落錘彎沉儀介紹

　　在路面設(shè)計和承載力評價中，落錘式彎沉儀(簡稱FWD)是目前國際上最先進(jìn)的路面強度無破損檢測設(shè)備之一，其測量結(jié)果比較精確，且信息量大。與傳統(tǒng)的貝克曼梁測量彎沉相比，具有使用方便、快速、安全、節(jié)省人力、模擬實際情況施加動態(tài)荷載的特點。

　　美國聯(lián)邦公路局經(jīng)過分析對比，確認(rèn)FWD是較好的路面承載能力動載評定設(shè)備，并選定FWD作為實施SHRP計劃時路面強度評定的重要設(shè)備。殼牌石油公司已正式將FWD納入殼牌路面設(shè)計手冊。由此可見落錘式彎沉儀在測量路面承載能力的重要作用。

　　工作原理

　　FWD通過計算機系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)啟動落錘裝置，使一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生瞬時變形，分布于距測點不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號傳輸至計算機，即測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。測試數(shù)據(jù)可用于反算路面結(jié)構(gòu)層模量，從而科學(xué)地評價路面的承載能力。

　　在工程檢測中的實際應(yīng)用

　　● 施工過程控制檢測

　　某段公路路基工程施工結(jié)束并經(jīng)檢測交工后，轉(zhuǎn)入路面底基層施工，在底基層施工結(jié)束后，利用FWD對該層進(jìn)行了彎沉檢測，發(fā)現(xiàn)其中400m路段底基層頂面彎沉值較大，通過采集的彎沉盆資料進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層模量反算，其結(jié)果顯示底基層的模量值極不均勻且數(shù)值大部分比土基模量值小。根據(jù)路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計模量值自上而下遞減的規(guī)律，判定該層施工質(zhì)量存在問題。建設(shè)單位可據(jù)此檢測結(jié)果及時責(zé)令施工單位進(jìn)行返工，杜絕了質(zhì)量隱患，避免了不良的社會影響和更大的經(jīng)濟損失。

　　● 在剛性路面脫空識別上的應(yīng)用

　　當(dāng)混凝土板下產(chǎn)生唧泥、脫空后，采用壓漿或封底是一種有效的修復(fù)方法，但這應(yīng)當(dāng)是以準(zhǔn)確評定脫空狀況為基礎(chǔ)的，否則有可能造成路面使用性能下降甚至加速破壞。因此，對使用中的水泥混凝土路面，以可靠的方法評定板下基礎(chǔ)脫空的位置及嚴(yán)重性，及時采取有效的措施，恢復(fù)路面正常的使用性能，是水泥混凝土路面養(yǎng)護管理中普遍面臨的問題。

　　采用FWD測試板角彎沉，作用荷載設(shè)定為3級，以彎沉為橫坐標(biāo)，荷載為縱坐標(biāo)，把對應(yīng)3個荷載級別的彎沉值標(biāo)注在平面圖上;畫出線性擬合直線，并延長直線與坐標(biāo)軸相交;如果板下支撐情況較好，延長線將穿過坐標(biāo)原點，或距離原點0.05mm以內(nèi)，大于0.05mm將認(rèn)為脫空存在，通常越偏離原點，脫空情況越嚴(yán)重，這種方法的理論基礎(chǔ)是:理論計算和現(xiàn)場測試均表明，在值得注意的板角脫空出現(xiàn)之前，回歸曲線推算的0荷載板角彎沉應(yīng)當(dāng)為0，或接近于0。該方法的優(yōu)點是快速簡便，不需要較深的理論基礎(chǔ)，適合于現(xiàn)場評定，在國內(nèi)外實際應(yīng)用中均取得了較好的效果，是一種值得推廣的方法。

　　推薦設(shè)備——PRIMAX落錘式彎沉儀

　　● 品牌歷史

　　Phønix → Carlbro → Grontmij → Sweco

　　1965年→ 1999年 → 2005年→ 2015年

　　Sweco是歐洲建筑和工程領(lǐng)域最大的咨詢公司。Grontmij A/S于2015年成為Sweco集團的一員。荷蘭Grontmij荷隆美公司是一家領(lǐng)先世界的可持續(xù)性設(shè)計、工程及管理咨詢公司，活躍于可持續(xù)性發(fā)展的規(guī)劃和設(shè)計、水、能源、運輸和監(jiān)控等領(lǐng)域。荷隆美公司兼并了創(chuàng)立于1987年的丹麥Carl Bro道路咨詢顧問公司。Carl Bro公司在路面技術(shù)和測試設(shè)備領(lǐng)域經(jīng)驗豐富，生產(chǎn)的落錘彎沉儀在國際上享有勝譽，已在全球超過45個國家使用。

　　1965年，世界上第一臺手動操作落錘彎沉儀;

　　1968年，世界上第一臺拖車式落錘彎沉儀;

　　1981年，世界上第一次開始使用多個地震檢波器來測量彎沉盆;

　　1984年，世界上第一臺車載式落錘彎沉儀;

　　1997年，世界上第一臺輕型落錘彎沉儀;

　　2005年，世界上第一臺300kN以上的超重型落錘式彎沉儀;

　　2007年至今，PRIMAX系列落錘彎沉儀;

　　● 用途

　　★ 交竣工驗收時，評估承載力是否達(dá)標(biāo)

　　★道路養(yǎng)護階段，預(yù)測路面剩余使用壽命，決策維修路段

　　★ 評估水泥混凝土路面的脫空及接縫傳力情況

　　★ 獲取機場道面等級PCN值來對機場道面強度進(jìn)行評價

　　★ 實時計算路面結(jié)構(gòu)的動態(tài)變形模量

　　★反算回彈模量

　　● 技術(shù)規(guī)格

　　荷載特性

　　10kN(LWD)

　　7~150kN(FWD)

　　7~250kN(HWD)

　　7~350kN(SHWD)

　　脈沖波形：半正弦波

　　脈沖持續(xù)時間：20-30ms，脈沖上升時間：10-15ms

　　荷載傳感器

　　分辨率0.1kN，精度為滿量程的1%±0.1kN

　　承載板

　　4分式承載板(配橡膠緩沖墊)

　　300mm和450mm直徑可選

　　彎沉傳感器

　　地震速度傳感器

　　數(shù)量：1~3個(LWD)，1~18個(FWD/HWD/SHWD)

　　量程：1~2200微米

　　精度：優(yōu)于滿量程的0.2%±1微米

　　傳感器測試梁的長度：3米

　　溫度傳感器

　　路表、空氣、路面結(jié)構(gòu)層3種，可選購紅外路面溫度計

　　精度±1℃，分辨率0.1℃

　　距離傳感器

　　精度優(yōu)于全程的0.1%

　　測試速度

　　35秒/點，約65點/小時(與測點間距有關(guān))

　　數(shù)采系統(tǒng)

　　所有通道(溫度、彎沉、距離、荷載)都同步采集

　　分辨率：16位

　　采樣率：4kHz/通道，可選購10kHz/通道

　　尺寸重量

　　4300×1840×1520mm(拖車式，整車式取決于車輛尺寸)

　　1180kg(不含落錘)

　　手持式落錘彎沉儀

　　拖車式落錘彎沉儀

　　車載式落錘彎沉儀

　　采集軟件界面

　　不同型號的用途