贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法
一、试验目的
1．测定各类路基路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，供路面结构设计使用。
2．沥青路面的弯沉以路表温度20℃时为准，在其他温度测试时，对厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正。
二、试验原理
利用杠杆原理制成的杠杆式弯沉仪测定轮隙弯沉。
三、仪具与材料
1．标准车：双轴、后轴双侧4轮的载重车，其标准轴荷载、轮胎尺寸、轮胎间隙及轮胎气压等主要参数应符合表1－1的要求。测试车可根据需要按公路等级选择，高速公路、一级及二级公路应采用后轴100kN的BZZ－100标准车；其他等级公路可采用后轴60kN的BZZ－60标准车。
2．路面弯沉仪：由贝克曼梁、百分表及表架组成。贝克曼梁由合金铝制成，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，并采用BZZ－100标准车。弯沉采用百分表量得，也可用自动记录装置进行测量。
3．接触式路表温度计：端部为平头，分度不大于1℃。
4．其他：皮尺、口哨、白油漆或粉笔、指挥旗等。
测定弯沉用得标准车参数 表1-1 标准轴载等级 BZZ－100 BZZ－60 后轴标准轴载P（kN） 100±1 60±1 一侧双轮荷载 （kN） 50±0.5 30±0.5 轮胎充气压力 （MPa） 0.70±0.05 0.50±0.05 单轮传压面当量圆直径（cm） 21.30±0.5 19.50±0.5 轮隙宽度 应满足能自由插入弯沉仪测头得测试要求四、试验方法
1．准备工作
（1）检查并保持测定用标准车况及刹车性能良好，轮胎内胎符合规定充气压力。
（2）向汽车车槽中装载（铁块或集料），并用地磅秤量后轴总质量，符合要求地轴重规定。汽车行驶及测定过程中，轴载不得变化。
（3）测定轮胎接地面积：在平整光滑地硬质路面上用千斤顶将汽车后轴顶起，在轮胎下方铺一张新的复写纸，轻轻落下千斤顶，即在方格纸印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积，准确至0.1cm2。
（4）检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。
（5）当在沥青路面上测定时，用路表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）。
（6）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。
2．准备工作
（1）在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定。测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔画上标记。
（2）将试验车后轮轮隙对准测点后约3～5cm处的位置上。
（3）将弯沉仪插入汽车后轮之间阿缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮迹中心前方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，也可以是双侧同时测定。
（4）测定者吹哨发令指挥汽车缓慢前进，百分表随路面变形的增加而持续向前移动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1。汽车仍在继续前进，表针反向回转，待汽车驶出弯沉影响半径（约3cm以上）后，吹口哨或挥动指挥红旗，汽车停止。待表针回转稳定后，再次读取终读数L2。汽车前进的速度宜为5km/h左右。
3.弯沉仪的支点变形修正
（1）当采用长度为3.6cm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，因此测定时应检验支点有无变形，此时应用另一台检验用的弯沉仪安装在测定用弯沉仪的后方，其测定架于测定用弯沉仪的支点旁。当汽车开出时，同时测定两台弯沉仪的弯沉读数，如检验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，可在不同位置测定5次，求取平均值，以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图1-1所示。
