中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
謝榮輝
摘要：FWD落錘式彎沉儀是目前國(guó)際上最先進(jìn)的彎沉檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備之一，具有檢測(cè)速度快、適應(yīng)多變交通環(huán)境的特點(diǎn)，在目前自動(dòng)化檢測(cè)和路面交通安全復(fù)雜環(huán)境下其比傳統(tǒng)貝克曼梁彎沉檢測(cè)有著較大的優(yōu)勢(shì)。本文系統(tǒng)全面地介紹了該設(shè)備的工作原理、檢定方法及其在道路彎沉檢測(cè)中的操作要點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】落錘式彎沉儀;彎沉檢測(cè);運(yùn)用研究
路面彎沉是我國(guó)柔性路面強(qiáng)度測(cè)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是表征公路路基路面承受整體強(qiáng)度的主要參數(shù)。彎沉的定義一般是指路基或路面表面在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)車的荷載作用下輪隙位置產(chǎn)生的垂直回彈變形值（回彈彎沉）或總垂直變形值（總彎沉）， 以0.01mm 為單位。常用的檢測(cè)方法有：貝克曼梁法、FWD落錘式彎沉儀法、自動(dòng)彎沉儀法、激光彎沉測(cè)定儀法。本文以我中心購(gòu)買的Dynatest8002 FWD落錘式彎沉儀為列，著重分析了落錘式彎沉儀的測(cè)試原理、檢定方法、與貝克曼梁法檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比及在道路檢測(cè)中的操作要點(diǎn)。
1.FWD落錘式彎沉儀測(cè)試原理
1.1Dynatest 8002 FWD落錘式彎沉儀的主要組成
由荷載發(fā)生裝置（包括落錘、承載板）、彎沉檢測(cè)裝置（包括彎沉傳感器、線路及信號(hào)處理元件）組成。
1.2FWD落錘式彎沉儀的工作原理
Dynatest 8002 FWD落錘式彎沉儀的工作原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)啟動(dòng)落錘裝置，使一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于路面，使路面表面產(chǎn)生瞬間變形，分布在距測(cè)點(diǎn)間不同距離的多個(gè)傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面的變形，即測(cè)定在動(dòng)態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)彎沉及彎沉盆。荷載的大小通過(guò)改變錘重的提升高度調(diào)整。
1.3FWD落錘式彎沉儀測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)
根據(jù)使用要求， 對(duì)測(cè)試系統(tǒng)確定了如下技術(shù)要求：
（1）荷載范圍：7-120KN。
（2）位移傳感器分辨力： 1微米。
（3）荷載盤直徑 30cm或45cm。
（4）位移傳感器數(shù)量9 個(gè)。
（5）脈沖荷載形態(tài)： 近似半正弦波， 脈沖荷載寬度25-30ms。
2.FWD落錘式彎沉儀的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)貝克曼梁彎沉檢測(cè)對(duì)比FWD落錘式彎沉儀主要有以下優(yōu)點(diǎn)。
（1）落錘式彎沉儀具有檢測(cè)速度快、適應(yīng)多變交通環(huán)境的特點(diǎn)。
（2）檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)記錄在系統(tǒng)軟件中，更加準(zhǔn)確、客觀。
（3）在測(cè)試車操作室即可完成測(cè)試，相比檢測(cè)人員站在路面現(xiàn)場(chǎng)操作更加安全。
3.FWD落錘式彎沉儀的計(jì)量檢定方法及性能要求
3.1荷載準(zhǔn)確性
（1）在符合規(guī)定的路面上放置標(biāo)準(zhǔn)荷載傳感器，連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并使承載板位于標(biāo)準(zhǔn)傳感器的正上方，3次穩(wěn)定落錘后進(jìn)行第1組不同高度的重復(fù)落錘試驗(yàn)，選擇4個(gè)落錘高度，其最低落錘高度為總高度的20% ～40% ，最高落錘高度應(yīng)大于總高度的60%，每個(gè)高度都進(jìn)行10次重復(fù)落錘試驗(yàn)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和落錘式彎沉儀操作系統(tǒng)分別記錄標(biāo)準(zhǔn)荷載傳感器和落錘式彎沉儀荷載傳感器的測(cè)值，按下式計(jì)算第一組試驗(yàn)得出的荷載傳感器修正系數(shù)：a=F/Ffwd，式中：a--線性回歸系數(shù)，即第1組試驗(yàn)得出的荷載傳感器修正系數(shù);F-標(biāo)準(zhǔn)荷載傳感器測(cè)值 ，單位為千牛（kN）;Ffwd-落錘式彎沉儀荷載傳感器測(cè)值，單位為千牛（kN）。（2）進(jìn)行第2組平行試驗(yàn)。兩組試驗(yàn)得出的修正系數(shù)之差不大于0.003，則取兩組試驗(yàn)的平均值為荷載傳感器修正系數(shù)。（3）如兩組試驗(yàn)得的荷載傳感器修正系數(shù)之差大于0.003 ，則再進(jìn)行1次平行試驗(yàn)。如3組試驗(yàn)所得修正系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.003，，則取3組試驗(yàn)的平均值荷載測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)荷載傳感器結(jié)果比較，允許誤差為土2% ，即荷載傳感器修正系數(shù)在0.980 ～1.020;分辨力0.1kN。
3.2荷載重復(fù)性
對(duì)同-測(cè)試點(diǎn)同-高度進(jìn)行連續(xù)10次重復(fù)落錘測(cè)試，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，落錘式彎沉儀荷載傳感器測(cè)值的荷載標(biāo)準(zhǔn)差不大于均值的2% +0. 2kN。
