林光哨

(福建省第一公路工程公司)

道路路面彎沉檢測方法的應用探討

林光哨

(福建省第一公路工程公司)

路面彎沉是目前我國路面檢測中的一個重要檢測項目，隨著公路建設的高速發(fā)展，路面彎沉檢測方法有一些新的技術在我國得到應用。著重介紹了FWD彎沉檢測方法的現狀并對其應用進行了一些探討，對實際應用工程有很好的參考價值。

道路彎沉;檢測方法;自動彎沉儀;FWD;PFWD

1 彎沉檢測方法簡介

1.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法(Benldeman Beam，簡稱BB)是我國目前應用廣泛的一種靜態(tài)彎沉測量方法，該方法檢測路面彎沉的工作原理是在規(guī)定的標準軸載作用下，路面表面在輪隙位置會產生垂直變形值，利用載重汽車進行加載，然后讀取百分表的讀數，來測量路基或路面表面的回彈彎沉值。該方法相對比較傳統(tǒng)，在檢測過程中全部需要人工操作，因此檢測結果也受人為因素的影響較大，而且一般適用于檢測范圍比較的小工程中。但是其優(yōu)點是操作簡單，無需對操作人員進行相關的培訓。

1.2 激光彎沉測定儀法

激光彎沉測定儀法是一種利用光電流的無損路面彎沉檢測方法，應用該法對路面彎沉檢測的特點有:(1)激光彎沉儀法檢測最大的優(yōu)點操作簡單，同時檢測精度比較高。(2)激光彎沉儀體積小、質量很輕且造價低。(3)該儀器的檢測基準范圍大，加上激光發(fā)射角窄，光點小而紅亮，10 m之遠仍能清晰可見，可用剛性路面彎沉檢測。

1.3 自動彎沉測定儀法

目前使用比較廣泛的是法國生產的洛克魯瓦式自動彎沉儀，該儀器建立在貝克曼梁原理的基礎上對路面彎沉進行快速連續(xù)的測試，且該法也屬于靜態(tài)測試。自動彎沉儀的基本工作原理是采用簡單的杠桿原理，保持該檢測儀在牽引作用下具有一定的速度，通過測定儀的位移傳感器記錄彎沉測定梁放在不同兩點的路面位移并循環(huán)向前連續(xù)測定。通過計算機系統(tǒng)自動輸出路段彎沉檢測統(tǒng)計結果。

1.4 落錘式彎沉儀法

落錘式彎沉儀(Falling Weight Defleetometer，簡稱FWD)是目前國際上比較流行的先進的路面強度無破損檢測設備，FWD是通過計算機控制下的液壓系統(tǒng)啟動的落錘裝置。FWD的工作原理是通過標準質量的重錘落對路面施加沖擊荷載作用，由相應的傳感器測定路面表面所產生的瞬時變形，Dynatest FWD通常在距荷載中心1.8 m的范圍內布置多個速度傳感器，一次能測9個彎沉值。整個操作過程均通過微機自動控制，這樣FWD就可以測定在動態(tài)荷載作用下產生的動態(tài)彎沉和彎沉盆，并由此反算用于評定道路承載能力的路面各層材料的動態(tài)彈性。由于采集數據是計算機系統(tǒng)自動運行的，同時其最大檢測的速度可達80 km/h，而內置式落錘彎沉儀的牽引速度可以更大可達到100 km/h，因此該法具備速度快，精度高等優(yōu)點。該方法是一種很理想的動態(tài)無損檢測設備。加上其能很好地模擬實際行車荷載對路面的作用，因而比起其他靜態(tài)檢測技術具有更接近路面實際彎沉狀況的優(yōu)勢，愈來愈受到我國國內公路研究人員的重視。它在路面檢測工程中的應用主要表現在如下三個方面:對路面結構承載力的評價;對路面結構剛度的評價;對路面材料工作特性的評價。

2 FWD與其他彎沉檢測法比較

2.1FWD與PFWD法

便攜式彎沉儀(PFWD)是當今國際上普遍采用的路基路面結構強度無損檢測儀器，在國外運用較廣。其工作原理是采用直徑為30 cm的剛性承載板，依靠落錘下落產生沖擊荷載，落高為80 cm左右，在沖擊荷載作用下，由位移傳感器和壓力傳感器分別測得剛性承載板中心處的彎沉和壓力。分析時，取荷載和彎沉的峰值，回彈模量采用彈性半空間體的剛性承載板理論公式進行計算。

2.2 FWD與貝克曼梁法

我們認為路面彎沉檢測的測試精度和可重復性是一個十分重要的問題，但是由于我國高速公路建設起步較晚和檢測以傳統(tǒng)的貝克曼梁回彈彎沉值為標準，因此在實際應用前檢查落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉檢測方法的相關性。國內大量研究表明FWD與貝克曼梁這兩種方法的相關性比較好，但是貝克曼梁路面彎沉檢測法具有以下幾點的不足:(1)貝克曼梁彎沉法只能用于評價柔性路面的彎沉而不能評價剛性路面彎沉。(2)貝克曼梁法不能準確檢測出彎沉盆的形狀。(3)BB檢測的荷載和實際行車荷載有很大的出入，故其檢測數據和實際行車作用下的路面彎沉有很大的差異。(4)由于整個檢測過程都需要人工操作，故檢測周期比較長，檢測效率很低，考慮認為影響大故其檢測精度相應的也很低。

參考大量國外對FWD的檢測結果的研究發(fā)現，相比貝克曼梁法，FWD是評價路面結構狀況比較理想的一種彎沉檢測方法，其優(yōu)點主要有:(1)FWD法使用于柔性和剛性兩種路面的彎沉檢測。(2)FWD檢測法的試驗過程由電腦系統(tǒng)自動存儲，人為因素很少，故其檢測結果減少了人為造成的檢測錯誤的可能。(3)FWD檢測法能夠檢測出彎沉盆的形狀。(4)能夠較好的模擬出實際行測荷載用作下應力應變的實際狀況，與實際路面的變形狀況很吻合。(5)落錘式彎沉儀可以記錄豐富的環(huán)境因素，其檢測速度快，不需要對交通進行封閉來檢測，減小檢測帶來的不便。(6)通過對國內外大量的研究發(fā)現，FWD對路面上同一點進行幾次重復性檢測的結果比貝克曼梁檢測法檢測的結果要好。

落錘式彎沉儀改變了傳統(tǒng)靜態(tài)測試系統(tǒng)的缺陷，能夠反映出路面的動載作用下的實際變形情況。在相同條件下落錘式彎沉儀與貝克曼梁檢測得帶的彎沉值具有比較好的相關性，隨著人們對落錘式彎沉儀的不斷應用，可以建立由路表實測彎沉盆現場評定路面結構剛度組成的新方法。

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