路橋工程檢測技術 課件 2承載板土基回彈模量

路基路面強度與承載能力檢測項目5

路基路面強度和承載能力檢測5.1路基路面強度檢測5.2路基路面回彈模量檢測5.3路基路面承載能力檢測路基路面強度和承載能力檢測5.2路基路面回彈模量檢測5.2路基路面回彈模量檢測回彈模量是指路基，路面及筑路材料在荷載作用下產生的應力與其相應的回彈應變的比值，土基回彈模量表示土基在彈性變形階段內，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形的能力，如果垂直荷載為定值，土基回彈模量值愈大則產生的垂直位移就愈?。蝗绻Q向位移是定值，回彈模量值愈大，則土基承受外荷載作用的能力就愈大，因此，路基路面設計中采用回彈模量作為土基抗壓強度的指標。σ ??/????

= =ε Δ??/??PL20(1

)iii4 L

D

pE

5.2路基路面回彈模量檢測測試方法適用范圍承載板法適用于在現(xiàn)場土基表面，通過用承載板對土基逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載下相應的土基回彈變形值貝克曼梁法適用于土基、厚度不小于1m

的粒料整層表面，用貝克曼梁測試各測點的回彈彎沉值，通過計算求得該材料的回彈模量值，落球式儀落球儀快速測試粘土、粉土、砂石土、礫石土土質路基的壓縮模量和回彈模量；不適用于最大粒徑超過100mm的土質路基模量測試。間接方法：貫入儀測定法、CBR測定法一、適用范圍本方法適用于在現(xiàn)場土基表面，通過用承載板對土基逐級加載、卸載的方法，測出每級荷載下相應的土基回彈變形值，通過計算求得土基回彈模量。本方法測定的土基回彈模量可作為路面設計參數(shù)使用。20iii4 L

D

pE

(1

)200(1

)

i

i4

Lp

DE

PiLi試驗依據二、檢測器具與材料1、加載設施：載重汽車后軸重不小于60kN，在汽車大梁的后軸之后設有一加勁橫梁作反力架用。二、檢測器具與材料2、現(xiàn)場測試裝置，如圖5-11所示，由千斤頂、測力計（測力環(huán)或壓力表）及球座組成。3、剛性承載板一塊，板厚20mm，直徑為Ф300mm，直徑兩端設有立柱和可以調整高度的支座，供安放彎沉儀測頭。承載板安放在土基表面上。二、檢測器具與材料4、路面彎沉儀兩臺，由貝克曼梁、百分表及其支架組成。5、液壓千斤頂一臺（80～100kN），裝有經過標定的壓力表或測力環(huán)，其量程不小于土基強度，測定精度不小于測力計量程的1%。三、準備工作1、根據需要選擇有代表性的測點，測點應位于水平的路基上，土質均勻，不含雜物。2、仔細平整土基表面，撒干燥潔凈的細砂填平凹處，砂子不可覆蓋全部土基表面，避免形成夾層。3、安置承載板，并用水平尺進行校正，使承載板處于水平狀態(tài)。三、準備工作4、將試驗車置于測點上，在加勁小梁中部懸掛垂球測試，使之恰好對準承載板中心，然后收起垂球。5、在承載板上安裝千斤頂，上面襯墊鋼圓筒、鋼板、并將球座置于頂部與加勁橫梁接觸，如用測力環(huán)時，應將測力環(huán)置于千斤頂與橫梁中間，千斤頂及襯墊物必須保持垂直，以免加壓時千斤頂傾倒發(fā)生事故并影響測試數(shù)據的準確性。三、準備工作6、安放彎沉儀，將兩臺彎沉儀的測頭分別置于承載板立柱的支座上，百分表對零或其他合適的初始位置上。四、測試步驟1、用千斤頂開始加載，注視測力環(huán)或壓力表，至預壓0.05MPa，穩(wěn)壓1min，使承載板與土基緊密接觸，同時檢查百分表的工作情況是否正常，然后放松千斤頂油門卸載，穩(wěn)壓1min后，將指針對零或記錄初始讀數(shù)。百分表讀數(shù)計算：應力環(huán)系數(shù)：17.2KN/0.01mm承載板壓力：0.05MPa，荷載F=3.14*0.15*0.15*0.05=3.534*103百分表讀數(shù)=3.534/17.2=20（0.01mm）??π×0.15?

0.15=0.05?

