弯沉检测之贝克曼梁法-.ppt

路基路面工程路基路面工程试验检测交通土木工程系交通土木工程系 王国建王国建1u练习1 1环刀法刀法测定定压实度度时，环刀取刀取样位置位置应位于位于压实层的的()()。A.A.上部上部B.B.中部中部C.C.底部底部D.D.任意位置任意位置解析：由于碾解析：由于碾压土土层的密度一般是从上到下减小的密度一般是从上到下减小的，若的，若环刀取在碾刀取在碾压层的上部，的上部，则得到的数得到的数值往往往偏大，若往偏大，若环刀取的是碾刀取的是碾压层的底部，的底部，则所得的所得的数数值将明将明显偏小。偏小。22 2、工程、工程质量量评定按（定按（）顺序逐序逐级进行。行。A.A.分分项工程、分部工程、工程、分部工程、单位工程位工程B.B.分部工程、分分部工程、分项工程、工程、单位工程位工程C.C.单位工程、分部工程、分位工程、分部工程、分项工程工程D.D.单位工程、分位工程、分项工程、分部工程工程、分部工程3 3、反映数据离散程度的、反映数据离散程度的统计特征量有（特征量有（）。）。A.A.中位数中位数B.B.极差极差C.C.标准偏差准偏差D.D.变异系数异系数4 4、灌砂法、灌砂法测定定过程中，下列（）操作会使程中，下列（）操作会使测定定结果偏小。果偏小。A.A.测定定层表面不平整而操作表面不平整而操作时未先放置基板未先放置基板测定粗糙表面的耗定粗糙表面的耗砂量砂量B.B.标定砂定砂锥质量量时未先流出一部分与未先流出一部分与试坑体坑体积相当的砂而直接相当的砂而直接用全部的砂来形成砂用全部的砂来形成砂锥C.C.开开凿试坑坑时飞出的石子未出的石子未捡回回D.D.所挖所挖试坑的深度只达到坑的深度只达到测定定层的一半的一半35 5根据根据“评定定标准准”规定，某一定，某一级公路土基公路土基压实度度标准准为95%95%，当某，当某测点的点的压实度度为92.5%92.5%时，评定定结果果为()()。A.A.优良良B.B.合格合格C.C.不合格并扣分不合格并扣分D.D.不合格并返工不合格并返工解析：在路基解析：在路基压实度度测定中，路段定中，路段压实度平均度平均值下下置信极限不得小于置信极限不得小于规定定标准，准，单个个测定定值不得小于极不得小于极值（规定定值减去减去5 5个百分点），小于个百分点），小于规定定值2 2个百分点个百分点的的测定，按数量占定，按数量占总检查点数的百分率点数的百分率计算减分。算减分。47 7、某路段、某路段压实度度检测结果果为：平均：平均值K=96.3%K=96.3%，标准偏差准偏差S=2.2%S=2.2%，则压实度代表度代表值Kr=Kr=（%）。（注：）。（注：Za=1.645Za=1.645，=0.518=0.518）A.92.7B.99.9C.95.2A.92.7B.99.9C.95.2D.97.4D.97.46 6、用、用n n表示表示检测次数，次数，S S表示表示标准偏差、准偏差、x x表示平表示平均均值，则变异系数异系数CvCv为（）。）。解析：代表性解析：代表性压实度度K K为算算术平均平均值的下置信界的下置信界限，即：限，即：5公路路基公路路基压实度度评定要点定要点(1)(1)控制平均控制平均压实度的度的置信下限置信下限：保：保证总体水体水平；平；（2 2）规定定单点极点极值不得超出不得超出给定定值：防止局部：防止局部隐 患；患；（3 3）规定扣分界限以区分定扣分界限以区分质量量优劣。