（2）当采用长度为2.5cm的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。
五、结果计算及温度修正
1. 路面测点的回弹弯沉值依下式计算：
LT＝（L1－L2）×2
式中 LT—在路面温度T时的回弹弯沉值（0.01mm）；
L1－车轮中心临近弯沉仪测头时百分表的最大读数（0.01mm）；
L2－汽车驶出弯沉影响半径后百分表的终读数（0.01mm）。
2. 当需要进行弯沉仪支点变形修正时，路面测点的回弹弯沉值按下式计算：
LT＝（L1－L2）×2＋（L3－L4）×6
式中 L1－车轮中心临近弯沉仪测头时测定用弯沉仪的最大读数（0.01mm）；
L2－汽车驶出弯沉影响半径后测定用弯沉仪的最终读数（0.01mm）；
L3－车轮中心临近弯沉仪测头时检验用弯沉仪的最大读数（0.01mm）；
L4－汽车驶出弯沉影响半径后检验用弯沉仪的最终读数（0.01mm）。
注：此式适用于测定用弯沉仪支座处有变形，但百分表架处路面已无变形的情况。
3. 沥青面层厚度大于5cm的沥青路面，回弹弯沉值应进行温度修正，温度修正及回弹弯沉的计算宜按下列步骤进行。
（1）测定时的沥青层平均温度按下式计算：
T＝（T25＋Tm＋Te）／3
式中 T－测定时沥青层平均温度（℃）；
T25－根据T0由图1-2决定的路表下25mm处的温度（℃）；
Tm－根据T0由图1-2决定的沥青层中间深度的温度（℃）；
Te－根据T0由图1-2决定的沥青层底面处的温度（℃）。
图1-2中T0为测定时路表温度与测定前5d日平均气温底平均值之和（℃），日平均气温为日最高气温与最低气温底平均值。
（2）采用不同基层的沥青路面弯沉值的温度修正系数K，根据沥青层平均温度T及沥青层厚度，分别由图1-3及图1-4求取。
（3）沥青路面回弹弯沉按下式计算：
L20＝LT×K
式中 K－温度修正系数；
L20－换算为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）。
4. 按下式计算每一个评定路段的代表弯沉：
Lr＝L＋ZaS
式中 Lr－一个评定路段的代表弯沉（0.01mm）；
L－一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值（0.01mm）；
S－一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差（0.01mm）；
Za－与保证率有关的系数，采用下列数值：
高级公路、一级公路 Za＝2.0
二级公路 Za＝1.645
二级以下公路 Za＝1.5
六、报告
报告应包括下列内容：
1.弯沉测定表、支点变形修正值、测试时的路面温度及温度修正值。 2.每一个评定路段的各测点弯沉的平均值、标准差及代表弯沉。
试验二 自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法
一、试验目的
1.采用自动弯沉仪在标准条件下每隔一定距离连续测试路面的总弯沉，及测定路段的总弯沉值的平均值。
2.用于尚无坑洞等严重破坏的道路验收检查及旧路面强度评价，可为路面养护管理系统提供数据，经过与贝克曼梁测定值进行换算后，也可用于路面结构设计。
二、仪具与材料
自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。测量机构如图1-5所示，它安装在测试车底盘下面，测臂夹在后轴轮隙中间。汽车运行时测量机构提起，离开路面。
自动弯沉仪测定车的主要技术参数如下：
测试车轴距 6.75m；
测臂长度 1.75～2.40m；
后轴荷载 100kN；
测定轮对路面的压强 0.7MPa；
最小测试步距 4～10m；
测试精度 0.01mm；
测试车速度 1.5～4.0km/h。
三、方法与步骤
1. 将自动弯沉仪测定车开到检测路段的测定车道（一般为行车道）上，测点应在路面行车道的轮迹带上。
2. 汽车到达测试地点第一个测点位置后，按下列步骤放下测量机构：
（1） 关闭汽车发动机；
（2） 松开离合器转盘；
（3） 放下测量头，测量头位于测定梁（后轴）前方的一定距离上；
（4） 放下后支点，勾好把手；
（5） 放下测量架，销好把手；
（6） 放下导向机构；
（7） 插上仪器与汽车的连接销杆或开动液压转向同步系统；
（8） 检查钢丝绳一定要在离合器的槽内；
（9） 启动汽车发动机，在操作键盘上按动离合器开关，竖测量机构于最前端。
