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中交路橋科技分享道路彎沉檢測設備及(jí)主要檢測方法
更新時間:2023-06-07 09:14
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在公路建設與道路(lù)質量監控迅速發展的今天,道(dào)路彎沉檢測方法也有了新的進步(bù)與發展(zhǎn)。這就要求(qiú)相關工作人員要熟練掌握道路彎沉檢測(cè)方法,不斷總結檢測經驗,對其(qí)應(yīng)用和實際操作中遇到的問題進行思考和探討,這對實際應(yīng)用(yòng)工作具有極高的參考價值。本文從道路彎沉檢測設(shè)備及主要檢測方法兩(liǎng)個方麵對(duì)其進行了簡要說明。

  關鍵詞:道路彎沉,檢測設備,檢測方法

  目前(qián),在我國路麵檢測工作中,道路彎沉檢測是其中(zhōng)的一個(gè)重要(yào)檢測項目(mù)。道(dào)路彎(wān)沉是指在規定的標準(zhǔn)軸載作用(yòng)下,路基或(huò)路麵(miàn)表麵輪隙位置產生(shēng)的總垂直變形(總彎沉)或垂直回彈(dàn)變形值(回彈彎沉)。隨著公路建設的高速發展,道路彎沉(chén)檢測手段與方(fāng)法也在(zài)不斷發展,出現了許(xǔ)多先進檢測技術,對實際操作具有很好的指導作用。本(běn)文現對此作(zuò)出簡要(yào)闡述。

  一、道路彎沉檢測設備

  1、靜力彎沉檢測設備

  1.1貝克曼梁(BB)

  此設備(bèi)利用杠杆原(yuán)理(lǐ),操作(zuò)載重汽車對路麵(miàn)進行加載,通過百分表觀測路麵的回(huí)彈彎沉狀況。

  1.2自動彎沉儀

  主要利用杠杆原理,具有自動記錄(lù)彎沉的特(tè)點。在(zài)檢測(cè)路段,自動(dòng)彎沉儀測(cè)定車以一定速度行駛,將安裝在測試車前後軸之間底盤下的彎沉測定梁放至車輛底(dǐ)盤(pán)的前端,支於地麵,保持(chí)不動,待後軸雙輪隙通過測頭(tóu)時,彎(wān)沉通過位移傳感器(qì)等設備被自動記錄下來,最後通過計算機計算出道路彎沉檢測(cè)值。

  2.、動態彎沉檢測設備

  2.1落錘式彎(wān)沉儀

  通過計算(suàn)機控製液壓係統,使一定質量(liàng)的落錘在指定高度(dù)下自由下落,衝(chōng)擊力作用於承載(zǎi)板上並傳遞到路麵,使路麵出現彎沉,分布於(yú)距測試點不同距離的傳感器檢測結構層表麵的(de)變形,記錄係統將信號傳入計算機,得出數值。

  2.2穩態動力彎沉儀

  利用動荷載發生器對路麵施加周期性荷(hé)載(固定周期的正弦動荷載),按照一定間隔,沿荷載軸線在路麵上布置一(yī)組速(sù)度傳(chuán)感器,測量道路表麵的動彎(wān)沉盆曲線。

  2.3脈衝動力彎沉(chén)儀(yí)

  利用計(jì)算(suàn)機控製下的液壓係統,將重錘提升並釋放,作(zuò)用(yòng)於彈簧或(huò)橡膠墊,通過承(chéng)載(zǎi)板傳給路麵一半正弦脈衝(chōng)荷載。利用沿荷載軸線(xiàn)布置的5~9個速度傳感器,量測各級動荷載作用下的(de)道路表麵彎沉盆(pén)曲線。

  2.4滾動式彎(wān)沉儀

  在高度行(háng)駛過程中,利用(yòng)激光多普勒技術(shù),測試地麵在荷(hé)載作用下垂直下沉速(sù)度,通過(guò)分析程序,計算出最大彎沉及彎沉盆數據。

  二、道路彎沉檢測主要方法

  1、貝克曼梁(BB)法

  1.1檢測(cè)目的

  貝克曼梁(BB)法(fǎ)主(zhǔ)要用於測(cè)定各類路基、路麵的回彈彎沉情(qíng)況,從而評(píng)定(dìng)其整體承(chéng)載(zǎi)能力(lì),為路麵結構設計提供參考數據;此方法測定的路基、柔性(xìng)路麵(miàn)的回彈彎沉值還可(kě)供交工及竣工驗(yàn)收使用;測定的路麵回彈彎(wān)沉(chén)可為公路養護管理部門製定養路修路(lù)計劃提供必要依據。

