【检测师《道路讲义》】7.4承载能力

08月

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第四节承载能力

一、土基现场CBR值测试方法【土工-室内CBR试验】

原理：在公路路基施工现场，用载重汽车作为反力架，通过千斤顶连续加载，使贯入杆匀速压入土基。为了模拟路面结构对土基的附加压力，在贯入杆位置安放荷载板。路基强度越高，贯入量达到规定值所施加的荷载越大，即CBR值越大。

土基的现场CBR值是指在公路土基现场条件下按规定方法进行贯入试验，得到荷载压强----贯入量曲线，读取规定贯入量的荷载压强与标准压强的比值，以百分数表示。

1.适用范围：适合各种土粒材料的现场CBR值，也适合基层、底基层砂类土、天然砂砾、级配碎石等材料CBR试验。

补充规程：本方法不适用于填料粒径超过 31.5mm 的土基现场 CBR 值测试。

2.仪具与材料技术要求

（1）反力装置：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。

（2）荷载装置：由千斤顶、测力计（测力环或压力表）及球座组成。千斤顶可使贯入杆的贯入速度调节成 1mm/min。测力计的量程不小于土基强度，测试精度不小于测力计量程的 1%。

（3）贯入杆：直径 Φ50mm，长约 200mm 的金属圆柱体。

（4）承载板：直径 Φ150mm，中心孔眼直径 Φ52mm，每块 1.25kg，共 4 块，并沿直径分为两个半圆块。（5）贯入量测定装置：【略】

（6）细砂：洁净干燥的细砂，粒径(0.3～0.6)mm。（7）其他：【略】。

3 方法与步骤

3.1 准备工作

（1）将测试地点直径约Φ300mm 范围的表面找平，用毛刷刷净浮土，如表面为粗粒土时，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。

（2）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。

（3）将支架平台，百分表（或两台贝克曼梁弯沉仪）安装好。

3.2 测试步骤

（1）在贯入杆位置安放 4 块 1.25kg 的分开成半圆的承载板，共 5kg。

（2）试验贯入前，先在贯入杆上施加 45N 荷载后，将测力计及百分表调零，记录初始读数。【室内CBR 1-1.25mm/min】

（3）用千斤顶连续加载，使贯入杆以 1mm/min 的速度压入土基，分别记录贯入量为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm、7.5mm、10.0mm 及12.5mm 时的测力计和百分表读数，每级贯入量测力计和百分表的读数应保持同步。贯入量以两个百分表读数的平均值计，当两个百分表读数差值超过其平均值的 30％时，应停止测试，并检查原因。

补充规程：根据情况，也可在贯入量达 7.5mm 时结束试验。

（4）卸除荷载，移去测试装置。

（5）在试验点取样，测试材料含水率。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）在紧靠试验点旁边适当位置，用灌砂法或环刀法测土基的密度。

【2022检师判断】土基现场CBR值测试后需要在紧靠试验点旁边的适当位置取样测试土基的密度。（正确）

4 数据处理

4.1 将贯入试验得到的等级荷重数除以贯入断面积（1963.5mm2），得到各级压强（MPa），绘制荷载压强-贯入量曲线，如图 T0941-2 所示。图上曲线 1 不需要修正，曲线 2 在起点处有明显凹凸，需要进行修正。修正时在拐点引一切线，与纵坐标交于 O′点，O′即为修正后的原点。

