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旧沥青路面结构强度评价的 FWD弯沉检测技术,沥青网,sinoasphalt.com
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旧沥青路面结构强度评价的 FWD弯沉检测技术
2020年08月06日    阅读量:18781    新闻来源:沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

在弯沉值检测过程中,常用方法为静载贝克曼梁法、承载板法。另外,FWD (落锤式弯沉仪)也是常用的检测方法,该方法不仅速度快,而且受人为因素影响小,检测精度高,越来越受到检测单位的重视,并被列入公路路基路面现场测试规程))(JRGE60.2008)中,其应用也越来越广泛。


FWD (落锤式弯沉仪)

旧沥青路面结构强度评价的 FWD弯沉检测技术 沥青网,sinoasphalt.com

静载贝克曼梁法


尽管FWD检测所得结果更为优越,应用也十分广泛,但相关规范在评定路面承载力和质量时,仍以贝克曼梁弯沉值为依据沥青网sinoasphalt.com。为了将FWD弯沉值直接用于质量检测和路面结构强度分析之中,相关研究人员对贝克曼梁和FWD弯沉检测结果进行对比分析,以建立转化关系,促进FWD得到更好应用,从而更好适应路面弯沉检测需要,但目前对试验结果仍缺乏统一的转化标准。


以旧沥青路面工程为例,进行FWD与贝克曼梁弯沉试验检测比对,在获取检测结果的基础上,将FWD检测弯沉值转换成贝克曼梁弯沉值,对路面结构强度进行评价分析。同时还通过实测和理论计算,将检测所得值与理论计算值进行对比分析。


工程简介

某公路工程全长67km,于2001年建成通车,应用沥青路面结构形式,从下至上依次为级配碎石、水泥稳定碎石、粗粒式沥青混凝土、中粒式沥青混凝土、开级配沥青混凝土磨耗层。当时在工程建设中,由于路线经过地区经济欠发达,为节约资金,采用较低的设计标准。


但该工程通车运营之后,沿线车流量不断增加,并且车辆超载现象较为严重。20 14年6月进行沥青路面质量检测时,发现很多路段存在裂缝、坑槽、松散等质量病害,不仅影响路面外形美观,还制约车辆顺利通行,也降低沥青路面工程服务质量。因此,为全面掌握路面工程质量状况,为采取措施进行路面改造提供参考,采取FWD弯沉技术进行弯沉值检测。


FWD弯沉检测方案

1、检测所需设备

采用FWD和贝克曼梁弯沉仪进行检测,FWD型号为丹麦Dynatest8000,加荷荷载50kN, 自由落锤产生的脉冲荷载作用于路表,在挂车中轴安放一系列传感器,采集路面弯沉值,并自动记入电脑系统。应用杠杆长5.4m的贝克曼梁一套,前后臂长比为2:1,并采用标准承重车一台,后轴重100kN,轮胎接地压强0.7MPa。


旧沥青路面结构强度评价的 FWD弯沉检测技术 沥青网,sinoasphalt.com

Dynatest8000


2、FWD弯沉检测

承载板中心位置位于行车道上,每50m检测一点,试验中应用三锤测试方式。一般而言,第一锤测定结果与后两锤测定结果存在较大差异,为提高检测结果的准确度,本次试验以后两锤测定值的平均值为检测结果。


3、弯沉比对试验

选取不同结构形式的代表路段,每20m布置一测点,测试前做好不同测点标记工作,防止FWD与贝克曼梁测点出现偏离情况,为更好进行检测结果的对比分析做好准备工作。为提高检测准确度,减少温度对弯沉测量值的影响,贝克曼梁检测紧跟FWD进行,承重车后轴轮隙中心正好位于FWD承载板位置,并严格按规范要求进行弯沉值检测,确保检测结果的准确性。