  1.2檢測儀器和材料(liào)

  在此檢測方(fāng)式下,所需的操(cāo)作儀器設備(bèi)及材料主要有以下幾項:測試車、由貝克曼梁、百分表及表架組合而(ér)成(chéng)的(de)路麵彎(wān)沉儀、端部為平頭的接觸式路麵溫度計以及(jí)皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等(děng)必要檢測材料。

  1.3檢測方法(fǎ)

  (1)在檢測工作開始(shǐ)前(qián),要做好前期準備工作,檢(jiǎn)查測定用標準車的車況是否良好、刹(shā)車是否(fǒu)靈敏、輪胎內胎是否符合標準(zhǔn)充(chōng)氣壓力、後軸總質量是否符合規定軸重、利用求積儀或數方格的方(fāng)法測定輪胎接地麵積是否達標、檢查彎沉儀百分表測量情況是否靈敏等。且在測定過程中,針對瀝(lì)青路麵,還要(yào)用路表溫度計對(duì)檢測時的氣溫及路表溫度進行及時監控(kòng)記錄,對瀝青路麵修建或改建時(shí)材料、結構、厚度、施工(gōng)及養護等情況也(yě)要做好備案記錄。

  (2)對道路彎沉進行檢測時,要在測(cè)試路段布置好檢測點,其(qí)距離(lí)由測試需要安排,要保證測點在路麵行車(chē)車道的(de)輪跡帶上,且用白油漆或粉筆做上醒目標記。

  (3)將試驗車的後輪輪隙(xì)對準測(cè)點後約3 ~ 5cm處的位置上,並將彎(wān)沉儀插入汽車後輪之間(jiān)的縫隙處,注意與汽車方向保持一致,梁臂不得碰到輪胎,彎沉儀測頭置於測點(diǎn)上(輪隙中(zhōng)心前方3 ~ 5m處)。將(jiāng)百分表(biǎo)安裝在到測定杆上,用手指輕輕叩(kòu)打彎沉儀,調零百分(fèn)表,確保百分表已穩定回零。需要注意的是,彎沉儀既可是單側測定(dìng),也可是雙側同時測定。

  (4)當(dāng)接到前(qián)進命令時,測(cè)定(dìng)者駕駛測定汽(qì)車保(bǎo)持5km/h左右速度(dù)勻速緩慢行駛。此時(shí)百(bǎi)分表會隨著路麵變形的增加而持續向(xiàng)前轉動,當(dāng)表針達到最大值時,測(cè)定人員應迅速讀取初讀數L1 ;待汽車繼續向前行駛至表針反(fǎn)向回(huí)轉、汽車駛出彎沉影響半徑(3m 以上(shàng))時,測定車(chē)輛停車(chē),讀(dú)取表針(zhēn)回轉穩定後的終讀數 L2 ,並做好記錄(lù)。

  1.4檢測結果計算(suàn)及溫度修正

  (1)計算測點的回彈彎沉值:路麵溫度為T的回彈(dàn)彎沉值計算(suàn)公式為:

  LT=(L1-L2)*2

  (2)進行彎沉儀支點變(biàn)形修正時,要計(jì)算路麵測點的回彈彎沉值。

  (3)當檢測路麵的瀝青麵層厚度大於5cm且路麵溫度超過(20土2)℃的範圍(wéi)時(shí),回彈彎沉值(zhí)要進行(háng)溫度修正(zhèng)。

  (4)需要(yào)注意的是,在計算平均值和(hé)標準差時,應將彎沉特異值舍棄。對於舍棄的彎沉值過大的(de)點,要確定(dìng)其周圍(wéi)界限,並對其(qí)進行局部處理。如用兩台彎沉儀同時進行左右輪彎沉值測定,則要計作兩個獨立測點,不可使用左右(yòu)兩點的平均值(zhí)。

  (5)彎(wān)沉代表值不大於(yú)設計(jì)要求的彎沉值時得滿分;大於時得零分。

  2、落錘式彎沉儀(yí)(FWD)法

  2.1檢測目的及適用範圍(wéi)

