CN209741809U - 一种沉弯仪测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沉弯仪测量系统，包括有荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统和牵引系统；通过使用标准质量重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下，测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下的动态弯沉及弯沉盆，并由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用，所测结果也可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等。

Description

一种沉弯仪测量系统

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，尤其涉及一种沉弯仪测量系统。

背景技术

国内外普遍采用回弹弯沉值来表示路基路面的承载能力，回弹弯沉值越大，承载能力越小，反之则越大。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴双轮组轮隙中心处的最大回弹弯沉值。在路表测试的回弹弯沉值可以反映路基、路面的综合承载能力。

落锤式弯沉仪简称FWD，竣工验收弯沉值是检验路面是否达到设计要求的指标之一，当路面厚度计算以设计弯沉值为控制指标时，则验收弯沉值小于或等于设计弯沉值；当厚度计算以层底拉应力为控制指标时，应根据拉应力计算所得的结构厚度，重新计算路面弯沉值，该弯沉值即为竣工验收弯沉值。弯沉值的测试方法较多，目前用的最多的是贝克曼梁法，但由于受测试速度等因素的限制，对快速连续或动态测定的技术还不够完善，因此，解决这一类的问题显得尤为重要。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种沉弯仪测量系统，通过使用标准质量重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下，测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下的动态弯沉及弯沉盆，并由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用，所测结果也可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等。

为了实现上述问题，本实用新型提供了一种沉弯仪测量系统，包括有

荷载发生装置：由重锤和承载板组成，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，使得路面产生弯沉；

弯沉检测装置：由5-7个高精度传感器组成，当荷载发生装置将冲击力传递到路面时，导致路面产生弯沉，分布于距测点不同距离的传感器来检测结构层表面的变形；

运算控制系统：用于在冲击荷载作用的瞬时内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置传感器测点的动态变形；

牵引系统：用于牵引沉弯仪并安装有运算控制系统的车辆。

进一步改进在于：所述沉弯仪包括有固定刚性框架、重锤和承载板，所述重锤位于所述固定刚性框架的中部，并在所述重锤上设置有缓冲器，所述固定刚性框架的下部设置有承载板和传感器支架，在所述承载板的中部设置有一个压力传感器，其余传感器安装在传感器支架上。

进一步改进在于：所述承载板为十字对称分开成四部分且底部固定有橡胶片。

进一步改进在于：所述高精度传感器包括有位移传感器、压力传感器和温度传感器，由所述位移传感器来对测点进行定位。

进一步改进在于：所述沉弯仪采用落锤式沉弯仪，所述牵引系统的车辆采用贝克曼梁弯沉仪测定车。

进一步改进在于：所述运算控制系统包括有微型计算机、A/D转换器、UP/DOWN控制器以及距离转换器，高精度传感器将检测到的数据信号通过A/D转换器和UP/DOWN控制器传输到微型计算机中，得到路面测点弯沉及弯沉盆。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将测定车开到测定地点，通过计算机控制下的液压系统，启动落锤，将标准质量重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下，测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下的动态弯沉及弯沉盆，并由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用，所测结果也可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等，并且所测结果可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等。

附图说明

图1为本实用新型的测量系统示意图。

图2为本实用新型的传感器布置及应力作用状态图。

其中：1-固定刚性框架，2-重锤，3-承载板，4-缓冲器，5-传感器支架，6-压力传感器，7-传感器支架，8-位移传感器，9-温度传感器，10-微型计算机，11-A/D转换器，12-UP/DOWN控制器，13-距离转换器。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例对本实用新型做进一步详述，本实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

根据图1、2所示，本实施例提供了一种沉弯仪测量系统，包括有

荷载发生装置：由重锤和承载板组成的沉弯仪，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，使得路面产生弯沉；

弯沉检测装置：由5-7个高精度传感器组成，当荷载发生装置将冲击力传递到路面时，导致路面产生弯沉，分布于距测点不同距离的传感器来检测结构层表面的变形；

运算控制系统：用于在冲击荷载作用的瞬时内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置传感器测点的动态变形；

