FWD 落锤式弯沉仪.docx

FWD落锤式弯沉仪
1落锤式弯沉仪的工作原理
落锤式弯沉仪通过计算机系统控制下的液压系统启动落锤装置，使一定质量的落锤从一定高度自由落下，冲击力作用于承载板上并传递到路面，从而对路面施加脉冲荷载，导致路面表面产生瞬时变形，分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算机，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。测试数据可用于反算路面结构层模量，从而比较科学地评价路面的承载能力。
2与常规检测手段的比较
2.1常规检测方法我国现行的路面弯沉常规检测手段采用的是贝克曼梁法，基本原理是杠杆原理。在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的垂直变形值（回弹弯沉），利用黄河载重汽车加载，人工读取百分表的读数，以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值。存在主要问题有：
（1）以人工操作为主，工作强度大，效率低，可靠性差；
（2）支点变形，影响检测结果，对支点变形的修正很难测准；
（3）仅测得静态汽车荷载作用下路基路面单点（最大）回弹弯沉值；
（4）没有反映路面结构在行车荷载作用下的动力特性和整个弯沉盆形状；
（5）不适用于对路网进行大范围长期跟踪观测。
2.2高效检测方法
1、数据采集传输通过高精度传感器完成，路面结构不同，弯沉盆半径亦不同。路基或柔性基层沥青路面传感器分布在距荷载中心2.5米范围内即可。目前，我国高等级公路大多采用半刚性基层沥青路面结构，弯沉影响半径已达3—5米，传感器分布范围应布置在距荷载中心3—4米范围内，以量测路面弯沉盆形状；2、FWD主要的技术特点是测速快（每测点约40多秒），精度高（分辨率为1微米），并较好地模拟了实地行车荷载对路面的动力作用，能根据上一锤荷载和压强数值自动调整下一锤的荷载，向设定荷载逼近，从而能准确地测定较完整的弯沉盆信息。3、操作方式为计算机控制下的自动量测，所有测试数据均可显示在屏幕上或打印出来或存储在软盘上。可输出作用荷载、弯沉（盆）、路表温度及测点间距等。可打印弯沉平均值、标准差、变异系数及代表弯沉值等数据。
3落锤式弯沉仪与贝克曼梁的相关性
落锤式弯沉仪（FWD）所测的弯沉为动态总弯沉，与贝克曼梁所测的静态回弹弯沉不同。可通过对比试验得到两者之间的相关关系，并据此将落锤式弯沉仪测定的动态弯沉换算成贝克曼梁测定的静态回弹弯沉值。
3.1路段的选择选择结构类型完全相同的路段，针对不同地区选择某种路面结构代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，选择对比路段的长度理论上应是越长越好，但在实际应用中，每种相同结构、每次对比试验不应少于50个测试点，弯沉值应有一定的变化幅度。
3.2根据量测数据计算两者间相关关系；我们在×××国道××段进行了对比试验，以65个实测点进行回归分析，求出回归参数R2=0.9801后，得出相关性方程为LB=1.0956*LFWD-63.488（式中LB、LFWD分别为贝克曼梁、落锤式弯沉仪测量的弯沉值）。对比试验弯沉分布以及FWD与贝克曼梁检测的相关分析FWD与贝克曼梁的测试结果具有良好的对应关系，FWD测得的弯沉值越大，贝克曼梁测得的弯沉值也越大，反之亦然，两种检测结果也很接近。但FWD测试精度远高于贝克曼。两种方法存在良好的相关性，其相关系数R达到99%。如果对比试验结果相关性较差，应对结果进行分析比较，以确定合理检测方案。可见在工程检测中，完全可以根据实际情况选择一种检测方法，而不必对于每个路段检测时均需进行对比试验。
4在工程检测中的实际应用
利用FWD能够快速、准确地检测和评价路面各结构层或路基的强度，在施工过程中通过逐层检测和结构层的模量反算可及时发现质量隐患，并迅速采取处理措施，从而在根本上控制了工程质量。
4.1施工过程控制检测实例某段公路路基工程施工结束并经检测交工后，转入路面底基层施工，该段路面结构底基层为厚度15cm、8%的石灰土。在底基层施工结束后，我们利用DynatestFWD对该层进行了弯沉检测，发现其中400m路段底基层顶面弯沉值较大，通过采集的弯沉盆资料进行路面结构层模量反算，反算结果显示底基层的模量值极不均匀且数值大部分比土基模量值小。根据路面结构层设计模量值自上而下递减的规律，判定该层施工质量存在问题。建设单位据此检测结果及时责令施工单位进行返工，杜绝了质量隐患，避免了不良的社会影响和更大的经济损失。
4.2交（竣）工验收检测利用FWD可以对新（改）建公路的路基、路面综合承载能力进行检测和评定，为工程的交（竣）工验收提供数据资料和评定质量等级的依据。根据《公路工程质量检验评定标准》对已竣工的路面进行弯沉检测，采集全线路面弯沉（盆）信息资料，根据路面弯沉资料，分标段对路基路面的综合承载能力、施工质量进行评定。
5总结
通过本文分析，可以得出如下结论：
1）FWD与贝克曼梁的测试结果具有良好的相关性