本文選自國家級期刊《黑龍江交通科技》，《黑龍江交通科技》主管單位：黑龍江省交通廳主辦單位：黑龍江省交通科學(xué)研究所;黑龍江省交通科技情報(bào)總站;黑龍江省公路學(xué)會。國內(nèi)刊號 為：CN23-1207/U，國際刊號為：ISSN1008-3383。周期：月刊�！逗邶埥�交通科技》期刊地位，《黑龍江交通科技》自1978年創(chuàng)刊以 來，先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論和生產(chǎn)施工工藝；技術(shù)改造、企業(yè)管理的新經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品、新設(shè)備、技術(shù)政策；交通工程論述，國內(nèi)外交通科技動態(tài)論述等。 為我省公路橋梁建設(shè)和交通運(yùn)輸生產(chǎn)服務(wù)，為加速實(shí)現(xiàn)我省交通運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)代化作出貢獻(xiàn)。本刊的指導(dǎo)的業(yè)務(wù)范圍是：先進(jìn)的公路修建和養(yǎng)護(hù)技術(shù)，汽車運(yùn)輸與修理技 術(shù)，筑路養(yǎng)路和汽車裝卸機(jī)械研究成果，公路橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化檢測技術(shù)和建橋筑路材料試驗(yàn)新方法。
　　摘要：對比國內(nèi)外路基路面承載能力測試方法，分析各測試方法工作原理、測試要點(diǎn)、數(shù)據(jù)處理方法及適用范圍，為路基路面工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收、維修養(yǎng)護(hù)時(shí)進(jìn)行承載能力確定提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：路面工程,回彈彎沉,承載能力,測試方法

　　0引言

　　回彈彎沉指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基、路面表面輪隙位置產(chǎn)生的垂直回彈變形值。實(shí)踐表明，回彈彎沉大的路面，在經(jīng)受了軸載不太多次數(shù)的重復(fù)作用之后，將呈現(xiàn)出某種形態(tài)的破壞；而回彈彎沉小的路面，能經(jīng)受軸載較多次重復(fù)作用后，才能達(dá)到這種形態(tài)的破壞。也就是說，在達(dá)到相同程度的破壞時(shí)，回彈彎沉的大小同該路面的設(shè)計(jì)使用壽命，即輪載累計(jì)重復(fù)作用次數(shù)呈反比關(guān)系，因此可以建立路面承載能力與回彈彎沉之間的關(guān)系，現(xiàn)有的測試手段通常都以路面回彈彎沉作為路基路面承載能力的表征。

　　1貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉試驗(yàn)方法

　　貝克曼梁由美國A.C.Benkinum于1953年發(fā)明，并用于AASHTO試驗(yàn)路，后作為補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)及施工時(shí)彎沉檢驗(yàn)的手段，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。其主要目的為測定各類路基路面的回彈彎沉以評定其整體承載能力，可供路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用。

　　1.1貝克曼梁法測定路基路面承載能力的原理及測試方法

　　當(dāng)路基路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，其汽車輪胎與地面接觸處必然產(chǎn)生回彈變形，該變形通過彎沉儀上百分表讀數(shù)變化值來推求。在現(xiàn)場測試時(shí)，每一測點(diǎn)應(yīng)選在路面行車車道的軌跡帶上，并劃上標(biāo)記。為保證測試結(jié)果的可靠性，應(yīng)將試驗(yàn)車的后輪隙對準(zhǔn)測點(diǎn)后約3-5cm處位置，而彎沉儀的測點(diǎn)置于測點(diǎn)上(輪隙中心前方3-5cm處)，安裝百分表并調(diào)零，彎沉儀可以是單側(cè)測定，也可以是雙側(cè)同時(shí)測定。采用貝克曼梁進(jìn)行回彈彎沉檢測如圖1所示。

　　圖1采用貝克曼梁進(jìn)行回彈彎沉測定

　　輪載，輪壓和加載時(shí)間(行駛速度)是影響測定結(jié)果的三個(gè)條件，在測量前和測試過程中，必須認(rèn)真檢查是否符合要求，“貝克曼梁法”彎沉儀測到的僅僅是單點(diǎn)的回彈彎沉值，由于影響承載能力的變量眾多測定路段中各測點(diǎn)的彎沉值具有較大的變異性，因此應(yīng)對每一路段的彎沉值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并以路段的代表彎沉值表征該路段的承載能力。

