FWD 落錘式彎沉儀

發布時間：

2020-04-16 16:25

來源：

FWD 落錘式彎沉儀

1 落錘式彎沉儀的工作原理

落錘式彎沉儀通過計算機系統控制下的液壓系統啟動落錘裝置，使一定質量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載，導致路面表面產生瞬時變形，分布于距測點不同距離的傳感器檢測結構層表面的變形，記錄系統將信號傳輸至計算機，即測定在動態荷載作用下產生的動態彎沉及彎沉盆。測試數據可用于反算路面結構層模量，從而比較科學地評價路面的承載能力。

2 與常規檢測手段的比較

2.1常規檢測方法我國現行的路面彎沉常規檢測手段采用的是貝克曼梁法，基本原理是杠桿原理。在規定的標準軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產生的垂直變形值（回彈彎沉），利用黃河載重汽車加載，人工讀取百分表的讀數，以此來測量路基或路面表面的回彈彎沉值。存在主要問題有：

（1）以人工操作為主，工作強度大，效率低，可靠性差；

（2）支點變形，影響檢測結果，對支點變形的修正很難測準；

（3）僅測得靜態汽車荷載作用下路基路面單點（最大）回彈彎沉值；

（4）沒有反映路面結構在行車荷載作用下的動力特性和整個彎沉盆形狀；

（5）不適用于對路網進行大范圍長期跟蹤觀測。

2.2 高效檢測方法

1、數據采集傳輸通過高精度傳感器完成，路面結構不同，彎沉盆半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面傳感器分布在距荷載中心2.5米范圍內即可。目前，我國高等級公路大多采用半剛性基層瀝青路面結構，彎沉影響半徑已達3—5米，傳感器分布范圍應布置在距荷載中心3—4米范圍內，以量測路面彎沉盆形狀；

2、FWD 主要的技術特點是測速快（每測點約40多秒），精度高（分辨率為1微米），并較好地模擬了實地行車荷載對路面的動力作用，能根據上一錘荷載和壓強數值自動調整下一錘的荷載，向設定荷載逼近，從而能準確地測定較完整的彎沉盆信息。3、操作方式為計算機控制下的自動量測，所有測試數據均可顯示在屏幕上或打印出來或存儲在軟盤上。可輸出作用荷載、彎沉（盆）、路表溫度及測點間距等。可打印彎沉平均值、標準差、變異系數及代表彎沉值等數據。 3 落錘式彎沉儀與貝克曼梁的相關性

落錘式彎沉儀（FWD ）所測的彎沉為動態總彎沉，與貝克曼梁所測的靜態回彈彎沉不同。可通過對比試驗得到兩者之間的相關關系，并據此將落錘式彎沉儀測定的動態彎沉換算成貝克曼梁測定的靜態回彈彎沉值。

3.1 路段的選擇選擇結構類型完全相同的路段，針對不同地區選擇某種路面結構代表性路段，進行兩種測定方法的對比試驗，選擇對比路段的長度理論上應是越長越好，但在實際應用中，每種相同結構、每次對比試驗不應少于50個測試點，彎沉值應有一定的變化幅度。

3.2 根據量測數據計算兩者間相關關系；我們在×××國道××段進行了對比試驗，以65個實測點進行回歸分析，求出回歸參數R2=0.9801后，得出相關性方程為 LB=1.0956*LFWD-63.488（式中LB 、LFWD 分別為貝克曼梁、落錘式彎沉儀測量的彎沉值）。對比試驗彎沉分布以及FWD 與貝克曼梁檢測的相關分析FWD 與貝克曼梁的測試結果具有良好的對應關系，FWD 測得的彎沉值越大，貝克曼梁測得的彎沉值也越大，反之亦然，兩種檢測結果也很接近。但FWD 測試精度遠高于貝克曼。兩種方法存在良好的相關性，其相關系數R 達到99%。如果對比試驗結果相關性較差，應對結果進行分析比較，以確定合理檢測方案。可見在工程檢測中，完全可以根據實際情況選擇一種檢測方法，而不必對于每個路段檢測時均需進行對比試驗。

4 在工程檢測中的實際應用

利用FWD 能夠快速、準確地檢測和評價路面各結構層或路基的強度，在施工過程中通過逐層檢測和結構層的模量反算可及時發現質量隱患，并迅速采取處理措施，從而在根本上控制了工程質量。

4.1 施工過程控制檢測實例某段公路路基工程施工結束并經檢測交工后，轉入路面底基層施工，該段路面結構底基層為厚度15cm 、8%的石灰土。在底基層施工結束后，我們利用DynatestFWD 對該層進行了彎沉檢測，發現其中400m 路段底基層頂面彎沉值較大，通過采集的彎沉盆資料進行路面結構層模量反算，反算結果顯示底基層的模量值極不均勻且數值大部分比土基模量值小。根據路面結構層設計模量值自上而下遞減的規律，判定該層施工質量存在問題。建設單位據此檢測結果及時責令施工單位進行返工，杜絕了質量隱患，避免了不良的社會影響和更大的經濟損失。

4.2 交（竣）工驗收檢測利用FWD 可以對新（改）建公路的路基、路面綜合承載能力進行檢測和評定，為工程的交（竣）工驗收提供數據資料和評定質量等級的依據。根據《公路工程質量檢驗評定標準》對已竣工的路面進行彎沉檢測，采集全線路面彎沉（盆）信息資料，根據路面彎沉資料，分標段對路基路面的綜合承載能力、施工質量進行評定。

5 總結

通過本文分析，可以得出如下結論：

1） FWD與貝克曼梁的測試結果具有良好的相關性，工程檢測中可任選一種方法，在正常情況下，不必每次測試都進行對比試驗。

2）由于FWD 測試消除了認為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產生誤差等多種因素的影響，加之位移傳感器精度高，故其測試結果具有較高的精度，其測試數據可用于路面結構的模量反算，以此用于對各層質量進行分析。