李玉龙
奈曼旗地方道路养护中心 内蒙古自治区通辽市 028300
摘要:回弹挠度是指在规定的标准轴载下,路基或路面表面轮隙中心处产生的垂直回弹变形值。现阶段,国内外普遍采用回弹挠度值来表示路基和路面的承载能力。回弹弯沉值越小,则路基路面承载能力越大,反之承载能力越小。在我国,回弹弯沉值不仅用于路基路面设计(设计弯沉)和施工质量验收中(验收弯沉),而且还用于旧路补强设计中,是道路工程设计、施工、验收及养护阶段的一项重要指标。
关键词:公路;路基路面检测;回弹弯沉检测
公路工程的建设中一些施工质量问题和荷载作用下暴露出的缺陷始终是试验检测工作的重点关注对象,为了更好的完成检测指标和任务,必须要采取合理的检测方法和技术手段,将以回弹弯沉这种常见的检测模式来分析其在路基和路面的工程建设中的具体应用情况,进一步来明确其应用的原则,为检测工作提供一些切实可行的建议和意见,提高检测工作的效率和质量,减少质量疾病的发生。
一、回弹弯沉检测技术概念
路基路面弯沉回弹检测技术是借助经过标定的标准轴载组作用下,被检测路基、路面在轴载作为位置的轮隙之间产生的同路基、路面结构相互垂直的变形值及对应位置的回弹值,路基、路面弯沉回弹值的检测精度控制在0.01mm。通过检测路基路面结构的回弹弯沉值,可以直接反映出拟检测位置路基及路面结构的抗弯承载强度及抗变形刚度,且通过路基、路面回弹弯沉测定值可以定量测算出道路目前的服役能力。目前最为常用的检测方法为贝克曼梁检测法。一般情况下,回弹弯沉值与路基路面结构的塑性变形值呈正相关关系;与路基、路面结构的抗疲劳荷载能力呈负相关关系;经过试验研究发现,在长期重载及反复荷载的耦合作用下,路基路面弯沉变化呈现出典型的三个阶段,即:缓慢发展阶段、暂时稳定阶段及快速发展阶段,在道路路基、路面结构弯沉值检测过程中,以结构是否进入暂时稳定阶段作为评价道路路用性能的临界指标。
二、回弹弯沉检测原则
1.科学管理原则。首先,对公路路面回弹弯沉进行检测时,要按照科学管理的原则。实际操作过程中,应该按照公路工程的相关实际情况,并结合对回弹弯沉检测的特定标准,从而能够在公路工程的回弹弯沉检测过程中,有效实现检测方法的制定。根据科学管理的原则对回弹弯沉检测过程进行有效合理的管理,在每一步检测过程中,都要严格按照标准进行,这样可以充分有效的确保检测得出的数据实用性比较强。
2.质量优先原则。公路的修建要确保好坏,而回弹弯沉值的大小能够直接的表现出整体公路的刚度与强度,从而可以充分调节公路的使用状态,以此来进一步提高公路的质量,因此回弹弯沉值的大小对公路的质量控制有着重要的意义。同时,如果公路的质量没有得到保证,那么,对于回弹弯沉检测在实际的发展过程中,没有任何的借鉴作用。
3.程序公正原则。程序公正原则是为了在整体检测环节当中,充分保证检测过程的透明性,并为保证检测过程中的合理有效,在路基路面的检测过程中,按照既定的符合相关规范要求的检测方案,将测量出来的数据保证准确有效,以便可以充分提高检测工作的水平。
三、实际检测工作中回弹弯沉的检测方法运用
1.工程实例。某公路工程全长23.45km,主要采用贝克曼梁弯沉仪和落锤石弯沉仪这两种检测法对桩号K1560+926和桩号K1584+371进行弯沉试验,以检测老路路面的弯沉度,通过制定合理的改造方案改善公路基层被破坏的现状,进而实现公路运输安全的目标。
2.弯沉试验检测方案。本工程在进行弯沉试验过程中所检测出的数据均通过位移传感器等装置进行记录,并通过计算机可输出路面弯沉检测计算结果。具体内容为;(1)贝克曼梁法。试验路基弯沉检测对比实验中,贝克曼梁法是国内公路路基弯沉检测的常用方法。
