沥青路面FWD和BB弯沉检测的相关性分析

任永海

(安徽省六安市公路管理局,安徽六安 237000)

沥青路面FWD和BB弯沉检测的相关性分析

任永海

(安徽省六安市公路管理局,安徽六安 237000)

落锤式弯沉仪(FWD)和贝克曼梁(BB)是公路弯沉常用的两种测试仪器,FWD测试的是动力弯沉,通过改变落锤重量可以很好地模拟车辆动荷载,并由7至9个传感器能得到整个弯沉盆,这比BB测得的静态弯沉具有更丰富的信息。文章以安徽芜宣高速公路B段既有沥青路面为工程实例。采用点对点的方式,进行了FWD和BB弯沉测试,分析了FWD与BB弯沉检测方法的相关性,实现了FWD与BB弯沉检测数据的转化,为我省类似沥青路面结构的FWD弯沉检测数据处理提供了参考依据。

道路工程;沥青路面;弯沉;FWD与BB;相关性

0 前言

静载贝克曼梁(简称BB)试验方法和动载落锤式弯沉仪(简称FWD)试验方法是国内常用的弯沉检测方式。国内外研究表明:由于FWD与BB的荷载性质不同且弯沉受温度、湿度、材料性质、路面结构组成因素的影响,两者弯沉测量值有一定差异。但对于某一地区,或某一类型的路面结构,当土基状况、基层类型、面层厚度大体相近时,此两者之间具有一定的相关性。因此,进行这方面的研究是很有现实意义的。

同时,根据现行《公路路基路面现场测试规程》(J TG E60-2008)的T0953-2008落锤式弯沉仪测定弯沉试验方法规定,本文以芜宣高速公路沥青路面为例,采用点对点的方式进行了FWD和BB弯沉测试,分析了FWD与BB弯沉检测方法的相关性,实现了FWD向BB弯沉检测数据的转化和弯沉数据的计算评定。

1 FWD法原理

FWD属动力弯沉检测技术,通过改变锤重和提升高度来模拟不同的车辆荷载,根据一组传感器(通常为7～9个)来测定和绘制弯沉盆。近年来,采用FWD法测定路面的动态弯沉并用来反算路面的回弹模量,已成为世界各国道路界的热门课题。我国《公路路基路面现场测试规程》(J TG E60-2008)也已将FWD列为弯沉检测设备,这对更深一步的开发使用FWD、充分发挥FWD的优点、准确地评价路面的结构状况具有重要的现实意义。

FWD法计算机自动采集数据,速度快,精度高。检测最大速度可达80km/h,内置式落锤弯沉仪的牵引速度可＞100km/h。因此其是一种很理想的动态无损检测设备。近年来,业内越来越多地采用FWD来测定路面的动态弯沉并用来反算路面的回弹模量,且其特别适用于高等级公路路面和机场路的弯沉量测和承载能力的评定。

FWD与其他弯沉检测设备相比,其技术特点主要表现在:

(1)计算机自动采集数据,可以连续地快速测量。1h大约能够进行60次试验。特别适合于大规模测试;

(2)准确性和精度高。弯沉分辨率达1μm;

(3)加载范围大。可以在0.7t～12t之间变化;

(4)能够准确地测定较完整的弯沉盆信息,为路面结构层模量反算提供了必要的基础;

(5)加载系统能较好地模拟行车荷载作用,且可进行多级加载;

(6)弯沉盆由1组传感器测定,使得无损评价多层路面结构成为可能;

(7)FWD不仅克服了梁式弯沉仪的固有缺陷,而且仪器本身重量轻,解决了稳态动弯沉仪的静力加载问题。

2 对比试验

目前常用的路面弯沉检测方法仍主要为贝克曼梁法,即测定固定轮载下路面表面的变形,但该方法效率低且误差大,也无法反算路面各承重层的强度。FWD法可以弥补这些不足。

2.1 检测现场

本次对比试验在的芜宣高速公路B段进行,沥青路面结构如表1所示。

表1 典型路面结构

此次对比试验,按照《公路路基路面现场测试规程》弯沉试验方法(T0951-2008和 T953-2008)的要求实施。贝克曼梁法弯沉采用单后轴双轮组10t轴重标准车按现行规范进行测试、FWD法的落锤和荷载为50±2.5KN,每个测点砸3锤,取后两锤平均值作为该测点动弯沉。

2.2 对比分析

为了研究FWD与贝克曼梁之间的相关关系,分别对芜宣高速公路B段路面进行了测试,共203组弯沉值数据(见芜宣高速公路B段路面测试报告中弯沉值数据一览表[5])。

两者弯沉数据比对图如图1所示:

图1 贝克曼梁与FWD弯沉比对图

将表1弯沉数据进行相关性分析发现,两者弯沉数据具有较好的线性相关性,相关系数R=68%。按照《公路路基路面现场测试规程》规定相关系数R≮0.95的要求进行特异值删除处理,经过数据处理,对BB和FWD弯沉数据进行回归分析,得到回归图如图2所示,并得到回归线性方程式:

图2 线性回归图

式中:LFWD——落锤弯沉值;

LBB——贝克曼梁弯沉值。

试验结果表明:FWD与贝克曼梁在沥青路面结构层上所测得的弯沉数据之间均存在较好的线性相关关系,可见在一定的条件下两者之间可以相互换算。

3 结束语

通过以上对比试验,验证了在相同的量测条件下,对于同一路面结构,根据其BB弯沉值与FWD弯沉值得出如下结论:

(1)通过回归公式,可以将FWD弯沉检测数据转换为BB弯沉数据,进而对路面结构弯沉进行评价,这样既保证了数据精度要求,又能节省弯沉检测时间,提高了工作效率;

(2)可以将已有BB弯沉检测数据转换为FWD检测数据,进而对路面整体结构性能进行评价。这对于充分利用以前由BB测定的大量弯沉数据,加速我国FWD的推广,十分有益。

(3)针对不同的路面结构、外部因素条件下,两者的相关方程的系数不同,应单独作对比试验。

进一步研究建议:FWD作为目前国际上比较流行的先进路面无损检测设备,由于其具有比其他检测技术明显的优势,将会越来越受到人们的重视。同时,为更好的发挥FWD的作用,应做好FWD检测与评价的标准化并制订相应的规范。

[1] J TG E60-2008.公路路基路面现场测试规程[S].

[2] 樊兆强,杨辉,攸频.落锤式弯沉仪与贝克曼梁式弯沉仪的比较和评价[J].中国市政工程,2003(5).

[3] 宋焕宇,何荣裕,冯建亚.路面弯沉检测方法相关性的试验研究[J].郑州:郑州工业大学学报,2000(4).

[4] 仵卫东,刘铁山.FWD与贝克曼梁弯沉检测方法浅析[J].交通标准化,2008(1).

[5] 芜宣高速公路路面测试报告[R].

责任编辑:钱让清

U416.27

A

1671-8275(2010)01-0010-02

2009-10-10

任永海(1963-),男,安徽舒城人,六安市公路管理局工程师。