落錘式彎沉儀和貝克曼梁在土路基中的相關(guān)性分析

1、<p>　　落錘式彎沉儀和貝克曼梁在土路基中的相關(guān)性分析</p><p>　　摘要：該文對FWD和貝克曼梁法在土路基彎沉檢測中的數(shù)據(jù)進行了對比，利用EXCEL中的回歸模型和檢驗方法，對這兩者的相關(guān)性進行了分析和對比，確定了兩者中的相互轉(zhuǎn)換方程式，從而對FWD在土路基彎沉檢測中的可行性提供了依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞彎沉檢測 FWD 貝克曼梁 相關(guān)性 </p>

2、<p>　　中圖分類號：U213文獻標識碼： A </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　彎沉值就是路基或者路面上作用一個荷載后，發(fā)生一個變形的大小值，關(guān)系到路面強度以及其使用性能評定，是公路工程檢測中的一個重要指標，所以彎沉的檢測需要快速準確，這對于工程質(zhì)量的控制是至關(guān)重要的，無論是新建公路、大修改建項目還是日常的養(yǎng)護，其

3、工作的開展都離不開彎沉數(shù)據(jù)的支持，作為公路工程中的一個極為重要的控制指標，它能客觀有力的反映出路基路面的整體強度分布情況，科學(xué)合理地對路面狀況進行評價 [1]。檢測中一般采用貝克曼梁法或者落錘式彎沉儀法 (Falling Weight Deflectometer, FWD)進行檢測。我國使用范圍最廣的是20世紀60年代引進的貝克曼梁法，但是隨著公路建設(shè)的快速發(fā)展，貝克曼梁法的缺陷也逐漸暴露出來，檢測速度慢，耗費人力較大，影響因素較多，所

4、以越來越不適應(yīng)于大范圍快速的質(zhì)量檢測的需要，作為一種先進的無損檢測設(shè)備，F(xiàn)WD的優(yōu)勢在于檢測過程中省時省力、精度高、適用性強[2]，所以在路面檢測中逐漸取代了傳統(tǒng)的貝克曼梁法，但是在路基彎沉檢測中，貝克曼梁法仍然是主要的檢測方法，而不是更為先進的FWD，所以本文基于路基彎沉的檢測，通過對FWD和貝克曼梁法進行相關(guān)性分析，判</p><p>　　2、FWD工作原理 </p><p>　　FW

5、D在檢測工程中，利用落錘在四分盤上的沖擊荷載來對實際行車工程中的車輪荷載進行模擬，對路基路面的彎沉進行檢測。標準質(zhì)量的落錘在落盤上的荷載為(50±2.5)KN，與貝克曼梁法中單輪50KN的荷載一致，在路基路面產(chǎn)生一個瞬間沖擊荷載，通過荷載中心的傳感器對彎沉盆的變形進行檢測，科學(xué)的對路基路面的承載能力進行評定。 </p><p>　　在實際檢測中，為了保證FWD檢測的精度，首先要在檢測路段進行對比實驗，對

6、FWD和貝克曼梁兩者的數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，當兩者之間的相關(guān)系數(shù)R≥0.95時，說明FWD的檢測數(shù)據(jù)可以根據(jù)由實驗路段所推斷的回歸方程進行轉(zhuǎn)換，從而對檢測路段進行評定[3]。 </p><p>　　在路面的檢測中，F(xiàn)WD應(yīng)用比較廣泛，其于貝克曼梁的相關(guān)性系數(shù)一般都≥0.95，因為路面結(jié)構(gòu)層以及材料相對均勻，其影響較小，結(jié)構(gòu)層對于荷載產(chǎn)生的變形有一定的一致性，所以采用FWD進行檢測的精度高，但是對于路基而言相對復(fù)雜，

7、所以在本文中選取實際某工程中的一段路基進行試驗，研究FWD在路基檢測中的應(yīng)用進行分析[4~6]。 </p><p><b>　　3、試驗概況 </b></p><p><b>　　3.1試驗?zāi)康?</b></p><p>　　研究FWD和貝克曼梁在路基檢測中的相關(guān)性，建立兩者的聯(lián)系，對以后FWD在路基檢測中的應(yīng)用建立基礎(chǔ)。

8、 </p><p><b>　　3.2試驗設(shè)備 </b></p><p>　　JSTRI2000型FWD一臺；JN151黃河車一輛，后軸重100KN，輪胎氣壓0.7MPa；5.4m貝克曼梁1臺，百分表及表架1套。 </p><p><b>　　3.3試驗步驟 </b></p><p>　　試驗路段選

9、在湘潭九華工業(yè)園某市政公路的一段路基，樁號為K1+100~K1+950，都為填方路基。首先用貝克曼梁對該段路基進行彎沉檢測，測點樁號間隔為20m，在測點處用白石灰粉標出位置，檢測點位以標定位置為準，F(xiàn)WD的位移傳感器要對準測點，偏移距離不能大于30mm，對于同一檢測點，兩種方法的檢測時間間隔不能大于10min，以保證兩者檢測結(jié)果對比的準確性。 </p><p>　　4、試驗數(shù)據(jù)分析及結(jié)論 </p>

