维普资讯 http://www.cqvip.com 总第２２０期 ２００７年第１期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２２０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２００７ 沥青路面弯沉值的变化及测试 包正荣 （贵州省黔东南苗族侗族自治州公路处摘要凯里５５６０００） 论述了沥青路面弯沉值变化的３个阶段，分析测定弯沉值的正确时间，着重介绍贝克曼 梁弯沉仪测试弯沉值的关键所在，并简要介绍其他３种测试路面弯沉值的方法。 关键词 沥青路面弯沉值测试 路面弯沉值不仅反映路面各结构层及土基的 应力集中而扩展，并逐渐出现小范围的局部破坏， 从而导致路面结构整体刚度的下降，使得路表弯 沉值急剧增大。如果设计不当，在施工过程中没 有严格控制好工程质量，或是工程质量的不均匀 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。因此工程竣工前，路面弯沉值作 为一项重要的检测指标，可以反映路面的整体强 度质量。在路面工程分项工程的质量评定中，高 速公路和一级公路的弯沉值分值分别为１５和２Ｏ 分，如弯沉值达不到设计要求，则该分项工程不能 评为优良。由此可见，了解路面弯沉值的变化规 性，则有可能在这一阶段出现局部路面的早期破 坏。 （３）路面竣工３～４年后直至达到极限破坏 状态为弯沉值变化的第三阶段。在这一阶段，路 面由于各种复杂因素产生的局部强度不足的问题 已充分暴露，内部缺陷附近局部区域积蓄的高密 度能量也已通过缺陷的扩展而转移，并自动实现 了整个系统的能量平衡，从而使得结构内部损伤 的进一步发展得到抑制。路面结构的整体刚度重 新达到一种新的较低水平的相对稳定。因此，路 表弯沉进入了一个相对稳定的缓慢变化阶段。即 所谓的结构疲劳破坏的稳定发展阶段，并一直延 续到路面结构出现疲劳破坏。 律、正确测试路面弯沉值，对于正确评价路面质量 有着极其重要的作用。 １路面弯沉值的变化规律 路表弯沉值的变化是一个多方面因素综合作 用的复杂过程。路基路面各层的材料性质、结构 组成类型、压实状况、压实程度、温湿度环境、气候 条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的 仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉值的 大小产生影响。 沥青路面的表面弯沉值变化过程分为以下３ 个阶段。 在路面竣工后的１～２年之间，路表弯沉值最 小。可见，在此期间路面整体结构处于最大刚度 状态。但是，在测定材料参数时，养生时间最长的 基层材料的设计龄期也只有６个月。这个时间正 （１）路面竣工后的１～２年为第一阶段。在 这一阶段，由于车辆荷载的重复碾压，渐趋压实， 再加上半刚性基层材料随着龄期强度增长，从而 好接近于路面竣工后第１年的不利季节。而且统 计结果表明，沥青路面弯沉值变化及测试竣工后 第１年不利季节的弯沉值与最大刚度状态所对应 的弯沉值比较接近。因此，将路面竣工后第１年 不利季节近似地假定为路面整体结构的最大刚度 状态，而取得沥青路面的设计状态。这个状态，也 将导致路表弯沉值逐渐减小，大约在路面竣工后 的第２年达到最小值。 （２）路面竣工后的２～４年为第二阶段。在 这一阶段，表现为路表弯沉值的不断增长。这是 因为：一方面半刚性基层的强度增长已十分缓慢， 并逐渐趋于相对稳定状态；另一方面，由于车辆荷 正是我们测量路面弯沉代表值的状态。 ２贝克曼梁弯沉仪路面弯沉值测试 载的重复作用以及水、温度等的变化，加之路面混 合料本身因拌和不均匀导致的强度不均匀性等因 素的影响，结构内部的微观缺陷将因局部范围的 由于目前工程上广泛使用贝克曼梁弯沉仪， 故现着重介绍贝克曼梁弯沉仪的使用方法，从标 准车、弯沉仪的选择、温度修正及弯沉值计算等方 面提出有关要点和注意事项。 收稿日期：２００６—０８—２５ 维普资讯 http://www.cqvip.com ４４ 包正荣：沥青路面弯沉值的变化及测试 ２００７年第１期 ２．１标准车 标准车为双轴、后轴每侧为双轮胎的载重汽 车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气 压等技术参数见表１Ⅲ。 表１ 测定弯沉值用的标准车参数 技术参数— 需 翌 后轴标准轴载／ｋＮ １００士１ ６０士１ 每侧双轮胎荷载／ｋＮ ５０士０．５ ３０士０．５ 轮胎充气压力／ＭＰａ ０．