基于贝克曼梁弯沉仪的路面弯沉检测影响因素

基于贝克曼梁弯沉仪的路面弯沉检测影响因素

邹宇轩

肇庆华粤工程检测有限公司  526040

摘要：路面弯沉能够对交通安全及道路使用寿命均产生重要影响，当前我国针对路面弯沉进行检测的主要措施即为贝克曼梁法。为了提升路面弯沉检测效果，本文主要针对贝克曼梁弯沉仪路面弯沉检测中的影响因素进行分析，以供参考。

关键词：贝克曼梁弯沉仪；路面弯沉检测；影响因素

    路面弯沉检测工作是对路面使用性能进行评估的重要部分之一，可以对路面养护资金的分配起到决定性的影响作用，同时也能决定旧路改造设计的科学性。近几年我国公路交通事业发展迅速，大量旧路需要进行合理改建，为了提升工程质量和路面使用效果，需要构建起路面长期使用性能跟踪检测机制，以能够实时了解路面情况，并制定具有针对性的养护对策。贝克曼梁法为我国进行路面弯沉检测工作的主要模式，但在应用贝克曼梁弯沉仪时，其使用效果易受到多方面因素影响，为了提升检测效果，需要深入分析相关的影响因素。

一、贝克曼梁法概述

（一）基本概念

    贝克曼梁法是针对静止加载状态或是极慢速加载状态下路面回弹弯沉值进行测定的方法，可以对路面整体强度进行有效反映。所谓回弹弯沉值，也就是标准后轴载双轮组轮隙中心处最大回弹弯沉值，可以对路基路面的实际承载能力进行体现，回弹弯沉值越大，即路基路面的承载能力越小，反之亦然。

（二）检测原理

    应用贝克曼梁法时，需要应用贝克曼梁弯沉检测仪，其中主要包含贝克曼梁、百分表以及表架，在贝克曼梁上，以支点为分界线划分成为前臂和后臂，二者之比基本为2:1.在进行检测时，以杠杆原理为基础，由前臂与地面连接，后壁与百分表连接，实时掌握百分表指针变化情况，根据此确定后臂端点位移值，再参考相似三角形原理，推算前臂端点的变形值，推算所得的结果，便是标准车载条件下的回弹弯沉值[1]。

    既往我国采用贝克曼梁法时，使用的测定标准车型已经随时间发展被淘汰，当前相关规定并未对车型提出要求，只要参与检测工作的车辆可满足以下要求即可：（1）后轴标准轴载值为100±1kN；（2）单侧双轮荷载为50±0.5kN；（3）单轮传压面单量圆直径21.3±0.5cm；（4）轮胎充气压力为0.7±0.05MPa；（5）轮胎间隙宽可自由插入到弯沉仪测头中。

二、贝克曼梁弯沉仪应用方法

（一）准备工作

    对测定车辆的车况进行检查，确认刹车性能良好，同时轮胎内胎充气压力符合相关规定，之后将集料或是铁块装载于车槽中，使用地中衡称量车辆的后轴总质量，确认轴重与相关规定相符合，且在汽车进行行驶的过程中，特别是在进行测定的过程中，轴重不可发生变化。之后对轮胎接地面积进行测定，于硬质光滑平整的路面上，使用千斤顶将测量车辆后轴顶起，轮胎下方铺设一张全新复写纸，缓慢落下千斤顶之后，轮胎印痕即可复制于方格纸上，再使用数方格的方式或是使用求积仪对轮胎的接地面积进行计算，计算结果应该精确到0.1c㎡。还应针对贝克曼梁弯沉仪的百分表精准程度进行测量。在针对沥青路面进行测量时，需要使用路表温度计对测定过程中的环境温度和路表温度进行测定[2]。

（二）测试步骤

    （1）针对测试路段布置数个测点，根据测试需求确定相邻测点之间的距离，点位应该完全处于路面行车道的车道轮迹带上，且应使用粉笔或是白油漆进行明确标记；（2）试验车辆的后车轮轮隙应该与测点后方3~5cm的位置完全对应；（3）将贝克曼梁弯沉仪插入到后轮缝隙中，保持其与车辆行进方向一致，梁臂不可与车轮接触，侧头应位于测点上方，也就是轮隙中心前侧的3~5cm，且测定杆上应该安装百分表，将百分表调零，使用手指轻叩弯沉仪，以确认百分表回零状态稳定；（4）测定者采用吹哨发令的方式，指挥车辆前进，百分表即能够在路面变形幅度变化的影响下转动，表针转至最大值后，读取其中的初读数L1，之后汽车继续前进，表针进行反向转动，车型驶出弯沉影响半径之后，车辆停止形式，直至表针稳定，读取终读数L2，车辆全程行进速度应控制在5km/h左右。