10、<p><b>　　4.1試驗數(shù)據(jù) </b></p><p>　　表1.貝克曼梁檢測數(shù)據(jù) </p><p>　　表2.FWD檢測數(shù)據(jù) </p><p>　　4.2試驗數(shù)據(jù)相關(guān)性分析 </p><p>　　通過EXCEL中的回歸模型，對FWD和貝克曼梁檢測數(shù)據(jù)進行分析，兩者的數(shù)據(jù)對比見圖1： </p>

11、<p>　　圖1.FWD和貝克曼梁數(shù)據(jù)對比圖 </p><p>　　FWD與貝克曼梁檢測數(shù)據(jù)回歸分析見圖2： </p><p>　　圖2. FWD與貝克曼梁檢測數(shù)據(jù)回歸分析 </p><p>　　從圖1可以看出，F(xiàn)WD與貝克曼梁的數(shù)據(jù)趨勢基本一致，但是由兩者的數(shù)據(jù)計算出的回歸方程為LBB=0.2902LFWD+135.88，R=0.43,小于0.95，

12、不符合要求。通過對比現(xiàn)場實際情況發(fā)現(xiàn)，K1+100~K1+560、K1+560~K1+950這兩段土路基所用填土分別取自不同土源，土質(zhì)存在區(qū)別，所以對這兩段土路基的彎沉數(shù)據(jù)進行分段分析，K1+100~K1+560路段中，樁號為K1+460處的FWD彎沉值要明顯大于貝克曼梁彎沉值，通過實地觀察分析，發(fā)現(xiàn)在該樁號處存在部分較為松散的浮土，導(dǎo)致在應(yīng)用FWD進行檢測時，位移傳感器落在浮土上，導(dǎo)致彎沉值偏大，所以在進行回歸分析時剔除該點數(shù)據(jù)，剔除

13、以上因素后，K1+100~K1+560、K1+560~K1+950路段的彎沉對比回歸曲線分析圖見圖3、圖4： </p><p>　　圖3.K1+100~K1+560彎沉數(shù)據(jù)回歸分析圖 </p><p>　　圖4.K1+560~K1+950彎沉數(shù)據(jù)回歸分析圖 </p><p>　　對K1+100~K1+560、K1+560~K1+950段土路基分別進行回歸分析后，K1

14、+100~K1+560段土路基的回歸方程為LBB=1.3785LFWD+15.5600，R=0.96,大于0.95；K1+560~K1+950段土路基的回歸方程為LBB=0.9511LFWD+4.2217，R=0.99,大于0.95，都可以通過回歸方程進行轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　4.3試驗結(jié)論 </b></p><p>　　通過對比試驗得出的相關(guān)關(guān)系式、

15、相關(guān)系數(shù)可以得出以下結(jié)論： </p><p>　　(1)當同一段土路基的土質(zhì)基本一致時，F(xiàn)WD與貝克曼梁測定的彎沉值之間有良好的相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)WD可以用于土路基的彎沉檢測，且可以保證較高的精度； </p><p>　　(2)路基表面路況對FWD的測定值有一定的影響； </p><p>　?。?）對于不同的結(jié)構(gòu)、土質(zhì)、基礎(chǔ)等條件的路段，應(yīng)用FWD檢測前，應(yīng)分別與貝克曼梁

16、進行對比，建立不同的回歸方程式，以保證數(shù)據(jù)的準確性。 </p><p><b>　　5、結(jié)語 </b></p><p>　　當路基各條件基本一致時，F(xiàn)WD法和貝克曼梁法所檢測的數(shù)據(jù)存在相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)大于0.95，兩者之間可以進行轉(zhuǎn)換，所以在土路基彎沉檢測中，可以采用FWD來取代貝克曼梁法進行檢測，通過位移傳感器來檢測彎沉，充分發(fā)揮FWD的精度高、速度快、節(jié)省人力等

17、優(yōu)勢，但是當路基土質(zhì)存在差別時，需要分路段與貝克曼梁進行對比試驗，選取合理的回歸方程。作為一種先進的自動化檢測技術(shù)，隨著科技的發(fā)展和檢測技術(shù)的提高，F(xiàn)WD將會更多的運用到工程檢測實踐中。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 曾勝;路面性能評價與分析方法研究[D];中南大學(xué);2003年 </p><p>

18、;　　[2] 趙平.代表性路面彎沉檢測設(shè)備技術(shù)性能綜合分析[J].中南公路工程，1997，9（3）：12~16 </p><p>　　[3] JTG E60-2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程[S] </p><p>　　[4] 張向陽,王光明;FWD和貝克曼梁在路基彎沉檢測中的相關(guān)性分析[J];中南公路工程;2004年02期 </p><p>　　[5] 曾凡奇,張