吳孔明

摘 要：本文主要對對落錘式彎沉儀的有關(guān)原理進(jìn)行研究，并和貝殼曼梁實驗進(jìn)行了比較，從實驗中清楚的表明落錘式彎沉儀在道路檢測中的使用所具有的顯著效果，筆者依據(jù)多年經(jīng)驗總結(jié)相關(guān)建議，提供給相關(guān)人士，供以借鑒。

關(guān)鍵詞：落錘式彎沉儀；原理；方法

由于落錘式彎沉儀（FWD）在對路基路面進(jìn)行檢測的過程中，能夠?qū)⒘菏綇澇羶x所存在的不足之處加以彌補(bǔ)，并且使用現(xiàn)代化設(shè)備收集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，有著速度快、精準(zhǔn)性高的特點，并且在相關(guān)領(lǐng)域獲得了較多的認(rèn)可。對此，本文主要對FWD在道路檢測中的具體使用情況進(jìn)行分析，進(jìn)而提出合理化的建議，供相關(guān)人士借鑒。

1、工作原理

相關(guān)人員利用提錘裝置，將具有一定質(zhì)量的重錘抬高到一定的高度，接著重錘落到指定的平臺上，就會產(chǎn)生沖擊荷載。而所產(chǎn)生的荷載量通過承載板的形式輸送到路面中。這種荷載較好的將行車對路面所產(chǎn)生的動態(tài)荷載詳細(xì)的模擬出來。而路面會因為在荷載的影響下而產(chǎn)生一定的變形情況，就是一個彎沉盆。

測量系統(tǒng)是使用力傳感器以及相應(yīng)的傳感器將最大沖擊荷載所產(chǎn)生的數(shù)值以及相應(yīng)的彎沉值測量出來，將被測路面所具有的動態(tài)變形模量值詳細(xì)的計算出來。

2、主要設(shè)備

一般情況下，落錘式彎沉儀主要分為兩個種類，一種是拖掛式，另一種是內(nèi)置式，有諸多裝置共同組成，如荷載發(fā)生裝置、車輛牽引體系等。

（1）荷載發(fā)生裝置。由于重錘所具有的質(zhì)量以及下落的高度是依據(jù)具體使用情況以及道路而進(jìn)行選取的，荷載一般都是由傳感器進(jìn)行檢測的。通常情況下，重錘的質(zhì)量普遍在200kg±10kg的范圍內(nèi)，可利用相應(yīng)的沖擊荷載，由于承載板直接大概為30cm左右，因此對路面所產(chǎn)生的壓強(qiáng)恰好是0.7MPa。

（2）對于彎沉檢測裝置來說，是具有狗啊精度位移傳感器構(gòu)成的檢測裝置。

（3）就運(yùn)算控制系統(tǒng)而言，可以在沖擊荷載作用的基礎(chǔ)上，將沖擊荷載以及不同位置所產(chǎn)生的動態(tài)變形情況仔細(xì)的記載下來，利用現(xiàn)代化設(shè)備加以處理。

3、方法和步驟

3.1準(zhǔn)備工作

a）調(diào)整重錘的質(zhì)量及落高，使重錘的質(zhì)量及產(chǎn)生的沖擊荷載符合第2條的要求。b）在測試路段布置的測點，其位置或距離隨測試需要而定。當(dāng)在路面表面測定時，測點布置在行車道的輪跡帶上。測試時，還可利用距離傳感器定位。c）檢查FWD的車況及使用性能，用手動操作檢查，各項指標(biāo)符合儀器規(guī)定要求。d）將FWD牽引至測定地點，將儀器打開，進(jìn)入工作狀態(tài)。牽引FWD行駛的速度不宜超過50km/h。e）對位移傳感器按儀器使用說明書進(jìn)行標(biāo)定，使之達(dá)到規(guī)定的精度要求。

3.2測試步驟

a）承載板中心位置對準(zhǔn)測點，承載板自動落下，放下彎沉裝置的各個傳感器。b）啟動落錘裝置，落錘瞬即自由落下，沖擊力作用于承載板上，又立即自動提升至原來位置固定。同時，各個傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面變形，記錄系統(tǒng)將位移信號輸入計算機(jī)，并得到峰值，即路面彎沉，同時得到彎沉盆。每一測點重復(fù)測定應(yīng)不少于3次，除去第一個測定值，取以后幾次測定值的平均值或直接取第3次落錘測值作為計算依據(jù)。c）提起傳感器及承載板，牽引車向前移動至下一個測點，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行測定。

