浅析贝克曼梁法检测路面弯沉的探讨

李靖华 伍姝娜

路面的弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。路面弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路面表面轮隙位置产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。它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。目前在我国检测路面弯沉值普遍采用的是传统的贝克曼梁法(Benk leman Beam，简称BB)，该法使用广泛且已有很多成熟的使用经验。贝克曼梁法是我国目前广泛使用的一种弯沉检测方法。该方法操作简单，有许多客观和主观的因素影响测试结果，对工程质量的准确评价带来了一定的影响。

1 贝克曼梁法

1.1 工作原理

贝克曼梁法进行路面弯沉测量的基本原理是杠杆原理，即利用载重汽车对路面加载，通过百分表测得路面回弹变形。工作原理简单，主要依赖人工操作完成。这种方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉值，用以评定其整体承载能力。而利用本方法测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用。

1.2 仪具与材料

1)标准车。标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎的载重汽车，测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴10 t的BZZ-100标准车;其他等级公路可采用后轴6 t的BZZ-60标准车。测定弯沉用的标准车是很重要的。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，已找不到该车型作为标准车型。因此必须用其他车型代替，现行的国家试验方法(JTJ 059-95)附录条文说明9.1仅规定轴重和轮胎气压等主要参数，凡符合这些参数的车型皆可使用(见表1)。

现以某东风车型为例分析其作为弯沉检测用车的可行性。

a.后轴标准轴载的实现。采用混凝土试块加载，一共 3块，每块尺寸约2.0m×0.7m×0.8m，总重8.2 t。通过理论计算分析出空车重心及后轴轴载为 100 kN时试块中心的摆放位置，以方木架固定。b.轮胎充气压力的实现及单轮传压面当量圆直径。轮胎充气压力，用轮胎气压表控制在(0.70±0.05)MPa。轮胎在充气压力为0.7MPa时，以数方格的方法求得单轮传压面积为361 cm2，换算单轮传压面当量圆直径为21.45 cm，满足规范(21.30±0.5)cm的要求。c.为保证弯沉仪测头能自由插入轮隙，在双轮中间加垫块扩大轮隙宽度，调整后双轮间隙最小处 4.5 cm，能满足自由插入弯沉仪测头的测试要求(弯沉仪测头宽2 cm)。在弯沉检测过程中，弯沉车的各项关键技术指标，都控制在规范允许的范围之内。因此，此类车型完全可以满足弯沉检测的要求。

2)路面弯沉仪。弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯沉仪长度有两种:一种为3.6m，前后臂分别为2.4m和1.2m;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。

3)皮尺、粉笔等其他工具。

表1 测定弯沉用的标准车参数(JTJ 059-95)

1.3 步骤

1)在测试路段布置测点用皮尺量取，每 20m布置一个测试点，测点布置在路面行车车道的轮迹带上，并用白粉笔画上标记。

2)将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上，并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，记下百分表初始读数，弯沉仪单侧测定。

3)指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径(3m以上)后，指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数。

1.4 路面弯沉的计算

路面测点的回弹弯沉值:

其中，LT为在路面温度T时的回弹弯沉值，0.01mm;L1为车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数，0.01mm;L2为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:

其中，L3为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为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:

其中，LR为一个评定路段的代表弯沉，0.01mm;L为一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值，0.01mm;S为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为与保证率有关的系数，采用表 2数值。

表2 ZA取值标准

当路基和柔性基层、底基层的弯沉代表值不符合要求时，可将超出L±(2～3)S的弯沉特异值舍弃，重新计算平均值和标准差。对舍弃的弯沉值大于L±(2～3)S的点，应找出其周围界限，进行局部处理。用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时，应按两个独立测点计，不能采用左右两点的平均值。

2 弯沉测试操作过程中的注意事项

1)百分表灵敏度。安装经过计量校验的百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻叩弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。2)汽车行驶速度。应该缓慢行驶，宜为 5 km/h左右。3)百分表读数。百分表指针转动到最大值时，迅速读取初读数 L1，待汽车驶出弯沉影响半径(约3m)后，表针回转稳定后读取终读数L2。注意一定要读取表针的最大值和最小值。在实际测试中发现有些人员将百分表测杆调的过长或过短，这将会影响最大值和最小值的准确读取，从而使测得的弯沉数据偏小。一般来讲，应使测杆位置适中，即表针一般在 300～400之间，使得能够准确地读取最大值和最小值。4)弯沉测试频率。测定代表弯沉值时，应以每千米每一双车道为一评定路段。每路段检查 80个～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。5)温度修正。对于沥青路面来说，弯沉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。因此，如在夏天测定时，由于过硬，也会产生失真现象。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℃为测定沥青路面弯沉值的标准状态。当沥青面层厚度不大于5 cm时，不需要温度修正;当路面温度在20℃±2℃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。

3 结语

国内外普遍采用回弹弯沉值来表征路基、路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之越大。因此，在道路工程中，路面回弹弯沉值作为一项重要的检测指标，反映了路面的整体强度质量，是检验路面是否达到设计要求重要指标之一。由此可见，正确测试路面回弹弯沉对正确评价路面质量有极其重要的作用，而且准确规范的测量弯沉值对于各个公路工程单位的工程质量管理都有着十分重要的意义。

[1] JTJ 059-95，公路路基路面现场测试规程[S].

[2] 交通部基本建设质量监督站.路基路面试验检测技术[M].北京:人民交通出版社，2000.

[3] JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].