贝克曼梁测定路面弯沉的工程应用

任小艳(1.兰州交通大学;2.甘肃交通职业技术学院)

1 前言

我国《沥青路面设计规范》将标准车两轮轮隙间的回弹弯沉作为路面设计中厚度计算的标准指标，同时公路养护规范明确要求，我国高速公路每年都要检测一次弯沉，以了解路面承载能力情况。因此路面回弹弯沉的检测工作显得尤为重要。贝克曼梁法以其操作、实验设备简单在我国应用成熟，被确定为标准试验。

2 贝克曼梁工作原理

贝克曼梁法利用杠杆原理制成杠杆式弯沉仪测定轮隙弯沉，由贝克曼梁、百分表及表架组成。贝克曼梁由合金铝制成，上有水准泡，其前臂(接触地面)与后臂(装百分表)长度比为2∶1。弯沉仪长度有两种，分别是3.6 m和5.4 m。当在半刚性基层、沥青混凝土或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长5.4 m的贝克曼梁;对柔性基层沥青路面或混合式结构沥青路面可采用3.6m贝克曼梁，但应进行支点修正。

表1 贝克曼梁法测定弯沉时的参数指标

3 工程应用中常见问题及分析

由于贝克曼梁法测定路面回弹弯沉在我国应用已久，已取得成熟的经验，但实际工程中由于试验人员素质参差不齐，对规范的理解和掌握差别较大等原因，该方法测定的路面回弹弯沉的准确度和精度很难得到保证，主要现象及原因分析如下。

(1)选点代表性不足。选点位置没有代表性，试验选点并没有按照数理统计的方法进行随机取样，而是随意选点，选点位置主观性大，失去了试验点的代表意义;其次是选点数量不足，不能保证试验的频率要求，数据过少试验结果变异系数偏大，根据数理统计方法确定，为满足95%的保证率，要求弯沉检测率不得低于每公里每车道80个点。

(2)测试车不标准。工程试验选定测试车时，主要注重车型与规范一致，后轴为单轴双轮组。事实上，该试验对测试车的要求是相当严格和细致的。如后轮间隙必须足够以保证贝克曼梁测头能够自由深入，车轮间隙过小，在车辆缓缓前进过程中测头会受到碰撞，通过灵敏的百分表就会有比较大的读数差异。标准车BZZ-100，同时规定了车辆后轴重，更重要的是根据表1应满足压强要求，实际工程中，实验测试车主要为工地运料车，通过车身装满工程材料等物满足车轴重100 kN的要求，但往往忽略了压强的测试，没有具体测试轮胎的实际接地面积并通过改变轮胎的充其量、更换轮胎等方式满足压强达到0.70 MPa的规定。轮胎的类型、轮胎的花纹、轮胎的层级等对试验结果都有一定的影响。

(3)百分表倒转。贝克曼梁法通过测试车缓缓前进拟测定路面在静态荷载作用下的回弹弯沉。测试车在前进过程中对测试点产生最大的弯沉量，随着测试车远离测试点，弯沉量逐渐降低直至不变，通过最大弯沉与参与变形的计算确定路面的回弹弯沉。根据分析正确的测试现象应该是百分表先顺时针增大后逆时针减小直到最初读数。实际工程中的常见现象主要有百分表倒转，说明没有弯沉增大的变化过程，即测试车停放位置比测试点靠前，测试车只有远离测点的过程，正确的停车位置应在测点后方3～5 cm。另一种现象是百分表有增大有减小，但是百分表的终读数小于初读数，通过多次试验发现，此类现象发生原因是①百分表灵敏度不足影响试验结果;②百分表的测试面不平，百分表所测点位置发生变化;③测试车后轮间隙太小，测试车轮胎前进过程中碰撞贝克曼梁，测点位置发生变化等情况。

(4)试验操作不规范。受到公路施工工期的影响，路面弯沉不能满足在竣工后第一个不利季节测试的时间要求，所以大部分工程试验的条件是不标准的。对于沥青路面，当路面厚度超过5 cm时必须进行温度修正，如果没有在不利季节试验还应进行季节的修正。实践中，部分试验人员也进行了实测温度的测定进行温度修正，但必须指出的是温度修正时不应只测定试验时的路表温度，尤其在大气温度发生突然变化时，路表温度与路面整个结构温度差异最大，通常需要用路表以下25 mm深度温度、结构层1/2深度温度、结构层层底温度以及试验前5 d的平均温度进行温度修正。

随着交通荷载不断的重型化，我国沥青路面设计时考虑车辆对路面产生的弯沉盆半径为3 m。所以未能采用5.4 m贝克曼梁试验的结果要进行支点修正，为了减小支点修正过程中产生的新误差，所以有条件的尽可能采用5.4 m贝克曼梁进行试验，以保证试验精度。

(5)数据处理不正确。对于弯沉的检测数据应采用数理统计的方法进行处理，以便对路面整体承载能力做出准确的判断。路面回弹弯沉代表值反映了路面的整体质量，当弯沉代表值不符合要求时，不能盲目进行全面返工以造成不必要的工程浪费，应根据拉依达法对可疑数据进行舍弃，重新计算平均值和标准差。对舍弃的弯沉值大于+(2～3)S的点应找出其周围界限，进行局部处理。

(6)试验人员责任心和职业素质不足。贝克曼梁法测定路面回弹弯沉方法简单，易于操作，但速度较慢，试验频率要求高，工程试验人员易不认真、不重视，对试验过程中出现的问题又不会进行及时分析改正，按照习惯以为有测试结果就行，忽略试验的规范性和精度要求。

4 结论

贝克曼梁法测定路面回弹弯沉已被应用于公路施工、竣工验收、养护管理各个施工环节，路面贝克曼梁法测定路面弯沉虽然操作简单，易于操作，但只有规范操作，正确领会试验规程要点才能准确反映路面整体承载能力。

[1]费月英，任小艳.公路工程检测技术[M］.成都:西南交通大学出版社，2011.

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