修正后，横坐标轴下移，相应的贯入量坐标也下移，对应压力变大。

【2024助理单选】关于土基现场CBR值试验方法的表述不正确的是（ B ）。

A.该方法不适用于填料粒径超过31.5mm的土基

B.试验需要使用的载量汽车后轴重应不小于100kN

C.试验前应将测试地点直径约300mm范围的表面找平

D.卸载完成后应在试验点旁边的适当位置用灌砂法或环刀法测试土基密度

【2022检师多选】15.根据《公路路基路面现场测试规程》（JTG3450-2019），关于土基现场CBR值试验表述正确的有（ ABD ）。

A.适用于在现场测试各种土基材料的现场CBR值

B.试验时，用千斤顶连续加载，使贯入杆以1mm/min的速度压入土基

C.试验贯入杆是直径75mm，长约200mm的金属圆柱体

D.从压强-贯入度曲线上读取贯入量为2.5mm和5.0mm的荷载压强计算现场CBR值

【2020助理】土基现场CBR试验的贯入量应以两个百分表的平均值计，当两个百分表读数差值超过其平均值的50%时，应停止试验，检查原因。【答案】错误

二、动力锥贯入仪测定路基路面CBR试验方法【极少考】

动力锥贯入仪（简称DCP）测定路基路面CBR值的原理是：用一定质量的锤从一定高度落下，打击立在路基路面上的锥杆，测定锤击数与锥杆的贯入量；通过贯入度（即平均每次锤击的贯入量）与CBR值的相关关系式，推算路基路面的CBR值。

1.本方法适用于动力锥贯入仪（DCP）现场快速测试无结合料材料路基、路面 CBR 值，用于评估其强度。

2 仪具与材料技术要求

（1）DCP：标准落锤重量为 10kg。

（3）其他：【略】

3 方法与步骤

准备工作【略】

测试步骤

（1）将 DCP 放至测点位置。一人手扶仪器手柄，使探杆保持竖直。一人提起落锤至导向杆顶端，然后松开，使之呈自由落体下落。

如果试验中探杆稍有倾斜，不可扶正；

如果倾斜较大，造成落锤不是自由落体，则该点试验应废弃。

（2）读取贯入深度。每贯入约 10mm 读一次数，记录锤击数和贯入量（mm）。对于粒料基层，可每 5 次或 10 次锤击读数一次；对于比较软弱的结构层，可每 1-2 次锤击读数一次。

（3）连续锤击、测量，直到需要的结构层深度。当材料层坚硬，贯入量低到连续锤击 10 次而无变化时，可以停止试验或钻孔透过后继续试验。

（4）将落锤移走，从探坑中取出 DCP 仪器。

三、承载板测定土基回弹模量试验方法

1 适用范围：适用于在现场土基表面，通过承载板对土基逐级加载、卸载的方法，测出每级荷载下相应的土基回弹变形值，通过计算求得土基回弹模量。

2 仪器与仪具技术要求

（1）反力装置：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。

（2）荷载装置，由千斤顶、测力计（测力环或压力表）及球座组成。

（3）刚性承载板1块，板厚20mm，直径Φ300mm，安放在土基表面上。

（4）贝克曼梁、百分表及其支架 2 套。

（5）液压千斤顶一台，(80～100)kN，精度不小于测力计量程的 1 %。

（6）其他，略。

3 方法与步骤

准备工作

1.选点；

2.平整表面，细砂填平不可覆盖形成夹层；

3.安置承载板，水平校正；

4.试验车就位，加劲横梁中部对准承载板中心；

5.安放千斤顶；

6.贝克曼梁测头分别置于承载板立柱的支座上；

测试步骤

（1）用千斤顶开始加载，注视测力环或压力表，至预压 0.05MPa，稳压 1min，使承载板与土基紧密接触，同时检查百分表的工作情况是否正常，然后放松千斤顶油门卸载，稳压 1min 后，将百分表调零或其他合适的初始位置上，记录初始读数。

（2）测试土基的压力-变形曲线。

千斤顶加载，采用逐级加载卸载法，用压力表或测力环控制加载量，荷载小于 0.1MPa 时，每级增加 0.02MPa，以后每级增加 0.04MPa 左右。为了使加载和计算方便，加载数值可适当调整为整数。每次加载至预定荷载（P）后，稳定 1min，立即读记两个百分表数值，然后轻轻放开千斤顶油门卸载至 0，待卸载稳定 1min后，再次读数，每次卸载后百分表不再调零。

