浅谈落锤式弯沉仪的应用

邢 燕

(新疆塔城公路管理局)

1 前言

对路面弯沉测定的方法有许多种类，对路面弯沉检测技术的发展已经由来已久，由静力式发展至振动式，再至落锤式，最后发展成目前的滚动式。其发展方向大致为:由人工、静力检测转向自动化、动力检测发展，FWD逐渐在国内外市场之中得到广泛的应用，而更值得期待的RWD弯沉检测技术，正处于试验研发阶段，相信不久的将来，可以投入实际的应用当中。而最近几年以来，对于路面动态的弯沉测定，较为普遍的则是选用落锤式弯沉仪，其工作原理是反算路面的回弹模量，使得越来越被各国的道路事业界选作热门课题来进行研究。第一台FWD的问世是在70年代未期，而我国于2005年进口了这种设备。

2 FWD弯沉仪的工作使用原理

(1)FWD弯沉仪其结构构成:它是由运算控制系统、弯沉检测装置、荷载发生装置及车辆牵引系统等组成。

(2)FWD的工作原理现今处于最先进的路面弯沉强度无损检测设备，就是车载的FWD弯沉仪，它是将一定重量的重锤，在下落过程中时，所发生的冲击荷载作用，给路面与路基表面带来的瞬间变形，以此来进行测定道路的承受能力。即:通过对运动状态下的荷载作用产生的弯沉盆及动态弯沉，便于换算出道路路基与每层材料的弹性，由此以来，更便利于设计参数的使用，而测量的最终结果，也可以用于评定道路的承载力。

3 对比贝克曼梁弯沉仪与落锤式弯沉仪的异同

(1)地区的不同，其路面的地质也各不相同，因此在实验之前，应当选取具有广泛性的路面路段，来对比这两种测定方法。先将落锤式弯沉仪测量的动弯沉换算成贝克曼梁测量的回弹弯沉值，选取长度为300～500 m的路段进行对比，通过对比发现弯沉值是具有一定的变化幅度的。因路基的状况、温度等相关因素的不同，所以促使其路面及对比关系也就不同，为了让数据的准确性更高，应就不同的情况来进行对比实验。本文所选取的是 S221线 K13+680～K14+000路段与S222线K10+000～K10+500路段两种路段进行对比实验。前者于改建1993年，由于重型交通载具的流量比较大，因此路面由沥青混凝土面层等结构组成;而后者于1996年进行改建，其路面的结构构成为天然砂砾底基层、级配砾石基层和沥青表处(层铺法)面层。

(2)对比试验的具体步骤

①选用与实际使用同样并符合规定的测定车，并且要保证落锤式弯沉仪的冲击荷载要跟贝克曼梁弯沉仪测定车后轴的双轮荷载同步。

②选用油漆标出对比路段起点的具体位置。

③依据规定选用贝克曼梁进行定点，以便测量回弹弯沉，当测定车离开后，用粉笔进行绘画，将测点视为该圆的圆心，并以15 cm为半径进行画圆，明确的标注测点的位置。

④将仪器的承载板部位与圆圈进行准确的校对，在保证两者相对重合时(位置的偏差要小于30 mm)，两者针对同一点的测试时间，其间隔应当保证在10 min之内。

(3)将两者的结果进行对比。经试验的检测，建立的回归方程为LB=a+bLFWD，式中的LB与LFWD为贝克曼梁、落锤式弯沉仪测定的弯沉值，回归方程式的系数应≥0.9。

所测贝克曼梁弯沉数据用excel软件作出线性相关图如图1。

图1 线性相关

依据路段所测定的全部测点弯沉，其标准差、变异系数、平均值及代表弯沉所建立的回归方程式为:y=1.009 4x+6.582 1，所得到的相关系数R为0.934 4。

所测贝克曼梁弯沉数据用excel软件作出线性相关图如图2。

图2 线性相关

根据以上检测路段反应的所有测点弯沉，建立的回归方程:y=1.1605x-34.821，相关系数R为0.9077。

(4)结果分析经试验之后比对，得到的相关系数、关系式以及回弹弯沉的结果，我们发现在相同的地区路段条件下，路面的材料、土基等条件因素相同时，两者测得的数据具有良好的关系。因此当在地区不同的条件下时，得到两者之间的关系，应对不同地区的路面分别进行求取并建立方程。

使用落锤式弯沉仪对弯沉进行测定时，所需的注意事项与特点。(1)落锤式弯沉仪自身的特点，在于能够良好的对现实生活之中交通载具荷载的模拟，其多点弯沉，所以传感器精度高。(2)测量速度比较快，自动化程度高。(3)在实验初期时，最容易出现掉线的情况，所以当早发现早制止，尽可能的减少从新测定的次数。(4)在对存在裂缝的路面进行勘测时，应当注意尽可能的避免落锤式弯沉仪自身传感器的落点位置，要保证其位置处于裂缝之处，防止给测定带来不良影响，以降低数据的准确性。(5)适用于路况较好，等级较高的路段。

4 结束语

评判道路路面的承载力，须经过相应理论程序与模式的运算，而FWD的目的是把所测得的数据通过反算，因而得出路面材料的弹性模量。该方法还适用于对路面的使用年限等方面的各种检查工作。随着科学技术的不断发展，相类似的道路检测设备与检测技术也将会逐渐的成熟，我们有理由相信落锤式弯沉仪，将会在更多的项目施工中得以应用。