　　1.2彎沉值的修正

　　(1)當(dāng)采用長度為3.6m的貝克曼梁對半剛性基層瀝青混凝土路面在進(jìn)行檢測時(shí)，應(yīng)檢測支座處的變形。即用一臺檢測用的彎沉儀安裝在測定用的彎沉儀的后方，其測點(diǎn)架于測定用的彎沉儀的支點(diǎn)旁，當(dāng)汽車開出時(shí)，同時(shí)測定兩臺彎沉儀的彎沉讀數(shù)，在不同的位置測定五次，求平均值，該值為每次測定的修正值，支點(diǎn)變形修正的原理如圖2所示。

　　彎沉儀支點(diǎn)變形的修正按下式計(jì)算路面回彈彎沉值：

　　圖2貝克曼梁支點(diǎn)變形修正原理

　　(2)當(dāng)采用長5.4m的彎沉儀測定時(shí)，可不進(jìn)行支點(diǎn)變形的修正。

　　計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，可將超出[Lr±(2-3)S]的彎沉特異值舍棄，對舍棄的彎沉值過大的點(diǎn)，應(yīng)找出周邊的界限，進(jìn)行局部處理。

　　2FWD落錘式彎沉儀測定彎沉試驗(yàn)方法

　　采用落錘式彎沉儀（FWD）測定路面的動態(tài)彎沉并反算路基路面各層材料的動態(tài)彈性模量，作為實(shí)際參數(shù)使用。所測結(jié)果經(jīng)轉(zhuǎn)換至回彈彎沉值后可用于評定道路的承載能力。美國戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃（SHRP）把FWD作為2000條試驗(yàn)路的強(qiáng)度評定手段，并以FWD測定反算的回彈模量作為基準(zhǔn)，研究開發(fā)材料回彈模量的室內(nèi)試驗(yàn)方法。落錘式彎沉儀如下圖3所示。

　　圖3落錘式彎沉儀

　　2.1FWD落錘式彎沉儀工作原理

　　FWD主要由荷載發(fā)生裝置、彎沉等參數(shù)檢測裝置、運(yùn)算控制系統(tǒng)與車輛牽引系統(tǒng)組成。它將承載板置于路面或路基頂面，對承載板施加標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的脈沖荷載，測定路面或路基頂面在沖擊荷載的作用下所產(chǎn)生的瞬間變形，通過計(jì)算可以得出材料的回彈模量，進(jìn)而計(jì)算出回彈彎沉得出路面承載能力。FWD傳感器布置及應(yīng)力狀態(tài)如圖4所示。

　　圖4FWD落錘式彎沉儀傳感器布置圖

　　2.2FWD落錘式彎沉儀試驗(yàn)方法

　　FWD的荷載發(fā)生裝置內(nèi)部的落錘重量及落高應(yīng)根據(jù)使用目的與道路等級選擇，荷載由傳感器測定。如無特殊需要，重錘的質(zhì)量為200kg±10kg，承載板的直徑一般為300mm，測點(diǎn)的布置應(yīng)自承載板中心開始，沿道路縱向隔開一定距離布設(shè)一組傳感器，傳感器總數(shù)不少于7個(gè)，建議布設(shè)在0-250cm范圍以內(nèi)，必須包括0、30、60、90四點(diǎn)，其他根據(jù)需要及設(shè)備性能決定。

　　3Lacroix自動彎沉儀測定路面回彈彎沉試驗(yàn)方法

　　由于貝克曼梁測值屬于靜態(tài)彎沉，該方法存在工作效率低，測試精度不易保證的缺點(diǎn)。英、法、日本、丹麥等國生產(chǎn)的Lacroix型自動彎沉儀利用了貝克曼梁的測試原理，可以連續(xù)測定，工作效率得到很大提高，在高速公路驗(yàn)收、養(yǎng)護(hù)檢測中發(fā)揮了很大作用，因此在美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)和英國有關(guān)資料中制定了該自動彎沉測定方法的規(guī)范條文。

