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FWD 落錘式彎沉儀
1 落錘式彎沉儀的工作原理
通過控制下的液壓系統(tǒng)啟動落錘裝置,使一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下,沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面,從而對路面施加脈沖荷載,導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生瞬時(shí)變形,分布于距測點(diǎn)不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形,記錄系統(tǒng)將信號傳輸至計(jì)算機(jī),即測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。測試數(shù)據(jù)可用于反算模量,從而比較科學(xué)地評價(jià)路面的。
2 與常規(guī)檢測手段的比較
2.1常規(guī)檢測方法我國現(xiàn)行的路面彎沉常規(guī)檢測手段采用的是,基本原理是杠桿原理。在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下,路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的垂直變形值(回彈彎
2、沉),利用載重汽車加載,人工讀取百分表的讀數(shù),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(qiáng)度大,效率低,可靠性差;
(2)支點(diǎn)變形,影響檢測結(jié)果,對支點(diǎn)變形的修正很難測準(zhǔn);
(3)僅測得靜態(tài)汽車荷載作用下路基路面單點(diǎn)(最大)回彈彎沉值;
(4)沒有反映路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下的動力特性和整個(gè)彎沉盆形狀;
(5)不適用于對路網(wǎng)進(jìn)行大范圍長期跟蹤觀測。
2.2 高效檢測方法
1、數(shù)據(jù)采集傳輸通過高精度傳感器完成,路面結(jié)構(gòu)不同,彎沉盆半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面?zhèn)鞲衅鞣植荚诰嗪奢d中心2.5米范圍內(nèi)即可。目前,我國大多采用半剛性基層瀝
3、青路面結(jié)構(gòu),彎沉影響半徑已達(dá)3—5米,傳感器分布范圍應(yīng)布置在距荷載中心3—4米范圍內(nèi),以量測路面彎沉盆形狀; 2、FWD主要的技術(shù)特點(diǎn)是測速快(每測點(diǎn)約40多秒),精度高(分辨率為1微米),并較好地模擬了實(shí)地行車荷載對路面的動力作用,能根據(jù)上一錘荷載和壓強(qiáng)數(shù)值自動調(diào)整下一錘的荷載,向設(shè)定荷載逼近,從而能準(zhǔn)確地測定較完整的彎沉盆信息。3、操作方式為計(jì)算機(jī)控制下的自動量測,所有測試數(shù)據(jù)均可顯示在屏幕上或打印出來或存儲在軟盤上??奢敵鲎饔煤奢d、彎沉(盆)、路表溫度及測點(diǎn)間距等??纱蛴澇疗骄?、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)及代表彎沉值等數(shù)據(jù)。
3 落錘式彎沉儀與貝克曼梁的相關(guān)性
落錘式彎沉儀(FWD)所測的
4、彎沉為動態(tài)總彎沉,與梁所測的靜態(tài)回彈彎沉不同??赏ㄟ^對比試驗(yàn)得到兩者之間的相關(guān)關(guān)系,并據(jù)此將落錘式彎沉儀測定的動態(tài)彎沉換算成貝克曼梁測定的靜態(tài)回彈彎沉值。
3.1 路段的選擇選擇結(jié)構(gòu)類型完全相同的路段,針對不同地區(qū)選擇某種路面結(jié)構(gòu)代表性路段,進(jìn)行兩種測定方法的對比試驗(yàn),選擇對比路段的長度理論上應(yīng)是越長越好,但在實(shí)際應(yīng)用中,每種相同結(jié)構(gòu)、每次對比試驗(yàn)不應(yīng)少于50個(gè)測試點(diǎn),彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。
3.2 根據(jù)量測數(shù)據(jù)計(jì)算兩者間相關(guān)關(guān)系;我們在×××國道××段進(jìn)行了對比試驗(yàn),以65個(gè)實(shí)測點(diǎn)進(jìn)行回歸分析,求出回歸參數(shù)R2=0.9801后,得出相關(guān)性方程為 LB=1.0956*LFWD-63
5、.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(yàn)彎沉分布以及FWD與貝克曼梁檢測的相關(guān)分析FWD與貝克曼梁的測試結(jié)果具有良好的對應(yīng)關(guān)系,F(xiàn)WD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(jié)果也很接近。但FWD測試精度遠(yuǎn)高于貝克曼。兩種方法存在良好的相關(guān)性,其相關(guān)系數(shù)R達(dá)到99%。如果對比試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較差,應(yīng)對結(jié)果進(jìn)行分析比較,以確定合理檢測方案??梢娫诠こ虣z測中,完全可以根據(jù)實(shí)際情況選擇一種檢測方法,而不必對于每個(gè)路段檢測時(shí)均需進(jìn)行對比試驗(yàn)?!?
4 在工程檢測中的實(shí)際應(yīng)用
利用FWD能夠快速、準(zhǔn)確地檢測和評價(jià)路面各結(jié)構(gòu)層或路基的強(qiáng)度,在
6、施工過程中通過逐層檢測和結(jié)構(gòu)層的模量反算可及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患,并迅速采取處理措施,從而在根本上控制了工程質(zhì)量。
4.1 施工過程控制檢測實(shí)例某段公路結(jié)束并經(jīng)檢測交工后,轉(zhuǎn)入施工,該段路面結(jié)構(gòu)底基層為厚度15cm 、8%的石灰土。在底基層施工結(jié)束后,我們利用DynatestFWD對該層進(jìn)行了彎沉檢測,發(fā)現(xiàn)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(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層模量反算,反算結(jié)果顯示底基層的模量值極不均勻且數(shù)值大部分比土基模量值小。根據(jù)路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)模量值自上而下遞減的規(guī)律,判定該層施工質(zhì)量存在問題。建設(shè)單位據(jù)此檢測結(jié)果及時(shí)責(zé)令施工單位進(jìn)行返工,杜絕了質(zhì)量隱患,避免了不良的社會影響
7、和更大的經(jīng)濟(jì)損失。
4.2 交(竣)工驗(yàn)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(jìn)行檢測和評定,為工程的交(竣)工驗(yàn)收提供數(shù)據(jù)資料和評定質(zhì)量等級的依據(jù)。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》對已竣工的路面進(jìn)行彎沉檢測,采集全線路面彎沉(盆)信息資料,根據(jù)路面彎沉資料,分標(biāo)段對路基路面的綜合承載能力、施工質(zhì)量進(jìn)行評定。
5 總結(jié)
通過本文分析,可以得出如下結(jié)論:
1) FWD與貝克曼梁的測試結(jié)果具有良好的相關(guān)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(jìn)行對比試驗(yàn)。
2) 由于FWD測試消除了認(rèn)為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產(chǎn)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(jié)果具有較高的精度,其測試數(shù)據(jù)可用于路面結(jié)構(gòu)的模量反算,以此用于對各層質(zhì)量進(jìn)行分析。
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