路面彎沉是反映路面各結構層整體強度和剛度的重要指標,同時(shí)也與路面的使用狀態(tài)存在著(zhù)一定的內在聯(lián)系。

　　1、路面彎沉的變化規律

　　路表彎沉的變化,是一個(gè)多方面因素綜合作用的復雜過(guò)程。路基路面各層的材料性質(zhì)、結構組成類(lèi)型、壓實(shí)狀況、壓實(shí)程度、溫濕度環(huán)境、氣候條件、交通組成、檢測時(shí)的環(huán)境條件以及所使用的儀器設備及檢測人員的檢測水平等均對彎沉的大小產(chǎn)生很大影響。

　　瀝青路面的表面彎沉變化過(guò)程分為三個(gè)階段。路面竣工后的前1～2年為第一階段。在這一階段,由于車(chē)輛荷載的重復碾壓,漸趨壓實(shí),加上半剛性基層材料隨著(zhù)齡期強度增長(cháng),從而導致路表彎沉將逐漸減小,大約在路面竣工后的第2年達到最小值。

　　路面竣工后的第2年到第4年為第二階段。在這一階段,表現為路表彎沉的不斷增長(cháng)。這是因為,一方面半剛性基層的強度增長(cháng)已十分緩慢,并逐漸趨于相對穩定狀態(tài);另一方面,由于車(chē)輛荷載的重復作用以及水、溫度狀況的變化,加之路面混合料本身因拌和不均勻,而導致強度不均勻性等因素的影響,結構內部的微觀(guān)缺陷將因局部范圍的應力集中而擴展,并逐漸出現小范圍的局部破壞,從而導致路面結構整體剛度的下降,使得路表彎沉急劇增大。

　　路面竣工3-4年后直至達到極限破壞狀態(tài)為彎沉變化的第三階段。在這一階段,路面由于各種復雜因素產(chǎn)生的局部強度不足的問(wèn)題已充分暴露,內部缺陷附近局部區域積蓄的高密度能量也已通過(guò)缺陷的擴展而轉移,并自動(dòng)實(shí)現了整個(gè)系統的能量平衡,從而使得結構內部損傷的進(jìn)一步發(fā)展得到抑制。

　　2、路面現場(chǎng)彎沉測試

　　2.1貝克曼梁彎沉測試

　　用貝克曼梁測試彎沉,作為施工驗收及補強設計時(shí)彎沉檢驗的手段,是我國通行的做法,同時(shí),在我國也一直是路面結構設計的基本參數。

　　1)在我國現階段,一般測試的是路面回彈彎沉而非總彎沉;

　　2)溫度修正不準確,往往僅利用當時(shí)的氣溫進(jìn)行溫度修正;

　　3)測試前必須對彎沉測試車(chē)軸重、裝載是否偏位、輪壓等指標進(jìn)行復查;

　　4)目前我國多采用半剛性基層瀝青路面,因此宜采用5.4m彎沉儀,以避免支點(diǎn)沉降的影響;

　　5)應注意彎沉儀測頭的位置,測頭應置于測點(diǎn)上,即輪隙中心前方3cm-5cm;

　　6)代表彎沉測試的時(shí)間應選在路面竣工后第一年的最不利季節。

　　2.2 JG型自動(dòng)彎沉儀彎沉測試

　　JG型自動(dòng)彎沉儀的基本工作原理與貝克曼梁彎沉測試的原理相同,都是簡(jiǎn)單的杠桿原理。其本質(zhì)是貝克曼梁的自動(dòng)化形式。它利用了檢測車(chē)本身后軸的軸重,安裝在汽車(chē)底盤(pán)下方類(lèi)似于貝克曼梁支架的測量架,實(shí)現了彎沉測試的自動(dòng)化。

　　該方法測試的彎沉數據是路面在車(chē)輛荷載作用下的總彎沉,可為路面養護管理系統提供可靠的強度數據,同時(shí)可用于新建路面、路基的施工質(zhì)量控制及施工質(zhì)量驗收。

　　2.3落錘式彎沉儀彎沉檢測

　　落錘式彎沉儀(FWD)通過(guò)計算機控制下的液壓系統提升并釋放——重錘,對路面施加一脈沖荷載,來(lái)模擬行車(chē)荷載對路面的作用。通過(guò)起落架上7—9個(gè)高頻速度傳感器測定距加載板不同距離處路面的彎沉。FWD彎沉測試數據為路面結構的進(jìn)一步分析評價(jià)提供了豐富的信息。

