落锤式弯沉仪工作原理及使用的范围
市政道路检测中落锤式弯沉检测技术应用探讨
市政道路检测中落锤式弯沉检测技术应用探讨摘要:目前，我国的道路交通行业在经济发展的同时，其运行速度也在逐步提高。
但目前我国公路运行中仍有许多问题，如未达到公路设计标准、明显超载、路面结构性能差、损坏严重等。
介绍了采用落锤式弯沉计的检测技术，以改善道路的结构特性，确保道路的总体品质。
关键词:落锤式弯沉仪；公路工程检测的应用:改善路面结构性能道路施工中，路面弯曲变形量是进行道路施工质量评定的基础。
对道路的弯沉量进行科学、合理的测量，有助于制定公路路基的维修方案和改建方案，为道路结构的优化提供依据。
贝克曼梁法是常规的路面弯曲变形量的常用方法，但其缺陷在于，其检测时间较长，受人的主观因素较多，计算过程比较繁琐，得到的资料不够精确，严重制约了弯沉量计的综合评价，而且有较大的危险性。
采用落锤型弯曲测量系统，可以很好地解决传统测量方法存在的不足，在获取精确数据的前提下，实现了设计目标。
1落锤式弯沉仪的工作原理通过对其有关理论的研究，得出了落锤式偏转机构的工作机理如下。
在测试和测试的实现中，利用微机控制液压装置对重锤进行松开，使得重锤在弹性或橡胶垫片上充分发挥其作用，而重锤的撞击力则由紧靠地面的承载面板逐步传导至地面。
利用落锤型弯沉计的特点，对影响型弯沉计进行了变形试验，得到了动载作用下的动力弯曲试验结果。
采用半正弦式落锤法进行撞击试验，能较好地进行试验荷载和调节。
通过电脑对有关的实验资料进行了收集和处理，具有较高的速度和较高的速度，可以确保测试结果的精确度，适用于大规模完工的道路施工。
另外，采用落锤型沉降计可以对多层路面的弯曲进行全面评估。
结果显示：落锤式偏斜具有如下技术优点：(1)试验中的探测效果高。
将落锤型转向装置用于道路探测，其性能是其最重要的特性。
在此项技术的实际运用中，其有效性主要表现在实时的数据采集和测试工作的处理上。
按照落锤式偏转装置检测的流程，将其总体上分成设备安装、平台设置、传感器检测操作四个阶段。
浅谈落锤式弯沉仪在路面弯沉检测中的应用
测 定的动 弯沉换 算成 Ｂ 测 定 的回弹弯 沉值 。选择 的对 比路段长 ３０ ５０ ， Ｂ ０ — ０ ｍ 弯 沉 值 应有 一 定 的 变化 幅 度 。 由于 不 同路 面 结构 的 材料 、路 基 状况 、 温 度 、水文 条件 和路 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 分情 况 作 对 比试 验 。 本 文选择 ￥ ２ 线 Ｋ ３ ６ ０ Ｋ ４ ０ ０ 段 ，于 １ ９ 年 改建 ，重型车流 ２ｉ ｌ＋ ８ ｌ＋ ０ 路 ９３ 量较 大 ，路面 结构 为沥 青混 凝 土面 层 、水 泥稳 定砂 砾 基层和 天 然级 配砂 砾
分辨率 １ｕｉ ，系统误 差≤ ± ２ ，弯沉传 感器数 量 ９ ，荷 载盘半 径 １０ ｍ ｎ ％ 个 ５ｒ 。 ａ ２落锤式 弯沉仅 （ ＷＤ测 定路 面弯沉 的 工作原 理 Ｆ ） ２ １ 落锤式弯沉 仪 （ Ｄ 的构 成 Ｆ ） Ｗ 落锤式弯 沉仪 （ Ｗ ） Ｆ Ｄ 由荷载发 生装置 、弯沉 检测装 置、运算 控制 系统与
道路承 载 能力 。
路面弯沉 检测技 术的发展 经过 了几个 阶段：静 力弯沉 仪一振 动式弯 沉仪
一
３落锤式 弯沉 仪与 贝克 曼梁弯沉 仪对 比试 验
３ １路段 选择 ．
落锤式弯 沉仪 （Ｗ ） 滚动式弯 沉仪 （Ｗ ） Ｗ Ｆ Ｄ一 Ｒ Ｄ ，ＲＤ弯沉 检测技 术 目前处 于研 究开发之 中。近年来 ，采用 落锤式 弯沉仪 测定路 面的动 态弯沉采 用 Ｆ Ｄ 定 Ｗ测 落 锤式弯沉 仪 （Ｗ ） ＦＤ 与其他 弯沉检 测设备 相 比， 其技术特 点主要 表现盔
落锤式弯沉仪和贝克曼梁在土路基中的相关性分析
落锤式弯沉仪和贝克曼梁在土路基中的相关性分析摘要：该文对FWD和贝克曼梁法在土路基弯沉检测中的数据进行了对比，利用EXCEL中的回归模型和检验方法，对这两者的相关性进行了分析和对比，确定了两者中的相互转换方程式，从而对FWD在土路基弯沉检测中的可行性提供了依据。
