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舊瀝青路面結構強度評價的 FWD彎沉檢測技術
2020年08月06日    閱讀量:614    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

在彎沉值檢測過程中,常用方法為靜載貝克曼梁法、承載板法。另外,FWD (落錘式彎沉儀)也是常用的檢測方法,該方法不僅速度快,而且受人為因素影響小,檢測精度高,越來越受到檢測單位的重視,并被列入公路路基路面現場測試規程))(JRGE60.2008)中,其應用也越來越廣泛。


FWD (落錘式彎沉儀)

舊瀝青路面結構強度評價的 FWD彎沉檢測技術 瀝青網,sinoasphalt.com

靜載貝克曼梁法


盡管FWD檢測所得結果更為優越,應用也十分廣泛,但相關規范在評定路面承載力和質量時,仍以貝克曼梁彎沉值為依據瀝青網sinoasphalt.com。為了將FWD彎沉值直接用于質量檢測和路面結構強度分析之中,相關研究人員對貝克曼梁和FWD彎沉檢測結果進行對比分析,以建立轉化關系,促進FWD得到更好應用,從而更好適應路面彎沉檢測需要,但目前對試驗結果仍缺乏統一的轉化標準。


以舊瀝青路面工程為例,進行FWD與貝克曼梁彎沉試驗檢測比對,在獲取檢測結果的基礎上,將FWD檢測彎沉值轉換成貝克曼梁彎沉值,對路面結構強度進行評價分析。同時還通過實測和理論計算,將檢測所得值與理論計算值進行對比分析。


工程簡介

某公路工程全長67km,于2001年建成通車,應用瀝青路面結構形式,從下至上依次為級配碎石、水泥穩定碎石、粗粒式瀝青混凝土、中粒式瀝青混凝土、開級配瀝青混凝土磨耗層。當時在工程建設中,由于路線經過地區經濟欠發達,為節約資金,采用較低的設計標準。


但該工程通車運營之后,沿線車流量不斷增加,并且車輛超載現象較為嚴重。20 14年6月進行瀝青路面質量檢測時,發現很多路段存在裂縫、坑槽、松散等質量病害,不僅影響路面外形美觀,還制約車輛順利通行,也降低瀝青路面工程服務質量。因此,為全面掌握路面工程質量狀況,為采取措施進行路面改造提供參考,采取FWD彎沉技術進行彎沉值檢測。


FWD彎沉檢測方案

1、檢測所需設備

采用FWD和貝克曼梁彎沉儀進行檢測,FWD型號為丹麥Dynatest8000,加荷荷載50kN, 自由落錘產生的脈沖荷載作用于路表,在掛車中軸安放一系列傳感器,采集路面彎沉值,并自動記入電腦系統。應用杠桿長5.4m的貝克曼梁一套,前后臂長比為2:1,并采用標準承重車一臺,后軸重100kN,輪胎接地壓強0.7MPa。


舊瀝青路面結構強度評價的 FWD彎沉檢測技術 瀝青網,sinoasphalt.com

Dynatest8000


2、FWD彎沉檢測

承載板中心位置位于行車道上,每50m檢測一點,試驗中應用三錘測試方式。一般而言,第一錘測定結果與后兩錘測定結果存在較大差異,為提高檢測結果的準確度,本次試驗以后兩錘測定值的平均值為檢測結果。


3、彎沉比對試驗

選取不同結構形式的代表路段,每20m布置一測點,測試前做好不同測點標記工作,防止FWD與貝克曼梁測點出現偏離情況,為更好進行檢測結果的對比分析做好準備工作。為提高檢測準確度,減少溫度對彎沉測量值的影響,貝克曼梁檢測緊跟FWD進行,承重車后軸輪隙中心正好位于FWD承載板位置,并嚴格按規范要求進行彎沉值檢測,確保檢測結果的準確性。


FWD彎沉檢測結果

檢測完成之后,對檢測結果進行分析。主要工作為,將FWD彎沉檢測結果與貝克曼梁檢測結果進行比對,同時還將實測值與理論計算值進行對比。


1、彎沉值對比

試驗檢測結果受人為操作、自然環境、儀器設備等因素影響,為確保檢測結果準確性,要將異常數據剔除。然后對剩余數據進行線性回歸分析,獲取各路面型式代表路段FWD與貝克曼梁彎沉值之間的換算關系式。


