路面弯沉变化规律及检测

摘 要： 论述了沥青路面弯沉变化的三个阶段及分析测定弯沉的正确时间，着重介绍贝克曼梁弯沉仪测弯沉的关键所在。

关键词：沥青；路面；弯沉；测试

Abstract: This paper discusses the three stages of the asphalt pavement deflection change and the determination of the deflection correct time, focus introduced Beckman Beam deflect meter. Key words: asphalt; pavement; deflection; test

中图分类号：U416.217文献标识码： A 文章编号：

路面弯沉不仅反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度 ，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。因此工程竣工前，路面弯沉作为一项重要的检测指标，反映了路面的整体强度质量。了解路面弯沉的变化规律、正确测试路面弯沉，对正确评价路面质量有着十分重要的作用。

1、 路面沉弯的变化规律

路面沉弯的变化，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生很大影响。

沥青路面的表面弯沉变化过程分为三个阶段。路面竣工后的前1-2年为第一阶段。在这一阶段，由于车辆荷载的重复辗压，渐趋压实，加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，导致路表弯沉将逐渐减小，大约在路面竣工后的第2年达到最小值。

路面竣工后的第2年到第4年为第二阶段。在这一阶段表现为路表弯沉的不断增长。这是因为，一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢，并逐渐趋于相对稳定的状态；另一方面，由于车辆荷载的重复作用以及水、温度状况的变化，加之路面混合料本身搅拌不均匀，而导致强度不均匀性等因素的影响，结构内部微观缺陷将因局部范围的应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏，从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯沉急剧增大。如果设计不当，没有严格控制工程质量，或是工程质量的不均匀性，则有可能在这一阶段出现局部路面的早期破坏。

路面竣工3~4年后直至到极限破坏状态为弯沉变化的第三阶段。在这一阶段，路面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密度能量也已通过缺陷的扩展而转移，从而使得结构内部损伤的进一步发展得到抑制。路面结构的整体刚度重新达到一种新的较低水平的相对稳定。因此，路表弯沉进入了一个相对稳定的缓慢变化阶段。即所谓的结构疲劳破坏的稳定发展阶段，并一直延续到路面结构出现疲劳破坏。

在路面竣工后的1~2年之间，路表弯沉值最小。可见，在此期间路面整体结构处于最大刚度状态。因此，将路面竣工后第一年不利季节近似地假定为路面整体结构的最大刚度状态，而取得沥青路面的设计状态。这个状态，也正是我们测量路面弯沉代表值的状态。

2贝克曼梁弯沉仪路面弯沉测试

由于目前工程上的广泛使用贝克曼梁弯沉仪，现着重介绍贝克曼梁弯沉仪的使用方法，从标准车、弯沉仪的选择、温度修正及弯沉计算等方面提出有关要点和注意事项。

2.1标准车

标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎载重汽车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等技术参数见表l。

测定弯沉用的标准车选择是很重要的，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。但这两种车型逐渐淘汰和不再生产，渐趋灭绝。因此，规范对标准车的规定，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。测试前，应测定测试车的轴重、传压面直径、轮胎接地面积，与标准车的要求相差不应超过表1规定的值。如有不符，应适当调整。

2.2弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正

弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种：一种3. 6m，前后臂分别为2.4m和1.2； 另一种加长的弯沉仪长5. 4m，前后臂分别为3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面上测定时，宜采用长度为5. 4m的贝克曼梁弯沉仪，并采用BZZ-100标准车。这是因为随着公路路面刚度提高，弯沉仪影响半径也越来越大。统计表明，60年代中级路面的弯沉影响半径为0.5~1m；70年代三级沥青路面为l~l.5m，二级路面为1.5~2m；90年代高等级公路兴建后，路面弯沉影响半径普遍已发展到3m，有的已达到4m以上。在这种情况下，3.6m弯沉仪臂长的支点已落人弯沉影响区，这样很难避免于荷载车造成的支架下降变形的影响，使测定的弯沉值偏小，造成测量误差。因此，若采用3.6m的弯沉仪，测定时应检验支点有无变形，此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，同时测定两沉仪的弯沉读数，如检验用弯沉仪百分表有读数，即应记录，将两沉仪的测定弯沉相加，得到测点弯沉，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，求其平均值，以后每次测定时以此作为修正值。

2.3 弯沉测试频率

测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道为一评定路段。每路段检查80 ~ 100个点。对多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点数。

2.4温度修正

对于沥青路面来说，弯沆强度测定是在沥青路面上进行的，而表层区域受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆，会产生失真现象。所以，需要定出一个温度为测定弯沉的标准状态。路面弯沉值是以20°C为测定沥青路面弯沉值的标准状态。当沥青面层厚度小于或等于5cm时，不需要温度修正；当路面温度在20°C ±2°C时，也不进行温度修正；其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。

2.5路面弯沉的计算

路面测点的回弹弯沉值：

LT=2（L1－L2）

式中：LT――在路面温度T时的回弹弯沉值，0．01mm；

L1――车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0. 01mm；

L2――汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数，0．01mm。

当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值：

LT=2（L1一L2）+6（L3 - L4）

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. 01mm；

L4――汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的终读数，0. 01mm。，

弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用下式计算：

LR=L+ZA・.S

式中：LR-个评定路段的代表弯沉，0.01mm：

L――一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值；

S――一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差；

ZA――与保证率有关的系数，采用下列数值。

高速、一级公路ZA=2.0

二级公路ZA=1.645

二级以下公路ZA=1.5

计算平均值和标准差时，应将超出L±(2~3)S的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限进行处理。

2.6目前弯沉测试的主要存在问题

(1)原先的柔性路面设计规范容许弯沉的定义，为路面再设计使用年限末期的最不利季节，在标准轴载作用下容许出现的最大弯沉值，它不能直接作为竣工验收指标，否则标准偏低，易出现早期破坏。

(2)目前半刚性基层的沥青路面弯沉值测试有的还采用3.6m的贝克曼梁弯沉仪，但很少考虑由荷载车造成的支架下降变形的影响。

（3）弯沉测试车的轮压不足，从而导致回弹弯沉值偏小。

（4）弯沉测试车不称重或装载偏位、吨位不足，从而导致轴载与标准轴载偏差过大，而引起弯沉值偏小。

（5）弯沉仪侧头的位置不正确。一般来说，测试时弯沉仪的梁臂不得碰到轮胎，测头应置于测点上，即轮隙中心前方3―5cm处。

(6)温度修正不正确，往往仅利用当时的气温进行弯沉修正或不进行修正。

（7）代表弯沉测定时间不正确，代表弯沉应在路面竣工后第一年不利季节。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。