关键词弯沉检测FWD 贝克曼梁相关性1、引言弯沉值就是路基或者路面上作用一个荷载后，发生一个变形的大小值，关系到路面强度以及其使用性能评定，是公路工程检测中的一个重要指标，所以弯沉的检测需要快速准确，这对于工程质量的控制是至关重要的，无论是新建公路、大修改建项目还是日常的养护，其工作的开展都离不开弯沉数据的支持，作为公路工程中的一个极为重要的控制指标，它能客观有力的反映出路基路面的整体强度分布情况，科学合理地对路面状况进行评价[1]。
检测中一般采用贝克曼梁法或者落锤式弯沉仪法(Falling Weight Deflectometer, FWD)进行检测。
我国使用范围最广的是20世纪60年代引进的贝克曼梁法，但是随着公路建设的快速发展，贝克曼梁法的缺陷也逐渐暴露出来，检测速度慢，耗费人力较大，影响因素较多，所以越来越不适应于大范围快速的质量检测的需要，作为一种先进的无损检测设备，FWD的优势在于检测过程中省时省力、精度高、适用性强[2]，所以在路面检测中逐渐取代了传统的贝克曼梁法，但是在路基弯沉检测中，贝克曼梁法仍然是主要的检测方法，而不是更为先进的FWD，所以本文基于路基弯沉的检测，通过对FWD和贝克曼梁法进行相关性分析，判断FWD是否能在土路基检测中进行应用。
2、FWD工作原理FWD在检测工程中，利用落锤在四分盘上的冲击荷载来对实际行车工程中的车轮荷载进行模拟，对路基路面的弯沉进行检测。
标准质量的落锤在落盘上的荷载为(50±2.5)KN，与贝克曼梁法中单轮50KN的荷载一致，在路基路面产生一个瞬间冲击荷载，通过荷载中心的传感器对弯沉盆的变形进行检测，科学的对路基路面的承载能力进行评定。
落锤式弯沉仪在道路检测中的应用
落锤式弯沉仪在道路检测中的应用摘要：随着时代的发展和社会的进步，我们国家在公路建设方面的工作力度也在逐渐的提高，一些建筑单位为了更好的对道路的施工进行检测，采用了目前受欢迎的道路检测仪器-落锤式弯沉仪，在一定的程度上给道路的检测带来了极大的方便。
笔者首先通过阐述落锤式弯沉仪的工作原理，让大家对该仪器有一个大概的了解。
继而分别介绍了落锤式弯沉仪在道路检测中多方面的应用，笔者从道路检测试验各个阶段进行的分析，最后提出了落锤式弯沉仪在道路检测中相比于传统的道路检测所具有的优点。
关键词：落锤式弯沉仪；道路检测；技术应用一、引言随着社会和科学技术水平的进步，落锤式弯沉仪已经成为世界范围内比较先进的道路检测技术，能够在一定的程度上测定路面上的情况。
以上这些特点都是落锤式弯沉仪这种道路仪器在道路检测中和以往的道路检测方法中显示出的优势。
随着科学技术的发展，近些年来，落锤式弯沉仪道路检测仪器已经被很多发达国家用作道路工程路面检测技术中去，在我们国家的道路检测工程实验的过程中也在广泛的使用，落锤式弯沉仪具有传统的道路检测技术所没有的先进技术优势。
二、落锤式弯沉仪的工作原理现阶段检测道路质量的落锤式弯沉仪其工作原理具有科学合理的特点，简单来说就是该检测仪器在对道路进行检测时，是通过计算机的软件系统来获得道路检测的数据，通过重锤在弹簧或者是橡胶垫上起到的作用，提高的靠着和路面的接触紧密的关系有效的将重锤的冲击波返回给地面。
一般情况下，该测量仪器在计算机的控制之下，能够有效的对重锤路面施加一定的压力，进而使道路产生一定的形变，根据落锤式弯沉仪在每一个测试点上的不同，进而对传感器进行检查，保证其能够在动态的荷载作用下产生动态弯沉。
现阶段落锤式弯沉仪非常适合应用在我国的道路工程检测中，并且该检测仪器能够和公路的行车荷载相结合，在一定程度上能够较好的模拟公路行车荷载，并且能够在一定的程度上调整加载的级别。
因为在落锤式弯沉仪对道路工程进行检测试验的时候，所有的过程数据都是经过计算机采集获得的。
落锤式弯沉仪(FWD)在市政道路检测中的应用
2023（7）总第1488期落锤式弯沉仪（FWD）在市政道路检测中的应用徐贲阳滁州市佳诚建设工程检测有限公司摘要：现如今，时代的前进与科技水平的提升为我们国家城市化进程创造了难得的发展机遇，市政交通道路作为市政基础工程中相当重要的一个组成部分，直接关乎着城市内的交通状况，关乎车辆能否正常通行，还有人们能否正常出行。
对于市政道路的路面质量，采用无损检测技术展开检测，对于强化路面的养护管理和确保施工质量均体现出重要意义。