4、對比實驗

4.1路段選擇

因為不同路面中所具有的材料、路基的基本情況、水文條件等方面都存在較大的差異性，所呈現(xiàn)出來的對比關(guān)系也是不一致的。為了將數(shù)據(jù)的精確度加以提升，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)各個地區(qū)的具體情況而選擇具有典型意義的路段，并將FWD與貝克曼梁彎沉儀（BB）進(jìn)行詳細(xì)的比較，為動彎沉換轉(zhuǎn)變成回彈彎沉值提供方便。相關(guān)人員選擇了一段距離在300～1000m范圍內(nèi)的路段，而相應(yīng)的彎沉值應(yīng)當(dāng)具備變化的幅度。

4.2對比試驗步驟

a）采用與實際使用相同且符合要求的FWD及BB彎沉儀測定車，F(xiàn)WD的沖擊荷載應(yīng)與BB彎沉儀測定車的后軸雙輪荷載相同。b）用油漆標(biāo)記對比路段起點位置。c）按規(guī)程用BB定點測定回彈彎沉，測定車開走后，以測點為圓心畫一個半徑為15cm的圓，標(biāo)明測點位置。d）將FWD的承載板對準(zhǔn)圓圈，位置偏差不超過30mm。兩種儀器對同一點彎沉測試的時間間隔不超過10min。

4.3對比試驗結(jié)果

不妨設(shè)x和y之間具有良好的線性關(guān)系，即y=Ax+B，通過對比數(shù)據(jù)的回歸計算確定A、B值，并計算其線性相關(guān)系數(shù)R。

式中：Ex、Ey、Exy分別為xi、yi和（xi×yi）的算術(shù)平均值；Sx、Sy分別為xi、yi的標(biāo)準(zhǔn)差；A為線性回歸系數(shù)，B為常數(shù)，R為線性相關(guān)系數(shù)。

在計算時首先計算出Ex、Ey、Exy、Sx、Sy5個隨機(jī)變量的數(shù)字特征值，然后利用公式（2）、（3）、（4）分別得出R、A、B的值。

根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》，當(dāng)R≥0.95時，兩種檢測方法具有線性相關(guān)性，可以使用落錘式彎沉儀進(jìn)行道路檢測和評價。

為方便起見，可利用CASIOFx-4850P微型計算機(jī)“雙變量統(tǒng)計計算”法，將相應(yīng)的的125組數(shù)據(jù)輸入其中計算，得出Ex、Ey、Exy、Sx、Sy5個隨機(jī)變量的數(shù)字特征值。

5、檢測報告

當(dāng)相關(guān)人員在對落錘式彎沉儀進(jìn)行檢測的過程中，將相應(yīng)的工作界面打開，然后找到有關(guān)信息，將A=0.9337、B=-2.7338這一參數(shù)輸入到界面中，并且依據(jù)地域中具有的季節(jié)、溫度等因素選擇恰當(dāng)?shù)膮?shù)以后，就可以依據(jù)“方法和步驟”的操作形式依次檢測。當(dāng)所有內(nèi)容都檢測完畢以后，現(xiàn)代化設(shè)備就立刻形成了一份報告，具體的內(nèi)容請看下面：

a）與貝克曼梁彎沉儀對比試驗的相關(guān)關(guān)系式、相關(guān)系數(shù)。b）各測點的最大彎沉測定數(shù)據(jù)。c）每一個評定路段全部測點彎沉的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、代表彎沉值和評定結(jié)果及特異值點情況。

6、結(jié)語

通過以上內(nèi)容的論述，可以得知：本文主要將FWD應(yīng)用到道路檢測中的基本原理以及操作要點進(jìn)行了研究，F(xiàn)WD有著較多的優(yōu)勢，如速度快、較高的精準(zhǔn)度等，在大規(guī)模的測試中較為適合，在某種程度上為道路設(shè)計提供了重要的參考依據(jù)，屬于一種新型的檢測技術(shù)，相信在未來的發(fā)展道路上有著廣泛的前景。