牵引系统：用于牵引沉弯仪并安装有运算控制系统的车辆。

所述沉弯仪包括有固定刚性框架1、重锤2和承载板3，所述重锤2位于所述固定刚性框架1的中部，并在所述重锤2上设置有缓冲器4，所述固定刚性框架1的下部设置有承载板3和传感器支架5，在所述承载板3的中部设置有一个压力传感器6，其余传感器安装在传感器支架7上。所述承载板3为十字对称分开成四部分且底部固定有橡胶片7。所述高精度传感器包括有位移传感器8、压力传感器6 和温度传感器9，由所述位移传感器8来对测点进行定位。所述沉弯仪采用落锤式沉弯仪，所述牵引系统的车辆采用贝克曼梁弯沉仪测定车。所述运算控制系统包括有微型计算机10、A/D转换器11、UP/DOWN 控制器12以及距离转换器13，高精度传感器将检测到的数据信号通过A/D转换器11和UP/DOWN控制器12传输到微型计算机10中，得到路面测点弯沉及弯沉盆，所述距离转换器13与所述UP/DOWN控制器12连接。

评定道路承载能力的方法步骤

1、准备工作

步骤一：调整重锤的质量及落高，使重锤的质量及产生的冲击荷载符合前述仪器的要求；

步骤二：在测试路段的路基或路面各层表面布置测点，其位置或距离随测试需要而定。当在路面表面测定时，测点宜布置在行车车道的轮迹带上，其中测试时，还可利用距离传感器定位；

步骤三：检查FWD的车况及使用性能，用手动操作检查，各项标准符合仪器规定要求；

步骤四：将FWD牵引至测定地点，并将仪器打开，进入工作状态，牵引FWD行驶的速度不宜超过50km/h；

步骤五：对位移传感器按仪器使用说明书进行标定，使之到达规定精度要求。

2、测定方法

步骤一：承载板中心位置对准测点，承载板自动落下，放下弯沉装置的各个传感器。

步骤二：启动重锤，重锤瞬即自由落下，冲击力作用于承载板上，又立即自动提升至原来位置固定，同时，各个传感器检测结构层表面变形，记录系统将位移信号输出计算机，并得到路面弯沉峰值，同时得到弯沉盆，每一测点重复测定应不少于三次，除去第一个测定值，取以后几次测定值的平均值作为计算依据；

步骤三：提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复上述步骤，进行测定；

步骤四：落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验步骤。

3、路段选择

选择结构类型完全相同的路段，针对不同地区选择某种路面结构的代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，以便将落锤式弯沉仪测定的动弯沉换算成贝克曼梁弯沉仪测定的回弹弯沉值。选择的对比路段长度300～500m,弯沉值应有一定的变化幅度。

4、对比试验步骤

步骤一：采用与实际使用相同且符合要求的落锤式弯沉仪及贝克曼梁弯沉仪测定车。落锤式弯沉仪的冲击荷载应与贝克曼梁弯沉仪测定车的后轴双轮荷载相同；

步骤二：用油漆标记对比路段起点位置；

步骤三：布置测点位置，用贝克曼梁定点测定回弹弯沉，测定车开走后，用粉笔以测点为圆心，在周围画一个半径为14cm的圆，标明测点位置；

步骤四：将落锤式弯沉仪的承载板对准圆圈，位置偏差不超过 30mm，按前述方法进行测定。两种仪器对同一点弯沉测试的时间间隔不应超过9min；

步骤五：逐点对应计算两者的相关关系。

通过对比试验得出回归方程式LB＝a+bLFWD，式中LFWD、LB分别为落锤式弯沉仪及贝克曼梁测定的弯沉值。回归方程式相关系数应不小于0.80。

由于不同路面结构的材料、路基状况、温度、水文条件、路面使用状况不同，对比关系也有所不同，为了提高数据的准确性，应分别情况做此项对比试验。

5、水泥混凝土路面板调查的方法步骤

步骤一：在测试路段的水泥混凝土路面板表面布置测点，当为调查水泥混凝土路面的接缝的传力效果时，测点布置在接缝的一侧，位移传感器分开在接缝两边布置。当为探查路面板下的空洞时，测点布置位置随测试需要而定，应在不同位置测定；

步骤二：测试方法按落锤式弯沉仪测定步骤进行；

步骤三：计算，按桩号记录测点的弯沉及弯沉盆数据，计算一个评定路段平均值、标准差、变异系数，当为调查水泥混凝土路面接缝的传力效果时，利用分开在接缝两边布置的位移传感器测定的测定值的差异及弯沉盆的形状进行判断，当为探查路面板下的空洞时，利用在不同位置测定的测定值的差异及弯沉盆的形状进行判断。

