路基路面承载力和强度检测ppt课件.ppt

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1、路基路面检测,2.3承载力和强度检测,项目,2.3.1 基本概念2.3.2弯沉值的测试方法2.3.3土基现场CBR试验,公路修建中或竣工后，弯沉测量可以检验路基/路面的施工是否达到设计强度要求。,公路改造前，对原有公路进行弯沉测量，可以了解原有公路的路况，并作为设计的指导资料。,什么是弯沉值？,弯沉值：在规定轴载作用下，路基或路面轮隙中中心产生的总垂直变形（总弯沉），或垂直回弹变形（回弹弯沉值），以0.01mm为单位。计算弯沉值与路基/路面的设计强度有直接的关系，计算弯沉值越小，则强度越高。,计算弯沉值表示的是，在某一路段，按20米的间距，用一定轴载的车辆（一般用后轴6吨或10吨车辆）对路基/

2、路面作用前后，产生的残余变形量的加权平均值。,路面结构在经受设计使用期累积标准轴载次数后，路面状况优于设计的公路的极限状态标准时，所必须具有的路表回弹弯沉值,当路面厚度以设计弯沉为控制指标时，验收弯沉小于或等于设计弯沉，当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度重新计算路面弯沉。,2.3.2测试方法,贝克曼梁法,测定各类路基路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力可供路面结构设计使用。,仪器和器材,1、标准车：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10t的BZZ-100标准车；其他等级公路可采用后轴6t的BZZ-60标准车。,2.路面弯沉仪：由

3、贝克曼梁、百分表及表架组成，贝克曼梁由铝合金制成，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。,方法和步骤,1）试验前准备工作（1）检查并保持测定用标准车的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），并用地中衡称量后轴总质量，符合要求的轴重规定，汽车行驶及测定过程中，轴重不得变化。,3）测定轮胎接地面积；在平整光滑的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，即在方格纸上印上轮胎印痕，用求积仪或数方格的方法测算轮胎接地面积、精确至0.1cm2 。,(4)检查弯沉仪百分表测量灵敏情况。（5）当在沥青路面

4、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）测试步骤（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，并用白油漆或粉笔划上标记。（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的缝隙处，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（轮隙中心前方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

5、零。 弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。,4）测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。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（3m以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数 L2 。汽车前进的速度宜为5km/h左右。,待表针回转稳定后读取终读数 L2 。汽车前进的速度宜为5km/h左右。,弯沉仪的支点变形修正（1）当采用长度为3.6m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

6、仪安装在测定用的弯沉仪的后方，其测点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，可在不同的位置测定5次，求平均值，以后每次测定时以此作为修正值 。（2）当采用长5.4m的弯沉仪测定时，可不进行支点变形修正。注：在同一结构层上测定时，可采取测定5次求取平均值，以后每次测定以此为修正值。,一般：Lt=(L1-L2)*2就是读数*2,当需要进行弯沉仪支点变形修正时：Lt=（L1+L2）*2+（L3-L4）*6,1.结果计算,长度为3.6m需要，长度为5.4的可不进行变形修正,（1）进行弯沉仪支

7、点变形修正时，计算路面测点的回弹弯沉值。（2）沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过（20土2）范围时,回弹弯沉值应进行温度修正，温度修正有两种方法。（3）计算平均值和标准差时，应将超出L 土（23）s的弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限，进行局部处理。用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时，应按两个独立测点什：不能采用左右两点的平均值。,2.系数修正,沥青路面,大于50mm,温度修正,3.温度修正及回弹弯沉计算,1）查图法,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及沥青温度厚度。,上图：无机结合料稳定基层,左图：粒料基层或沥青稳定类基层,沥青弯沉

8、值计算L20=Lt*K,一般采用前进卸载测定法，取百分表前后读数差的2倍即可.你可能需要的是弯沉检测评定吧公式Lr=Lpj+Za*S,代表值=修正后平均值+系数*标准差,见附件,知识拓展,当路基和柔性基层、低基层的弯沉代表值不符合要求时，可将超出Lpr+-（23)S的弯沉特异值应放弃，重新计算平均值和标准差。对舍弃的弯沉值Lpr+-（23)S的点，应找出周围界限，进行局部处理。,弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分；大于时得零分。若在非不利季节测定时，应考虑季节影响系数,若用两台弯沉仪同时进行左右轮转弯沉值测定，应按两个独立测立点计，不能采用左右两个平均值。,4.检测报告,1)弯沉测定表、

