落锤弯沉仪在公路工程检测的应用

2018-03-21
欧美大地仪器设备中国有限公司
应用行业：

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

落锤弯沉仪介绍

在路面设计和承载力评价中，落锤式弯沉仪（简称FWD）是目前国际上先进的路面强度无破损检测设备之一，其测量结果比较精确，且信息量大。与传统的贝克曼梁测量弯沉相比，具有使用方便、快速、安全、节省人力、模拟实际情况施加动态荷载的特点。
美国联邦公路局经过分析对比，确认FWD是较好的路面承载能力动载评定设备，并选定FWD作为实施SHRP计划时路面强度评定的重要设备。壳牌石油公司已正式将FWD纳入壳牌路面设计手册。由此可见落锤式弯沉仪在测量路面承载能力的重要作用。

工作原理

FWD通过计算机系统控制液压系统启动落锤装置，使一定质量的落锤从一定高度自由落下，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。

在工程检测中的实际应用

施工过程控制检测

某段公路路基工程施工结束并经检测交工后，转入路面底基层施工，在底基层施工结束后，利用FWD对该层进行了弯沉检测，发现其中400m路段底基层顶面弯沉值较大，通过采集的弯沉盆资料进行路面结构层模量反算，其结果显示底基层的模量值极不均匀且数值大部分比土基模量值小。根据路面结构层设计模量值自上而下递减的规律，判定该层施工质量存在问题。建设单位可据此检测结果及时责令施工单位进行返工，杜绝了质量隐患，避免了不良的社会影响和更大的经济损失。

在刚性路面脱空识别上的应用

当混凝土板下产生唧泥、脱空后，采用压浆或封底是一种有效的修FF法，但这应当是以准确评定脱空状况为基础的，否则有可能造成路面使用性能下降甚至加速破坏。因此，对使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法评定板下基础脱空的位置及严重性，及时采取有效的措施，恢复路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面养护管理中普遍面临的问题。
采用FWD测试板角弯沉，作用荷载设定为3级，以弯沉为横坐标，荷载为纵坐标，把对应3个荷载级别的弯沉值标注在平面图上;画出线性拟合直线，并延长直线与坐标轴相交;如果板下支撑情况较好，延长线将穿过坐标原点，或距离原点0.05mm以内，大于0.05mm将认为脱空存在，通常越偏离原点，脱空情况越严重，这种方法的理论基础是:理论计算和现场测试均表明，在值得注意的板角脱空出现之前，回归曲线推算的0荷载板角弯沉应当为0，或接近于0。该方法的优点是快速简便，不需要较深的理论基础，适合于现场评定，在国内外实际应用中均取得了较好的效果，是一种值得推广的方法。

品牌历史

Phønix → Carlbro → Grontmij → Sweco
1965年→ 1999年 → 2005年→ 2015年

Sweco是欧洲建筑和工程领域的咨询公司。Grontmij A/S于2015年成为Sweco集团的一员。荷兰Grontmij荷隆美公司是一家专业的可持续性设计、工程及管理咨询公司，活跃于可持续性发展的规划和设计、水、能源、运输和监控等领域。荷隆美公司兼并了创立于1987年的丹麦Carl Bro道路咨询顾问公司。Carl Bro公司在路面技术和测试设备领域经验丰富，生产的落锤弯沉仪在国际上享有胜誉，已在超过45个国家使用。

1965年，世界上DY台手动操作落锤弯沉仪
1968年，世界上DY台拖车式落锤弯沉仪
1981年，世界上DY次开始使用多个地震检波器来测量弯沉盆
1984年，世界上DY台车载式落锤弯沉仪
1997年，世界上DY台轻型落锤弯沉仪
2005年，世界上DY台300kN以上的超重型落锤式弯沉仪
2007年至今，PRIMAX系列落锤弯沉仪（落锤弯沉检测车 primax1500/拖车式落锤弯沉仪PRIMA-X）

用途

交竣工验收时，评估承载力是否达标
道路养护阶段，预测路面剩余使用寿命，决策维修路段
评估水泥混凝土路面的脱空及接缝传力情况
获取机场道面等级PCN值来对机场道面强度进行评价
实时计算路面结构的动态变形模量
反算回弹模量

技术规格

荷载特性 10kN（LWD）
7~150kN（FWD）
7~250kN（HWD）
7~350kN（SHWD）
脉冲波形：半正弦波
脉冲持续时间：20-30ms，脉冲上升时间：10-15ms

荷载传感器分辨率0.1kN，精度为满量程的1%±0.1kN

承载板 4分式承载板（配橡胶缓冲垫）
300mm和450mm直径可选

弯沉传感器地震速度传感器
数量：1~3个（LWD），1~18个（FWD/HWD/SHWD）
量程：1~2200微米
精度：优于满量程的0.2%±1微米
传感器测试梁的长度：3米

温度传感器路表、空气、路面结构层3种，可选购红外路面温度计
精度±1℃，分辨率0.1℃

距离传感器精度优于全程的0.1%

测试速度 35秒/点，约65点/小时（与测点间距有关）

数采系统所有通道（温度、弯沉、距离、荷载）都同步采集
分辨率：16位
采样率：4kHz/通道，可选购10kHz/通道

尺寸重量 4300×1840×1520mm（拖车式，整车式取决于车辆尺寸）
1180kg（不含落锤）

荷载特性	10kN（LWD） 7~150kN（FWD） 7~250kN（HWD） 7~350kN（SHWD）脉冲波形：半正弦波脉冲持续时间：20-30ms，脉冲上升时间：10-15ms
荷载传感器	分辨率0.1kN，精度为满量程的1%±0.1kN
承载板	4分式承载板（配橡胶缓冲垫） 300mm和450mm直径可选
弯沉传感器	地震速度传感器数量：1~3个（LWD），1~18个（FWD/HWD/SHWD）量程：1~2200微米精度：优于满量程的0.2%±1微米传感器测试梁的长度：3米
温度传感器	路表、空气、路面结构层3种，可选购红外路面温度计精度±1℃，分辨率0.1℃
距离传感器	精度优于全程的0.1%
测试速度	35秒/点，约65点/小时（与测点间距有关）
数采系统	所有通道（温度、弯沉、距离、荷载）都同步采集分辨率：16位采样率：4kHz/通道，可选购10kHz/通道
尺寸重量	4300×1840×1520mm（拖车式，整车式取决于车辆尺寸） 1180kg（不含落锤）