处变形，在测试时应检验支点有无变形。如果有变形时，此时应用另一台测试用的贝克曼梁安装在测定用贝克曼梁的后方，其测点架于测定用贝克曼梁的支点旁。当加载车开出时，同时测定两台贝克曼梁的弯沉读数，如检验贝克曼梁百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时，可在不同位置测定 5 次，求取平均值，以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图2.4.1所示。

图2.4.1　弯沉仪支点变形修正原理

② 当采用长 5.4 m 的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。

3.结果计算及温度修正

（1）路面测点的回弹弯沉值按下式计算：

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弯沉测定——结果整理

式中 lt——在沥青路面层平均温度t时的回弹弯沉值，0.01 mm；

L1——车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01 mm；

L2——汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0.01 mm。

（2）当需进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值按下式计算：

式中 L3——车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数，0.01 mm；

L4——汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0.01 mm。

注：此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形，但百分表架处路面已无变形的情况。

（3）沥青面层厚度大于 50 mm 的沥青路面，回弹弯沉值应进行温度修正。按下列步骤进行：

① 计算测定时的沥青面层平均温度。

式中 t——测定时沥青面层平均温度，°C；

t25——根据 t0由图 2.4.2 决定的路表下 25 mm 处的温度，°C；

tm——根据t0由图 2.4.2 决定的沥青层中间深度的温度，°C；

te——根据t0由图 2.4.2 决定的沥青层底面处的温度，°C。

其中t0为测定时路表温度与测定前 5 d 平均气温的平均值之和（°C），日平均气温为日最高气温与最低气温的平均值。

② 当沥青面层平均温度在（20±2）°C 时，温度修正系数 K＝1。当沥青面层平均温度为其他温度时，根据沥青层平均温度t及沥青层厚度，分别由图2.4.3及图2.4.4求取不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K。

图 2.4.2 沥青层平均温度的决定

注：线上的数字表示从路表向下的不同深度

图2.4.3　路面弯沉温度修正系数曲线（适用于粒料基层及沥青稳定基层）

图 2.4.4 路面弯沉温度修正系数曲线（适用于无机结合料稳定的半刚性基层）

③ 按下式计算修正后的沥青路面回弹弯沉值：

式中 l20——换算为 20 °C 的沥青路面回弹弯沉值，0.01 mm；

K——温度修正系数。