9、支点变形、测试时的路面温度以及修正值,2）每一个评定路段的弯沉平均值、标准差以及弯沉代表值,应用案列2-5,2.3.2.2自动弯沉仪,自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁的原理相同，都是采用杠杆原理。但两者的加载,方法不同，其中，贝克曼梁用前进卸荷法，测定的是路面回弹弯沉；而自动弯沉仪采用前进加载法，测定的是路面总弯沉。自动弯沉仪测定车以一定速度行驶，安装在测试车底盘下的测量机架将弯沉测定梁的测头对准后轮前端的测点A保持不动，后轴双轮由0点向测点A运动，当后轴双轮隙通过测点A时，A点的竖向位移被B的位移传感器记录下来，此时，测定梁又被测量机架以2倍的汽车速度拖动到下一测点，周而复始地向前连续测试

10、,主要设备承载车（BZZ - 100车型的标准参数）：单轴，单侧双轮组，后轴标准轴载(1001)kN，胎压(0.700.05)MPa。测量机架：两倍车速拖动测定梁。数据采集处理系统：计算机，位移、温度和距离传感器。,自动弯沉仪测试系统基本技术要求和参数如下:位移传感器分辨率：001 mm。位移传感器有效量程：t3 mm。设备工作环境温度：060。距离标定误差：1%。,1)准备工作(1)位移传感器标定。每次测试之前必须按照设备使用手册规定的方法进行移传感器的标定，记录标定数据并存档。(2)检查承载车轮胎气压。每次测试之前都必须检检查后轴轮胎气压，应满足(0.70土0.05)MPa的要求。(3)检

11、测承教车轮载。 般每年检查 次， 如果承载车因改装等改变了后轴载，也必须进行此项工作，后轴载满足(100 +1)kN的要求。(4)检查测量架的易损部件情况，及时更换损坏部件。(5)打开设备电源进行检查，控制面板功能键指示灯、显示器等应正常。(6)开动承载车试测23个步距，观察测试机构，测试机构应正常，否则需要调整。,2.方法与步骤,3.测试步骤,(1)测试系统在开始测试前需要通电预热,时间不少于设备操作手册的要求，并开启工程警灯和导向标等警告标志。(2)在测试路段前20 m处将测量架放落在路面上,并检查各机构的部件情况。(3)操作人员按照设备使用手册的规定和测试路段的现场技术要求设置完毕所需的

12、测试状态。(4)驾驶员缓慢加速承载车到正常测试速度，沿正常行车轨迹驶人测试路段。(5)测试人员将刚试路段起终点桥酒等特殊位置的桩号输人记录数据中。(6)当湖试车辆驶出测试路段后，操作人员停止数据采集和记录并恢复仅器各部分至初始状态,驾驶员缓慢停止承载车提起测量架。 (7)操作人员检查数据文件，文件应完整，内容应正常否则需要重新测试。(8)关闭测试系统电源，结束测试。,1)采用自动弯沉仪采集路面弯沉盆峰值数据。 (2)数据组中左臂测值、右臂测值按单独弯沉处理。 (3)对原始弯沉测试数据进行温度、坡度、相关性等修正。,4.计算,弯沉值的横坡修正当路面横坡不超过4%时,不进行超高影响修正:当横坡超过

13、4%时.超高影响的修正按照表2-13规定进行。,表213 弯沉值横坡修正,注：i是路面横坡（%）,5.检测报告,检测报告中应该包括以下内容:(1)弯沉的平均值、标准差、代表值，测试时的路面温度及温度修正值。(2)自动弯沉仪测值与贝克曼梁测值的相关关系式及相关系数。,2.3.2.3落锤式弯沉仪,一、实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间变形，即测定在动态弯沉及弯沉盆，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。所得结果也可以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。,

14、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。其结构如图所示。,1）荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的道路等级选择；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，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：有一组高精度位移传感器组成，如图上图所示，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57个，根据需要及设备性能决定。,落锤式弯沉仪传感器布置及应力作用范围

15、示例（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测点，其位置或距离随测试测试需要而定，当路面表面测定时，测点宜布置在行车道车道的轮迹带上。测试时，还可以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5

16、0km/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，承载板主动落下，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。,3.数据处理（1）按桩多记录各测点的弯沉值及弯沉盆数据，计算个评定路段的平均值，

17、标准差、变异系数。(2) 当为调查水泥混凝路面接缝的传力效果时，利用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值差异及弯沉盆的形状进行判断。,4.检测报告(1)各测点的最大弯沉值及弯沉盆测定数据(2)每一个评定路段全部测点弯沉的平均值、标准差、变异系数及弯沉代表值。 (3)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值。,土基CBR试验,土基CBR（加州承载比）,加州承载比是早年由美国加利福尼亚州(California)提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部

18、荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR值。,CBR试验设备有室内实验与室外实验两种。室内用CBR实验装置，试件按路基施工的含水率及压实度要求在试桶内制备，在浸水过程中及压入实验时，在试件顶面施加环形砝码，其质量应根据预计的路面结构重力来确定。CBR野外实验方法基本上与室内试验相同，但其压入试验直接在土基顶面进行。有时，野外试验结果与室内试验结果不完全相同，这主要是由于土的含水率不一样，室内实验时，试件处于饱水状态，；野外试验时，土基处于施工时的湿度状态。所以对野外试验结果必须加以修正。,土基CBR（加州承载比）,1. 本方法适用于在现场测定各种土基材料的