当两个百分表读数之差小于平均值的 30％时，取平均值。

如超过 30％，则应重测。

当回弹变形值超过 1mm 时，即可停止加载。

（3）各级荷载的回弹变形和总变形，按以下方法计算：

回弹变形=（加载后读数平均值-卸载后读数平均值）×杠杆比

总变形=（加载后读数平均值-加载初始前读数平均值）×杠杆比

（4）最后一次加载卸载循环结束后，取走千斤顶，重新读取百分表初读数，将汽车开出 10m 以外，读取终读数，按下式计算总影响量 a：

总影响量a=（百分表初读数平均值-百分表终读数平均值）×杠杆比

（5）在试验点下取样，测试材料含水率，取样数量略。

（6）在紧靠试验点旁边的适当位置，用灌砂法或环刀法测试土基密度。

4 数据处理

4.1 各级压力下的影响量 ai；

4.2 回弹变形计算值（L）为各级压力的回弹变形值加上该级的影响量。排除显著偏离的异常点，绘出顺滑的 P～L 曲线。如曲线起始部分出现反弯，应按图 T0943-2 所示修正原点 O，O'则是修正后的原点。【不修正的话，回弹模量偏小】

修正后回弹变形量对应的荷载变大，回弹模量变大。

4.3 计算相应于各级荷载下的

土基回弹模量 Ei 值；（略）

4.4 取结束试验前的各级回弹变形计算值，

按线性回归方法计算土基回弹模量 E0 值。

5 本方法应报告以下技术内容：

（1）测试位置信息（桩号等）。

（2）试验时土基的含水率、土基密度。

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。

（3）回弹变形、影响量及土基回弹模量。

【2024助理判断】根据《公路路基路面现场测试规程》(JTG3450-2019)，用承载板法测土基回弹模量时，试验过程中需要对土基进行逐级加载、卸载。（正确）

【2024检师单选】根据《公路路基路面现场测试规程》(JTG3450-2019)，关于承载板测定土基回弹模量试验方法的测试步骤描述不正确的是（ B ）。

A.用千斤顶加载至预压值0.05MPa，稳压1min

B.采用逐级加载卸载法，每级增加0.025MPa，加载至预定荷载后稳压1min

C.读取两台弯沉仪百分表数值，当差值不超过平均值30%时，取平均值D.在试验点取样，测定材料含水率

【2018检测师】现场承载板法测定土基回弹模量测定需要检测以下哪些参数（ AC ）。

A.土基含水率 B.测点的表面温度 C.测点的密度 D.压强与贯入量的关系

【2023检师】承载板法测定土基回弹模量的刚性承载板直径为21.3cm。

【2020助理】《公路路基路面现场测试规程》（JTG3450-2019）中，承载板法测土基回弹模量试验所用承载板的直径为（ C）。

A.50mm B.150mm C.300mm D.800mm

【2018助理-综合题】1、某三级公路进行升级改造，为了解路基状况，检测机构用承载板法测定土基回弹模量。请回答以下问题。

（1）该试验需要以下（ABC ）等设备。

A.千斤顶 B.测力计 C.贝克曼粱 D.温度计

（2）试验过程中用到的刚性承载板的直径为（ A ）cm。

A.30 B.45 C.20 D.15

（3）试验过程中，采用千斤顶进行逐级加载、卸载，当加载的荷载大于0.1MPa时，每级增加的荷载为（B）MPa。

A.0.02 B.0.04 C.0.05 D.0.1

（4）测定总影响量a时，最后一次加载卸载循环结束后取走千斤项重读取两只百分表初读数，然后将测试车辆开出10m外，读取终读数总影响量a为（ C ）。

