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弯沉知识及弯沉值的四种检测方法
发布时间:2020-03-16
 

路面弯沉

弯沉一般指路基或路面表面在规定标准车的荷载作用下轮隙位置产生的总垂直变形值(总弯沉)或垂直回弹变形值(回弹弯沉),单位为0.01mm。

沥青路面设计基本理论-弹性层状体系理论

 

路面弯沉不仅反映路面结构层及土层的整体强度和刚度,而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。它作为工程竣工后的一项重要检测指标,反映了路面的整体强度质量。

沥青路面设计基本理论-弹性层状体系理论

名词解释

① 回弹弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生垂直变形,卸载后能恢复的那一部分变形。

② 残余弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的卸载后不能恢复的那一部分变形。

③ 总弯沉:路基或路面在规定荷载作用下产生的总垂直变形(回弹弯沉+残余弯沉)。

④ 容许弯沉:路面设计使用期末不利季节,标准轴载作用下双轮轮隙中间容许出现的最大回弹弯沉值。

⑤ 设计弯沉:是指路面交工验收时、不利季节、在标准轴载作用下,标准轴载双轮轮隙中间的最大弯沉值。

简单地说就是总弯沉是实际测的弯沉,回弹弯沉是在设计时要求达到的下限值,实测的弯沉值经评定后不能大于设计的弯沉,否则沥青路面的强度就是不合格了。

路面弯沉就是一种竖向变形,弯沉越大则路面越容易产生破坏。设计弯沉是指路面建设竣工初期实测应该满足的弯沉值或者称之为竣工验收应该满足的弯沉值。

 

弯沉试验是测定沥青路面性能最常用的方法之一。正确测试路面弯沉,对评价路面强度有很重要的作用。

 

试验方法

01 贝克曼梁法

贝克曼梁结构示意图

传统的弯沉测试方法,速度慢,但技术比较成熟,属于静态类的固定采样,是目前标准的弯沉测试方法,所用仪器为贝克曼梁弯沉仪。

 

 

这类设备使用时间最早,范围最广,技术要求最简单。但测试准确程度受人为影响较大,工作效率低。鉴于以上特点,本方法适用于低等级公路的施工、日常养护及旧路评价的检测。也可用于高等级公路的施工质量控制,但对于已通车运营的高等级公路不适合使用,因为此方法存在采样频率低和交通安全等诸多方面的问题。

 

 

此方法的主要仪器包括标准车、贝克曼梁、百分表、表架和接触式路面温度计等。

02 自动弯沉仪法

属于静态测试范畴。利用贝克曼梁原理快速连续测试,利用贝克曼法原理快速连续测定,属于试验范畴,但测定的是总弯沉,因此使用时应用贝克曼进行标定换算。

Lacroix 型自动弯沉仪测量机架示意图

自动弯沉仪的基本测试原理是模仿贝克曼梁的工作方式,只是采用位移传感器替换百分表进行自动测量,同时改变了前后测臂的长度比例,通过标定程序,将所测定弯沉值直接自动记录下来。

自动弯沉仪分为两类:

(1)从车轮后方插入测试梁。所测结果同贝克曼梁的回弹弯沉基本一样。

(2)测试梁从车轮前方,所测结果为总弯沉与回弹弯沉有一定区别《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450-2019)中规定了自动弯沉的设备技术条件和操作规程。

自动弯沉仪采样频率及自动化程度高,可对路面进行高密度集中的强度测量,可极大减轻操作人员的劳动强度,同时测试数据结果与贝克曼梁测试结果有较好的线性关系。但是,这类设备的机械和电控系统比较复杂,对操作人员的技术素质要求较高。此方法可以在不封闭交通但采取必要措施的条件下进行高速公路的弯沉测试。

03 落锤弯沉仪法

落锤弯沉法是利用自由落下的重锤瞬间产生的冲击荷载来测定弯沉,属于动态弯沉,并能反算路面的回弹模量,使用时应用贝克曼梁法进行标定换算

落锤弯沉仪的工作原理是由一定重量的落锤自由下落产生相应的当量荷载,这种加载方式所产生的弯沉与行驶车辆对地面的作用非常相似,能够得到动态弯沉盆数据。

利用贝克曼梁法测出的回弹弯沉是静态弯沉,自动弯沉仪检测弯沉时,因为行进速度很慢,所测得的弯沉也接近静态弯沉。

落锤弯沉仪是一种脉冲动力弯沉仪,具有无破损、测速快、精度高等优点,并很好地模拟了行车荷载作用,因此在国际上被广泛应用。落锤弯沉仪分为手持式、车载式和拖车式。

 