19、现场CBR值。同时也适合于基层、地基层、砂性土、天然砂砾、级配碎石等材料CBR值的试验。2.本方法所用式样的最大集料粒径宜小于19.0mm，最大不得超过31. 5mm，也不适用于大粒径的土石混填或填石路基。,目的与适用范围,1.荷载装置:装载有铁块或集料重物的载重汽车，后轴重不小于60kN, 在汽车大梁的后轴之后设有一加劲横梁作反力架用。,仪具与材料,2.现场测试装置。由千斤顶（机械或液压）、测力计（测力环或压力表）及球座组成。千斤顶可是贯入杆的贯入速度调节成1mm/min. 测力计的容量不小于上基强度，测定精度不小于测力计量程的1%。(1)贯入杆:直径中50m,长约200mm的金属圆柱体。,

20、(2)承载板:每块1.25k8，直径150m，中心孔眼直径052m,不小于4块，并沿直径分为两个半圆快。(3)贯入量测定装置:平台及表分表组成，百分表量程20mm, 精度0.01mm, 数量2个，对称固定于贯入杆上，端部与平台接触，平台跨度不小于50cm. 此设备也可用于两台贝克曼梁弯沉仪代替。,采用代表性的试料50kg，过38mm筛后按四分法取出25kg，再用四分法取出试验分成4份，每份6kg，供试验和制试件之用。,3.试件,方法与步骤1.准备工作(1)将试验地点约直径30cm范围的表面找平，用毛刷刷净浮t,如表面为粗粒上时，应撒布少许洁净的细砂填平，但不能覆盖全部土基表面，避免形成夹层。(

21、2)装置测试设备，按图设置贯入杆及千斤顶，千斤顶顶在加劲横梁上且调节至高度适中。贯入杆应与土基表面紧密接触，但不应在土基表面形成贯入痕迹。(3)安装贯入量测定装置:将支架平台、百分表(或两台贝克曼梁弯沉仪)安装好。,2.测试步骤(1)在贯入杆位置安放4块1.25 kg分开成半圆的承载板，共5 kg.(2)试验贯入前，先在贯入杆上施加45N荷载后，将测力计及贯入量百分表调零，记录初始读数。(3)启动千斤顶:使贯入杆以1mn/min的速度压入土基，相应于贯入量为0.5mm、1. 0mm、1. 5mm 、2.0mm 、2.5mm 、3.0mm、 4.0mm、 5.0mm 、6.5mm、10.0mm及

22、11.5mm时， 分别读取测力计读数。根据情况，也可在贯入量达到6. 5mm时结束试验。注:用于千斤顶连续加战，两个贯入量百分表及测力计均应在同时刻读数，当两个百分表读数不超过平均值的30%时以平均值作为贯入量，当两个表读数差值超过 平均值的30%时，应停止试验。,(4)卸除荷载，移去测定装置。(5)在试验下取样，测定材料含水率。取样数量如下:最大粒径不大于4.75mm，试样数量约120g;最大粒径不大于19.0mm，试样数量约250g;最大粒径不大于31.5mm，试样数量约500g;(6)在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌沙法或环刀法等测定土基的密度。,视频链接,计算,1.将贯入试验得到的等级

23、荷重数除以贯入断面积(19.625cm)得到各级压强(MPa),绘制荷载压强一贯 入量曲线2.从压强一贯入量曲线上读取贯入量为2.5mm及5.Omm时的荷载压强P计算现场CBR值.CBR一般以贯入量2.5mm时的测定值为准，当费入量5:0mn时的CBR人于2. 5mm时的CBR时，应重新试验，如重新试验仍然如此时，则以贯入量5.0mm时的CBR为推。,现场CBR=（P1/P2）*100%公式中: P1:一一荷载压强MPa) P2:一一标准压强，当贯入量为2.5mm时为7MPa，当贯入量为5.0mm时为10.5MPa。原点修正时，应注意压强或贯入量值须随平移后的原点而变化。,总之，CBR法是目前世界上使用最广泛的一种方法。这个方法的优点是能够在试验着室用 简单的方法确定设计所需要的土和各种材料的计算参数，即CBR值。同时，由于长期广泛地被采用，积累了丰富的实验经验，能够在大多数场合保证路基、路面数据的稳定。,CBR试验的优点：1、能测出填料浸水后的强度，这一指标对铁路浸水路基非常重要。2、方法易操作、速度快、人为误差小。成型时只需把垫块与CBR试模压平就可以，对试验人员要求较低，人为影响较小。3、试件无需修补，两面都直接压成平面，可以避免由于修补导致的试件吸水率偏大。,谢谢,任务2.3赵尚君、龙波、王钰臣、冉文浩、黄炼,