A.两只百分表初读数与终读数之差的平均值

B.两只百分表初读数平均值与终读数平均值之差

C.两只百分表初读数平均值与终读数平均值之差，再乘以贝克曼梁杠杆比

D.两只百分表初读数与终读数之差的平均值，再除以贝克曼梁杠杆比

（5）测量试验点土样含水率时，当最大粒径为26.5mm时，取样数量约为（ D ）g。

A.60 B.120 C.250 D.500

四、贝克曼梁测定路基路面回弹模量试验方法【极少考察】

1.适用范围

本方法适用于土基、厚度不小于 1m 的粒料整层表面，用贝克曼梁测试各测点的回弹弯沉值，通过计算求得该材料的回弹模量值，也适用于在既有道路表面测试路基路面的综合回弹模量。

2.仪具与材料：加载车、贝克曼梁、百分表及表架、路表温度计。

3.步骤及数据处理：略。

五、贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉试验方法

1.适用范围

本方法适用于测试路基及沥青路面的回弹弯沉，以便评价其承载能力。

本方法不适用于路基冻结后的回弹弯沉检测。

【2018助理】贝克曼梁是测量路基路面强度的重要仪器，它测量的数值为（）。

A.回弹弯沉 B.总弯沉 C.滚动弯沉 D.动态弯沉

【2023助理】贝克曼梁是测量路基路面结构强度的重要仪器，基于其工作原理分析，它测量的数值为（ D ）。

A.总弯沉 B.滚动弯沉 C.动态弯沉 D.回弹弯沉

2 仪具与材料技术要求

（1）贝克曼梁：由合金铝制成，上有水准泡，其前臂与后臂长度比为 2：1。贝克曼梁按长度分为 5.4m（3.6m+1.8m）梁和 3.6m（2.4m+1.2m）梁两种，如图 T 0951-1 所示。

长度 5.4m 的贝克曼梁适用于各种类型的路面结构回弹弯沉的测试；

长度 3.6m 的贝克曼梁适用于柔性基层、沥青路面回弹弯沉的测试。

（2）加载车：单后轴、单侧双轮组的载重车，双轮轮隙应能满足自由插入贝克曼梁测头的要求，轴载、轮胎气压等技术参数应符合要求。

（3）百分表及表架。

（4）路表温度计：分辨力不大于 1℃。

【2018助理】贝克曼梁法测路面弯沉时，梁的测头应放在轮轴后方3cm～5cm处。 ×

【2020助理】贝克曼梁法测弯沉，测试前应使试验车后轮轮隙中心对准测点前3cm-5cm位置。

【答案】错误

【2021助理】在贝克曼梁法测试路面弯沉试验中，贝克曼梁的测头应放在加载车（B）处测点上。

A.轮隙中心后方30mm~50mm B.轮隙中心前方30mm~50mm

C.轮障中心后方50mm~100mm D.轮隙中心前方50mum~100mm

（3）指挥加载车缓缓前进，速度一般为 5km/h 左右，百分表示值随路面变形持续增加。当示值最大时，迅速读取初读数 L1。加载车仍继续前进，示值开始反向变化，待加载车驶出弯沉影响范围（约 3m 以上），百分表示值稳定后，读取终读数 L2。

（4）指挥加载车沿轮迹带前行，驶向下一测试位置，重复 1-3 的步骤，完成测试路段的回弹弯沉测试。

3.3 当采用 5.4m 贝克曼梁测试弯沉时，一般可不进行支点变形修正。如支座处有变形，应用另一台贝克曼梁安装在后方，其测点架于测定用贝克曼梁的支点旁。当加载车开出时，同时测定两台贝克曼梁的弯沉读数，如检验贝克曼梁百分表有读数，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，可在不同位置测定 5 次，求取平均值，以后每次测定时以此作为修正值。支点变形修正的原理如图 T 0951-2 所示。