劣。6路基、路面路基、路面压实度度评定定 路基、路面路基、路面压实度以度以1-3km1-3km长的路段的路段为检验评定定单元，按元，按规定的定的频率率进行抽行抽检。检验评定段的定段的压实度代表度代表值K K，按下式，按下式计算算t tt t分布表中随分布表中随测点数和保点数和保证率而率而变的系数；的系数；7分数分数评定：定：路基、基路基、基层和底基和底基层：KKKK0 0，且，且单点点压实度度K Ki i全部大于等于全部大于等于规定定值减减2 2个百分点个百分点时，评定路段的定路段的压实度可得度可得规定定满分分；当当KKKK0 0，且，且单点点压实度全部大于等于度全部大于等于规定定极极值时，对于于测定定值低于低于规定定值减减2 2个百分点的个百分点的测点，按其占点，按其占总检查点数的百分率点数的百分率计算扣分算扣分值。KK KK0=95，压实度最小值为93.5%95-2%=93%，所以：合格率为：得100100=100分，所以该路段压实质量合格 109、某二级公路路基压实施工中，用灌砂法测定压实度，测得灌砂筒内量砂质量为5820g，填满标定罐所需砂的质量为3885g，测定砂锥的质量为615g，标定罐的体积3035cm3，灌砂后称灌砂筒内剩余砂质量为1314g，试坑挖出湿土重为5867g，烘干土重为5036g，室内击实试验得最大干密度为1.68g/cm3，试求该测点压实度和含水量。11土体湿密度：土体含水量：土体干密度：压实度：解：砂的密度：填满试坑砂的质量：mb=m1-m4-m2 =5820-1314-15=3891（g）12u路基（路面）路基（路面）强度指度指标检测u路基路面弯沉路基路面弯沉检测u路基路面回路基路面回弹模量模量检测u承承载比比检测.13u路基路面弯沉路基路面弯沉检测u 概述概述u贝克曼梁法克曼梁法u自自动弯沉弯沉仪法法u落落锤式弯沉式弯沉仪法法u弯沉弯沉值评定定14 国内外普遍采用回国内外普遍采用回弹弯沉弯沉值来表示路基路面的承来表示路基路面的承载能力，能力，回回弹弯沉弯沉值越大，承越大，承载能力越小，反之能力越小，反之则越大。越大。通常所通常所说的的回回弹弯沉弯沉值是指是指标准后准后轴载双双轮组轮隙中心隙中心处的最大回的最大回弹弯沉弯沉值。在路表。在路表测试的回的回弹弯弯优值可以反映路可以反映路基、路面的基、路面的综合承合承载能力。能力。回回弹弯沉弯沉值在我国已广泛使用且有很多的在我国已广泛使用且有很多的经验及研究成及研究成果，它不果，它不仅用于路面用于路面结构的构的设计中中(设计回回弹弯沉弯沉)，用于施，用于施工控制及施工工控制及施工验收中收中(竣工竣工验收弯沉收弯沉值)，同，同时还用在旧路用在旧路补强设计中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的中，是公路工程的一个基本参数，所以正确的测试具具有重要的意有重要的意义。u概述概述15 1 1弯沉弯沉值的几个概念的几个概念 弯沉：弯沉：弯沉是指最不利季弯沉是指最不利季节时，在，在规定的定的标准准轴载作用下，作用下，路基或路面表面路基或路面表面轮隙位置隙位置产生的生的总垂直垂直变形形(总弯沉弯沉)或垂或垂直回直回弹变形形值(回回弹弯沉弯沉)，以以0.010.01mmmm为单位。位。