三、贝克曼梁弯沉检测影响因素

（一）车辆轮胎

    （1）轮胎的类型能够对其实际压力和荷载变形均匀性产生影响；（2）不同形式的轮胎花纹，抗变形能力各不相同；（3）轮胎压力变化能够引起检测结果变化；（4）轮胎间距能够对检测结果产生直接影响，间距越大，检测结果数值的偏高程度越严重。

（二）检测车辆

    （1）测头垂直度：侧头发生弯折导致垂直度受到影响，检测结果偏小；（2）测点位置：测定位置的确定需要以轮隙中心为基础，但是实际上，轮隙中心位置确定难度较大，所以极易出现测点位置偏移情况；（3）支点下沉：因为贝克曼梁长度至少为3.6m，所以车辆行进过程中，极易出现支点下沉情况。

四、贝克曼梁弯沉检测控制措施

（一）车辆轮胎方面的控制措施

1.轮胎类型

    斜交轮胎是我国最早应用于路面弯沉检测工作的轮胎类型，但是从实际上来看，子午线轮胎的胎压更加稳定，且变形更加均匀，所以相对于斜交轮胎来说，子午线轮胎更适合应用于贝克曼梁完成检测的过程当中，

2.轮胎花纹

    不同形式的轮胎花纹具有不同的抗变形能力，一般可将普通花纹划分成为横向、纵向以及混合三个类型，其中横向花纹的轮胎，其横向刚度显著大于纵向刚度，因为其胎面花纹处于横向连续且纵向断开的状态，纵向花纹的轮胎，其纵向刚度显著大于横向刚度，原因则在于其处于纵向连续且横向断开的状态。根据相关研究显示，横向、纵向混合三个类型花纹的轮胎，在弯沉值方面无显著差异，所以在进行贝克曼梁法路面完成检测工作时，选用普通花纹轮胎即可[3]。

3.轮胎压力

    赫在一定的状态下，轮胎压力上升。接地面积减少能够在一定程度上抵消轮胎压力增加所产生的不利影响。学校所以一般来说，轮胎压力变化不会导致检测结果的准确性受到严重影响。

4.轮胎间距

    在轮胎压力以及荷载量均处于稳定状态时，车辆轮胎的尺寸越大，接地压力就越小，例如在充气压力为0.7MPa、水平为100kN的状态下，9~20inch、10~20inch以及11~20inch三个类型的轮胎，接地压力分别为0.79MPa、0.73MPa、和0.68MPa。以此为基础，参考弯沉检测车的轴载，可以反推得到，在轮胎充气压力为0.7±0.05MPa时，相应的接地压力为0.67~0.75MPa，所以应该选用10~20inch以及11~20inch两个类型的轮胎[4]。

（二）检测车辆方面的控制措施

    当前贝克曼梁可分为两个型号，分别为3.6m和5.4m，无论应用哪一个型号的贝克曼梁，均应将前臂和后臂之比控制为2:1，否则极有可能导致检测结果偏小。

结束语：

    根据以上，贝克曼梁法为当前进行路面弯沉检测工作的主要方法，因为其应用效果能够受到多方面影响，所以必须从车辆轮胎以及检测车辆两个方面入手，避免客观因素导致检测结果受到影响。

参考文献：

[1] 严二虎. 贝克曼梁弯沉车弯沉测定的影响因素分析[J]. 施工技术,2010,39(3):70-73.

[2] 洪亮,杨帆,付丽,等. 前插式激光测距自动弯沉仪校准及贝克曼梁对比试验分析[J]. 交通标准化,2014(17):149-153,156.

[3] 乔晓霞. 贝克曼梁弯沉测定影响精确度因素探讨[J]. 公路交通科技（应用技术版）,2014,10(6):236-238.

[4] 陈涛. 激光自动弯沉仪检测过程中检测数据的影响因素与优化对策研究[J]. 建筑工程技术与设计,2018(16):4712-4713.