【2024助理多选】当半刚性基层沥青路面的面层厚度为10cm，路面平均温度为30℃时，若采用3.6m贝克曼梁检测路面弯沉，需要做（A、B）修正。

A.温度 B.支点 C.臂长 D.杠杆比

【2024检师单选】用贝克曼梁法测定半刚性基层路面回弹弯沉时，下列描述不正确的是（）。

A.半刚性基层路面不能采用3.6m的弯沉仪开展检测工作

B.即可以单侧布置测定，也可以根据需要双侧布置并同时测定

C.试验车停好后，将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，测头置于轮系中心前方3-5cm处

D.试验车缓缓前进，读取表针转动的最大值，试验车离开影响区，表针若出现反向回转，应待表针稳定后再次读取百分表读数

【答案】A

【2019师】在测定半刚性基层沥青路面的弯沉时，用3.6m贝克曼梁测得的回弹弯沉比用5.4m贝克曼梁测得的结果偏大。【答案】错误

【2023检测师】半刚性基层沥青路面弯沉测定时，若未经支点修正，用5.4m贝克曼梁测得的回弹弯沉值与用3.6贝克曼梁测得的结果相比（ A ）。

A.偏大 B.偏小 C.相同 D.不确定

4.3 当沥青面层厚度大于 50mm 时，回弹弯沉值应根据沥青面层平均温度进行温度修正，按下列步骤进行。

按下式计算修正后的沥青路面回弹弯沉值：

l20=l_t×K

当沥青面层平均温度在（20±2）℃时，温度修正系数 K=1。

不是气温！不是气温！不是气温！

【2021检师判断】贝克曼梁法测路面弯沉时，当沥青面层厚度大于50mm时，回弹弯沉值可以不用进行温度修正。（错误）

【2020师】当气温为20℃时，贝克曼梁法测路面弯沉的结果可以不进行温度修正。错误

六、自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法

自动弯沉仪的测试原理与贝克曼梁的工作方式基本类似，不同的是采用位移传感器替代了百分表，能够自动进行数据采集、传输、记录和处理；自动弯沉仪测定的是路面结构总弯沉，与贝克曼梁测定的回弹弯沉的性质有所不同，可通过对比试验，建立两者相关关系式，将自动弯沉仪测定的总弯沉换算为回弹弯沉后，用于我国路面承载能力评定或路面结构设计。