本文围绕市政道路检测工作，针对落锤式弯沉仪的具体应用情况展开了着重分析，并结合实例项目中的应用要点与注意事项加以探讨，旨在更全面地了解落锤式弯沉仪可以在市政道路检测工作中发挥出何等应用效果。
关键词：落锤式弯沉仪；市政道路；应用分析引言目前，FWD落锤式弯沉仪可以算得上是国际上较为先进的一种路面检测设备，在检测速度及其应用场景等多方面均体现出了明显的优势，尤其是与以往的常规弯沉检测相比，体现出了更加明显的优势。
在将其应用于市政道路路面检测的时候，可以将梁式弯沉仪中存在的不足之处给予充分弥补，再引入现代化技术来收集相关数据，不仅检测速度快，其结果精确性也更高，在相关领域当中获得了广泛的认可。
一、落锤式弯沉仪（FWD）的构成与基本原理落锤式弯沉仪（FWD）当中，包括由液压落锤、承载板构成的荷载发生装置，还包括冲击力检测装置和弯沉检测装置，再加上计算机控制装置和信息采集运算装置，这几种装置与基础机动装置结合起来，就组成了落锤式弯沉仪、全自动落锤式弯沉仪（CFWD-10T）的基本原理，就是通过自由降体现象，与基于计算机技术组建的控制系统结合，实现检测系统的功能，作为落锤装置的重锤需要具有一定的重量，当它从高处被释放并自动下落时，其重力、速度会给路面带来一份不小的冲击力，这样一来路面就会发生瞬间变形的现象，分布在离测点不同远近的多个传感器负责检测路面结构出现的变形情况。
从表面变形情况来测定，在重锤作用下所形成的动态弯沉，还有弯沉盆荷载的大小，其实也可以借由改变锤体自身重量、调整提升高度等方式展开适当的调整。
手持落锤式弯沉仪原理
手持落锤式弯沉仪是一种常用于地质勘探、工程建设和环境监测等领域的地面动态变形测量仪器。
它利用重力加速度原理，通过测定落锤对地面冲击后产生的弯沉值（即地面的动态变形量）来评估地面或结构物的承载能力和稳定性。
本文将详细介绍手持落锤式弯沉仪的工作原理、使用方法、应用领域以及注意事项。
一、工作原理手持落锤式弯沉仪主要由落锤系统、测量系统和数据处理系统三部分组成。
其核心原理是通过自由落体的方式使落锤冲击地面，利用传感器记录冲击过程中地面的变形量，再通过数据处理系统分析计算出地面的弯沉值。
1. 落锤系统：包括落锤、导杆和释放机构。
落锤沿导杆自由下落，其质量和落距固定，确保每次冲击能量一致。
2. 测量系统：通常由位移传感器、加速度传感器或压力传感器组成，用于实时捕捉地面在落锤冲击下的动态响应。
3. 数据处理系统：接收测量系统的数据，通过内置算法处理后输出地面的弯沉值。
二、使用方法1. 场地准备：选择平坦、无障碍的测试场地，清除表面杂物。
2. 设备安装：将落锤系统垂直安置于待测点上，确保落锤中心线与测点垂直。
3. 参数设置：根据需要设置落锤质量、落距等参数。
4. 开始测试：启动落锤释放机构，使落锤自由下落冲击地面，同时测量系统开始记录数据。
5. 数据分析：测试完成后，数据处理系统自动分析计算，给出弯沉值。
三、应用领域手持落锤式弯沉仪广泛应用于多个领域，主要包括：1. 地基承载能力测试：评估建筑工程地基的承载能力，确保建筑安全。
2. 道路施工检测：用于道路、桥梁施工过程中的质量控制和验收。
3. 环境监测：监测填埋场、矿山等环境的地面稳定性。
4. 科学研究：在地质学、土木工程等领域的科研项目中，用于地面动态特性的研究。
四、注意事项1. 设备校准：定期对落锤式弯沉仪进行校准，确保测量结果的准确性。
2. 操作规范：操作人员需熟悉设备的使用方法，严格按照操作规程执行，避免误操作影响测试结果。
3. 数据解读：弯沉值受多种因素影响，需结合具体情况综合分析，避免单一指标判断。
落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验
落锤式弯沉仪测定路面弯沉试验一、试验目的用于在落锤式弯沉仪（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，测定路基和路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。
所测结果也可用于评定道路承载能力，调查水泥混凝土路面的接缝的传力效果，探查路面板下的空洞等。
二、仪器设备落锤式弯沉仪，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。
