浅析桥头跳车沉降差检测方法

崔梦璇 赵冉

【摘 要】 目前，桥头跳车处工后沉降和搭板纵坡变化值、桥面与引道路面之间的台阶高度值的检测方法有多种，本文介绍了3米直尺法、连续平整度仪、车载式颠簸累积仪和多功能激光平整度检测仪在路桥过渡段差异检测中的应用及原理，为在差异沉降检测中正确合理的选择检测方法提供了依据。

【关键词】路桥过渡段；差异沉降；方法

1、前言

目前，桥头跳车处工后沉降和搭板纵坡变化值、桥面与引道路面之间的台阶高度值的检测方法有多种。如通过水准仪检测发生跳车处的高度差，或通过检测路面平整度得出路面的纵断面图，直观的反映发生桥头跳车处的差异沉降情况。

2、现有路桥过渡段差异沉降检测

2.1 3米直尺法

这是用来测定路面差异沉降最简单的仪器。方法就是把直尺平放在需要测量的路面上，用楔块塞入直尺的尺底间隙，读取楔块上的测量值用以计算合格率及最大间隙平均值。

此检测方法简单易行，但缺点是只能间接测到凹凸部位，对整体量测缺乏统一的基准，不能记录断面图，工作过程中测量人员的主观随意性大，并不一定能找准最大坑洼深度，工作效率低下，工作人员工作强度很大，一般适用于在建道路施工过程中对基层及非沥青类面层的质量控制。

2.2连续平整度仪

连续式平整度仪是以3m长桁架铰接对分小梁为基准，前后各有4个行车轮，轴间距为3m。在机架中间有一个能起落的测定轮，其上装有位移传感器和距离传感器，沿路面纵向位置以一定间隔量采集测试轮的单向垂直位移数据，再用数理统计方法来计算100m中所有数据的方差，也就是通常所说的标准偏差σ。牵引车速度一般为5～10km/h。本方法不适用于已有较多坑槽、破损严重的路面，受中间测定轮要时刻与路表面接触的限制，牵引车的速度不能很快，并且测试车车只有一个轮子，轮子行驶过的轨迹不等同于路面车辙。

2.3车载式颠簸累积仪

（1）车载式颠簸累积仪组成及测量原理

车载式颠簸累积仪由数据采集系统的上下位机、高精度位移传感器以及装载车、距离传感器等组成。下位机用来采集位移和距离传感器的信号，并及时传送到上位机对信号进行处理。车载式颠簸累计仪就是通过测量车后轴与车厢之间的单向位移累积值来表征路面的凹凸状况，路面平整度累积值小，路面平整度就好；反之，路面平整度就差。

（2）车载式颠簸累积仪标定与校正

仪器在装车使用前必须要进行标定校正，建立与国际平整度指数IRI和标准差σ之间的对应关系，因为累积值与仪器装载车的底盘悬挂系统特性有密切关系。当装载车减震器撤换或行程超过四万公里时，必须进行重新标定。此时，要保证检查仪器安装完备，车胎清洁度良好，轮胎气压满足该车型规定值，且车辆技术状况符合要求。

① 距离标定

用平顺路面上量出500m或1km的路段，并在起讫点做好标记线，在电脑中打开距离标定程序，车前轮对准起点线向前直线行驶，接近终点线时减速，以确保停止时车前轮压在终点线上，在电脑中通过程序记录下测量距离，如此重复三编，比较两者之间的距离差，以此对测量距离进行合理的修正。

② 参数标定

参数标定首先要选择合理的标定路段，选定的标定路面不仅平整度变化均匀、长度在大于250m，而且是纵坡变化不大、车辆干扰小的直线路段，标定路段要选从好到坏不同平整度的4～5段路。标定前要选好测试速度，记录车上人数及载重，在测试段的起讫点做好标记。在实际测试过程中要保证与标定时的情况相同。标定时测试车在行车道的正常轨迹上行驶。测试车沿标线测试每个标定路段的颠簸累计值，重复测试3-5次后取其平均值作为各个路段的测试结果。在标定路段上推过手推式断面仪在标定路段上，即可得到此标定路段的相对高程及国际平整度指数IRI值。