　　Lacriox型自動彎沉儀由承載車、測量機(jī)架及控制系統(tǒng)、位移、溫度和距離傳感器，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等基本部分組成。拖車式Lacriox自動彎沉儀如下圖5所示。

　　圖5拖車式Lacriox自動彎沉儀

　　4滾輪式彎沉儀RWD

　　滾輪式彎沉儀始于丹麥、美國、瑞典。其適用于道路普查，其真實(shí)模擬了道路的實(shí)際受荷狀態(tài)，并且采用高頻激光進(jìn)行彎沉測定，測定精度高，測速可達(dá)到55km/h，對交通影響小。

　　5滾動動力彎沉儀RDD

　　滾動式彎沉儀由美國德克薩斯大學(xué)研制，其距離測定由滾動式彎沉傳感器完成，平均測速可達(dá)到25km/h，同時(shí)能夠提供路表被損攝像，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)測量，對路面信息采集量大、但測速較慢，適用于路面普查。

　　6PFWD便攜式落錘彎沉儀

　　便攜式落錘彎沉儀（PFWD）是一種動力試驗(yàn)檢測設(shè)備，它是繼落錘彎沉儀（FWD）后的一種新的用于確定路基和地基承載能力的檢測設(shè)備，始于德國、芬蘭，通過測定可獲得路基的彎沉值。

　　6.1PFWD測定彎沉工作原理

　　PFWD由加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成。其基本原理為：將一10kg/的落錘提升至一固定高度，然后釋放自由下落，落錘沖擊承載板產(chǎn)生沖擊荷載，在沖擊荷載作用下，承載板產(chǎn)生豎向位移。由此，壓力傳感器和位移傳感器將荷載和位移記錄下來，從而根據(jù)壓力和位移的峰值確定路基承載力。PFWD檢測單點(diǎn)所用時(shí)間為1-3min，檢測時(shí)只需一個(gè)人員，如果進(jìn)行長時(shí)間檢測時(shí)需兩個(gè)檢測員即可滿足檢測需要。利用PFWD進(jìn)行路基路面彎沉測定見圖6所示。

　　圖6PFWD進(jìn)行彎沉檢測圖

　　6.2PFWD測定彎沉要點(diǎn)

　　1、對于挖方和半填半挖路基應(yīng)選用合適直徑的承載板。細(xì)粒土、粗粒土、填石（級配良好）、填石（級配不好）分別對應(yīng)的承載板直徑分別為：30、25、20、15、10cm。對于填方路基，可在這個(gè)基礎(chǔ)上將PFWD承載板的直徑減少一個(gè)等級，或增加落錘重量，由10kg增加到15kg，對于含粗顆粒較多的土質(zhì)路基或粒料路基，選用PFWD直徑宜大于5倍最大粒徑，最小不得小于3倍最大粒徑。

　　2、每個(gè)測點(diǎn)每級荷載錘擊次數(shù)不得少于4次，其中第1錘由于測試設(shè)備調(diào)整及提高承載板與路基表面的接觸條件，其測試數(shù)據(jù)不可靠應(yīng)舍棄，所以要求有效錘數(shù)不得少于3次，為加快測試速度，宜控制在3-5錘。

　　3、關(guān)于PFWD數(shù)據(jù)處理。PFWD測試路基承載力時(shí)，可以直接取位移傳感器得到的值作為承載力評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)也可以同時(shí)采集壓力傳感器值與位移傳感器值按圓形垂直均勻分布荷載作用下的彈性半空間理論進(jìn)行分析計(jì)算，得到動態(tài)回彈模量值。

　　7結(jié)語

　　路基承載能力是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、交竣工驗(yàn)收以及施工養(yǎng)護(hù)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，目前國外進(jìn)行路基路面承載能力的測定主要以回彈彎沉為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定，本文由貝克曼梁法靜態(tài)彎沉測定方法著手進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行FWD落錘式彎沉儀動態(tài)彎沉測定，為了更加真實(shí)的模擬道路在實(shí)際受力狀態(tài)下的彎沉情況進(jìn)行了Lariox自動彎沉儀、RDD滾輪式自動彎沉儀的工作原理簡介,分析顯示，針對不同的彎沉測定目的以及測定精度需要采用不同的彎沉測定方法。

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