FWD落锤式弯沉仪弯沉检测数据的相关性分析

FWD落锤式弯沉仪弯沉测试数据的相关性分析

刘雪平

（安徽国顺交通建设试验检测有限公司，安徽合肥，230602）

摘要FWD落锤式弯沉仪测速快，精度高，能够较好地模拟实际行车荷载对路面作用，特别是FWD 可以测试路面弯沉盆信息，为结构层模量反算提供了可能，但其检测结果属动态测试范畴，

为了FWD的使用范围，充分利用现有设计体系的各项技术指标，本文就FWD与贝克曼梁（BB）

弯沉检测方法的相关性和FWD不同冲击荷载作用下的荷载作用点的弯沉值与冲击荷载的相

关性进行了研究。

关键词FWD弯沉值；贝克曼梁弯沉；冲击荷载；相关性分析

Falling Weight Deflectometer Deflection Examination Data Relevant Analysis

Liu Xue-ping

（Anhui Guoshun Transport Facilities Experiment Examination Co., Ltd., Hefei Anhui 230602）

Abstract：Falling Weight Deflectometer deflection instrumental measurement fast quick, the precision is high, can simulate the actual driving load well to the road surface

function, specially FWD may test the road surface deflection basin information,

for the structure level module instead calculated that has provided the

possibility, but its test result is the dynamic test category, for the FWD use

scope, the full use existing design system's each technical specification, this

article (BB) the deflection examination method's relevance and FWD under the

different impulsive load function's load action point's deflection value and

impulsive load's relevance has conducted the research on FWD and the benkelman

beam.

Key word：FWD deflection value；BB deflection value；Impulsive load；Relevant analysis

0.概述

弯沉是指在规定的汽车标准轴载作用下,路基或路面表面汽车轮隙位置产生的垂直变形，它反

映路基路面的综合承载能力，是公路检测中最普遍的路面结构状况评价指标之一。近年来，弯沉检测设备及其相应的检测技术得到了迅速的发展，落锤式弯沉仪（Falling Weight Deflectometer，简称FWD），作为目前世界上较先进的路面强度无损检测设备之一，得到了广泛的应用，其代替传统的贝克曼梁（简称BB）法已越来越得到人们的认可，并已列入《公路路基路面现场测试规程》（JTJ 059-95）是指定弯沉检测设备之一。

FWD检测数据可以用来反算路面结构层当量回弹模量，为评价路面结构层质量特别为路面结构预防性养护提供准确数据，但其检测结果属动态测试范畴，为了FWD的使用范围，充分利用现有设计体系的各项技术指标，本文就FWD与贝克曼梁（BB）弯沉检测方法的相关性和FWD不同冲击荷载作用下的荷载作用点的弯沉值与冲击荷载的相关性进行了研究。

1.FWD工作原理

FWD由拖车（包括加载系统和位移传感器）与微机控制系统（包括控制及数据采集处理部分）组

成。其工作原理是：在计算机控制下，把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由下,冲击力作用于承载板上并传递到路面,从而对路面施加脉冲荷载,导致路面表面产生瞬时变形,分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形,记录系统将信号传输至计算机,即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。测试数据可用于反算路面结构层模量,从而科学地评价路面的承载能力。

图1.落锤式弯沉仪传感器布置及应力作用状态示意图

根据检测的需要，对不同路面结构，可以采用不同弯沉盆半径，也可以采用与规范不同的冲击荷载。路基或柔性基层沥青路面，传感器分布在距荷载中心2.5m范围内即可；采用半刚性基层沥青路面结构的高等级公路，弯沉影响半径以3～5m为宜，传感器应布置在距荷载中心3～4m范围内，在计算机控制下自动量测，所有测试数据均可显示在屏幕上或打印或存储在软盘上。可输出作用荷载、弯沉（盆）、路表温度、弯沉平均值、测点间距、标准差、变异系数及代表弯沉值等数据。

2.FWD法与贝克曼梁法的相关性

由于我国路面设计和检测以BB回弹弯沉值为准，故《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）要求FWD测试值必须根据对比试验换算BB法测试值，建立两种方法之间的转换公式，且相关系数不得<0.95。

2.1 试验装置及测试要求

FWD挂车一辆，测试系统技术指标：

①荷载范围：（3～12）×104N；

②位移传感器分辨力：1μm；

③位移传感器系统扩展不确定度：5%；

④系统测速:每点3次，共约1min；

⑤位移传感器数量9个,弯沉盆半径1.829m；

⑥脉冲荷载形态：近似半正弦波,脉宽50ms。

BB测试采用后轴重100kN的标准黄河,贝克曼梁2 台，杠杆长5.4m，前后臂比例2∶1。

2.2 选择路段

选择结构类型完全相同的路段，不同地区选择代表性路段，相同路段路面结构、每次对比试验应不少于50个测点，弯沉值应有一定的变化幅度。

2.3 数据采集与处理

试验选择了不同结构的沥青混凝土路面、混凝土路面各若干段作为测试路段。本文就同一结构的沥青混凝土路面、混凝土路面FWD与BB的测试结果进行分析。FWD测试间距取20m，为提高测试精