③ 颠簸累积仪测量平整度

测试时，检查仪器与车况，保证与标定时用车、车载重相同，并在已标定过的车速下进行测试，如不符合条件，则需要重新标定，以保证测试数据的准确度。测量前，保持发动机开启状态，停在起点前约300～500m处，操作员运行测试程序。输入系统文件，一切就绪后，测试车开始行驶，到达测量起点前要保持恒速。到达起点时。操作员开启程序，记录数据。在测试过程中，司机要尽量保持与标定时相同的车速，操作员则要注意观察测试段的状况，如里程桩号、十字路口、桥、涵洞等，以便正确的描述路面。遇到特殊情况不能测试时，可按数据出错键。当到达测试终点时，停止数据采集，减速停车。最后操作员检查所采集数据，退出程序，测试结束。

用EXCEL软件编辑所记录的数据，这样不仅可以更方便地统计出每个标段的最大最小值、平均值、测点数及合格率等，还能绘出路面平整度图，用图形或表格直观的评定其平整度。

2.4多功能激光平整度检测仪

车载式颠簸累积仪目前虽然被大量使用，且该种方法测试速度快、测速较高，但其结果同测试车的动态反应状况有关，即测试结果随测试车辆机械系统的振动特性和车辆行驶速度而变化，因而该方法具有时间稳定性差、转换性差、不能给出路面的真实断面的缺点。近期发展起来的激光断面仪可以弥补现有检测技术和方法的不足，实现快速、方便、大面积的测试，具有很高的使用价值。

（1）平整度检测

① 检测原理

激光断面仪测量路面平整度是通过光时差原理来实现的，也就是说可以利用激光所走行程的时间间隔来反求实际距离。测试以一定速度行驶，固定在汽车前面横梁上的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器来测试路面，这个距离信号同车上装的加速度计信号进行互差，消除测试车自身的颠簸，输出路面的真实信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数值信号并记录下来。随着汽车的行进，每隔一定距离，采集一次数据。在电脑中存储数据，经过软件处理后得出实际的国际平整度指数IRI。

② 操作方法及数据处理

测试前首先要利用系统提供的软件进行距离传感器的标定，并将结果及参数储存于系统中。测试过程中，测试车从检测段前方大概100-200m位置开始加速，当行驶到某一恒速后进入测试路段采集数据。此时，测试车必须保持均匀恒速，到达测试终点后，不能立即减速，保持原速继续向前行驶100-200m，这样才能保证所采集数据的准确性。最后由后处理软件对所采集的数据进行处理。

第一次使用此软件时，首先要新建3个文件夹分别用来存放原始数据文件、临时文件和结果文件。首先选取要处理的文件，然后设置需要的检测指标，激光平整度仪所采集的数据包括法国平整度指数APL、纵坡、水平曲率、垂直曲率、车辙深度、横坡、国际平整度指数IRI等。用户可以根据需要自己设置。

3、结语

3米直尺法存在劳动强度大、测速慢、需要人员多、路上安全性差、误差大等缺陷，大交通量路段不宜使用，连续式平整度仪的机械性能对数据的精度影响较大，大量测试表明连续式平整度仪测定路面重现性较差，同一路段多次测量结果相差较大。连续式平整度仪测试速度低，同样也不适合高速公路路桥过渡段差异沉降检测。车载式颠簸累积仪目前被大量使用，该种方法测试速度快、测速较高。激光断面仪在检测路面平整度方面有其独特的优势，但是，操作困难，对技术人员的要求高。

参考文献：

[1] 张洪亮. 路橋过渡段车路动力学分析及容许差异沉降研究[D].长安大学博士学位论文.2003年6月：27-31

[2] 蔚晓丹，《国际平整度指数IRI作为路面平整度评价指标的研究》，公路交通科技，1999.11， Vo1.160

[3] 赖国麟.桥头跳车防治措施的研究报告之附件二—关于桥头搭板沉降坡差容许值的建议[R].南京：东南大学，1994.