落锤弯沉仪在公路工程检测的应用
发布时间:2018-03-21
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)是目前国际上最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复方法,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最大的咨询公司。Grontmij A/S于2015年成为Sweco集团的一员。荷兰Grontmij荷隆美公司是一家领先世界的可持续性设计、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,已在全球超过45个国家使用。
 
1965年,世界上第一台手动操作落锤弯沉仪
1968年,世界上第一台拖车式落锤弯沉仪
1981年,世界上第一次开始使用多个地震检波器来测量弯沉盆
1984年,世界上第一台车载式落锤弯沉仪
1997年,世界上第一台轻型落锤弯沉仪
2005年,世界上第一台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)

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