路面弯沉是汽路面弯沉是汽车车轮荷荷载作用下路面表面作用下路面表面产生的生的垂直垂直变形形值。它是反映路面整体抗。它是反映路面整体抗压强度的一个度的一个综合指合指标。目。目前我国前我国沥青路面青路面设计方法采用的方法采用的设计指指标之一是路表回之一是路表回弹弯沉，并弯沉，并规定双定双轮组轮隙中心隙中心处路面表而最大回路面表而最大回弹弯沉弯沉l lt t应不大于容不大于容许回回弹弯沉弯沉值l ld d，即，即l lt tl ld d。16 路面在路面在车轮作用下作用下产生沉降，其生沉降，其总变形形值等于等于总弯沉弯沉值。当当车轮荷荷载卸除后，路面便向上回卸除后，路面便向上回弹，其回，其回弹变形形值便是回便是回弹弯沉弯沉值lt。总弯沉弯沉lz与回与回弹弯沉之差便是残余弯沉弯沉之差便是残余弯沉le。一般。一般总弯沉比回弯沉比回弹弯沉大，表明路面除了弯沉大，表明路面除了产生生弹性性变形外形外还产生塑生塑性性变形。若形。若总弯沉等于回弯沉等于回弹弯沉，表明路面是完全弯沉，表明路面是完全弹性体。性体。若若总弯沉小于回弯沉小于回弹弯沉，表明路面弯沉，表明路面产生隆起的塑性生隆起的塑性变形。形。路面弯沉示意路面弯沉示意图见下下图。17 设计弯沉弯沉值：根据：根据设计年限内一个年限内一个车道上道上预测通通过的累的累计当量当量轴次、公路等次、公路等级、面、面层和基和基层类型而确型而确定的路面弯沉定的路面弯沉设计值。竣工竣工验收弯沉收弯沉值：竣工：竣工验收弯沉收弯沉值是是检验路面是否路面是否达到达到设计要求的指要求的指标之一。之一。当路面厚度当路面厚度计算以算以设计弯沉弯沉值为控制指控制指标时，则验收弯沉收弯沉值应小于或等于小于或等于设计弯沉弯沉值；当厚度当厚度计算以算以层底拉底拉应力力为控制指控制指标时，应根根据拉据拉应力力计算所得的算所得的结构厚度，重新构厚度，重新计算路面弯沉算路面弯沉值，该弯沉弯沉值即即为竣工竣工验收弯沉收弯沉值。18 弯沉弯沉测量的目的：量的目的：一是一是利用弯沉利用弯沉仪量量测路面表面在路面表面在标准荷准荷载作用下的作用下的轮隙回隙回弹弯沉弯沉值，作，作为评定路面定路面强度的指度的指标；二是二是通通过对路面路面结构分构分层测定所得的回定所得的回弹弯沉弯沉值，根据根据弹性体系垂直位移理性体系垂直位移理论解，反算路面各解，反算路面各结构构层的材料回的材料回弹模量模量值。19 2 2弯沉弯沉值的的测试方法方法 贝克曼梁法克曼梁法自自动弯沉弯沉仪法法落落锤式弯沉式弯沉仪法；法；贝贝克曼梁克曼梁克曼梁克曼梁落落落落锤锤式弯沉式弯沉式弯沉式弯沉仪仪20自自自自动动弯沉弯沉弯沉弯沉仪仪21 弯沉弯沉值的的测试方法方法 用弯沉指用弯沉指标来表示路面来表示路面强度的做法早在度的做法早在2020世世纪3030年代年代便开始了。美国在便开始了。美国在2020世世纪5050年代研制了年代研制了贝克曼弯沉梁。我克曼弯沉梁。我国也仿照国也仿照贝克曼弯沉粱研制了克曼弯沉粱研制了现在的弯沉在的弯沉仪。目前弯沉。目前弯沉值的的测试方法方法较多，但用得最多的仍是多，但用得最多的仍是贝克曼粱法，在我国克曼粱法，在我国已有成熟的已有成熟的经验。为了提高量了提高量测精度和解决弯沉量精度和解决弯沉量测时支支座位移的座位移的问题，前，前苏联、瑞士、法国研制了光学弯沉、瑞士、法国研制了光学弯沉仪，它的特点是把它的特点是把测点与点与读数装置分开，消除了支座位移的影数装置分开，消除了支座位移的影响。