[科普中國(guó)]-彎沉儀

彎沉儀適用于路面回彈彎沉值測(cè)定，以評(píng)價(jià)路面的整體強(qiáng)度。

彎沉是公路設(shè)計(jì)和公路工程質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)的重要技術(shù)指標(biāo)之一，它從整體上反映了路面各層次的整體強(qiáng)度，路基的強(qiáng)度一般用回彈模量來(lái)反映。如果彎沉值過(guò)大，其變形也就越大，路面各層也 就容易破裂。 彎沉值過(guò)大，其原因一般與路面各層的材料性質(zhì)，厚度，整體性有關(guān)。

基本定義彎沉是公路設(shè)計(jì)和公路工程質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)的重要技術(shù)指標(biāo)之一。彎沉儀適用于路面回彈彎沉值測(cè)定，以評(píng)價(jià)路面的整體強(qiáng)度。

彎沉值是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形(總彎沉)或垂直回彈變形值(回彈彎沉)，以0.01 mm為單位。通常所說(shuō)的回彈彎沉值，是指標(biāo)準(zhǔn)后軸載雙輪組輪隙中心處的最大回彈彎沉值。在路表測(cè)試的回彈彎沉值可以反映路基路面的綜合承載能力。計(jì)算彎沉值與路基和路面的設(shè)計(jì)強(qiáng)度有直接關(guān)系，計(jì)算彎沉值越小，路基和路面的強(qiáng)度越高?？梢栽O(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度。彎沉值測(cè)量可以檢驗(yàn)路基的施工是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。彎沉值是公路工程的一個(gè)基本參數(shù)，所以正確的測(cè)試具有重要的意義。1

為了進(jìn)行路面整體結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)，需要了解路面的承載能力，路面彎沉強(qiáng)度測(cè)定儀包括機(jī)電式全自動(dòng)彎沉儀、激光彎沉儀、落錘式彎沉儀及貝克曼彎沉梁彎沉儀等幾類。激光彎沉儀在國(guó)內(nèi)首次論述，具有國(guó)際先進(jìn)性。2用得比較普遍的還有法國(guó)洛克魯瓦式自動(dòng)彎沉儀和丹麥等國(guó)家發(fā)明的落錘式彎沉儀等。1

路面彎沉儀路面彎沉儀也叫貝克曼梁。路面在車輛載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，車輛離開(kāi)后恢復(fù)原狀，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)軸重的汽車通過(guò)道路時(shí)，車輪位置產(chǎn)生的垂直變形或變形后回彈值，可以表現(xiàn)出路面的剛度和承載能力。直接測(cè)量的變形稱為總彎沉，變形后的回彈量為回彈彎沉。3

測(cè)量設(shè)備1、標(biāo)準(zhǔn)軸重汽車?；貜棌澇翜y(cè)量使用的標(biāo)準(zhǔn)軸重的汽車為雙軸、后軸為4輪的載重汽車，以汽車的后軸對(duì)地面施加載荷，測(cè)量變形。高速公路、一級(jí)公路及二級(jí)公路使用的汽車后軸總重量為10 t，其他等級(jí)公路使用的汽車后軸總重為6t。

2、路面彎沉儀。測(cè)量路面彎沉值需要使用路面彎沉儀，也稱貝克曼梁。路面彎沉儀的長(zhǎng)度有3.6 m和5。4 m兩種，用鋁合金制成，采用杠桿原理將車輪對(duì)地面的壓縮變形傳遞到外而，杠桿前臂和后臂的比值為2：1，變形量用百分表測(cè)量。彎沉儀上有水準(zhǔn)泡，測(cè)量時(shí)，用水準(zhǔn)泡可以將彎沉儀調(diào)成水平。將彎沉儀放置在標(biāo)準(zhǔn)軸重車輪的間隙處。3

測(cè)量方法測(cè)量某處彎沉值時(shí)，將載重汽車開(kāi)至被測(cè)位置，一側(cè)后輪正好壓在被測(cè)位置，將貝克曼梁置于后輪雙輪的空隙處，沿車輛行駛方向放置，觀察百分表，讀取初值，將車輛慢慢移出，地面產(chǎn)生回彈，讀取回彈后百分表顯示的數(shù)值。使用3.6 m長(zhǎng)的路面彎沉儀測(cè)量時(shí)，要對(duì)前支點(diǎn)的下沉進(jìn)行修正。3

落錘式彎沉儀落錘式彎沉儀（FWD）是一種動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)試設(shè)備。

