道路测试技术第三章道路承载能力

满足要求，得满分，否则，得零分。
超出2～3S值剔除、分析、局部处理。
第三章 道路承载能力检测技术
（2）路面结构强度评价 （公路技术状况评定标准）
路面结构强度的评价标准
评价指标
优
良
中
次
差
路面结构强度指数 PSSI
≥90
≥80， ＜90
≥70， ＜80
≥60， ＜70
＜60
第三章 道路承载能力检测技术
2．工作原理 杠杆、机电
测试车行驶—— 放下弯沉测试梁—— 后轴轮隙通过测头 位移传感器自动记录弯沉—— 测定梁抬起并以2倍于测试 车行驶速度向前置于下一测点，周而复始连续测定。 可计算、输出弯沉检测统计结果。
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激光自动弯沉仪 向地面发射激光束并接收反射信号, 根据激光多普勒原
7．有关问题讨论
①影响测试结果的因素（数据分析）
路基路面各层的材料性质、结构组成类型、压实状况、 温湿环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及 所使用的仪器设备及检测人员的检测水平
②路面施工过程各结构层弯沉值检验标准
③非标准轴载检测问题：
l100 = ( P100 )0.87
wenku.baidu.com
li
Pi
④沥青弯沉变化规律：路龄（结构、时间、累计轴载）、测 试方法不一致（3.6m，5.4m）、数据不统一(不修正)
④ 弯沉值的横坡修正：超高路段横坡 i >4%
横坡 i 范围
>4%
高位修正系数 低位修正系数
1/(1- i )
1/(1+ i )
⑤ 不宜检测情况：路面严重损坏、不平整、有坑槽、车 辙，平曲线半径过小处，可能损坏设备。
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4．注意事项 ① 自动弯沉仪测定结果为静态总弯沉。 ② 与贝克曼梁做对比试验，确定两者的相关关系
理, 通过测量地面在荷载作用下位移的速率数值, 进而计算 出最大弯沉值。
激光自动弯沉仪测速： 50km/h～80km/h, 大幅度 提高了测试精度和采样频率和现场测试的安全性问题。
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3．技术要点 ① 位移传感器标定 ② 检查测试车轮胎气压：0.7MPa ③ 检查测试车轮载：100KN
（3）水泥混凝土路面养护
①接缝传荷能力评定（旧水泥混凝土路面加铺层设计）
将荷载施加在邻近接缝的路面表面，实测接缝两侧边 缘的弯沉值，则传荷系数为：
式中：Wu—未受荷边弯沉值； Wl—受荷边弯沉值。
kj
=
wu wl
× 100
等级
优、良
中
次
差
接缝传荷系数 kj（%）
>80
56~80 31~55
<31
第三章 道路承载能力检测技术
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③ 用途： 弯沉值
弯沉盆分析
道路结构承载力 路面性能评价 预测路面剩余寿命
反算路基路面各层模量 水泥路面接缝传荷能力评定 探查水泥路面板脱空
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通过对FWD所测弯沉盆数据的分析，反演路面结构 层的弹性模量的重点和需要解决的问题：
路面结构力学特性的模拟 反分析的适定性（存在性、唯一性、稳定性） 反演结果的验证与应用等
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滚动动力弯沉仪RDD
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5. 高速弯沉仪TSD (Traffic Speed Deflectometer) 丹麦生产 利用激光多普勒技术， 测试路面在荷载作用下的 垂直下沉速度，并通过对 速度积分获得最大弯沉及 弯沉盆数据。 滚轮式弯沉仪 测速: 80km/h
ASTM D 4695: General Pavement Deflection Measurements
ASTM = American Society for Testing and Materials
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振动式弯沉仪的特点： 动荷发生器（周期荷载） 传感器（精度高、重复性好） 多点弯沉 动荷较小
lB= a + b lA 相关系数 R≥0.95
换算为回弹弯沉值，才能用于路基路面强度评定。 ③ 不同路面结构和材料、路基状况、温度、水文条件、 路面使用状况，其对比关系也有所不同。
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四、落锤式弯沉仪(FWD)
Falling Weight Deflectometer 始于美国、日本、丹麦，美国SHRP计划，用FWD 进行长达20年的路面跟踪观测与使用性能研究。