７０士０．０５ ０．５０士０．０５ 单轮传压面当量圆直径／ｅｒａ ２１．３０士０．５０ １９．５０士０．５０ 轮隙宽度 应满足能自由插入弯沉 仪测头的测试要求 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一６０标准车。测定弯沉用的标准车是很重要 的，我国一直规定用牌ＣＡ－１０Ｂ型及黄河牌 ＪＮ一１５０型作为２个荷载等级的标准车。但这２ 种车型逐渐淘汰和不再生产，渐趋灭绝。因此，规 范对标准车的规定，仅规定轴重、轮压、气压等主 要参数，凡符合这些参数的车型皆可使用。测试 前，应测定测试车的轴重、轮压、轮胎接地面积，与 标准车的要求相差不应超过表ｌ规定的值。如有 不符，应适当调整。 ２．２弯沉仪的选择及弯沉仪误差修正 弯沉仪由贝克曼梁、百分表及表架组成。弯 沉仪长度有２种：一种３．６ ｍ，前后臂长分别为 ２．４ ｍ和１．２ ｍ；另一种加长的弯沉仪长５．４ ｍ， 前后臂长分别为３．６ ｍ和１．８ ｍ。当在半刚性基 层沥青路面上测定时，宜采用长度为５．４ ｍ的贝 克曼梁弯沉仪，并采用ＢＺＺ一１００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。统计表明，上世纪６０年代中级路面弯沉 值的影响半径为０．５～ｌ ＩＴＩ；７０年代三级沥青路 面为ｌ～１．５ ｍ，二级路面为１．５～２ ｍ；９０年代高 等级公路兴建后，路面弯沉值的影响半径普遍已 发展到３ ｍ，有的已达到４ ｍ以上。在这种情况 下，３．６ ｍ弯沉仪臂长的支点已落入弯沉值影响 区，这样很难避免由于荷载车造成的支架下降变 形的影响，使测定的弯沉值偏小，造成测量误差。 因此，若采用３．６ ｍ的弯沉仪，测定时应先检验 支点有无变形，此时应用另一台检验用的弯沉仪 安装在测定用弯沉仪的后方，其测点架于测定用 弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，同时测定２台 弯沉仪的百分表读数，如检验用弯沉仪百分表有 读数，即应记录，将２台弯沉仪的测定弯沉值相 加，得到测点弯沉值，并进行支点变形修正。当在 同一结构层上测定时，可在不同位置测定５次，求 其平均值，以后每次测定时以此作为修正值。 ２．３弯沉测试频率 测定代表弯沉值时，应以每公里每一双车道 为一评定路段。每路段检查８０～１００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。 ２．４温度修正 对于沥青路面来说，弯沉值的测定是直接在 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，由于过软，也会产生失真现 象。所以，需要定出一个以温度为测定弯沉值的 标准状态Ｌ２］。 路面弯沉值是以摄氏２０℃为测定沥青路面 弯沉值的标准状态。当沥青面层厚度小于或等于 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。温度修正及回弹弯沉的计 算宜按下列步骤进行。 测定时的沥青层平均温度按下式计算： ｔ一（ｔ２５ ４－ｔＭ ４－ｔＥ）／３ 式中：ｔ为测定时沥青层平均温度，℃；ｔ。。为根据 ｔ。得出的路表下２５ ｍｍ处的温度，℃；ｔ 为根据 ｔ。得出的沥青层中间深度的温度，℃；ｔ 为根据ｔ。 得出的沥青层底面处的温度，℃；ｔ。为测定时路 表温度与测定前５ ｄ平均气温的平均值之和，℃。 日平均气温为日最高气温与最低气温的平 均值。 然后由沥青面层平均温度从路面弯沉温度修 正系数曲线查出沥青路面弯沉温度修正系数： Ｌ２ｏ—Ｌ，Ｋ 式中：Ｋ为温度修正系数；Ｌ。。为换算为２０℃的 沥青路面回弹弯沉值，０．０１ ｍｍ；Ｌ 为测定时沥 青面层内平均温度为ｔ时的回弹弯沉值，０．０１ ｍｍ。 ２．５路面弯沉值的计算 ｊ 路面测点的回弹弯沉值： Ｌ，＝２（Ｌｌ—Ｌ２） 式中：Ｌ，为在路面温度ｔ时的回弹弯沉值，０．０１ ｍｍ；Ｌ。为车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的 最大读数，０．０１ ｍｍ；Ｌ。为汽车驶出弯沉值影响 半径后百分表的终读数，０．０１ ｍｍ。 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： Ｌ，一２（Ｌｌ—Ｌ２）＋６（Ｌ 一Ｌ ） 式中：Ｌ 为车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第ｌ期 包正荣：沥青路面弯沉值的变化及测试 ４５ 沉仪的最大读数，０．