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(duì)FWD和貝克曼梁法在土路基彎沉檢測(cè)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，利用EXCEL中的回歸模型和檢驗(yàn)方法，對(duì)這兩者的相關(guān)性進(jìn)行了分析和對(duì)比，確定了兩者中的相互轉(zhuǎn)換方程式，從而對(duì)FWD在土路基彎沉檢測(cè)中的可行性提供了依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞彎沉檢測(cè) FWD 貝克曼梁 相關(guān)性 </p>

2、<p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(gè)荷載后，發(fā)生一個(gè)變形的大小值，關(guān)系到路面強(qiáng)度以及其使用性能評(píng)定，是公路工程檢測(cè)中的一個(gè)重要指標(biāo)，所以彎沉的檢測(cè)需要快速準(zhǔn)確，這對(duì)于工程質(zhì)量的控制是至關(guān)重要的，無(wú)論是新建公路、大修改建項(xiàng)目還是日常的養(yǎng)護(hù)，其

3、工作的開(kāi)展都離不開(kāi)彎沉數(shù)據(jù)的支持，作為公路工程中的一個(gè)極為重要的控制指標(biāo)，它能客觀有力的反映出路基路面的整體強(qiáng)度分布情況，科學(xué)合理地對(duì)路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià) [1]。檢測(cè)中一般采用貝克曼梁法或者落錘式彎沉儀法 (Falling Weight Deflectometer, FWD)進(jìn)行檢測(cè)。我國(guó)使用范圍最廣的是20世紀(jì)60年代引進(jìn)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(lái)，檢測(cè)速度慢，耗費(fèi)人力較大，影響因素較多，所

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

5、D在檢測(cè)工程中，利用落錘在四分盤(pán)上的沖擊荷載來(lái)對(duì)實(shí)際行車(chē)工程中的車(chē)輪荷載進(jìn)行模擬，對(duì)路基路面的彎沉進(jìn)行檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的落錘在落盤(pán)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(gè)瞬間沖擊荷載，通過(guò)荷載中心的傳感器對(duì)彎沉盆的變形進(jìn)行檢測(cè)，科學(xué)的對(duì)路基路面的承載能力進(jìn)行評(píng)定。 </p><p>　　在實(shí)際檢測(cè)中，為了保證FWD檢測(cè)的精度，首先要在檢測(cè)路段進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)

6、FWD和貝克曼梁兩者的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，當(dāng)兩者之間的相關(guān)系數(shù)R≥0.95時(shí)，說(shuō)明FWD的檢測(cè)數(shù)據(jù)可以根據(jù)由實(shí)驗(yàn)路段所推斷的回歸方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而對(duì)檢測(cè)路段進(jìn)行評(píng)定[3]。 </p><p>　　在路面的檢測(cè)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?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)層以及材料相對(duì)均勻，其影響較小，結(jié)構(gòu)層對(duì)于荷載產(chǎn)生的變形有一定的一致性，所以采用FWD進(jìn)行檢測(cè)的精度高，但是對(duì)于路基而言相對(duì)復(fù)雜，

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

8、 </p><p><b>　　3.2試驗(yàn)設(shè)備 </b></p><p>　　JSTRI2000型FWD一臺(tái)；JN151黃河車(chē)一輛，后軸重100KN，輪胎氣壓0.7MPa；5.4m貝克曼梁1臺(tái)，百分表及表架1套。 </p><p><b>　　3.3試驗(yàn)步驟 </b></p><p>　　試驗(yàn)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(hào)為K1+100~K1+950，都為填方路基。首先用貝克曼梁對(duì)該段路基進(jìn)行彎沉檢測(cè)，測(cè)點(diǎn)樁號(hào)間隔為20m，在測(cè)點(diǎn)處用白石灰粉標(biāo)出位置，檢測(cè)點(diǎn)位以標(biāo)定位置為準(zhǔn)，F(xiàn)WD的位移傳感器要對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)，偏移距離不能大于30mm，對(duì)于同一檢測(cè)點(diǎn)，兩種方法的檢測(cè)時(shí)間間隔不能大于10min，以保證兩者檢測(cè)結(jié)果對(duì)比的準(zhǔn)確性。 </p><p>　　4、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論 </p>

10、<p><b>　　4.1試驗(yàn)數(shù)據(jù) </b></p><p>　　表1.貝克曼梁檢測(cè)數(shù)據(jù) </p><p>　　表2.FWD檢測(cè)數(shù)據(jù) </p><p>　　4.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性分析 </p><p>　　通過(guò)EXCEL中的回歸模型，對(duì)FWD和貝克曼梁檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，兩者的數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)圖1： </p>

11、<p>　　圖1.FWD和貝克曼梁數(shù)據(jù)對(duì)比圖 </p><p>　　FWD與貝克曼梁檢測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析見(jiàn)圖2： </p><p>　　圖2. FWD與貝克曼梁檢測(cè)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(shì)基本一致，但是由兩者的數(shù)據(jù)計(jì)算出的回歸方程為L(zhǎng)BB=0.2902LFWD+135.88，R=0.43,小于0.95，

12、不符合要求。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(duì)這兩段土路基的彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行分段分析，K1+100~K1+560路段中，樁號(hào)為K1+460處的FWD彎沉值要明顯大于貝克曼梁彎沉值，通過(guò)實(shí)地觀察分析，發(fā)現(xiàn)在該樁號(hào)處存在部分較為松散的浮土，導(dǎo)致在應(yīng)用FWD進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，位移傳感器落在浮土上，導(dǎo)致彎沉值偏大，所以在進(jìn)行回歸分析時(shí)剔除該點(diǎn)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(duì)比回歸曲線分析圖見(jiàn)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(duì)K1+100~K1+560、K1+560~K1+950段土路基分別進(jìn)行回歸分析后，K1

14、+100~K1+560段土路基的回歸方程為L(zhǎng)BB=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L(zhǎng)BB=0.9511LFWD+4.2217，R=0.99,大于0.95，都可以通過(guò)回歸方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　4.3試驗(yàn)結(jié)論 </b></p><p>　　通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)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(dāng)同一段土路基的土質(zhì)基本一致時(shí)，F(xiàn)WD與貝克曼梁測(cè)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(cè)，且可以保證較高的精度； </p><p>　　(2)路基表面路況對(duì)FWD的測(cè)定值有一定的影響； </p><p>　?。?）對(duì)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(cè)前，應(yīng)分別與貝克曼梁

16、進(jìn)行對(duì)比，建立不同的回歸方程式，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 </p><p><b>　　5、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　當(dāng)路基各條件基本一致時(shí)，F(xiàn)WD法和貝克曼梁法所檢測(cè)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以在土路基彎沉檢測(cè)中，可以采用FWD來(lái)取代貝克曼梁法進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)位移傳感器來(lái)檢測(cè)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(shì)，但是當(dāng)路基土質(zhì)存在差別時(shí)，需要分路段與貝克曼梁進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，選取合理的回歸方程。作為一種先進(jìn)的自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，隨著科技的發(fā)展和檢測(cè)技術(shù)的提高，F(xiàn)WD將會(huì)更多的運(yùn)用到工程檢測(cè)實(shí)踐中。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 曾勝;路面性能評(píng)價(jià)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(cè)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(chǎng)測(cè)試規(guī)程[S] </p><p>　　[4] 張向陽(yáng),王光明;FWD和貝克曼梁在路基彎沉檢測(cè)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