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五、其他方法
1．激光弯沉测定仪 利用激光光线作为臂长，专门测路面微小弯沉，微米级 例如冬季沥青路面，贝克曼梁无法测量时。 激光测定仪具有操作简易、精度高、读数稳定、体积小、
质量轻等特点。
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激光器、光电转化测头、放大器、电桥、显示表示 激光—硅光电池原理、前进卸荷法 发出激光————5m————光电转换、测头，回弹 变形大，落入小孔的激光量多，则产生的电流大
http://training.ce.washington.edu/wsdot/modul es/09_pavement_evaluation/09-5_body.htm
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3．滚轮式弯沉仪RWD （Rolling Wheel Deflectometer） 高频激光扫描 丹麦 美国 瑞典 测速约55英里/小时，适合于路用普查 特点：真实受力状态、测速高、影响交通小
L = (L初 − L终 )× 2
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②支点变形修正 如果用3.6m贝克曼梁则需要修正，可用2根贝克曼梁
联测，一根贝克曼梁测头置于轮隙，另一根贝克曼梁测头 置于前一根贝克曼梁的支点处。
LT=(L1-L2)×2+(L3-L4)×6 不同路面结构需分别修正。 如果用5.4m贝克曼梁则不需要支点变形修正。
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第三章 道路承载能力检测技术
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三、自动弯沉仪
1．主要设备 法国Lacroix洛克鲁
瓦型 由承载车、测量机架
及控制系统、位移、温度 和距离传感器、数据采集 与处理系统等基本部分组 成。
测量机构安装在测试 车底盘下面。
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TSD的数据可以提供连续的道路挠度剖面图，从中 能够获取荷载指数，同时也能估计道路疲劳/剩余寿命。
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6. 后插式路面弯沉自动测试仪 云南公路科学技术研究所 研发 交通行业标准JT/T 699-2007《后插式路面弯沉自动测试仪》
标准轴载：BZZ-100 轮隙宽度：12cm 测试梁前臂长：2000mm 激光位移传感器测量弯沉 非接触式红外线温度传感器测路面温度 纵向距离传感器测桩号 与贝克曼梁进行对比试验，建立相关关系，换算。
激光弯沉测量原理图
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2 振动式弯沉仪 （1）美国（德州）Dynaflect （2）美国（加州）Road Rater （3）美国（WES）Vibrator
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（1）美国（德州）Dynaflect 设备包括一个动态的力发电机（即产生振荡负荷），运
动测量仪器（测量振荡负载），校准装置和五个位移传感器。 它们可以衡量一个弯沉盆。
LOGO
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长安大学公路学院 支喜兰 2014年3月
第三章 道路承载能力检测技术
一、概述
1．意义 路基路面整体强度（承载力）——荷载——变形 弹性理论——回弹弯沉值
设计
施工
养护
沥青路面 重要
设计指标
路基、沥青 路面结构层
施工质量 验收指标
路面结构 强度评价
指标
第三章 道路承载能力检测技术
第三章 道路承载能力检测技术
http://www.fhwa.dot.gov/pavement/ma nagement/rwd/index.cfm
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4．滚动动力弯沉仪RDD （Rolling Dynamic Wheel Deflectometer） 德克萨斯大学研制 滚动式弯沉传感器 测速25km/h 提供路表被损摄像 特点：连续测量、信息量大、但测速较慢
②板底脱空状况评定（旧水泥混凝土路面加铺层设计） 根据面板角隅处的多级荷载弯沉测试结果，并综合考
虑唧泥和错台发展程度以及接缝传荷能力进行判别。
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6．注意事项
测试车标准轴载测定
轮距间隙（可加垫片撑开）
测头安放位置（轮隙中心 前方3～5cm处）
荷载稳定（行车偏载、前 移）
第三章 道路承载能力检测技术