FWD弯沉检测结果

检测完成之后,对检测结果进行分析。主要工作为,将FWD弯沉检测结果与贝克曼梁检测结果进行比对,同时还将实测值与理论计算值进行对比。


1、弯沉值对比

试验检测结果受人为操作、自然环境、仪器设备等因素影响,为确保检测结果准确性,要将异常数据剔除。然后对剩余数据进行线性回归分析,获取各路面型式代表路段FWD与贝克曼梁弯沉值之间的换算关系式。


对比分析可知,路面结构形式不同,代表路段不同,换算关系存在差异,但二者具有良好的线性关系,关系表达式为y=ax+b,a、b为常数,并且数据较为接近,分别介于0.0613~0.0854和10.877~18.433之间,同时路面结构形式也比较接近。但有些式中的常数差别较大,可能与路面结构、沥青层分层厚度存在差异。


另外,换算关系式的相关系数小于规定值0.950,这应该与路面施工质量、结构强度衰减幅度有关。由此可以判定,FWD与贝克曼梁弯沉值之间的换算关系式与路面施工材料、路面结构厚度、路面施工质量、路面使用状态有关。因此,如果采用统一的换算关系式,必然出现较大误差。


2、全线路面弯沉检测结果

利用FWD对旧沥青路面进行弯沉值检测,然后根据y=ax+b对应的关系式转化为贝克曼梁弯沉值。结果表明:同一路段左右幅路面弯沉值相近。路面结构形式变化,弯沉值变化也相对较大,导致这种情况出现的原因是路面运营时间较长,负荷较大,并且超载车辆过多,使得路面承载力出现明显下降趋势。


另外,路面弯沉较大,各路段之间的弯沉变异也较大,尽管一些路段结构形式相近,但仍然出现这种情况,可能与路面施工质量控制不严相关,同时路面强度衰减也不均匀。总之,经FWD检测得知,该旧沥青路面结构强度低,与路表面出现较大面积破损现象是相符合的,难以承受车辆荷载,需要对其进行维修和改造。


3、路面结构理论弯沉

按照弹性层状连续体系理论,实测弯沉值与理论计算弯沉值相近。为验证该旧沥青路面FWD实测弯沉值与计算结果的差异,选取左幅K1 1+220~K12+220、右幅K23+450~K24+450进行现场开挖和取芯试验,量取路面结构层厚度参数,对结构层芯样开展力学参数试验,获取不同结构层的力学参数值,具体几何参数与试验结果如表1、表2所示。


与此同时,在获取实测结构层厚度和力学参数代表值的基础上,计算旧沥青路面顶面弯沉值,左幅K1+220~K12+220为34.8(0.01mm),右幅K23+450~K24+450为131.0(0.01mm),而实测左幅弯沉值为36.3(0.01mm),右幅为132.3(0.01ITlm)。经对比分析可以得知,二者偏差分别为4.1%和1.0%。

 

由此可见,实测弯沉值与理论计算弯沉值十分接近,该对比结果也符合弹性层状连续体系理论。因此,在旧沥青路面结构强度评定时,采用FWD弯沉检测技术是切实可行的,所得结果比较准确。


结语

采用上述弯沉检测方案,得出相应的检测结果,并经对比分析,可以得出以下结论,类似工作可从中得到参考。

1、弯沉测定值之间具有良好的线性关系。对同一沥青路面工程,在相同检测条件下,弯沉测定值之间具有良好的线性关系,关系式为y=ax+b,其中a,b为常数,二者受路面结构形式、路面厚度、施工材料、路面施工质量、路面使用状况的影响。因此,就同一路面工程来说,路面结构或工程质量存在差异时,如果采用统一的换算关系式,必然出现较大误差。

 

2、弯沉值检测能为旧路改造提供参考。FWD测试的弯沉值,将其转化为贝克曼梁弯沉值,可以较为全面的反映路面工程质量状况,并且能用于科学评价旧沥青路面结构强度状况。另外,在旧沥青路面改造设计中,弯沉检测结果也可以为其提供技术参考,实际工作中应该重视对检测结果的利用。


参考:

李永斌. 旧沥青路面结构强度评价的FWD弯沉检测技术[J]. 交通世界(建养.机械),2015,07:146-147.


标签:施工案例技术专利
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