　　FWD彎沉測試系統直接在路面上模擬運動(dòng)著(zhù)的汽車(chē)輪載,從根本上改變了傳統靜態(tài)彎沉測試系統的缺陷,反映了路面結構的“現場(chǎng)”真實(shí)特性。FWD應用范圍廣,可用于瀝青路面及水泥混凝土路面,還可用于路面結構脫空識別及路面板間傳荷效率分析。路面彎沉測試精度為1μm,系統誤差2%,為反算路面各層材料參數創(chuàng )造了條件。該設備測速快,自動(dòng)化程度高,測試時(shí)對交通干擾小。

　　3、其它測定路面彎沉的方法

　　3.1 自動(dòng)彎沉儀測定路面彎沉

　　自動(dòng)彎沉儀是利用貝克曼梁測定原理快速連續測定的設備,并在標準條件下每隔一定距離連續測試路面的總彎沉及測定路段的總彎沉的平均值。洛克魯瓦型自動(dòng)彎沉測定車(chē)由測試汽車(chē)、測量機構、數據采集系統三部分組成,測量機構安裝在測試車(chē)底盤(pán)下面,測臂夾在后軸輪隙中間。自動(dòng)彎沉儀測試時(shí)的速度必須保持穩定,應控制在3.0～3.5km/h范圍內。另外,當路面嚴重損壞、不平整、有坑槽時(shí),測定設備有可能損壞,或者當平曲線(xiàn)半徑過(guò)小時(shí),都不能檢測。

　　3.2 激光彎沉測定儀

　　激光彎沉測定儀是專(zhuān)門(mén)用來(lái)測定路面微小彎沉用的,這種微小彎沉一般在微米數量級。例如,冬季氣候條件下的瀝青混凝土路面,用一般貝克曼梁彎沉儀已無(wú)法測量。由于機械之間摩擦所產(chǎn)生的誤差已將微變彎沉覆蓋,因此只有用激光衍射辦法才能測出它的微小彎沉值。激光彎沉測定儀具有操作簡(jiǎn)易、精度高、讀數穩定、體積小、質(zhì)量特輕等特點(diǎn)。

　　3.3相互換算

　　當用自動(dòng)彎沉車(chē)或落錘式彎沉儀測定時(shí),首先應建立自動(dòng)彎沉車(chē)或落錘式彎沉儀與貝克曼梁檢測之間的相關(guān)關(guān)系,并將自動(dòng)彎沉車(chē)或落錘式彎沉儀測得的彎沉值換算為貝克曼梁的彎沉值,再計算路段的代表彎沉值。用自動(dòng)彎沉車(chē)或落錘式彎沉儀測定路表彎沉時(shí),應按5m的間距等距離布設測點(diǎn)。

　　4、路面彎沉測試設備的選用

　　我國現階段的路面彎沉測試,公路路基路面現場(chǎng)測試規程雖然推薦了自動(dòng)彎沉儀及FWD,但同時(shí)強調了貝克曼梁測定回彈彎沉,評定路面承載能力,回彈彎沉用于路面結構設計的權威性。同時(shí),我國的路面驗收、舊路補強設計也是以回彈彎沉為控制指標。因此,進(jìn)行自動(dòng)彎沉儀、FWD、貝克曼梁彎沉對比試驗很有必要。

　　相對于貝克曼梁,自動(dòng)彎沉儀、FWD具有測速快、精度高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。FWD由于很好地模擬了行車(chē)荷載對路面的動(dòng)力作用,并且可以得到測點(diǎn)彎沉時(shí)程曲線(xiàn),現階段被認為是最有效的路面承載能力評價(jià)設備。

　　目前,FWD、自動(dòng)彎沉儀還不能完全替代貝克曼梁,若找出各種檢測設備的相關(guān)關(guān)系對自動(dòng)化彎沉檢測設備的推廣應用大有好處。

　　由于各種彎沉測試設備荷載性質(zhì)不同,即使試驗中可保證荷載大小相同,但加荷方式相差很大,路面彎沉受溫度、濕度、材料性質(zhì)、路面結構組成等一系列因素的影響,所以,任何相關(guān)關(guān)系式只是在一定的范圍內對某一特定路面是正確的。同一條路在不同的季節,不同的剩余壽命其對比關(guān)系都是不同的,甚至差別很大。因此,在引用時(shí)應慎重考慮。