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5．评价
（1）施工质量验收
lr = l + Za S ≤ [l]
Za为与保证率有关的系数
层位 沥青面层 路基、柔性基层
高速、一级公路 Za=1.645 Za=2.0
二、三级公路 Za=1.5
Za=1.645
路基[l]按Eo计算：
l0
=
9308
E −0.938 0
沥青路面[l]为路表面弯沉检测标准值la（按设计结构计算）
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③温度修正：
沥青层大于5cm，路面温度 超过20℃±2℃时，需要进 行温度修正。
修正方法：查图法（美国）： 需要测得路表温度和前5日 平均气温，知道沥青面层厚 度和基层类型。
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④若在非不利季节测定时，应考虑季节影响系数。
⑤评定路段弯沉平均值、标准差及代表弯沉计算。每公里每一 双车道80～100点。 （评定标准）
BZZ-100 100±1 50 ± 0.5
轮胎充气压力（Mpa） 0.7 ± 0.05
单轮传压面 当量圆直径（cm）
21.3 ± 0.5
轮隙宽度
应满足能自由插入弯 沉仪测头的测试要求
p d d
p d d
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（2）路面弯沉仪
贝克曼梁：
3.6m（铸铁）
（2.4m+1.2m）
2x
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（3）美国（WES）Vibrator
AASHTO T256: Pavement Deflection Measurements
AASHTO= American Association of State Highway and Transportation Officials
2．测试方法主要有：
贝克曼梁
自动弯沉仪
落锤式弯沉仪
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二、贝克曼梁
1．原理：杠杆原理
支
支点
架
贝克曼梁
支
支点
架
l
2l
后轮 后轴
大梁
前轮 前轴
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2．仪具 （1）标准车： 单后轴双侧4轮10t， 标准轴载BZZ-100。
弯沉测定用的标准车参数
标准轴载 后轴标准轴载P（kN） 一侧双轮荷载（kN）
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2．工作原理 标准质量的重锤从一定高度落下，发生冲击荷载，路
面表面产生瞬间变形，位移传感器测定各点弯沉、描绘弯 沉盆、统计计算。
落锤 测试梁
位移传感器
落锤
承载板
D4 D5 D6 D7 D3 弯沉盆
D1 D2
FWD测试原理
承载板
位移传感器
FWD测试装置
第三章 道路承载能力检测技术
车载式
拖车式√
内置式
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1．主要设备 ① 荷载发生装置：锤质量200kg，产生50kN冲击荷载，
承载板D=30cm，相当于标准轴载P=0.7MPa。 ② 弯沉检测装置：位移传感器7-9个，0~250cm范围
必须包括0cm、30cm、60cm、90cm四点。 ③ 运算及控制装置：记录各点变形 ④ 牵引车
Dynaflect Force Output
第三章 道路承载能力检测技术
Standard Location of Dynaflect Loading Wheels and Transducers
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（2）美国（加州）Road Rater
第三章 道路承载能力检测技术
Road Rater
5.4m（铝合金、折叠）
1x
（3.6m+1.8m）
7.2m
（4.8m+2.4m）
百分表及表架
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（3）温度计 接触式路表温度计 端部为平头，分度不大于1℃
第三章 道路承载能力检测技术
3．测试过程 前进卸荷法
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4．数据整理 ①测点实测回弹弯沉值：
3．技术要点 ① 测速<50km/h ② 每一测点重复>3次，舍去第一次，取平均值
第三章 道路承载能力检测技术
4．注意事项 ① 测得的是动态弯沉及弯沉盆 ② 与贝克曼梁做对比试验，得
回归方程：
lB= a + b lFWD
R≥0.95
换算为回弹弯沉值，才能用 于路基路面强度评定。
不同路面结构和材料、路基 状况、温度、水文条件、路面使 用状况，其对比关系也有所不同。