106應力環(huán)讀數(shù)（0.01mm）四、測試步驟2、測定土基的壓力—變形曲線用千斤頂加載，采用逐級加載卸載法，用壓力表或測力環(huán)控制加載量。荷載小于0.1MPa時，每級增加0.02MPa，以后每級增加0.04MPa左右。為了使加載和計算方便，加載數(shù)值可適當調整為整數(shù)，每次加載至預定荷載（P）后，穩(wěn)定1min，立即讀記兩臺彎沉儀百分表數(shù)值，然后輕輕放開千斤頂油門卸載至0，待卸載穩(wěn)定1min后再次讀數(shù)。每次卸載后百分表不再對零。四、測試步驟2、測定土基的壓力—變形曲線當兩臺彎沉儀百分表讀數(shù)之差小于平均值的30%時，取平均值，如超過30%則應重測。當回彈變形值超過1mm時，即可停止加載。（262-202）*2=120＞100262-292=30，（262+292）/2=27730/277=0.11＜0.3四、測試步驟3、計算變形各級荷載的回彈變形和總變形，按以下方法計算：回彈變形L

=（加載后讀數(shù)平均值—卸載后讀數(shù)平均值）×彎沉儀杠桿比總變形L’=（加載后讀數(shù)平均值—加載初始前讀數(shù)平均值）×彎沉儀杠桿比數(shù)

K1+200

具體位置

左

3.25

土基干密度(g/cm3)

1.85

（N/0.01mm）

？

承載板直徑(mm)

300

土的泊松比

0.35

）承載板

壓力(MPa)百分表讀數(shù)(0.01mm)

總變形(0.01mm)回彈變形

(0.01mm)分級影響量(0.01mm)計算回彈變形(0.01mm)

Ei(MPa)

左表

右表

加載前加載后卸載后加載前加載后卸載后0.02

0.04

加載前卸載后彈變形加載后總變形回四、測試步驟4、測定總影響量α。最后一次加載卸載循環(huán)結束后，取走千斤頂，重新讀取百分表初讀數(shù)，然后將汽車開出10m以外，讀取終數(shù)讀數(shù)，兩只百分表的初、終讀數(shù)差之平均值即為總影響量α。四、測試步驟5、在試驗點下取樣，測定材料含水量，取樣數(shù)量如下最大粒徑不大于4.75mm，試樣數(shù)量約120g；最大粒徑不大于19.0mm，試樣數(shù)量約250g；最大粒徑不大于31.5mm，試樣數(shù)量約500g。6、測土基密度在緊靠試驗點旁邊的適當位置，用灌砂法或環(huán)刀法等測定土基的密度五、數(shù)據處理1、各級壓力下的影響量αi按下式計算：

D pi1

1 2 i

24T

Q(T

T

)

五、數(shù)據處理2、曲線繪制將各級計算回彈變形值點繪于標準計算紙上，排除顯著偏離的異常點并繪出順滑的p-L曲線，如曲線起始部分出現(xiàn)反彎，應按圖5-12所示修正原點O，Oˊ則是修正的原點。五、數(shù)據處理3、按下式計算相當于各級荷載下的土基回彈模量Ei值20(1

)iii4 L

D

pE

五、數(shù)據處理4、取結束試驗前的各回彈變形值按線性回歸方法由式（5-22）計算土基回彈模量E0值：200(1

)

i

i4

Lp

DE

原始記錄表工程部位/用途K1+200

委托/任務編號

試驗依據

JTG

3450-2019

樣品編號

試驗條件

25℃樣品名稱

樣品描述

黃色，天然

試驗日期

主要儀器設備及編號

應力環(huán)、千斤頂、貝克曼梁

測試車類型

解放

測試車后軸重(kN)

60

前后軸距(m)

3.4

加勁小梁距離后軸(m)

彎沉儀杠桿比

2：1

測點樁號

K1+200

具體位置

左

3.25

土基干密度(g/cm3)

1.85

測力環(huán)校正系數(shù)（N/0.01mm）

？

承載板直徑(mm)

300

土的泊松比

0.35

測力環(huán)讀數(shù)(0.01mm)

荷載

（kN）承載板

壓力(MPa)百分表讀數(shù)(0.01mm)

總變形(0.01mm)回彈變形

(0.01mm)分級影響量(0.01mm)計算回彈變形(0.01mm)

Ei(MPa)

左表

右表

加載前加載后卸載后加載前加載后卸載后

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.14

0.18

總影響量測量

百分表初讀數(shù)（0.01mm）

左

右

總影響量（0.01mm）

0.95

百分表終讀數(shù)（0.01mm）

左

右

最大干密度(g/cm3)

