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T0953-2008 落锤式弯沉仪测定弯沉试验方法
时间：2016-11-17来源：泰鼎恒业浏览次数：
T0953-2008落锤式弯沉仪测定弯沉试验方法
1 目的与适用范围 本方法适用于测定在落锤式弯沉仪(FWD)标准质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载的作用下，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产生的动态弯沉及弯沉盆。并可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。所测结果经转换至回弹弯沉值后可用于评定道路承载能力，也可用于调查水泥混凝土路面接缝的传力效果，探查路面板下的空洞等。
2 仪具与材料技术要求
本方法需要下列仪具与材料：
落锤式弯沉仪：简称FWD，由荷载发生装置、弯沉检测装置、运算控制系统与车辆牵引系统等组成。
⑴荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的与道路等级选择，荷载由传感器测定。如无特殊需要，重锤的质量为200 kg±10kg，可采用产生50kN±2.5kN的冲击荷载。承载板宜为十字对称分开成4部分且底部固定有橡胶片的承载板。承载板宜为十字对称分开成4部分且底部固定有橡胶片的承载板。承载板的直径一般为300mm。
⑵弯沉检测装置：由一组高精度位移传感器组成。传感器可为差动变压器式位移计(LVDT)或地震检波器。自承载板中心开始，沿道路纵向隔开一定距离布设一组传感器，传感器总数不少于7个，建议布置在0~250cm范围内，必须包括0、30、60、90四点，其他根据需要及设备性能决定。
⑶运算及控制装置：能在冲击荷载作用的瞬间内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置测点的动态变形。
⑷牵引装置：牵引FWD并安装运算及控制装置的车辆。
3 方法与步骤
3.1 准备工作
⑴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第2条的要求。
⑵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，测点宜布置在行车道的轮迹带上。测试时，还可利用距离传感器定位。
⑶检查FWD的车况及使用性能，用手动操作检查，各项指标符合仪器规定要求。
⑷将FWD牵引至测定地点，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。
⑸对位移传感器按仪器使用说明书进行标定，使之达到规定的精度要求。
3.2 测定步骤
⑴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。
⑵启动落锤装置，落锤瞬即自由落下，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入计算机，并得到峰值，即路面弯沉，同时得到弯沉盆。每一测点重复测定应不少于3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。
⑶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。
4 落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验步骤
4.1 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测定的回弹弯沉值，选择的对比路段长度300~500mm，弯沉值应有一定的变化幅度。
4.2 对比试验步骤
⑴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。
⑵用油漆标记对比路段起点位置。
⑶按第3.1条布置测点位置，按本规程T 0951的方法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15cm的圆，标明测点位置。
⑷将落锤式弯沉仪的承载板对准圆圈，位置偏差不超过30mm，按第3条进行测定。两种仪器对同一点弯沉测试的时间间隔不应超过10min。 ⑸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、贝克曼梁测定的弯沉值。回归方程式的相关系数R应不小于0.95。
注：由于路面结构和材料，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定，应分各种情况做此项对比试验。
5 水泥混凝土路面板调查的方法与步骤
5.1 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。
5.2 按第3条进行测定
6 计算
6.1 按桩号记录各测点的弯沉及弯沉盆数据，按本规程附录B的方法计算一个评定路段的平均值，标准差，变异系数。
6.2 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的测定值的差异及弯沉盆的形状，进行判断。 6.3 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。
7 报告
7.1 报告应包括下列内容：
⑴各测点的最大弯沉及弯沉盆测定数据。
⑵每一个评定路段全部测点弯沉的平均值、标准差、变异系数及代表弯沉。
7.2 如与贝克曼梁弯沉仪进行了对比试验，尚应报告相关关系式、相关系数、换算的回弹弯沉。
条件说明
路面承载力是路面的主要指标之一。近年来，采用落锤式弯沉仪（FWD）测定路面的动态弯沉，并反算路面的回弹模量，已成为世界各国道路界的热门课题。美国战略公路研究计划（SHRP）也把FWD作为2000条试验路的强度评定手段，并以FWD测定反算的回弹模量作为基准，研究开发材料回弹模量的室内试验方法。我国已引进并投入使用大量FWD，并开发出国产FWD设备。
路面弯沉的测定方法很多。T0951贝克曼梁方法及T0952自动弯沉仪方法均属于静态弯沉，因为汽车进行速度很慢。为了模拟汽车快速行驶的实际情况，不少国家开发了动态弯沉的测试设备，例如FWD和震动弯沉仪。FWD是利用重锤自由落下的瞬间产生的冲击荷载测定弯沉，荷载最大值可由下式计算：
式中:m－重锤质量；
R－缓冲弹簧常数；
h－落高；
g－重力加速度。
据测算，落锤作用于路面的时间仅5~30ms。所以本设备对位移传感器的测定精度要求很高。
关于落锤式弯沉仪的落锤质量，与设计荷载有关，应根据使用目的选择。现在有5KN、100kN、150kN等不同的荷载。一般用于公路的为50kN，承载板直径Ф300mm；用于飞机场的需要100kN或150kN，承载板直径Ф450mm。由于检测层强度不同，实际的荷载将所有不同，大体在±（1~2）kN范围内变化。
承载板有两种，一种是整块元橡胶板，一种是对称分开成十字的钢板与橡胶板组成的复合板。由于后者与地面更能紧密接触，测定数据更好，故规程规定采用后者。
FWD测定时，第一锤测定结果往往不稳定，故必须打第二锤及第三锤，舍去第一锤结果。
落锤式弯沉仪与贝克曼梁测定的弯沉值之间有没有相关关系，能不能互相换算，是不少学者研究的重点。
