HFWD法与BB法在粉砂土路基回弹弯沉检测中的对比试验

摘 要：论文依托Q公路工程,对手持式落锤弯沉仪（HFWD）法与贝克曼梁(BB)法在粉砂土路基回弹弯沉检测进行了比对试验,研究HFWD在粉砂土路基回弹弯沉检测中应用的适用性和可靠性,以确定能否将HFWD测试结果值转化成标准的贝克曼梁测试值.

关 键 词：路基,粉砂土,HFWD；BB

1.工程简介

Q公路是东北地区的交通枢纽和通向关内的重要通道.路线全长144.902km,按高速公路标准进行设计,设计速度1O0km/h,路基全宽24.5m,双向四车道,采用沥青混凝土路面结构.本文选取Q公路Al、A2、A3标段范围的粉砂土路基,进行手持式落锤弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪的对比试验,研究HFWD在粉砂土路基回弹弯沉检测中应用的适用性和可靠性,以确定能否将HFWD测试结果值转化成标准的贝克曼梁测试值.

2.试验方案

在三个标段分别选取较为平整且纵坡较小的试验路各500m,按25m间距布设共计40个测点,首先进行BB法回弹弯沉检测:将标准车的后轴对准布设的测点停放,并在轮隙处布置两个测位的贝克曼梁,安装百分表,依据前进卸荷法测得路基的静态弯沉值,待弯沉车驶向下一断面后,用白灰在被测点上做好标记,然后将手持式落锤弯沉仪的承载板对准已经标记好的点上进行试验,由计算机自动记录荷载、弯沉信息,最后将检测的弯沉数据与贝克曼梁在标准轴载下的测定值作对应分析.

3.试验数据的取舍

本次对比试验,为了能够使测试结果更加准确,对去掉第1锤后其余7次试验结果按照拉依达法剔除可疑数据,即:在一组条件完全相同的重复试验中,当某一测量数据与其测量结果的算术平均值之差大于3倍标准差时,则认为该测量数据为可疑数据,应该舍弃.

4.试验结果对比分析

一般认为,传统的贝克曼梁检测属于静载试验,手持式落锤弯沉仪检测属于动载试验,两者性质不同,对于这个问题,WSTam和Brown通过理论分析和比较证明了:无论是动载还是静载都可以采用相同的理论,即常规的线弹性层状体系理论来分析,其误差在允许范围之内.也就是说,尽管两种试验方法的性质不同,仍然有一定的内在联系,因此,可以通过对比分析来建立两者之间的关系.对现场检测的BB和HFWD弯沉测试结果的异常点剔除,对剩余的有效值进行分析.图1为A2标段两种检测方法的对比试验结果.

图1A2标段BB与RFWD实测弯沉趋势图

由图1可以看出:

(l)在A2标段试验段范围内,由贝克曼梁弯沉仪检测的弯沉值大部分测点在150(0.01mm)左右,最大为220(0.01mm),最小为98(0.0lmm),从弯沉值的分布情况来看,本次对比试验的路段具有一定的代表性,

(2)由贝克曼梁弯沉仪检测的弯沉值比手持式落锤弯沉仪任意落高检测的回弹弯沉都要大,且HFWD的弯沉值随着落锤高度的降低,弯沉值也随着减小,分析原因在于:贝克曼梁弯沉仪检测时,对路基的作用荷载为标准轴载100KN,且其属于静态荷载,对路基的作用时间较长,造成路基变形较大,而HFWD对路基的冲击荷载最大值仅为8kN,且其为动态荷载,对路基作用的时间仅为20ms左右,因此,由贝克曼梁法检测弯沉值都要比手持式落锤弯沉仪检测的弯沉值大,

(3)虽然两者对路基作用荷载的方式和大小不同,但对于不同的检测方法,弯沉值随测点的变化曲线基本相似,因此可以认为两者存在着一定的关系,可以通过相关性分析建立两者之间的量化关系,同时A1和A3标段的试验结果经过数据处理分析与A2标段试验结果基本一致.

5.相关性分析

为了更清楚的反应两者之间的相关性,采用直线模型对40个实测点的静态弯沉和动态弯沉进行回归分析.由回归分析可知,分析结果如图2-图5所示:

图2HFWD21cm落锤高度弯沉与BB弯沉拟合曲线图图3HFWD42cm落锤高度弯沉与BB弯沉拟合曲线图

图4HFWD63cm落锤高度弯沉与BB弯沉拟合曲线图图5HFWD84cm落锤高度弯沉与BB弯沉拟合曲线图

(1)HFWD的动态弯沉与BB的静态弯沉有很好的线性关系,相关系数都达到了0.75以上.同时Al、A3标段的动静弯沉有着同样良好的相关性,相关系数均达到0.8以上.可见,路基检测中采用HFWD测试的数据由线性回归换算成贝克曼梁数值,对路基强度和施工质量进行评价,在技术上是高效可行的.

(2)四种不同落锤高度检测的动态弯沉值与BB的静态弯沉均有良好的相关性.可见,在实际弯沉检测中,无论采用何种落锤高度,只要能够寻找到两种弯沉的相关性,通过回归方程将HFWD测得的动态弯沉转化成BB的静态弯沉,就能够将HFWD应用到弯沉检测中.

(3)通过上述回归方程的建立,可计算路基利用HFWD检测回弹弯沉的控制指标.按照Q公路施工规定:BB控制指标值为140(0.01mm),代入上述回归方程,即得HFWD的弯沉控制值为:60.4um,103um,143.2um,186.9um.

6.结束语

手持式落锤弯沉仪具有测试速度快、数据客观、精确度高、携带方便、操作简便、自动化程度高,且不需要专门培训、适用范围广、无破损、影响深度大等特点.HFWD能够模拟行车荷载对路基的作用进行弯沉检测,改变传统静态弯沉测试系统的缺陷,其动荷载作用下实测应力一应变(总弯沉)关系呈线弹性变化规律,与路面设计理论一致,真实反映路基在动荷载作用下的实际变形情况,使用HFWD进行路基弯沉检测具有良好的稳定性.