高速公路路面病害检测技术

浅谈高速公路路面病害的检测技术

摘要：路面结构检测是公路建设和使用过程中一项至关重要的技术。文章简要分析了目前路面结构检测技术的研究现状,并对其中应用较为广泛的几项检测技术做了简单阐述。

关键词：路面；病害；检测

中图分类号：u416.2 文献标识码：a 文章编号：

路面缺陷检测和预测在道路质量控制体系中的作用至关重要。它不仅能有效探测路面可能发生的各种病害,也可以对路面结构各层在使用过程中的结构性能变化做出分析和预测。近年来,传统检测技术已经逐渐被新型检测技术取代。国内外许多研究者在不断开发新型、实用的路面检测技术。国外在路面检测技术方面的研究已经有30多年的历史,并且随着高新技术的发展在近些年里有所突破。我国从20世纪80年代后期开始,通过设备和技术引进与自主研发,在路面检测领域也获得了长足的发展。

弯沉检测技术

路面弯沉是表征路面结构整体强度的重要指标。最初是通过贝克曼梁利用杠杆原理进行人工测试,测量结果为单点静态回弹弯沉,这种方法技术简便、易于普及,但是检测精度受人为和环境因素影响大、工做效率低。其后又相继开发生产出自动弯沉仪、稳态动力弯沉仪等。但因其具有动力荷载较小,不能完全反映实际行车情况的缺点,后又被落锤式弯沉仪(fwd)所取代。目前fwd被世界各国广泛用于动态弯沉检测和结构性能评价。

fwd的工作原理是通过计算机控制下把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度,然后释放,使其自由下落,落在一刚性圆盘上(荷载盘),对路面产生一个脉冲荷载,其作用时间和振幅值非常接近于运动着的汽车轮载,在该荷载作用下,路面产生变形,形成弯沉盆。弯沉盆各处的变形或者最大位移值,由分布在弯沉盆不同位置上的数个位移传感器测定。荷载的大小通过改变落锤重量,其提升高度可在相当大的范围内调整,并通过刚性圆盘作用到路面上,路面的变形由5~9个位移传感器测出。基于弯沉盆数据反演路面结构层模量是fwd应用的关键技术。

路面结构缺陷及隐患检测技术

传统的混凝土缺陷无损检测技术主要是超声法,随着科学技术的发展一些新兴的无损检测技术如红外法、雷达法、冲击回波法、声发射法等也相继应用于混凝土缺陷的无损检测。因各种检测方法的特点和应用范围存在差异,目前国内外在路面结构检测中应用最为广泛的检测技术为探地雷达检测技术和冲击回波检测技术。

探地雷达检测技术

雷达波属于电磁波的一种,其主要原理是雷达波在混凝土中传播时,其传播速度与介质的介电常数相关,当遇到混凝土界面、内部缺陷、钢筋等介电常数变化较大的目标时发生反射、散射等,通过反射信号的波形、传播时间等参数判断混凝土内部状况。

对于非磁性介质,电磁波的反射特性仅与介质的介电常数有关。探地雷达发射的电磁波在地层中传播的过程中,遇到该反射界面就

会产生反射波,从而探地雷达根据不同的反射波的振幅、相位及频率特征进行对比,确定路面的结构层厚度及路基病害。

冲击回波检测技术

冲击回波法的原理是由弹性冲击产生的瞬时应力波理论。由钢球短促敲击混凝土表面,产生低频应力波(70khz以下),该应力波进入混凝土结构内部并在缺陷或其它界面处发生反射。由反射波引起的结构表面位移被传感器记录下来,产生电压—时间信号,即波形。该信号描述了由结构内部应力波的多次反射引起的瞬时振动。在这些振动中占主导地位的频率同来自结构内部不同深度反射上来的应力波有关。由于缺陷的存在,波的传播方式以及在实心结构中发生的发射均被改变。这些变化在冲击回波测试中的波形及频谱上均有反映。冲击回波技术在路面检测中主要用于路面厚度、裂缝等的检测分析。

路面应力应变检测技术

路面在使用过程中要不断经受荷载、温度等的影响,在结构内部产生应力,这些因素均能引起路面结构内部的损伤,从而影响到路面的整体使用性能。常见的主要有电阻式和振弦式等几种,但是这些传统的传感器技术由于受到工作原理和材料性质所限,多为点传感,采集的数据量有限,难以满足目前土木工的监测要求,而传感器材耐久性差,不便于更换缺陷,更影响到了检测结果和技术的推广。光纤传感器由于光纤良好的物理化学特性以及杰出的传导、传感性能,使其在近年来得到迅猛发展。可广泛用于路面结构热应变和

温度检测、结构内部应力应变检测、裂缝检测和结构整体性估计等几方面。光纤传感器具有连续监控、传输容量大、耐久性好、抗干扰能力强、轻细柔韧和测量精度高等优点,使其表现出卓越的工作性能以及良好的发展前景。

路面破损状况检测技术

路面破损检测自动化技术一直是路面管理领域的重要研究方向,目前以基于摄影/摄像和模式识别技术的图像检测方法应用最为广泛。交通部公路科学研究所开发了“路面图像识别系统”cias (cracking image analysis system)。cias系统能够对路面破损(裂缝、坑槽等)进行自动分析和处理,确定裂缝位置,计算裂缝长度和宽度,并按照我国现行规范的分类标准进行自动归类,数据处理结果还可直接发送给路面管理系统(cpms)。现有的路面破损自动检测系统均需采用现场检测、离线分离的工作方式,因具有图象识别功能、识别精度较低、数据处理工作极大等缺点,一定程度上限制其进一步广泛应用。

病害的产生极大地降低了路面的使用性能,同时也带来了巨大的经济损失。因此,对路面结构实行安全检测显得异常重要。目前越来越多的现代化高新技术融入到检测技术中,使得路面结构检测技术正向快速、准确、便捷等方向发展。掌握适合我国高等级公路病害的合理检测技术和手段,对路面早期病害的成因准确地进行分析和处治,具有重要的意义

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