弯沉检测——贝克曼法 一、 概述 国内普遍采用弯沉检测来验证路基、路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。弯沉检测是道路工程的主控项目，所以掌握正确的测试方法具有重要的意义。 二、 术语 1. 弯沉值：荷载对路基/路面作用前后，路基/路面发生变形的大小，用（0.01mm）作计算单位。 2. 计算弯沉值：路基、垫层、基层各层、路面各层的设计计算值，在各层完成时，要通过现场测定各层弯沉代表值与其比对，以判定是否满足设计要求。 3. 弯沉代表值：使用弯沉仪现场测定，并按照计算要求计算所得。 4. 设计弯沉值：即路面设计控制弯沉值。是路面竣工后第一年不利季节，路面在标准轴载作用下，所测得的最大回弹弯沉值，理论上是路面使用周期中的最小弯沉值。 5. 竣工验收弯沉值：竣工验收弯沉值是检测路面是否达到设计要求的指标之一。当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则路面的竣工验收弯沉值应小于或等于计算弯沉值；当路面厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，计算所得即为竣工验收弯沉值。 第 1 页 共 9 页 三、 贝克曼法 1. 适用范围 1) 本方法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用。 2) 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。 3) 本方法测定的路面回弹弯沉可为道路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。 4) 沥青路面的弯沉以标准温度20℃时为准，在其他温度（超过20±2℃范围）测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。 2. 仪具与材料 1) 标准车 轴载等级 后轴轴载（kN） 一侧双轮荷载（kN） 后轮充气压力（MPa） 后轮单轮传压面当量圆直径（cm） 轮隙宽度 BZZ－100 100±1 50±0.5 0.70±0.05 21.30±0.5 BZZ－60 60±1 30±0.5 0.50±0.05 19.50±0.5 应满足能自由插入弯沉仪测头 2) 路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，上有水准泡，其前臂（接触路面）与后臂（装百分表）长度比为2:1。弯沉仪长度有两种：一种长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，前后臂分别为第 2 页 共 9 页 3.6m和1.8m。当在半刚性基层沥青路面或水泥混凝土路面上测定时，宜采用长度为5．4m的贝克曼梁弯沉仪；弯沉值采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。 3) 接触式路面温度计：端部为平头，分度不大于1℃。普通温度计：测定试验时气温。 4) 其它：皮尺、口哨、白灰或粉笔、指挥旗等。 3. 试验方法与步骤 1) 试验前准备工作 a) 检查并保持测定用标准车的车况及刹车性能良好，后轮胎压符合规定的充气压力。 b) 向标准车中装载（铁块或集料），并用地中衡称量后轴总质量，达到符合要求的轴重规定。试验车行驶及测定过程中，重心不得变化。 c) 测定轮胎接地面积：在平整光滑的硬质路面上用千斤顶将试验车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的方格纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积，精确至0.1cm2，核对当量圆直径。 d) 检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。 e) 当在沥青路面上测定时，用温度计测定试验时气温及路表温度（一天中气温不断变化，应随时测定），并通过气象台了解前5d的平均气温（日最高气温与最低气温的平均值）。 f) 记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。 第 3 页 共 9 页 2) 测试步骤 a) 在测试路段按照《路规》要求布置测点，测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白灰或粉笔做上标记。 b) 将试验车后轮轮隙对准测点后约3～5cm处的位置上。 c) 将弯沉仪前端插入试验车后轮之间的缝隙处，整个与弯沉仪试验车方向一致，梁臂不得碰到轮胎。弯沉仪测头置于测点上（即轮隙中心前方3～5cm处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。 d) 测定者吹哨或挥旗，指挥试验车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而迅速转动，当表针转动到最大值时，立即读取初读数L1。