1.适用范围

本方法适用于 Lacroix 型自动弯沉仪测试沥青路面的总弯沉，以评价其承载能力。

本方法不适用于有严重坑槽、车辙等病害、不具备正常通车条件路面的弯沉测试。

【路面结构总弯沉→回弹弯沉】

2.仪具与材料技术要求

Lacroix 型自动弯沉仪：由承载车、测量机架及控制系统、位移、温度和距离传感器、数据采集与处理系统等基本部分组成。

（1）承载车：单后轴、单侧双轮组的载重车，其轴载、轮胎气压等参数应符合相关参数的要求。（2）位移及距离传感器

①位移传感器分辨率：≤0.01mm。②位移传感器量程：≥3mm。③距离传感器的示值误差：≤1％。

3.方法与步骤

3.1准备工作

（1）检查并保持承载车的车况及制动性能良好，轮胎气压应该符合0.70MPa±0.05MPa的要求。

（6）开动承载车试测 2～3 个步距，确保测量系统正常运行。

3.2测试步骤

（1）在测试路段前 20m 处将测量机架放落在路面上。

（2）缓慢加速承载车到测试速度，一般应控制在 3.5km/h以内。超出此范围时，应进行设备的相关性试验对测试结果进行修正。

4 数据处理

4.1 自动弯沉仪采集路面弯沉盆峰值为路面总弯沉。左臂测值、右臂测值按单独弯沉处理。

4.2 按照本规程 T 0951 的规定，对弯沉值进行温度修正。

4.3 弯沉值的横坡修正

当路面横坡不超过 4％时，不进行横坡修正；

当横坡超过 4％时，表横坡修正。

4.4 当测试速度大于 3.5km/h 时，进行相关性试验，并对弯沉值予以换算。

5 自动弯沉仪与贝克曼梁弯沉测值的相关性试验【略】

七、落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法

落锤式弯沉仪（简称FWD）的工作原理是：标准质量的重锤从一定高度落下发生的冲击荷载，施加到路基或路面表面，自动量测荷载中心及其一定范围内若干个点所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下产生的动态总弯沉及弯沉盆数据。落锤式弯沉仪所测弯沉盆数据常被用于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；所测动态总弯沉经转换至回弹弯沉值后可用于评定路基路面承载能力，也可用于调查水泥混凝土路面接缝的传力效果，探查路面板下的空洞等。

1 适用范围

本方法适用于采用落锤式弯沉仪测试路表在冲击荷载作用下产生的瞬时变形，即动态弯沉，以便评价路基路面承载能力。

2 仪具与材料技术要求

落锤式弯沉仪（FWD）由荷载发生装置、弯沉检测装置、控制系统与牵引车等组成，具体要求【略】；

3 方法与步骤

3.1 准备工作

牵引 FWD 行驶的速度不宜超过 50km/h。

3.2 测试步骤

（1）将 FWD 牵引至测试路段起始位置，输入测试位置信息，设定好状态参数。

（2）将承载板中心位置对准测点，测点一般应布置在车道轮迹带处。落下承载板，放下弯沉检测装置的各传感器。

（3）启动荷载发生装置，落锤瞬即自由落下，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，记录荷载数据，各个位移传感器测量并记录路表变形数据，变形峰值即为弯沉值。每个测点重复测试应不少于 3 次。【除去第一个测值取其余均值】

（4）提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复2-3步骤完成测试路段的测试。

4 数据处理

（1）舍去承载板中心位移传感器的首次测值，计算其后几次测值的平均值作为该点的弯沉值。

（2）按照《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）的规定，对弯沉值进行温度修正。

（3）按照本规程附录 B 的方法，计算一个测试路段的弯沉平均值、标准差及代表值。

5.落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验步骤【略】

八、激光式高速路面弯沉测定仪测试路面弯沉方法

1 适用范围

本方法适用于应用多普勒测速原理的激光式高速路面弯沉测定仪测试路面弯沉，以评价路基路面承载能力。

2 仪具与材料技术要求

激光式高速路面弯沉测定仪由承载车、检测控制系统、多普勒激光传感器、距离测量系统、温度控制系统等基本部分组成。其基本技术参数的要求如下：

（1）测试速度的范围：(30～90)km/h。（2）激光传感器分辨率：0.01 ㎜/s。

（3）测试激光器数量：不少于 4 个。（4）距离标定误差：≤0.1％。

（5）承载车应不少于两轴，中后轴双侧四轮的载重车，其技术参数后轴标准轴载、单侧双轮荷载、轮胎气压应符合表 T 0951 的要求。

3 方法与步骤

3.2 测试步骤（4）在承载车到达测试路段起点前开始测量，确保至少有 200m 的有效路段，并在承载车到达测试路段起点时进行标记。在测试路段中如遇桥面、路面条件差或偏离当前测试路段等特殊位置，应做相应的标记来记录桩号等信息。

（5）当承载车到达测试路段终点时，应做终点标记，在车辆驶离终点至少 200m 后停止数据采集，并将系统各部分恢复至准备状态。

4 数据处理

（1）进行温度、坡度修正，根据实际需要，得到要求段长的路面弯沉值。

（2）计算一个测试路段的弯沉平均值、标准差及代表值。

5 激光式高速路面弯沉测定仪与落锤式弯沉仪测值相关性试验

试验步骤

（1）落锤式弯沉仪按照本规程 T 0953 的方法以正常车速对测试路段进行弯沉测试，每隔约 10m 标记测点位置。

（2）落锤式弯沉仪测试完毕后，等待 10min。然后用激光式高速路面弯沉测定仪测试各点弯沉值。