手持式落锤弯沉仪

PRIMA100手持式落锤弯沉仪是一种测试土路基性能的工具,可以用于现场测定承载能力。

 
 
 

产品特点

 
 
 

 快速的现场质量控制测量取代了经验判断

 优化道路施工质量

• 手持落锤式弯沉仪PRIMA100操作简单

 手持落锤式弯沉仪PRIMA100性能可靠并且用户界面友好

 时域记录荷载和弯沉

 设置和标定数据存储在采集系统中

 标准的WINDOWS软件

 手持落锤式弯沉仪PRIMA100由具有多年经验的专家制造

 

车载式落锤弯沉仪

落锤弯沉检测车PRIMAX适合在城市和人口稠密区域,交通繁忙区域,以及要求安全、精确和快速机动的区域做测试,例如在机场对跑道混凝土板承载力的测试。

车载式FWD设备在车内能够得到更好的保护,且车内留有的空间,可存放其他设备,甚至可以用作一个小型实验室。

 
 
 

产品特点

 
 
 

模块化系统:

模块化设计意味着如果用户对FWD的要求有改变时不用再花钱购买一套新FWD。把7-150kN的标准FWD升级成7-250kN的重锤式落锤弯沉仪(HWD),甚至升级成7-300kN的超重锤式落锤弯沉仪(SHWD),需要做的仅是增加更多的质量块,更换一个更大量程的荷重计和升级软件。

 

拖车式落锤弯沉仪

拖车式落锤弯沉仪PRIMAX适用于用于路面强度评价、测量,测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。

 

落锤弯沉仪

PRIMAX

PRIMA-X 落锤弯沉仪采用模块化设计,能够轻松将标准落锤弯沉仪升级至重锤式和超重锤式。并且可以把拖车式改装成车载式,而不需要购买基本测试设备。

 
 
 

产品特点

 
 
 

 灵活和模块化设计

 18个弯沉传感器

 新版软件平台

 模块化设计-FWD>SHWD

 新的电子元件-可选购无线控制

 RoSy NG设计软件对18个弯沉传感器测量的数据进行反算和正算

• SHRP(美国战略公路研究计划)证书

04 激光式高速路面弯沉测定仪

激光式高速路面弯沉测定仪是测试系统在高速行驶过程中,通过激光多普勒效应来测试地面在荷载作用下的垂直下沉速度,通过一套惯性系统实时记录多普勒激光传感器的振动情况和运行姿态,用于修正计算路面实际弯沉变化的速度。

激光式高速路面弯沉测定仪结构示意图

1-承载车;2-检测控制系统;3-多普勒激光传感器;

4-距离测量系统;5-温度控制系统。

高速弯沉仪具有快速、连续式测量的特点,可实现弯沉的网级检测,对路网结构性能的全面掌握。

 

 

高速弯沉仪

TSD高速弯沉仪是用于路网承载力测量的滚轮式弯沉仪。

TSD高速弯沉仪能够融入交通流中正常行驶,进行项目或路网级别的持续检测,输出公路承载能力数据结果。
该技术利用安装在挂车两个后轮之间的10个或更多个多普勒激光器采集数据。激光器分布在挂车行驶方向纵向中心线上,测量范围能覆盖承重后轴的轴前和轴后的路面。

根据客户需求,可定制解决方案,获得更多路面结构或功能性数据。每套TSD均具有优异的性价比。

 

 
 
 

技术介绍

 
 
 

 TSD使用多普勒激光技术。激光器分布在挂车两个后轮之间纵向中心线上。

 为测量挂车承重后轴轴后和轴前位置路面响应,挂车和车轮轮毂经过了特殊设计制造时。

 精密的伺服系统和惯性单元持续监控多普勒传感器的位置。

 可随车安装探地雷达、路面断面仪、前方路况、破损检测、线扫描等子系统。

 
 
 

优势

 
 
 

 正常交通速度下测量公路承载能力(分析预测路面疲劳和剩余寿命)

 测量效率高、功能强(每公里检测成本低)

 提供项目和路网级别公路承载能力的详细信息

 连续的、高精度、高分辨率的测量数据

 数据结果可重复性高、重现性好

 配备专用数据处理软件

 测量安全、高效、能耗低,社会经济效益高

 灵活调整挂车底部特制荷载,能测量不同配重条件下的路面响应

 

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