道路路面弯沉检测方法的应用探讨

林光哨

(福建省第一公路工程公司)

道路路面弯沉检测方法的应用探讨

林光哨

(福建省第一公路工程公司)

路面弯沉是目前我国路面检测中的一个重要检测项目，随着公路建设的高速发展，路面弯沉检测方法有一些新的技术在我国得到应用。着重介绍了FWD弯沉检测方法的现状并对其应用进行了一些探讨，对实际应用工程有很好的参考价值。

道路弯沉;检测方法;自动弯沉仪;FWD;PFWD

1 弯沉检测方法简介

1.1 贝克曼梁法

贝克曼梁法(Benldeman Beam，简称BB)是我国目前应用广泛的一种静态弯沉测量方法，该方法检测路面弯沉的工作原理是在规定的标准轴载作用下，路面表面在轮隙位置会产生垂直变形值，利用载重汽车进行加载，然后读取百分表的读数，来测量路基或路面表面的回弹弯沉值。该方法相对比较传统，在检测过程中全部需要人工操作，因此检测结果也受人为因素的影响较大，而且一般适用于检测范围比较的小工程中。但是其优点是操作简单，无需对操作人员进行相关的培训。

1.2 激光弯沉测定仪法

激光弯沉测定仪法是一种利用光电流的无损路面弯沉检测方法，应用该法对路面弯沉检测的特点有:(1)激光弯沉仪法检测最大的优点操作简单，同时检测精度比较高。(2)激光弯沉仪体积小、质量很轻且造价低。(3)该仪器的检测基准范围大，加上激光发射角窄，光点小而红亮，10 m之远仍能清晰可见，可用刚性路面弯沉检测。

1.3 自动弯沉测定仪法

目前使用比较广泛的是法国生产的洛克鲁瓦式自动弯沉仪，该仪器建立在贝克曼梁原理的基础上对路面弯沉进行快速连续的测试，且该法也属于静态测试。自动弯沉仪的基本工作原理是采用简单的杠杆原理，保持该检测仪在牵引作用下具有一定的速度，通过测定仪的位移传感器记录弯沉测定梁放在不同两点的路面位移并循环向前连续测定。通过计算机系统自动输出路段弯沉检测统计结果。

1.4 落锤式弯沉仪法

落锤式弯沉仪(Falling Weight Defleetometer，简称FWD)是目前国际上比较流行的先进的路面强度无破损检测设备，FWD是通过计算机控制下的液压系统启动的落锤装置。FWD的工作原理是通过标准质量的重锤落对路面施加冲击荷载作用，由相应的传感器测定路面表面所产生的瞬时变形，Dynatest FWD通常在距荷载中心1.8 m的范围内布置多个速度传感器，一次能测9个弯沉值。整个操作过程均通过微机自动控制，这样FWD就可以测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉和弯沉盆，并由此反算用于评定道路承载能力的路面各层材料的动态弹性。由于采集数据是计算机系统自动运行的，同时其最大检测的速度可达80 km/h，而内置式落锤弯沉仪的牵引速度可以更大可达到100 km/h，因此该法具备速度快，精度高等优点。该方法是一种很理想的动态无损检测设备。加上其能很好地模拟实际行车荷载对路面的作用，因而比起其他静态检测技术具有更接近路面实际弯沉状况的优势，愈来愈受到我国国内公路研究人员的重视。它在路面检测工程中的应用主要表现在如下三个方面:对路面结构承载力的评价;对路面结构刚度的评价;对路面材料工作特性的评价。

2 FWD与其他弯沉检测法比较

2.1FWD与PFWD法

便携式弯沉仪(PFWD)是当今国际上普遍采用的路基路面结构强度无损检测仪器，在国外运用较广。其工作原理是采用直径为30 cm的刚性承载板，依靠落锤下落产生冲击荷载，落高为80 cm左右，在冲击荷载作用下，由位移传感器和压力传感器分别测得刚性承载板中心处的弯沉和压力。分析时，取荷载和弯沉的峰值，回弹模量采用弹性半空间体的刚性承载板理论公式进行计算。

2.2 FWD与贝克曼梁法

我们认为路面弯沉检测的测试精度和可重复性是一个十分重要的问题，但是由于我国高速公路建设起步较晚和检测以传统的贝克曼梁回弹弯沉值为标准，因此在实际应用前检查落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉检测方法的相关性。国内大量研究表明FWD与贝克曼梁这两种方法的相关性比较好，但是贝克曼梁路面弯沉检测法具有以下几点的不足:(1)贝克曼梁弯沉法只能用于评价柔性路面的弯沉而不能评价刚性路面弯沉。(2)贝克曼梁法不能准确检测出弯沉盆的形状。(3)BB检测的荷载和实际行车荷载有很大的出入，故其检测数据和实际行车作用下的路面弯沉有很大的差异。(4)由于整个检测过程都需要人工操作，故检测周期比较长，检测效率很低，考虑认为影响大故其检测精度相应的也很低。

参考大量国外对FWD的检测结果的研究发现，相比贝克曼梁法，FWD是评价路面结构状况比较理想的一种弯沉检测方法，其优点主要有:(1)FWD法使用于柔性和刚性两种路面的弯沉检测。(2)FWD检测法的试验过程由电脑系统自动存储，人为因素很少，故其检测结果减少了人为造成的检测错误的可能。(3)FWD检测法能够检测出弯沉盆的形状。(4)能够较好的模拟出实际行测荷载用作下应力应变的实际状况，与实际路面的变形状况很吻合。(5)落锤式弯沉仪可以记录丰富的环境因素，其检测速度快，不需要对交通进行封闭来检测，减小检测带来的不便。(6)通过对国内外大量的研究发现，FWD对路面上同一点进行几次重复性检测的结果比贝克曼梁检测法检测的结果要好。

落锤式弯沉仪改变了传统静态测试系统的缺陷，能够反映出路面的动载作用下的实际变形情况。在相同条件下落锤式弯沉仪与贝克曼梁检测得带的弯沉值具有比较好的相关性，随着人们对落锤式弯沉仪的不断应用，可以建立由路表实测弯沉盆现场评定路面结构刚度组成的新方法。

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［2］王欣.关于路面弯沉变化规律的若干探讨［J］.山西建筑，2011，(6):78-80.

［3］朱克炎，马会军.路面弯沉检测方法相关性的研究［J］.黑龙江科技信息，2009，(3):11-12.

U415.1

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1008-3383(2012)05-0016-01

2012-01-15