  FWD法可用來檢測(cè)路麵的動態彎沉狀況並用來反算路麵的回彈模量,此方法模擬行車作用衝擊荷載(zǎi)下(xià)的彎沉量測,得用計算機(jī)對數據進行自動采集,具有速度快、精準度高的優點,是(shì)一(yī)種理想的動態無損檢測設備。近年來,隨(suí)著(zhe)道路彎沉(chén)檢測水平的提高,FWD法被廣泛應運於(yú)路麵(miàn)彎沉檢測工作(zuò),尤其適用於(yú)高等(děng)級(jí)公(gōng)路路麵檢測及機場路(lù)麵彎沉量測和承(chéng)載能力評估,對於(yú)準確評價(jià)道路狀況和路麵結構具有極大的參(cān)考價值(zhí)。且FWD法可以根據彎沉(chén)盆反算路麵結構各層的模(mó)量,研究路麵材料在其(qí)使用過程中的性能變化情況,為道(dào)路(lù)施工和項目研究提供必要的技術參數。

  2.2儀器係統組成

  根據落錘形式的不同,FWD一般分為單錘和雙錘兩種。單錘是重錘直接衝擊路(lù)麵,測定(dìng)的(de)荷載時程曲線為雙峰曲線;雙錘是落(luò)錘由(yóu)一定(dìng)高度落下,通過橡(xiàng)膠緩衝器作用在放置在路麵(miàn)上的重塊,共同作用於(yú)路麵,得到的荷載時程曲線為光滑的拋物線。以最常(cháng)用的雙錘式為例,其構成係統為:導向架、落錘、框架、定向鋼軸 、上部橡膠緩衝器 、下部橡(xiàng)膠緩衝器、支撐腳 、底(dǐ)部重塊、承載板和橡膠板等。

  2.3檢測方法

  (1)在(zài)檢測工作開始之前,要充分做好各項準備工作,檢查(chá)測試係統是否完善(shàn),荷載範圍、位移傳感器分辨率、位(wèi)移傳(chuán)感器數量、係統測速、脈(mò)衝荷載形態等各項技(jì)術指標是否達(dá)標。

  (2)在(zài)檢測(cè)路麵彎沉情(qíng)況時,利(lì)用計(jì)算(suàn)機係統自動控製,通過(guò)液壓傳動裝置,將一(yī)定質量的重錘提升,達到指定高度時,將其釋放並自(zì)由下落。

  (3)重錘下落至剛性(xìng)圓盤(荷載盤)上,會對路麵產生一個(gè)脈衝荷載,其作用時間和振幅值接近運動中的(de)汽車輪載,記錄其脈衝荷(hé)載值。

  (4)由(yóu)於荷載作用,道路路麵將產生變形,從(cóng)而產生彎沉盆。利用分布(bù)於彎沉盆(pén)各個位置上的多個位移傳感器,對彎沉盆各自的變形或者最大位移值(zhí)進行測量(liàng)。路麵(miàn)的(de)變形情況由(yóu)5至9個位移傳感器進行測量。

  (5)此時,荷載的大小可以(yǐ)通過調整重錘的提升高度進行變化,變化範圍根據(jù)需要靈(líng)活設定。

  3、貝(bèi)克曼梁(BB)法與落錘式彎沉儀(yí)(FWD)法二者關係

  貝克曼梁(BB)法與落錘式彎沉儀(FWD)法是目前道路彎沉(chén)檢(jiǎn)測中最為(wéi)常用的兩種方法,但仍(réng)以貝克曼梁(liáng)法為主。貝克曼梁法操作簡單、方便,但輪胎(tāi)壓力和接地麵積不易控製,無法反算路麵各承重層的強度。FWD法在一定程度上(shàng)能夠彌補這些缺陷,具有迅速可靠的(de)優點,但成本往往較高(gāo)且缺乏可靠統一的控(kòng)製標(biāo)準(zhǔn),致使施工過程的質量難以保證,鑒於FWD與貝克曼(màn)梁的測試結果具有良好的相關性,因此(cǐ)在道路檢測中,應根據(jù)實際(jì)情況任選(xuǎn)一種方法進(jìn)行操作。

  綜上所述,在道路彎沉檢測方法不斷進步與發展的(de)今(jīn)天,貝克(kè)曼梁(BB)法與落錘式彎沉儀(FWD)法值得操作(zuò)人員熟練掌握並進一步(bù)鑽研(yán)探討,力爭對道路檢(jiǎn)測做出更大的科研貢獻(xiàn)。


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