响。为了提高了提高测试速度，各国都速度，各国都对快速快速连续或或动态测定定进行了研究，行了研究，现在用得比在用得比较普遍的有法国洛克普遍的有法国洛克鲁瓦式自瓦式自动弯弯沉沉仪，日本、丹麦等国家，日本、丹麦等国家发明并几明并几经改改进形成的落形成的落锤式弯式弯沉沉仪(FWDFWD)，美国的振，美国的振动弯沉弯沉仪等。等。22 弯沉弯沉值的的测试方法方法我国引我国引进的几种弯沉的几种弯沉测试方法各自特点方法各自特点的的简单比比较23 1 1目的和适用范目的和适用范围 1 1)本方法适用于本方法适用于测定各定各类路基路面的回路基路面的回弹弯沉，弯沉，用以用以评定其整体承定其整体承载能力，可供路面能力，可供路面结构构设计使用。使用。2)2)沥青路面的弯沉青路面的弯沉检测以以沥青面青面层平均温度平均温度2020时为准，当路面平均温度在准，当路面平均温度在(202)(202)以内可不以内可不修正，在其他温度修正，在其他温度测试时，对沥青青层厚度大于厚度大于5cm5cm的的沥青路面，弯沉青路面，弯沉值应予温度修正。予温度修正。u贝克曼梁法克曼梁法24 2 仪具与材料具与材料（1）测试车BZZ-100标准准车，双，双轴、后、后轴标准准轴荷荷载100KN 轮胎充气胎充气压力力0.70MPa 单轮传压面当量面当量圆直径直径21.30cm 轮隙隙宽度度应满足能自由插入弯沉足能自由插入弯沉仪测头25（2）路面弯沉）路面弯沉仪由由贝克曼梁、百分表及表架克曼梁、百分表及表架组成；成；26 贝克曼粱由合金克曼粱由合金铝制成，上有水准泡，制成，上有水准泡，总长3.6m3.6m或或5.4m5.4m，杠杆比杠杆比(前臂与后臂前臂与后臂长度之比度之比)一般一般为2 2：l l，要求，要求刚度好，度好，质量小，精度高，灵敏度高和使用方便。量小，精度高，灵敏度高和使用方便。弯沉弯沉值采用百分表量得，也可用自采用百分表量得，也可用自动记录装置装置进行行测量。量。当在半当在半刚性基性基层沥青路面、水泥混凝土路面上青路面、水泥混凝土路面上测定定时，应采用采用长度度为5 5.4m4m的的贝克曼梁弯沉克曼梁弯沉仪；对柔性基柔性基层或混合式或混合式结构构沥青路面可采用青路面可采用长度度为3 3.6 m6 m的的贝克曼梁弯沉克曼梁弯沉仪测定。定。27（3）接触式路面温度）接触式路面温度计（4）其他：皮尺、口哨、白油漆或粉笔等。）其他：皮尺、口哨、白油漆或粉笔等。3试验方法与步方法与步骤（1）试验前准前准备工作工作 检查汽汽车后后轴轴重重测定定轮胎接地面胎接地面积检查百分表灵敏情况百分表灵敏情况 测定气温及地表温度等。定气温及地表温度等。28（1）试验前准前准备工作工作 检查并保持并保持测定用定用标准准车的的车况及制况及制动性能良好，性能良好，轮胎胎胎胎压符合符合规定充气定充气压力。力。向汽向汽车车槽中装槽中装载(铁块或集料或集料)，并用地中衡称量汽，并用地中衡称量汽车后后轴总质量及量及单侧轮荷荷载，均，均应符合要求的符合要求的轴重重规定，定，汽汽车行行驶及及测定定过程中程中轴重不得重不得变化。化。