3. 开始测试时，汽车以一定速度行进，测量头连续检测汽车后轴左右轮隙下产生的路面瞬间弯沉。通过测定梁支点的位移传感器将位移转换为电信号，并传送到数据记录器，待汽车后轮通过测量头后，显示器上显示弯沉盆或弯沉峰值，打印机输出弯沉峰值及测定距离。当第一点测定完毕后，车辆前面的牵引装置以两倍于汽车行进速度的速度把测量机构拉到测定轮前方，汽车继续行进，到达下一测点时，开始第二点测定。周而复始地向前测定，汽车在整个测试过程中应保持在规定的速度范围内稳定行驶，标准的行车速度应为3.0～3.5km/h。在标准速度下的测试步距不应大于10m。
4. 数据采集
（1）显示器显示弯沉盆或弯沉峰值
测定过程中按相应的功能键，显示器屏幕即可显示每一测点的总弯沉盆。当测定一段距离后，再按此键，将显示路段总弯沉均匀程度的弯沉峰值柱状图。
（2）打印机输出
在测定车测定工作时，应打印出测点位置和左右弯沉峰值。
5. 测定结束后，汽车停止前进，按下列步骤收起测量机构：
（1） 先收起导向机构；
（2） 提起测量架机构；
（3） 提起后支点；
（4） 最后挂起测头。
四、数据处理
1. 测定结构应按计算区间输出计算结果。计算区间长度要根据公路等级和测试要求确定，标准的计算区间为100m。
2. 在测定时，随着打印机输出的同时，应将数据用文件方式同时记录在磁带或硬盘上，长期保存。通过计算机输出计算结果，包括每一个计算区间的平均总弯沉值、标准差、代表总弯沉值，示例如表1-2。其中代表总弯沉值按Lr＝L＋ZaS计算。如已进行过自动弯沉仪总弯沉与贝克曼梁回弹弯沉对比试验，则可据此计算出相应的回弹弯沉值。
3. 按附录B的方法计算一个评定路段的平均总弯沉值、标准差、代表总弯沉值。
五、自动弯沉仪与贝克曼梁弯沉对比试验步骤
1. 针对不同地区选择某种路面结构的代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，以便将自动弯沉仪测定的总弯沉换算成贝克曼梁测定的回弹弯沉值。测定路段的长度为300～500m，并应使测定的弯沉值有一定的变化幅度。
按计划区间列出的总弯沉测定示例表 表1-2 记录号 路线号 公里桩 百米桩 平均总弯沉值（0.01mm） 标准差（0.01mm）代表总弯沉（0.01mm） 1 2 3 4 5 107 107 107 107 107 1376 1376 1376 1376 1376 100 200 300 400 500 41 45 55 57 42 19.256 9.916 18.442 12.739 9.096 79 65 92 82 60 注：本表计算区间为100m，代表总弯沉按平均总弯沉加2倍标准差计算。
2. 对比试验步骤
（1）采用同一辆自动弯沉仪测定车，使测定车型、荷载大小和轮胎作用面积完全相同；
（2）用油漆标记对比路段起点位置；
（3）用自动弯沉仪按前述的方法进行测定，同时仔细用油漆标出每一测点的位置；
（4）在每一标记位置用贝克曼梁定点测定回弹弯沉，测点范围精确至10cm2以内；
（5）逐点对应计算两者的相关关系，得出回归方程式LB＝a＋bLA，式中LB、LA分别为贝克曼梁和自动弯沉仪测定的弯沉值。相关系数不得小于0.90。
注：由于不同路面结构和材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况不同，对比关系也有所不同，为了提高数据的准确性，应分别情况作此项对比试验。
六、报告
1. 报告应包括下列内容：
（1）按一个计算区间列出总弯沉测定表及弯沉峰值柱状图；
（2）每一个评定路段的全部测点总弯沉的平均值。标准差、变异系数及代表弯沉。
2. 如与贝克曼梁弯沉仪进行了对比试验，尚应列出相关关系式、相关系数及换算的回弹弯沉。
试验三 落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法
一、试验目的
用于在落锤式弯沉仪（FWD）标准质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载的作用下，测定路基和路面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，并可由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用。所测结果也可用于评定道路承载能力，调查水泥混凝土路面的接缝的传力效果，探查路面板下的空洞等。
二、仪器设备
落锤式弯沉仪，简称FWD，由荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组成。其结构示意如图1-6所示。