1.97

土基含水率(%)

13.2

設計回彈模量(MPa)

土基回彈模量

E0

值（MPa）

壓實度(%)

90

備

注:

原始記錄表

工程部位/用途K1+200

委托/任務編號

試驗依據

JTG

3450-2019

樣品編號

試驗條件

25℃樣品名稱

樣品描述

黃色，天然

試驗日期

主要儀器設備及編號

應力環(huán)、千斤頂、貝克曼梁

測試車類型

解放

測試車后軸重(kN)

60

前后軸距(m)

3.4

加勁小梁距離后軸(m)

彎沉儀杠桿比

2：1

測點樁號

K1+200

具體位置

左

3.25

土基干密度(g/cm3)

1.85

測力環(huán)校正系數(shù)（N/0.01mm）

？

承載板直徑(mm)

300

土的泊松比

0.35

測力環(huán)讀數(shù)(0.01mm)

荷載

（kN）承載板

壓力(MPa)百分表讀數(shù)(0.01mm)

總變形(0.01mm)回彈變形

(0.01mm)分級影響量(0.01mm)計算回彈變形(0.01mm)

Ei(MPa)

左表

右表

加載前加載后卸載后加載前加載后卸載后

0.02

回彈變形L

=（加載后讀數(shù)平均值—卸載后讀數(shù)平均值）×彎沉儀杠桿比

0.04

0.06

0.08

總變形L’=（加載后讀數(shù)平均值—加載初始前讀數(shù)平均值）×彎沉儀杠桿比

0.10

E

D

pi(1

2)i 4 L

0iE

D

pi(1

2)0 4

L 0i

0.14

(T

T)

D2p

1 2 i

i 4T

Q1

0.18

總影響量測量

百分表初讀數(shù)（0.01mm）

左

右

總影響量（0.01mm）

0.95

百分表終讀數(shù)（0.01mm）

左

右

最大干密度(g/cm3)

1.97

土基含水率(%)

13.2

設計回彈模量(MPa)

土基回彈模量

E0

值（MPa）

壓實度(%)

90

備

注:

小結路基路面強度與承載能力檢測項目5

路基路面強度和承載能力檢測5.1路基路面強度檢測5.2路基路面回彈模量檢測5.3路基路面回彈彎沉檢測路基路面強度和承載能力檢測5.3路基路面回彈彎沉檢測5.3路基路面的承載能力檢測路基路面的承載能力是指在車輛荷載作用下路基路面結構的抗變形能力，通常作為路面和路基現(xiàn)場檢測指標。5.3路基路面的承載能力檢測彎沉是指在規(guī)定的荷載作用下，路基或路面表面產生的總垂直變形值 (總彎沉)；垂直回彈變形值 (回彈彎沉)，以0.01mm為單位表示。彎沉值越大，承載能力越低總彎沉原路面規(guī)定荷載殘余變形卸載后路面回彈彎沉最大變形檢測規(guī)范評定標準《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》JTG 3450-2019《公路工程質量檢驗評定標準

》JTG F80/1－

2017貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉彎沉檢測方法貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉貝克曼梁測定路基路面回彈彎沉，利用杠桿原理制成杠桿式彎沉儀測定輪隙彎沉適用于測定各類路基路面的回彈彎沉，用以評定其整體承載能力。不適用于路基凍結后的回彈彎沉檢測。瀝青路面的彎沉檢測以瀝青面層平均溫度20℃時為準，當路面平均溫度在20℃±2℃以內可不修正，在其他溫度測試時，對瀝青層厚度大于5cm的瀝青路面，彎沉值應予溫度修正。一、檢測器具與材料1、貝克曼梁：由合金鋁制成，上有水準泡，其前臂與后臂長度比為2:1。貝克曼梁按長度分為5.4m（3.6m+1.8m）梁和3.6m（2.4m+1.2m）梁兩種。長度為5.4m