测定定轮胎接地面胎接地面积：在平整光滑的硬：在平整光滑的硬质路面上用千斤路面上用千斤顶将汽将汽车后后轴项起，在起，在轮胎下方胎下方铺一一张新的复写新的复写纸，轻轻落下千斤落下千斤顶，使，使车轮缓缓下放，即在方格下放，即在方格纸上印上上印上轮胎胎印痕，然后再印痕，然后再顶起后起后轮，取出厘米，取出厘米纸，注明左、右，注明左、右轮，用笔均匀划出用笔均匀划出轮胎印迹周界，用求胎印迹周界，用求积仪或数方格的方法或数方格的方法测算算轮胎接地面胎接地面积F F，准确至，准确至0.1cmcm2。29（1）试验前准前准备工作工作 检查弯沉弯沉仪百分表百分表测量灵敏情况。量灵敏情况。当在当在沥青路面上青路面上测定定时，用路表温度，用路表温度计测定定试验时气温及路表温度气温及路表温度(一天中气温不断一天中气温不断变化，化，应随随时测定定)，并通，并通过气象台了解前气象台了解前5d5d的平均气温的平均气温(日日最高气温与最低气温的平均最高气温与最低气温的平均值)。记录沥青路面修建或改建青路面修建或改建时材料、材料、结构、厚度、构、厚度、施工及养施工及养护等情况。等情况。30（2 2）测试步步骤 测点布置。点布置。测点点应在路面行在路面行车车道的道的轮迹迹带上，并用白油漆上，并用白油漆或粉笔画上或粉笔画上标记。将将试验车后后轮轮隙隙对准准测点后点后约3-5cm3-5cm处的位置。的位置。将弯沉将弯沉仪插入汽插入汽车后后轮之之间的的缝隙隙处，与汽，与汽车方方向一致，粱臂不得碰到向一致，粱臂不得碰到轮胎，弯沉胎，弯沉仪测头置于置于测点上点上(轮隙中心前方隙中心前方3 35cm5cm处)，并安装百分表于弯沉，并安装百分表于弯沉仪的的测定杆上，百分表定杆上，百分表调零。用手指零。用手指轻轻叩打弯沉叩打弯沉仅，检查百百舟表是否舟表是否稳定回零。定回零。弯沉弯沉仪可以是可以是单侧测定，也可以双定，也可以双侧同同时测定。定。31测定者吹哨定者吹哨发令指令指挥汽汽车缓缓前前进，百分表随，百分表随路面路面变形的增加而持形的增加而持续向前向前转动。当表。当表针转动到到最大最大值时，迅速，迅速读取初取初读数数dl。汽汽车仍在仍在继续前前进，表，表针反向回反向回转，待，待汽汽车驶出弯沉影响半径出弯沉影响半径(3m以上以上)后，吹口哨或后，吹口哨或挥动红旗指旗指挥停停车。待表待表针回回转稳定后定后读取取终读数数d2。每个每个测点的回点的回弹弯沉弯沉值：Li=（dld2）2 汽汽车前前进的速度宜的速度宜为5kmh左右。左右。32贝贝克曼梁弯沉克曼梁弯沉克曼梁弯沉克曼梁弯沉仪测仪测定路面弯沉定路面弯沉定路面弯沉定路面弯沉33标标准准车车后后轮轮轮轮隙隙34弯沉弯沉测试测试35弯沉弯沉仪的支点的支点变形修正形修正 当采用当采用长度度为 3.6m的弯沉的弯沉仪对半半刚性基性基层沥青青路面、水泥混凝土路面等路面、水泥混凝土路面等进行弯沉行弯沉测定定时，有可能引，有可能引起弯沉起弯沉仪支座支座处变形，因此形，因此测定定时应检验支点有无支点有无变形形此此时应用用另一台另一台检验用的弯沉用的弯沉仪安装在安装在测定用的定用的弯沉弯沉仪的后方，其的后方，其测点架于点架于测定用弯沉定用弯沉仪的支点旁。的支点旁。当汽当汽车开出开出时，同，同时测定两台弯沉定两台弯沉仪的弯沉的弯沉读数，如数，如检验用弯沉用弯沉仪百分表百分表有有读数数，即，即应该记录并并进行支点行支点变形修正。形修正。当在同一当在同一结构构层上上测定定时，可在不同的位置，可在不同的位置测定定5次，求平均次，求平均值，以后每次，以后每次测定定时以此作以此作为修正修正值 3637此此时路面路面测点的回点的回弹弯沉弯沉值可以按下式可以按下式计算。