6、检测报告的内容

各测点的最大弯沉及弯沉盆测定数据。每一个评定路段全部测点的平均值、标准差、变异系数及代表弯沉。如与贝克曼梁弯沉仪进行了对比试验，尚要报告相关关系式、相关系数和换算的回弹弯沉值。

7、检测过程中技术要点

通过调节锤重和落高可调整冲击荷载大小。例如，我国路面设计标准轴载为BZZ-90，锤的质量为200kg，可产生50kN的冲击荷载，因为承载板直径为30cm，对路面的压强恰为0.7MPa；

检测时，拖车式落锤弯沉仪牵引速度最大可达70km/h，根据我国的实际情况，牵引速度以50km/h左右为宜。内置式落锤弯沉仪最高时速大于90km/h，每小时可测65点。

传感器分布位置为：1个位于承载板中心，其余布置在传感器支架上。路面结构不同，弯沉影响半径亦不同。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。

目前，我国高等级公路大多采用半刚性基层沥青路面结构，弯沉影响半径已达3～5m，传感器分布范围应布置在距荷载中心3～4m范围内，以量测路面弯沉盆形状。

每一测点重复测定不少于3次，舍去第一个测定值，取以后几次测定值的平均值作为计算依据，因为第一次测定的结果往往不稳定。弯沉检测装置操作方式为计算机控制下的自动量测，所有测试数据均可显示在屏幕上或打印出来或存储在软盘上；可输出作用荷载、弯沉 (盆)、路表温度及测点间距等；可打印弯沉平均值、标准差、变异系数及代表弯沉值等数据。

落锤式弯沉仪所测弯沉仪为动态总弯沉，与贝克曼梁所测的静态回弹弯沉不同。可通过对比试验，得到两者之间的相关关系，并据此将落锤式弯沉仪所测弯沉值换算为贝克曼梁的静态回弹

本实施例通过将测定车开到测定地点，通过计算机控制下的液压系统，启动落锤，将标准质量重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下，测定路基或路面表面所产生的瞬时变形，即测定在动态荷载作用下的动态弯沉及弯沉盆，并由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，作为设计参数使用，所测结果也可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等，并且所测结果可用于评定道路承载能力、调查水泥混凝土路面接缝的传力效果和探查路面板下的空洞等。

Claims (6)

1.一种沉弯仪测量系统，包括有

荷载发生装置：由重锤和承载板组成的沉弯仪，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，使得路面产生弯沉；

弯沉检测装置：由5-7个高精度传感器组成，当荷载发生装置将冲击力传递到路面时，导致路面产生弯沉，分布于距测点不同距离的传感器来检测结构层表面的变形；

运算控制系统：用于在冲击荷载作用的瞬时内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置传感器测点的动态变形；

牵引系统：用于牵引沉弯仪并安装有运算控制系统的车辆。

2.根据权利要求1所述的一种沉弯仪测量系统，其特征在于：所述沉弯仪包括有固定刚性框架（1）、重锤（2）和承载板（3），所述重锤（2）位于所述固定刚性框架（1）的中部，并在所述重锤（2）上设置有缓冲器（4），所述固定刚性框架（1）的下部设置有承载板（3）和传感器支架（5），在所述承载板（3）的中部设置有一个压力传感器（6），其余传感器安装在传感器支架（5）上。

3.根据权利要求2所述的一种沉弯仪测量系统，其特征在于：所述承载板（3）为十字对称分开成四部分且底部固定有橡胶片（7）。

4.根据权利要求1所述的一种沉弯仪测量系统，其特征在于：所述高精度传感器包括有位移传感器（8）、压力传感器（6）和温度传感器（9），由所述位移传感器（8）来对测点进行定位。

5.根据权利要求1所述的一种沉弯仪测量系统，其特征在于：所述沉弯仪采用落锤式沉弯仪，所述牵引系统的车辆采用贝克曼梁弯沉仪测定车。

6.根据权利要求1所述的一种沉弯仪测量系统，其特征在于：所述运算控制系统包括有微型计算机（10）、A/D转换器（11）、UP/DOWN控制器（12）以及距离转换器（13），高精度传感器将检测到的数据信号通过A/D转换器（11）和UP/DOWN控制器（12）传输到微型计算机（10）中，得到路面测点弯沉及弯沉盆，所述距离转换器（13）与所述UP/DOWN控制器（12）连接。