本工程实验检测方法的检测设备由原本的静态弯沉仪转变为稳态弯沉仪,在严格按照工艺技术要求操作下,路基弯沉数据通过位移传感器等装置被自动记录下来,通过计算机可输出路段弯沉检测统计计算结果。该检测方法的工作原理是通过载重车辆对路面实施加载,并采用百分表记录回弹弯沉数据,其主要用于公路路基及路面的回弹弯沉检测中,可对公路整体实际承载力进行判定。试验过程为:将梁的端头防止在测试车辆后轴双轮前方的测点处-借助支点将后梁的1/3处支撑到底座上,并在梁末端放置百分表,以对梁端头的升降量进行测量-在K1560+926车辆行驶过程中,记录百分表中的最大值,同时准确记录车辆行驶结束后的百分比读数。(2)自动弯沉试验。1)在测试前对相关设备和仪器继续拧检查,并标定自动弯沉仪、位移传感器等设备的精准度;2)测试过程:首先将弯沉测定梁放置在车底盘的前端,车辆在路段均匀行驶,实现对弯沉值的自动记录;待测定梁移至下一个测量点后,采用连续测定的K1584+371路段弯沉值,并利用计算机将弯沉结果进行输出;将相关数据以文本的形式进行有效存储;3)在正确输入信息和数据的基础上,实施命令后可得到弯沉峰值柱状图,进而得出峰值、距离和温度等相关参数。K1584+371路基传感器分布在荷载中心距离2.5m范围内,对弯沉盆图形进行分析,并对曲率半径进行计算;4)自动弯沉仪所得的结果是总弯沉值而贝克曼梁法得出的是回弹弯沉,在二者结合的基础上,可得出回弹弯沉和总弯沉的计算公式,进而完成这二者的良好计算,以实现路基强度的评定价值。(3)落锤式弯沉试验。落锤式弯沉仪的工作原理是利用重锤在自落过程中所产生的冲击荷载对弯沉程度进行测定。为了达到模拟车辆荷载的效果,可根据实际情况调节重锤自由落体的高度及重锤自身重量。待车辆放置在K1560+926段与K1560+926路面之间后,需将速度传感器放置在荷载轴线处,以获取动弯沉盆曲线。在落锤式试验完成后,可利用计算机对落锤装置进行有效控制,不同区域的传感器将落锤自落过程中所产生的冲击荷载进行自动记录,并将记录结果上传至计算机中,通过计算机分析可得出相应的弯沉值。在输入正确信息和参数的基础上,实施命令,得到弯沉峰值柱状图,从而得出峰值以及距离和温度等相关数据值。K1584+371路基或柔性基层沥青路面传感器分布在距荷载中心2.5m范围内,分析弯沉盆图形,对曲率半径进行计算并显示。与此同时,以有效数据为依据,计算出测定值的平均值、标准差和弯沉值,自动弯沉仪得出的是总弯沉,然而贝克曼梁法得出的是回弹弯沉,在两者结合的基础上,得出回弹弯沉与总弯沉的关系式,致使两者得到较好的换算,实现路基强度评定价值。
3.弯沉测试结果及温度修正。在弯沉试验开展的而过程中,百分表会随着路面变形的增加而继续转动向前,当表针转动到最大读取数值时,读取初读数L1,弯沉仪侧头置于测点上,待表针回转稳定后再读取终读数L2。相关计算公式为。
LT=(L1-L2)×2。
上述式中,LT表示路面温度为T时的回弹值;L1表示车轮中心接近弯沉仪侧头时,百分表的最大读数值;L2表示车辆行驶出弯沉影响半径后,百分表的最大读数值。弯沉仪支点变形修正的过程中,路面测点的回弹弯沉值可按照下述公式进行计算:
LT=(L1-L2)×2+(L3-L4)×6
该方法适用于弯沉仪支座处存在变形,但百分表架处路面已经变形的现象。另外,在沥青面层厚度超过5cm,且路面温度超过20℃时,需对回弹弯沉值进行温度修正,弯沉检测本质上是在计算机控制下的自动测量,可将弯沉平均值等数值打印出来,通过对测试结果计算及温度修正,即可得出二者之间的关系,并将采用落锤式弯沉仪所测量的弯沉值转换为贝克曼梁的静态回弹弯沉值。
总之,路基回弹弯沉值不仅能反映整个道路建筑物的刚度和强度,而且还和路面的公路的具体使用状态之间存在着一定的联系,正确的测试能有效提高高速公路的利用效率,加强我们对公路质量的掌握,并及时采取有效措施进行管理。
参考文献:
[1]李萍.浅谈路基路面回弹弯沉检测中存在的问题.2018.
[2]张明项.路基路面试验检测技术—回弹弯沉检测方法.2017.