的貝克曼梁適用于各種類型的路面結構回彈彎沉的測試；長度為3.6m的貝克曼梁適用于柔性基層瀝青路面回彈彎沉的測試。2:1一、檢測器具與材料（2）加載車：單后軸、單側雙輪組的載重車，雙輪輪隙應能滿足自由插入貝克曼梁測頭的要求，軸載、輪胎氣壓等技術參數(shù)應符合表5-6的要求。后軸標準軸載P（kN））100±1單側雙輪荷載（kN）50±0.5輪胎氣壓（MPa）0.70±0.05單輪傳壓面當量圓直徑（cm）21.30±0.5二、準備工作（1）檢查并保持測定用標準車的車況及制動性能良好，輪胎胎壓符合規(guī)定充氣壓力。（2）給加載車配重，并用地中衡稱量后軸總質量及單側雙輪荷載等，均應符合規(guī)定，加載車行駛及測試過程中，軸重不應變化。二、準備工作（3）若啟用新加載車或加載車輪胎發(fā)生較大磨損時應測試輪胎傳壓面面積。確保加載車雙側輪載及其輪胎氣壓滿足規(guī)定，在平整光滑的硬質路面上用千斤頂將汽車后軸頂起，在輪胎下方鋪一張新的復寫紙和一張方格紙，輕輕落下千斤頂，即在方格紙上印上輪胎印痕。用求積儀或數(shù)方格的方法測算單個輪胎印跡范圍內的面積，均應符合規(guī)定的單輪傳壓面當量圓面積的要求。二、準備工作（4）當在瀝青路面上測試時，通過氣象臺了解前5d

的平均氣溫（日最高氣溫與最低氣溫的平均值）。（5）記錄瀝青路面修建或改建時材料、結構、厚度、施工及養(yǎng)護等情況。三、彎沉測試步驟（1）將加載車停放在測試路段的測試位置，后輪一般應置于道路行車輪跡帶上。將貝克曼梁插入加載車后輪輪隙處，與加載車行車方向一致，梁臂不得接觸輪胎。貝克曼梁測頭置于輪隙中心前方（30～50）mm處測點上。用路表溫度計測量并記錄測點附近的路表溫度?？刹捎脙膳_貝克曼梁對雙側輪跡同時進行回彈彎沉測試。三、彎沉測試步驟（2）將百分表安裝在表架上，并將百分表的測頭安放在貝克曼梁的測定桿頂面。輕輕叩擊貝克曼梁，確保百分表正常歸位。（3）指揮加載車緩緩前進，速度一般為5km/h左右，百分表示值隨路面變形持續(xù)增加。當示值最大時，迅速讀取初讀數(shù)L1。加載車仍繼續(xù)前進，示值開始反向變化，待加載車駛出彎沉影響范圍（約3m以上），百分表示值穩(wěn)定后，讀取終讀數(shù)L2。輕輕叩擊貝克曼梁L0L2L1LT=（L1-L2）×2三、彎沉測試步驟L2先正轉，后反轉百分表調到60~80左右，不記數(shù)30~50mmL1L0L1四、修正1、彎沉儀的支點變形修正當采用5.4m貝克曼梁測試彎沉時，一般可不進行支點變形修正。另一臺測試用的貝克曼梁安裝在測定用貝克曼梁的后方，其測點架于測定用貝克曼梁的支點旁。當加載車開出時，同時測定兩臺貝克曼梁的彎沉讀數(shù)，如檢驗貝克曼梁百分表有讀數(shù)，即應該記錄并進行支點變形修正。當在同一結構層上測定時，可在不同位置測定5次，求取平均值。以后每次測定時以此作為修正值。LT=（L1—L2）×2+（L3—L4）×6彎沉盆支點1支點2四、修正2、溫度修正：瀝青路面的彎沉檢測以瀝青面層平均溫度20℃時為準，當路面平均溫度在20℃±2℃以內可不修正，在其他溫度測試時，對瀝青層厚度大于5cm的瀝青路面，彎沉值應予溫度修正。①按式（5-25）計算測定時的瀝青面層平均溫度T=（T25+Tm+Te）/3②當瀝青面層平均溫度在（20±2）℃時，溫度修正系數(shù)K=1。當瀝青面層平均溫度為其他溫度時，應根據瀝青面層厚度，求取不同基層的瀝青路面彎沉值的溫度修正系數(shù)K。③計算修正后的瀝青路面回彈彎沉值L20=LT×K五、數(shù)據處理與評定1、彎沉是上置信區(qū)間，按下式計算每一個評定路段的代表值：??式中：Lr―彎沉代表值（0.01mm)；----實測彎沉值經各種修正后的平均值；S----標準差；N----檢查數(shù)量；ta—t分布中隨測點數(shù)和保證率（置信度α）而變的系數(shù)（查附表二）。采用的保證率：高速、一級公路基層、底基層為99%，面層為95%；其他公路基層、底基層為95%，面層為90%。95%T分布五、數(shù)據處理與評定2、彎沉代表值大于驗收彎沉值時，相應分項工程應為不合格。（彎沉在路基中是關鍵項目）3、二級