對比分析可知,路面結構形式不同,代表路段不同,換算關系存在差異,但二者具有良好的線性關系,關系表達式為y=ax+b,a、b為常數,并且數據較為接近,分別介于0.0613~0.0854和10.877~18.433之間,同時路面結構形式也比較接近。但有些式中的常數差別較大,可能與路面結構、瀝青層分層厚度存在差異。


另外,換算關系式的相關系數小于規定值0.950,這應該與路面施工質量、結構強度衰減幅度有關。由此可以判定,FWD與貝克曼梁彎沉值之間的換算關系式與路面施工材料、路面結構厚度、路面施工質量、路面使用狀態有關。因此,如果采用統一的換算關系式,必然出現較大誤差。


2、全線路面彎沉檢測結果

利用FWD對舊瀝青路面進行彎沉值檢測,然后根據y=ax+b對應的關系式轉化為貝克曼梁彎沉值。結果表明:同一路段左右幅路面彎沉值相近。路面結構形式變化,彎沉值變化也相對較大,導致這種情況出現的原因是路面運營時間較長,負荷較大,并且超載車輛過多,使得路面承載力出現明顯下降趨勢。


另外,路面彎沉較大,各路段之間的彎沉變異也較大,盡管一些路段結構形式相近,但仍然出現這種情況,可能與路面施工質量控制不嚴相關,同時路面強度衰減也不均勻。總之,經FWD檢測得知,該舊瀝青路面結構強度低,與路表面出現較大面積破損現象是相符合的,難以承受車輛荷載,需要對其進行維修和改造。


3、路面結構理論彎沉

按照彈性層狀連續體系理論,實測彎沉值與理論計算彎沉值相近。為驗證該舊瀝青路面FWD實測彎沉值與計算結果的差異,選取左幅K1 1+220~K12+220、右幅K23+450~K24+450進行現場開挖和取芯試驗,量取路面結構層厚度參數,對結構層芯樣開展力學參數試驗,獲取不同結構層的力學參數值,具體幾何參數與試驗結果如表1、表2所示。


與此同時,在獲取實測結構層厚度和力學參數代表值的基礎上,計算舊瀝青路面頂面彎沉值,左幅K1+220~K12+220為34.8(0.01mm),右幅K23+450~K24+450為131.0(0.01mm),而實測左幅彎沉值為36.3(0.01mm),右幅為132.3(0.01ITlm)。經對比分析可以得知,二者偏差分別為4.1%和1.0%。

 

由此可見,實測彎沉值與理論計算彎沉值十分接近,該對比結果也符合彈性層狀連續體系理論。因此,在舊瀝青路面結構強度評定時,采用FWD彎沉檢測技術是切實可行的,所得結果比較準確。


結語

采用上述彎沉檢測方案,得出相應的檢測結果,并經對比分析,可以得出以下結論,類似工作可從中得到參考。

1、彎沉測定值之間具有良好的線性關系。對同一瀝青路面工程,在相同檢測條件下,彎沉測定值之間具有良好的線性關系,關系式為y=ax+b,其中a,b為常數,二者受路面結構形式、路面厚度、施工材料、路面施工質量、路面使用狀況的影響。因此,就同一路面工程來說,路面結構或工程質量存在差異時,如果采用統一的換算關系式,必然出現較大誤差。

 

2、彎沉值檢測能為舊路改造提供參考。FWD測試的彎沉值,將其轉化為貝克曼梁彎沉值,可以較為全面的反映路面工程質量狀況,并且能用于科學評價舊瀝青路面結構強度狀況。另外,在舊瀝青路面改造設計中,彎沉檢測結果也可以為其提供技術參考,實際工作中應該重視對檢測結果的利用。


參考:

李永斌. 舊瀝青路面結構強度評價的FWD彎沉檢測技術[J]. 交通世界(建養.機械),2015,07:146-147.


標簽:施工案例技術專利
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