０１ ｍｍ；Ｌ 为汽车驶出弯沉 值影响半径后检验用弯沉仪的终读数，０．Ｏ１ ｍｍ。 弯沉代表值是弯沉测量值的上波动界限，用 下式计算： ＬＲ—Ｌ＋ＺＡ・Ｓ 式中：Ｌ 为一个评定路段的代表弯沉，０．Ｏ１ ｒａｍ； Ｌ为一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉 值的平均值；Ｓ为一个评定路段内经各项修正后 的全部测点弯沉值的标准差；Ｚ 为与保证率有 关的系数，高速、一级公路Ｚ 一２．０，二级公路 ＺＡ—１．６４５，二级以下公路ＺＡ一１．５。 计算平均值和标准差时，应将超出Ｌ±（２～ ３）Ｓ的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的 点，应找出其周围界限进行处理。 ２．６ 目前弯沉值测试中存在的主要问题 （１）原先的柔性路面设计规范容许弯沉值的 定义为路面在设计使用年限末期的最不利季节， 在标准轴载作用下容许出现的最大弯沉值不能直 接作为竣工验收指标，否则标准偏低，易出现早期 破坏。 （２）目前半刚性基层的沥青路面弯沉测试多 数采用３．６ ｒｎ的贝克曼梁弯沉仪，但很少考虑由 荷载车造成的支架下降变形的影响。 （３）弯沉测试车的轮压不足，从而导致回弹 弯沉值偏小。 （４）弯沉测试车不称重或装载偏位、吨位不 足，从而导致轴载与标准轴载偏差过大，而引起弯 沉值偏小。 （５）弯沉仪测头的位置不正确。一般来说， 测试时弯沉仪的梁臂不得碰到轮胎，测头应置于 测点上，即轮隙中心前方３～５ ｃｍ处。 （６）温度修正不正确，往往仅利用当时的气 温进行弯沉值修正。 （７）代表弯沉值的测定时间不正确，代表弯 沉值的测定应在路面竣工后第一年的不利季节。 ３其他测定路面弯沉值的方法 用于测定路面弯沉值的还有以下几种 方法 ： ３．１ 自动弯沉仪测定路面弯沉 自动弯沉仪是利用贝克曼梁测定原理快速 连续测定的设备，并在标准条件下每隔一定距离 连续测试路面的总弯沉及测定路段的总弯沉的平 均值。洛克鲁瓦型自动弯沉测定车由测试汽车、 测量机构、数据采集系统３部分组成，测量机构安 装在测试车底盘下面，测臂夹在后轴轮隙中间。 自动弯沉仪测试时的速度必须保持稳定，应控制 在３．０～３．５ ｋｍ／ｈ范围内。另外，当路面严重损 坏、不平整、有坑槽时，测定设备有可能损坏，或者 当平曲线半径过小时，都不能检测。 ３．２落锤式弯沉仪测定路面弯沉 车载落锤式路面弯沉快速测定仪是目前世界 上最先进的路面弯沉强度无损检测设备之一。分 为拖挂落锤式（或外载式）与内载落锤式两种。落 锤式弯沉仪是在标准质量的重锤落下一定高度发 生冲击荷载的作用下，测定路基或路面表面所产生 的瞬间变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态 弯沉及弯沉盆。落锤式弯沉仪由荷载发生装置、弯 沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组 成。测定时启动落锤装置，落锤瞬即自由落下，冲 击力作用在承载板上，又立即自动提升到原来位置 固定。同时，各个传感器检测结构层表面变形，记 录系统将位移信号输入计算机，并得到峰值，即路 面弯沉，同时得到弯沉盆。每一测点重复测定应不 少于３次，因为第一锤测定的结果往往不稳定，故 必须打二锤及第三锤，舍去第一锤的结果。 ３．３激光弯沉测定仪 激光弯沉测定仪是专门用来测定路面微小 弯沉用的，这种微小弯沉一般在微米数量级。例 如，冬季气候条件下的沥青混凝土路面，用一般贝 克曼梁弯沉仪已无法测量。由于机械之间摩擦所 产生的误差已将微变弯沉覆盖，因此只有用激光 衍射办法才能测出它的微小弯沉值。激光弯沉测 定仪具有操作简易、精度高、读数稳定、体积小、质 量特轻等特点。 ３．４相互换算 当用自动弯沉车或落锤式弯沉仪测定时，首 先应建立自动弯沉车或落锤式弯沉仪与贝克曼梁 检测之间的相关关系，并将自动弯沉车或落锤式 弯沉仪测得的弯沉值换算为贝克曼梁的弯沉值， 再计算路段的代表弯沉值。用自动弯沉车或落锤 式弯沉仪测定路表弯沉时，应按５ ＩＴＩ的间距等距 离布设测点。 参考文献 ［１］ＪＴＪｏ１４／１—９７公路沥青路面设计规范ｌ－ｓ］．北京： 人民交通出版社．１９９７． Ｅ２ｌ ＪＴＧＦ８０／Ｉ－２００４公路工程检验评定标准Ｉｓ］．北 京：人民交通出版社．２００４． ［３］张超，郑南翔．王建设．等．路基路面试验检测技 术［Ｍ］．北京：人民交通出版社．２００６．