3.3彎沉準(zhǔn)確性
落錘式彎沉儀彎沉測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)位移傳感器測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，允許誤差為 1土2% ，即彎沉傳感器修正系數(shù)在0.980 ～1.020之間;分辨力1微米。
3.4彎沉重復(fù)性
對(duì)同一測(cè)試點(diǎn)同一高度進(jìn)行連續(xù)40次重復(fù)彎沉測(cè)試，落錘式彎沉儀彎沉傳感器測(cè)值的彎沉值標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)不大于3微米。
4.FWD落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀的對(duì)比試驗(yàn)
目前我國(guó)路面設(shè)計(jì)和檢測(cè)均以貝克曼梁回彈彎沉值為標(biāo)準(zhǔn)， FWD落錘式彎沉儀檢定合格后，還要求FWD 落錘式彎沉儀測(cè)試值應(yīng)根據(jù)對(duì)比試驗(yàn)換算成貝克曼梁測(cè)試值， 并且回歸方程式相關(guān)系數(shù)R不得小于0. 95。
為了測(cè)定Dynatest8002 FWD 與貝克曼梁之間的相關(guān)性， 我們對(duì)廣東省仁化（湘粵界）至博羅公路新豐至博羅段LM6標(biāo)K460+000～K460+600段路面進(jìn)行了FWD落錘式彎沉儀和貝克曼梁2 種不同方法的彎沉測(cè)試，該路段采用倒樁路面結(jié)構(gòu)，彎沉值有一定的變化幅度。FWD落錘式彎沉儀測(cè)試間距取20 m， 荷載為0.7MPa， 在同一測(cè)點(diǎn)錘擊3 次，取后2 點(diǎn)測(cè)定結(jié)果的平均值作為該測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)彎沉值， 與貝克曼梁法的測(cè)值作對(duì)比分析。以30 個(gè)實(shí)測(cè)值進(jìn)行線性回歸分析（ 見(jiàn)表1、圖1）。
5.FWD落錘式彎沉儀實(shí)際測(cè)試過(guò)程中的測(cè)試要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
5.1 測(cè)試前準(zhǔn)備
（1）檢查測(cè)試系統(tǒng)各傳感器，調(diào)整落錘的質(zhì)量及落高，使落錘的質(zhì)量及產(chǎn)生的沖擊荷載符合規(guī)范要求。（2）檢查測(cè)試車輪輪胎氣壓，應(yīng)達(dá)到車輛輪胎規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)氣壓，車胎應(yīng)清潔，不得黏附雜物。（3）根據(jù)設(shè)備操作手冊(cè)進(jìn)行安裝，確保緊固裝置安裝牢固。（4）打開(kāi)系統(tǒng)電源，打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，打開(kāi)前后保險(xiǎn)裝置，檢查各部件的工作狀態(tài)。
5.2 測(cè)試步驟
（1）測(cè)試開(kāi)始后，使承載板中心位置對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)，導(dǎo)入路面溫度。（2）點(diǎn)擊開(kāi)始檢測(cè)，輸入測(cè)點(diǎn)位置，承載板與傳感器自動(dòng)落下后，落錘瞬間自由落下，沖擊力作用于承載板上，再提升至原來(lái)的位置，同時(shí)各個(gè)傳感器自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面變形，采集系統(tǒng)將位移信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，得到峰值，即為路面彎沉值，同時(shí)得到彎沉盆。每一測(cè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)定不少于3次，舍棄第1個(gè)測(cè)定值，取后2次測(cè)定值的平均值作為測(cè)定值。（3）測(cè)點(diǎn)測(cè)試完成后，系統(tǒng)自動(dòng)提起承載板及傳感器，完全提起后，牽引車向前移動(dòng)至下一個(gè)測(cè)點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行測(cè)定。（4）測(cè)試完成后，關(guān)閉測(cè)試軟件，測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，檢查測(cè)試數(shù)據(jù)完整性。（5）關(guān)閉測(cè)試系統(tǒng)，卸壓并關(guān)上保險(xiǎn)裝置，結(jié)束測(cè)試。
5.3注意事項(xiàng)
（1）開(kāi)始測(cè)試前要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)交通情況進(jìn)行調(diào)查，充分了解交通狀況，在檢測(cè)路段必須放置警示標(biāo)志，以保證設(shè)備及人員的安全。（2）測(cè)點(diǎn)測(cè)試完成后，須確保承載板與傳感器完全升起，牽引車才可繼續(xù)前行。（3）測(cè)試完成后，須進(jìn)行卸壓并確保前后兩個(gè)保險(xiǎn)裝置都處于關(guān)閉狀態(tài)。
6.結(jié)束語(yǔ)
FWD落錘式彎沉儀是目前國(guó)際上最先進(jìn)的彎沉檢測(cè)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備之一，具有檢測(cè)速度快、適應(yīng)多變交通環(huán)境的特點(diǎn)，在目前自動(dòng)化檢測(cè)和路面交通安全復(fù)雜環(huán)境下其比傳統(tǒng)貝克曼梁彎沉檢測(cè)有著較大的優(yōu)勢(shì)。檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)充分了解其檢測(cè)原理，掌握其技術(shù)要求、操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)，得到準(zhǔn)確可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
【參考文獻(xiàn)】
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