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落錘彎沉儀在公路工程檢測的應(yīng)用

發(fā)布時間：2018-03-21 瀏覽次數(shù)：22003 來源：歐美大地

落錘彎沉儀介紹

在路面設(shè)計和承載力評價中，落錘式彎沉儀（簡稱FWD）是路面強度無破損檢測設(shè)備之一，其測量結(jié)果比較準，且信息量大。與傳統(tǒng)的貝克曼梁測量彎沉相比，具有使用方便、快速、安全、節(jié)省人力、模擬實際情況施加動態(tài)荷載的特點。
美國聯(lián)邦公路局經(jīng)過分析對比，確認FWD是較好的路面承載能力動載評定設(shè)備，并選定FWD作為實施SHRP計劃時路面強度評定的重要設(shè)備。殼牌石油公司已正式將FWD納入殼牌路面設(shè)計手冊。由此可見落錘式彎沉儀在測量路面承載能力的重要作用。

工作原理

FWD通過計算機系統(tǒng)控制液壓系統(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，導致路面表面產(chǎn)生瞬時變形，分布于距測點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)將信號傳輸至計算機，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)可用于反算路面結(jié)構(gòu)層模量，從而科學地評價路面的承載能力。

在工程檢測中的實際應(yīng)用

施工過程控制檢測

某段公路路基工程施工結(jié)束并經(jīng)檢測交工后，轉(zhuǎn)入路面底基層施工，在底基層施工結(jié)束后，利用FWD對該層進行了彎沉檢測，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行路面結(jié)構(gòu)層模量反算，其結(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)單位可據(jù)此檢測結(jié)果及時責令施工單位進行返工，杜絕了質(zhì)量隱患，避免了不良的社會影響和更大的經(jīng)濟損失。

在剛性路面脫空識別上的應(yīng)用

當混凝土板下產(chǎn)生唧泥、脫空后，采用壓漿或封底是一種有效的修復方法，但這應(yīng)當是以評定脫空狀況為基礎(chǔ)的，否則有可能造成路面使用性能下降甚至加速破壞。因此，對使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法評定板下基礎(chǔ)脫空的位置及嚴重性，及時采取有效的措施，恢復路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面養(yǎng)護管理中普遍面臨的問題。
采用FWD測試板角彎沉，作用荷載設(shè)定為3級，以彎沉為橫坐標，荷載為縱坐標，把對應(yīng)3個荷載級別的彎沉值標注在平面圖上;畫出線性擬合直線，并延長直線與坐標軸相交;如果板下支撐情況較好，延長線將穿過坐標原點，或距離原點0.05mm以內(nèi)，大于0.05mm將認為脫空存在，通常越偏離原點，脫空情況越嚴重，這種方法的理論基礎(chǔ)是:理論計算和現(xiàn)場測試均表明，在值得注意的板角脫空出現(xiàn)之前，回歸曲線推算的0荷載板角彎沉應(yīng)當為0，或接近于0。該方法的優(yōu)點是快速簡便，不需要較深的理論基礎(chǔ)，適合于現(xiàn)場評定，在實際應(yīng)用中均取得了較好的效果，是一種值得推廣的方法。

品牌歷史

Ph?nix → Carlbro → Grontmij → Sweco
1965年→ 1999年 → 2005年→ 2015年

Sweco是歐洲建筑和工程領(lǐng)域的咨詢公司。Grontmij A/S于2015年成為Sweco集團的一員。荷蘭Grontmij荷隆美公司是一家可持續(xù)性設(shè)計、工程及管理咨詢公司，活躍于可持續(xù)性發(fā)展的規(guī)劃和設(shè)計、水、能源、運輸和監(jiān)控等領(lǐng)域。荷隆美公司兼并了創(chuàng)立于1987年的丹麥Carl Bro道路咨詢顧問公司。Carl Bro公司在路面技術(shù)和測試設(shè)備領(lǐng)域經(jīng)驗豐富，生產(chǎn)的落錘彎沉儀已在45個國家使用。

1965年，手動操作落錘彎沉儀
1968年，臺拖車式落錘彎沉儀
1981年，開始使用多個地震檢波器來測量彎沉盆
1984年，車載式落錘彎沉儀
1997年，輕型落錘彎沉儀
2005年，300kN以上的超重型落錘式彎沉儀
2007年至今，PRIMAX系列落錘彎沉儀（落錘彎沉檢測車 primax1500/拖車式落錘彎沉儀PRIMA-X）

用途

交竣工驗收時，評估承載力是否達標
道路養(yǎng)護階段，預測路面剩余使用壽命，決策維修路段
評估水泥混凝土路面的脫空及接縫傳力情況
獲取機場道面等級PCN值來對機場道面強度進行評價
實時計算路面結(jié)構(gòu)的動態(tài)變形模量
反算回彈模量

技術(shù)規(guī)格

荷載特性	10kN（LWD） 7~150kN（FWD） 7~250kN（HWD） 7~350kN（SHWD）脈沖波形：半正弦波脈沖持續(xù)時間：20-30ms，脈沖上升時間：10-15ms
荷載傳感器	分辨率0.1kN，精度為滿量程的1%±0.1kN
承載板	4分式承載板（配橡膠緩沖墊） 300mm和450mm直徑可選
彎沉傳感器	地震速度傳感器數(shù)量：1~3個（LWD），1~18個（FWD/HWD/SHWD）量程：1~2200微米精度：優(yōu)于滿量程的0.2%±1微米傳感器測試梁的長度：3米
溫度傳感器	路表、空氣、路面結(jié)構(gòu)層3種，可選購紅外路面溫度計精度±1℃，分辨率0.1℃
距離傳感器	精度優(yōu)于全程的0.1%
測試速度	35秒/點，約65點/小時（與測點間距有關(guān)）
數(shù)采系統(tǒng)	所有通道（溫度、彎沉、距離、荷載）都同步采集分辨率：16位采樣率：4kHz/通道，可選購10kHz/通道
尺寸重量	4300×1840×1520mm（拖車式，整車式取決于車輛尺寸） 1180kg（不含落錘）