落锤式弯沉仪

模拟行车荷载设备

落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer, FWD）产生于上世纪70年代初，是一种脉冲动力弯沉仪。它具有无破损、测速快、精度高等优点，并很好地模拟了行车荷载作用，检测结果为弯沉盆数据，因此在国际上的应用也日益广泛。其应用范围主要是在路面养护管理方面。

简介

落锤式弯沉仪(FallingWeightDeflectormeter，简称FWD)产生于上世纪70年代初，是一种脉冲动力弯沉仪，它模拟汽车荷载对路面施加瞬时冲击作用，得到路面瞬时变形情况。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，适于长距离、连续测定的特点。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。我国从80年代中后期从国外引进FWD，至今已有十年多时间，在此期间围绕FWD的开发和应用，在大量的理论和试验研究工作中已取得了一些重要成果，《路基路面现场测试规程》(JTJ 059 — 95)中已将FWD列为弯沉检测设备。

工作原理

FWD由拖车（包括加载系统和位移传感器）与微机控制系统（包括控制及数据采集处理部分）组成。其工作原理是：在计算机控制下，把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由落下，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。

检测方法

检测对不同路面结构，采用不同弯沉盆半径。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；采用半刚性基层沥青路面结构的高等级公路，弯沉影响半径以3～5m为宜，传感器应布置在距荷载中心3～4m范围内，在计算机控制下自动量测,所有测试数据均可显示在屏幕上或打印或存储在电脑中。可输出作用荷载、弯沉（盆）、路表温度、弯沉平均值、测点间距、标准差、变异系数及代表弯沉值、评估结果等数据。

技术指标

1、冲击荷载：可达到120KN（可扩展）；出厂时设置为50KN；

2、动态力测量范围：0～120KN（可扩展）；

3、荷载测量精度：1%；

4、荷载脉冲形状：半正弦波；

5、位移测量范围：±5mm；

6、弯沉精度：2%；

7、弯沉分辨率：1µm；

8、位移传感器个数：1只；

9、每点测试速度：小于20秒/点，（启用快速测量软件可缩小至15秒/点）；

10、提锤方式：液压；

11、承载板升、降方式：液压；

12、行走速度：～120km/h（视路面状况而定）；

13、 DMI距离传感器精度：0.1%；

14、重量：总重量约450kg；

15、外形尺寸：高1.3 米 , 其他尺寸依据用户提供的车型而定。

功能特点

1. 配笔记本电脑，在牵引车中只需通过USB线即可实现全自动测量；

2. 具有“傻瓜一键式”功能，即通过一个外置的按键开关或电脑功能键或鼠标即可完全自动测量工作。

3. 软件包可对数据进行一系列工程处理:

a) 可进行与贝克曼梁的比对, 自动寻找最佳转换系数；

b) 根据交通部的有关规定自动计算弯沉代表值、方差及生成相关表格；

c) 自动进行数据的归一化处理；

d) 可进行数据格式转换，把各测点数据转换为桩号数据。

e) 故障提示功能；

f) 可做温度修正.

4. 落锤高度控制：连续高度控制及位置高度控制两种方式。

5. 野外供电：具有蓄电池组及牵引车两种方式。每种均能保证8小时以上的供电时间。

6. 系统配备野外极限故障发生时将承载板应急抬离地面的功能。

7. 系统具备液压锁和机械锁并行的两种保险装置。

8. 可配备车型：全顺、瑞风、金杯、福田、各类皮卡等。

9. 采用军用产品高可靠性的原理和方法。

规范规定方法测试

我国现行规范《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059-95)中规定的道路结构承载能力评价的方法有：贝克曼梁测定路基路面回弹弯沉仪试验方法(T0951-95)、自动弯沉仪测定路面弯沉试验方法(T0952— 95)和落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验方法(T0953-95)。

贝克曼梁在我国已作为路面设计弯沉指标测定的标准方法已使用多年，在我国结构承载力评价中应用最为普遍。自动弯沉仪是利用贝克曼梁测定原理快速连续测定的设备，其原型是法国LCPC的洛克鲁瓦型，英国对其进行了改进，我国在研制开发时，考虑到我国普遍使用半刚性基层，为减少支点弯沉的影响，测臂的长度从1.7m加长到2.4m。自动弯沉仪基本上仍属于静态测定的范畴，但它测定的是总弯沉，与贝克曼梁测定的静态回弹弯沉有所不同，因此在应用中要进行换算，而各地区各种路面结构及路基条件下相关关系不同，应分别研究，因此，自动弯沉仪的使用受到很大限制，应用不太广泛。

贝克曼梁作为广泛应用的弯沉检测设备，仍存在着一些问题:测定的弯沉基本上是静态弯沉，与汽车荷载实际情况有所不同，难以对结构承载力作出准确地评价;测定受测试车与人为因素影响较大，测试精度较低，且测试速度很慢，工作量大，无法满足大面积快速检测与路面管理系统(PMS)数据采集为需要。

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