（1）荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的与道路等级选择，荷载由传感器测定，如无特殊需要，重锤的质量为200＋10kg，可采用50＋2.5kg的冲击荷载。承载板宜为十字对称分开成4部分且底部固定有橡胶片的承载板。承载板的直径为300mm。
（2）弯沉检测装置：由一组高精度位移传感器组成，如图1-7所示，传感器可为差动变压器式位移计（LVDT）。自中心开始，承载板沿道路纵向设置，隔开一定距离布设一组传感器，传感器总数可为5～7个，根据需要及设备性能决定。
（3）运算控制装置：能在冲击荷载作用的瞬间内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置测点的动态变形。
（4）牵引装置：牵引FWD并安装有运算及控制装置的车辆。
三、评定道路承载能力的方法与步骤
1. 准备工作
（1）调整重锤的质量及落高，使重锤的质量及产生的冲击荷载符合前述仪器的要求。
（2）在测试路段的路基或路面各层表面布置测点，其位置或距离随测试需要而定。当在路面表面测定时，测点宜布置在行车车道的轮迹带上。测试时，还可利用距离传感器定位。
（3）检查FWD的车况及使用性能，用手动操作检查，各项指标符合仪器规定要求。
（4）将FWD牵引至测定地点，将仪器打开，进入工作状态。牵引FWD行驶的速度不宜超过50km/h。
（5）对位移传感器按仪器使用说明书进行标定，使之达到规定的精度要求。
2. 测定方法
（1）承载板中心位置对准测点，承载板自动落下，放下弯沉装置的各个传感器。
（2）启动落锤装置，落锤瞬即落下，冲击力作用于承载板上，又立即自动提升至原来位置固定。同时，各个传感器检测结构层表面变形，记录系统将位移信号输入计算机，并得到路面弯沉峰值，同时得到弯沉盆。每一测点重复测定应不少于3次，出去第一个测定值，取以后几次测定值的平均值为计算依据。
（3）提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复上述步骤，进行测定。
四、落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验步骤
1. 路段选择
选择结构类型完全相同的路段，针对不同地区选择某种路面结构的代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，以便将落锤式弯沉仪测定的动弯沉换算成贝克曼梁测定的回弹弯沉值。选择的对比路段长度300～500m，弯沉值应有一定的变化幅度。
2. 对比试验步骤
（1）采用与实际使用相同且符合要求的落锤式弯沉仪及贝克曼梁弯沉仪测定车。落锤式弯沉仪的冲击荷载应与贝克曼梁弯沉仪测定车的后轴双轮荷载相同。
（2）用油漆标记对比路段起点位置。
（3）布置测点位置，用贝克曼梁定点测定回弹弯沉，测定车开走后，用粉笔以测点为圆心，在周围画一个半径为15cm的圆，标明测点位置。
（4）将落锤式弯沉仪的承载板对准圆圈，位置偏差不超过30mm，按前述“三”的方法进行测定。两种仪器对一点弯沉测试的时间间隔不应超过10min。
（5）逐点对应计算两者的相关关系。
通过对比试验得出回归方程式LB＝a＋bLFWD，式中LFWD、LB分别为落锤式弯沉仪及贝克曼梁测定的弯沉值。回归方程式的相关系数应不小于0.90。
注：由于不同路面结构的材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况不同，对比关系也有所不同，为了提高数据的准确性，应分别情况对此项对比试验。
五、水泥混凝土路面板调查的方法与步骤
1. 在测试路段的水泥混凝土路面板表面布置测点，当为调查水泥混凝土路面的接缝的传力效果时，测点布置在接缝的一侧，位移传感器分开在接缝两边布置。当为探查路面板下的空洞时，测点布置位置随测试需要而定，应在不同位置测定。
2. 按前述“三”的方法进行测定。
六、计算
1. 按桩号记录各测点的弯沉及弯沉盆数据，按附录B的方法计算一个评定路段的平均值、标准差、变异系数。
2. 当为调查水泥混凝土路面接缝的传力效果时，利用分开在接缝两边布置的位移传感器测定值的差异及弯沉盆的形状，进行判断。
3. 当为探查路面板下的空洞时，利用在不同位置测定的测定值差异及弯沉盆的形状，进行判断。
七、报告
1. 报告应包括下列内容：
（1）各测点的最大弯沉及弯沉盆测定数据。
（2）每一个评定路段全部测点弯沉的平均值、标准差、变异系数及代表弯沉。
2. 如与贝克曼梁弯沉仪进行了对比试验，尚应列出相关关系式、相关系数和换算的回弹弯沉
