路基路面试验检测技术--自动弯沉仪

利用贝克曼梁测定路面回弹弯沉值操作简便，应用广泛，我国路面TRANBBS设计及检测的标准方法和基本参数都是建立在这种试验方法基础之上的，但是，这种试验方法整个测试过程全是人工操作，测试结果受人为因素的影响较大，而且测速慢。自动弯沉仪是测定路面弯沉值的高效自动化设备，可对路面进行高密集点的强度测量，适用于路面TRANBBS施工质量控制、验收及路面养护管理。
1．主要设备
自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。测量机构安装在测试车底盘下面。
自动弯沉仪测定车的主要TRANBBS技术参数如下：
测试车轴距： 6.57m
测臂长度： 1.75-2.40m
后轴荷载： 100kn
测定轮对路面的压强： 0.7mpa
最小测试步距： 4-10m
测试精度： 0.01mm
测试速度： 1.5-4.0km/h
2．工作原理
自动弯沉仪的基本工作原理与贝克曼梁的原理是相同的，都是采用简单的杠杆原理。
自动弯沉仪测定车在检测路段以一定速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下面的弯沉测定梁放到车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时,测定梁被拖动，以二倍的汽车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定。通过计算机可输出路段弯沉检测统计计算结果。
3.使用技术要点
（1）自动弯沉仪做长距离移动时，应根据路况把一些对通过能力影响大的组件、部件拆下来，待移动到测量工地时，再进行安装调试。
（2）操作计算机，根据要求输入有关信息及命令。
（3）为了保证系统a／d转换板与位移传感器的测量精度，应进行自动弯沉仪的标定。
（4）自动弯沉仪所采集数据以文本方式存储于计算机中，其记录格式分节点数据。弯沉值数据及弯沉盆数据三种。输入有关信息和参数后，可显示出左右双侧的弯沉峰值柱状图及峰值、距离和温度等；计算出平均值、标准差和代表弯沉值；显示弯沉盆图形并计算出曲率半径。 
应当注意，自动弯沉仪测定的是总弯沉，因而与贝克曼梁测定的回弹弯沉有所不同。可通过自动弯沉仪总弯沉与贝克曼梁回弹弯沉对比试验，得到两者相关关系式，换算为回弹弯沉，用于路基、路面强度评定。
关于自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法可详见《公路路基路面现场测试规程》（jtj 059-95）。
二、落锤式弯沉仪
利用贝克曼梁方法测出的回弹弯沉是静态弯沉。自动弯沉仪检测弯沉时，因为汽车行进速度很慢，所测得的弯沉也接近静态弯沉。为了模拟汽车快速行驶的实际情况，不少国家开发了动态弯沉的测试设备。落锤式弯沉仪（falling weight deflectometer，简称fwd）模拟行车作用的冲击荷载下的弯沉量测，计算机自动采集数据，速度快，精度高。近年来，采用落锤式弯沉仪（fwd）测定路面的动态弯沉，并用来反算路面的回弹模量。已成为世界各国道路界的热门课题。这种设备特别适用于高等级公路路面和机场的弯沉量测和承载能力评定。落锤式弯沉仪是目前国际上最先进的路面强度无损检测设备之一。
1．主要设备
落锤式弯沉仪分为拖车式和内置式。拖车式便于维修与存放，而内置式则较小巧、灵便。
（1）荷载发生装置：包括落锤和直径300mm的4分式扇形承载板。
（2）弯沉检测装置：由5-7个高精度传感器组成。
（3）运算及控制装置。
（4）牵引装置：牵引fwd并安装运算及控制装置等的车辆。
2．工作原理
将测定车开到测定地点，通过计算机控制下的液压系统，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，导致路面产生弯沉，分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号输入计算机，得到路面测点弯沉及弯沉盆。
3．使用技术要点
（1）通过调节锤重和落高可调整冲击荷载大小。例如，我国路面设计标准轴载为bzz-100，落锤质量应选为5t，因为承载板直径为30cm，对路面的压强恰为0.7mpa。
（2）检测时，拖车式落锤弯沉仪牵引速度最大可达80km／h，根据我国的实际情况，牵引速度以50km/h左右为宜。内置式落锤弯沉仪最高时速大于100km／h，每小时可测65点。
（3）传感器分布位置为:1个位于承载板中心，其余布置在传感器支架上。路面结构不同，弯沉影响半径亦不同。路基或柔性基层沥青路面传感器分布在距荷载中心2.5m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3-5m，传感器分布范围应布置在距荷载中心3-4m范围内，以量测路面弯沉盆形状。
（4）每一测点重复测定不少于3次，舍去第一个测定值，取以后几次测定值的平均值作为计算依据，因为第一次测定的结果往往不稳定。
弯沉检测装置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。
应当注意，落锤式弯沉仪所测弯沉为动态总弯沉，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所测弯沉值换算为贝克曼梁的静态回弹弯沉值。
可利用计算机按弹性层状体系理论的计算模式和程序，根据落锤式弯沉仪所测弯沉盆数据反算路面各层材料的弹性模量。 
关于落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法详见《公路路基路面现场测试规程》（jtj 059-95）。