算。L LT T=(L(Ll l-L L2 2)2+(L)2+(L3 3-L L4 4)6 6 式中：式中：L L1 1车轮中心中心临近弯沉近弯沉仪测头时测定用弯定用弯沉沉仪的最大的最大读数数(0(0.0lmm)0lmm)；L L2 2汽汽车驶出弯沉影响半径后出弯沉影响半径后测定用弯沉定用弯沉仪的最的最终读数数(0.01m0.01mm)m)；L L3 3 车轮中心中心临近弯沉近弯沉仪测头时检测用用弯沉弯沉仪的最大的最大读数数(0.01m0.01mm)m)L L4 4汽汽车驶出弯沉影响半径后出弯沉影响半径后检测用弯用弯沉沉仪的的终读数数(0.01m0.01mm)m).当采用当采用长度度为5 5.4m4m的弯沉的弯沉仪测定定时，可不，可不进行行支点支点变形修复形修复。384 4结果果计算整理算整理路段内路段内实测路表弯沉代表路表弯沉代表值可按下式可按下式计算。算。L L检=L Lr rKKl lK K2 2式中：式中：L L检路段内路段内实测路表弯沉代表路表弯沉代表值(0.010.01mm)mm)；L Lr r评定路段的代表弯沉定路段的代表弯沉值(O(OO 1 mm)O 1 mm)；K Kl l温度修正系数；温度修正系数；K K2 2季季节影响系数；影响系数；L L检LLd d路基或路面的弯沉符合要求，路基或路面的弯沉符合要求，L Ld d为设计弯沉弯沉 沥青面青面层厚度大于厚度大于5cm5cm且路面温度超且路面温度超过(202)(202)范范围时，回，回弹弯沉弯沉值应进行温度修正。行温度修正。另外，另外，还应考考虑季季节影响系数和湿度影响影响系数和湿度影响系数。系数。395、温度修正系数、温度修正系数查图法法（1）测定定层沥青的平均温度按下式青的平均温度按下式计算算;T=（T25+Tm+Te）/3T25:根据根据T0查图得出的路表下得出的路表下25mm处的温度，的温度，Tm:根据根据T0查图得出的得出的沥青青层中中间深度的温度，深度的温度，Te:根据根据T0查图得出得出沥青青层底面底面处的温度，的温度，T0：测定定时路表温度与路表温度与测定前定前5d日平均气温的平均日平均气温的平均值之和，日平均气温之和，日平均气温为日最高气温与最低气温的平日最高气温与最低气温的平均均值。4041（2 2）不同基）不同基层的的沥青路面弯沉青路面弯沉值的温度修正系的温度修正系数数K K，根据根据沥青平均温度青平均温度T T及及沥青青层厚度厚度，分，分别由由下面两下面两图求取求取4243（3)3)沥青路面回青路面回弹弯沉的按式弯沉的按式计算：算：l l2020=l=lt tK K 式中：式中：K K温度修正系数；温度修正系数；l l2020换算算为2020的的沥青路面回青路面回弹弯沉弯沉值(0.01mm);(0.01mm);l lt t测定定时沥青青路路面面平平均均温温度度为t t时的的回回弹弯弯沉沉值(0.01mm);(0.01mm);44计算法算法456 6、报告告报告告应包括下列内容：包括下列内容：(1)(1)弯沉弯沉测定表、支点定表、支点变形修正形修正值、测试时的路的路面温度及温度修正面温度及温度修正值。(2)(2)每一个每一个评定路段的各定路段的各测点弯沉的平均点弯沉的平均值、标准差及代表弯沉。准差及代表弯沉。46