贝克曼梁,FWD和自动弯沉车弯沉检测对比试验方法的研究

摘要:该文对FWD，自动弯沉车与贝克曼梁弯沉检测应用中的优缺点进行了对比。以广西省内多条已建高速公路工程实际为依托，利用EXCEL中的多元回归模型和检验方法，对三者在弯沉检测结果之间的相关性进行了对比分析，建立三者之间相互转换公式，从而将FWD,自动弯沉车弯沉检测技术直接用于施工质量检测提供技术基础。

关键词：贝克曼梁；FWD；自动弯沉车；检测；多元线性回归；对比试验

中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：

引言

我国采用贝克曼梁(以下简称BB)检测方法比较普遍，用贝克曼梁测量其现有弯沉值,计算参数受主观因素影响和室内实验条件的限制比较大,因此,研究和开发新型道路自动化无损检测设备及相应的试验检测技术日益受到广泛的重视,以适应形势发展的需要,也是现阶段公路建设的客观要求。

1国内外研究状况

如国内有关这方面的对比试验,也做了一些工作,如各大省市的质监站，郑州工业大学、同济大学等,试验结论也都认为FWD与BB之间，BB与自动弯沉车相关性良好。但由于地区差异性的关系,国内并没有统一的换算标准,不同地区的还算公式并不能简单的套用。国外对FWD与BB之间的对比关系进行过很多研究,1976年荷兰在几种典型的柔性路面上进行了对比试验;1981年美国Hoffman等也进行过类似的试验研究。1982年丹麦、瑞典等进行了共同的对比测试,表明各类弯沉仪间均具有一定的线性关系。

2三种弯沉检测设备特点的对比

表（1）

FWD应用范围广，被认为是评价路面结构状况较为理想的弯沉检测设备,其优点是:1）可同时用于评价刚性路面和柔性路面;2）FWD从根本上改变了传统的静态弯沉测试系统的缺陷，反映了路面结构的“现场”的真实性，其应力、应变和弯沉与实际交通荷载下的结果十分吻合;3）可测出弯沉盆的形状并以FWD的弯沉盆作为指标,评价路面整体强度,为养护管理提供依据;4）可对路面各结构层进行分析;5）速度快,且无需交通封闭;6）整个过程均由电脑控制,无任何人为因素的影响。

BB法操作简单,但该方法存在着以下几点不足:1）不能用于评价新建刚性路面;2）BB测试的荷载作用时间要比正常行车荷载作用时间长,因而所测的弯沉和实际行车状况下的弯沉有差异;3）不能测出弯沉盆的形状;4）不能对路面各结构层进行分析;5）测试过程需要交通封闭或交通分流;6）整个过程基本上由人工操作，只能在广泛的经验修正的基础上用于路面承载能力的评定。

自动弯沉车由于自动弯沉车设备较为庞大且底盘较低,有些施工路段出入不方便，人员在经行标定，拉梁等操作时都必须在车子底或附近，这样安全性必须重视。自动弯沉车具有准确、高效、可靠的特点,它不但提高了检测精度,同时还大大降低了劳动强度,是用于工程质量控制和质量管理的较好设备,对确保工程质量将发挥更大的作用。

3对比试验

3.1试验数据的采集及数据的处理

为了探索研究FWD，贝克曼梁和自动弯沉车之间的相关关系，对广西省南友高速公路其中一段K146+004~K146+504，总长500m。去年8月对南友路进行了调查，用三种仪器对这段路进行弯沉的对比。数据如下：

3.2自动弯沉车与贝克曼梁数据对比分析：

输出数据结果为：

表（2）

表（3）

从表（2）,(3)中“回归统计”可以看到相关系数R=0.972，测定系数R²=0.945，调整后的R²=0.943，标准误差为2.109。从“方差分析”可以看到残差的方差，平均残差的方差以及显著水平F=412.917。回归分析出的截距a=7.913，斜率B=1.932则回归方程为y=7.931+1.932x。

2.3落锤式弯沉仪（FWD）与贝克曼梁（BB）对比试验数据分析：

输出数据的结果为：

表（4）

表（5）

从表（4），（5）中“回归统计”可以看到相关系数R=0.979，测定系数R²=0.958，调整后的R²=0.956，标准误差为1.84。从“方差分析”可以看到残差的方差，平均残差的方差以及显著水平F=549.796。回归分析出的截距a=0.625，斜率B=0.271，则回归方程为y=0.625+0.271x。

2.4三者数据之间相关性的对比试验数据分析

从上面两个对比试验得出的数据，我们可以分析出，两两具有很好的线性相关性，然而如果对三组试验数据进行对比，他们三者之间的相关性又该如何呢？这里我要进行多元相关性的分析。在此建立二元回归模型为y=a+B1x1+B2x2。

输出数据结果为：

表（6）

表（7）

从表（6），（7）中“回归统计”可以看到相关系数R=0.986，测定系数R²=0.973，调整后的R²=0.971，标准误差为1.506。从“方差分析”可以看到残差的方差，平均残差的方差以及显著水平F=417.185。截距a=3.283，x1斜率B1=0.159，x2斜率B2=0.836. 得到三组数据的二元线性回归方程y=3.283+0.159x1+0.836x2，相关性数据来看三者建立起了相关性程度很高，但是此模型的有效性还得用统计学进行检验，1)设定显著水平x=0.05,b1的检验统计量t1=；b2的检验统计量t2=，查t表知t0.05/2(26-3)=2.0687.因为b1大于2.0687，b2也大于2.0687。因此拒绝H0：B1=0，B2=0的假设，认为在t检验中，这两个回归系数在统计上都是显著的。2)设定显著水平x=0.05查得F0.05（2，23）=3.42.F=417.185大于F0.05（2，23），说以拒绝原假设，表明样本是R²是显著的。由（1）（2）推论已建立的二元线性回归模型有效。

4结语

1.虽然国内外对三种弯沉检测设备两两做了大量的对比工作，但是三种再一起综合性做对比的工作还做的比较少，从数学的角度出发，A与B线性相关，B与C线性相关，则A，B，C一定线性相关这种说法是错误的，那么从三者的相关性性对比出发就越发有意义了。2．通过三种不同的弯沉检测仪器特点、原理、用途以及弯沉数据相关性的研究，无论是两者还是三者弯沉测定值之间都具备良好的相关关系，为FWD、自动弯沉车取代贝克曼梁对结构承载能力进行快速、准确的定量评价提供了依据。3．经过以上的初步分析可以认为，自动弯沉检测技术经过多年的发展和完善在检测操作和数据的科学性上是比较成熟的，此项技术在工作效率、工作成本及检测精度上较传统方法都有相当大的优势，且与标准方法具有较好的相关性，应用线性回归所得的经验公式可对本地区弯沉检测数据进行验证和校核。

参考文献：

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