主要設(shè)備①荷載發(fā)生裝置：根據(jù)使用目的與道路等級(jí)選擇落錘、落高，并配置4分式扇形承載板。

②彎沉檢測(cè)裝置：由一組高精度位移傳感器組成，數(shù)量不少于7個(gè)。

③運(yùn)算及控制裝置：能在沖擊荷載作用的瞬間，記錄沖擊荷載及各個(gè)傳感器所在位置測(cè)量的動(dòng)態(tài)變形。

④牽引裝置：牽引FWD并安裝運(yùn)算及控制裝置的車輛。4

工作原理測(cè)試地點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)并自由落下重錘，重錘的沖擊力通過(guò)4分式扇形板向路面施加脈沖荷載，導(dǎo)致路面產(chǎn)生彎沉，分布于彎沉檢測(cè)裝置上不同距離的傳感器檢測(cè)路表的變形，記錄系統(tǒng)將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，得到路面測(cè)點(diǎn)的彎沉及彎沉盆。4

技術(shù)要點(diǎn)①調(diào)整重錘的落高：所使用重錘的質(zhì)量應(yīng)根據(jù)測(cè)試的技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)整。4分式承載板的直徑一般為

300mm。

②測(cè)點(diǎn)布置：其位置或測(cè)點(diǎn)間的距離應(yīng)根據(jù)檢測(cè)技術(shù)而定。當(dāng)在路面表面測(cè)定時(shí)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在行車道的輪

跡帶上。

③傳感器總數(shù)不少于7個(gè)，一般布置在0~250 cm范圍以內(nèi)。必須包括0，30，60，90四點(diǎn)，其他根據(jù)需要及

設(shè)備性能決定。

④檢查設(shè)備及連接線接觸情況，無(wú)誤后開(kāi)機(jī)預(yù)熱。

⑤每一個(gè)測(cè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)定應(yīng)不少于3次，除去第一個(gè)測(cè)定值，取以后幾次測(cè)定值的平均值。 4

全自動(dòng)彎沉儀主要設(shè)備①承載車：?jiǎn)屋S，單側(cè)雙輪組，后軸標(biāo)準(zhǔn)軸載(100±1)kN，胎壓(0.70±0.05)MPa。

②測(cè)量機(jī)架：兩倍車速拖動(dòng)測(cè)定梁。

③數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)，位移、溫度和距離傳感器。5

測(cè)試系統(tǒng)基本要求和參數(shù)①位移傳感器分辨率：0．01 mm。

②位移傳感器有效量程：t>3 mm。

③設(shè)備工作環(huán)境溫度：0～60℃。

④距離標(biāo)定誤差：≤1%。5

工作原理自動(dòng)彎沉儀的基本工作原理與貝克曼梁的原理相同，都是采用杠桿原理。但兩者的加載方法不同，其中，貝克曼梁用前進(jìn)卸荷法，測(cè)定的是路面回彈彎沉；而自動(dòng)彎沉儀采用前進(jìn)加載法，測(cè)定的是路面總彎沉。自動(dòng)彎沉儀測(cè)定車以一定速度行駛，安裝在測(cè)試車底盤下的測(cè)量機(jī)架將彎沉測(cè)定梁的測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)后輪前端的測(cè)點(diǎn)A保持不動(dòng)，后軸雙輪由0點(diǎn)向測(cè)點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)，當(dāng)后軸雙輪隙通過(guò)測(cè)點(diǎn)A時(shí)，A點(diǎn)的豎向位移被B的位移傳感器記錄下來(lái)，此時(shí)，測(cè)定梁又被測(cè)量機(jī)架以2倍的汽車速度拖動(dòng)到下一測(cè)點(diǎn)，周而復(fù)始地向前連續(xù)測(cè)試。5

技術(shù)要點(diǎn)①檢測(cè)測(cè)試車軸載，后軸載應(yīng)滿足(100±1)kN的要求。

②檢查試車輪胎氣壓，輪胎氣壓應(yīng)滿足(0.70±0.05)MPa的要求。

③測(cè)試車停放在測(cè)試路段前約20 mm處，開(kāi)機(jī)通電預(yù)熱，將測(cè)定梁放落在路面上，并檢查各機(jī)構(gòu)和部件是否

運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

④駕駛員緩慢加速測(cè)試車到測(cè)試速度，沿檢測(cè)的車道輪跡行駛檢測(cè)。

⑤測(cè)試完成后，應(yīng)立即檢查數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容應(yīng)正常完整。

⑥彎沉值的橫坡修正。5

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)