试验车继续前进，路面回弹、变形减小，表针反向回转，待试验车驶出弯沉影响半径（3m以上）后，吹哨或挥旗指挥停车，待表针回转稳定后读取终读数 L2。试验车前进的速度宜为5km/h左右。 4. 测点计算 测点的回弹弯沉值按下式计算： Lt＝（L1－L2）×2 式中 Lt — 在路面温度T时的回弹弯沉值（0.01mm） L1 — 百分表的最大读数（0.01mm） L2 － 百分表的终读数（0.01mm） 第 4 页 共 9 页 5. 支点变形修正 1) 当采用长5.4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。 2) 当采用长度为3.6m的弯沉仪对半刚性基层沥青路面、水泥混凝土路面等进行弯沉测定时，有可能引起弯沉仪支座处变形，因此测定时应检测支点有无变形。此时应用另一台检测用的弯沉仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点架于测定用弯沉仪的支点旁。当试验车开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检测用弯沉仪百分表有读数，即应该记录并进行支点变形修正。当在同一结构层上测定时，可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值。 6. 温度修正 1) 对于沥青路面来说，表层状态受天气影响变化较大，夏天沥青路面发软，冬天又变硬发脆，产生失真现象。因此定出沥青路面测定弯沉的标准状态：沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过（20±2）℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正。 2) 温度修正按下列步骤进行： a) 计算T0：测定时路表温度与测定前5d日平均气温的平均值之和（℃）。各日平均气温为各日最高气温与最低气温的平均值。 b) 计算测定时的沥青层平均温度T： T＝(T25＋TM＋TE)／3 式中T25 —— 根据T0，查图得出的路表下25mm处的温度，℃ 第 5 页 共 9 页 TM —— 根据T0，查图得出的沥青层中间深度的温度，℃ TE —— 根据T0，查图得出的沥青层底面处的温度，℃ c) 根据沥青层平均温度T，查图，找出沥青路面弯沉温度修正系数。 d) 修正后的回弹弯沉值 L20＝LT·K 式中K —— 温度修正系数 L20 —— 换算20℃的沥青路面回弹弯沉值（0.01mm） LT —— 测定时沥青面层内平均温度为T时的回弹弯沉值（0.01mm） 第 6 页 共 9 页 第 7 页 共 9 页 7. 弯沉代表值计算 Lr＝L＋Zα×S 式中：Lr ——弯沉代表值（0.01mm） L ——修正后，各测点弯沉值的平均值（0.01mm） Zα——保证系数（见培训材料） S ——标准差 8. 标准差计算示例 现场实测数据：185 225 240 196 175 180 194 147 223 计算过程： L =(185+225+240+196+175+180+194+147+223)/9=196 S =√{[(185-196)^2+(225-196)^2+.....+(223-196)^2]/9}=27 9. 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，进行局部处理。 10. 用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时，应按两个测点计，不能采用左右两点的平均值。 11. 若在非不利季节测定时，还应考虑季节影响系数。不利季节对南方地区考虑是路面竣工后第一个夏季，北方考虑是第一个春融季节。非不利季节的修正系数一般是1.2-1.4之间，在测点的弯沉值的数字上乘以就可以。 12. 目前弯沉测试的主要存在问题： 1) 柔性路面设计规范容许弯沉的定义为：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，它不第 8 页 共 9 页 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) 半刚性基层的沥青路面弯沉测试采用3.6m的贝克曼梁弯沉仪时，没有进行支点变形修正，导致回弹弯沉值偏小。 3) 弯沉测试车的轮压不足，接地面积偏大，单位面积荷载变小，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、重心前移，从而导致测点轮的轴载与标准轴载偏差，引起弯沉值偏差。 5) 弯沉仪测头的位置不正确。测试车停稳后，后轮位置不可能非常准确，放置测头时，必须放在轮隙中心前方3～5cm处。偏前、偏后均不能准确测量，特别是偏后，会导致回弹弯沉值偏小。 6) 路面检测时温度修正不正确或修正不准确。 7) 季节修正没有合适的标准. 第 9 页 共 9 页