其结构示意如图1-6所示。
图12－1 落锤式弯沉仪测量系统示意图（1）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＋10kg，可采用50＋2.5kg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。
承载板的直径为300mm。
（2）弯沉检测装置：由一组高精度位移传感器组成，如图1-7所示，传感器可为差动变压器式位移计（LVDT）。
自中心开始，承载板沿道路纵向设置，隔开一定距离布设一组传感器，传感器总数可为5～7个，根据需要及设备性能决定。
图12－2 落锤式弯沉仪传感器布置及应力作用范围示例（3）运算控制装置：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。
（4）牵引装置：牵引FWD并安装有运算及控制装置的车辆。
三、评定道路承载能力的方法与步骤1. 准备工作（1）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。
（2）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。
测试时，还可利用距离传感器定位。
（3）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。
（4）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。
落锤式弯沉相关资料
路面弯 沉不仅 反 映路 面结 构层及 土层 的整 体强
度和 刚度 ， 而且 与路 面 的使 用状 态 存 在 一定 的 内在 联系 。它作 为工程 竣 工 后 的一 项 重要 检 测 指 标 ， 反 映 了路 面 的整体 强度 质 量 。 因此 ， 确 测试 路 面弯 正 沉 ， 评价路 面强度 有很 重要 的作用 。 对 路 面 弯沉 检测 技 术 的发 展经 过 了几个 阶段 ： 静 力 弯 沉 仪 一振 动 式 弯 沉 仪一 落 锤 式 弯 沉 仪 （ ｗＤ） 滚动 式弯 沉仪 （ Ｆ 一 ＲｗＤ 。弯 沉检 测 技 术 将 ）
摘 要 ： 绍 了落 锤 式 弯 沉仪 测 定路 面 弯 沉 的 方 法 和 特 点 ， 落锤 式 弯 沉 仪 和 贝 克 曼 梁 弯 沉 介 对
仪 进 行 了对 比 试验 ， 分析 了落锤 式 弯 沉仪 测 量 弯 沉 的 特 点 。 关 键 词 ：公路 ； 面 ；落锤 式 弯 沉仪 ；路 面 弯沉 ； 测 路 检 中 图 分 类 号 ： ４ ６２ Ｕ １ ． 文 献标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ １ ６８ ２ ０ ）５ ０ ９ － ０ １７ —２ ６ （０ ７ ０ － ０ ２ ２
传 感 器
３ ）按规程 用 Ｂ Ｂ定 点 测 定 回弹弯 沉 ， 定 车 开 测 走后 ， 以测 点 为圆心 画一个 半径 为 １ ｍ 的圆 ， 明 ５ｃ 标
测点 位置 。
图 １ 落 锤 式 弯 沉 仪 的 结 构
１２ Ｆ ． ＷＤ 的 工 作 原 理
Ｆ ＷＤ是 目前世 界 上最 先进 的路 面弯 沉 强 度无 损检 测设备 之一 ， 在标 准 质量 的重 锤 落 下 一定 高 是 度发 生的 冲击荷载 作 用 下 ， 测定 路 基 或 路 面 表 面所
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落锤式弯沉仪工作原理及使用的范围
落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer, FWD)是目前国际上最先进的路面弯沉检测设备，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及后续路面结构设计提供依据。
1落锤式弯沉仪的工作原理
落锤式弯沉仪通过计算机系统控制下的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，从而比较科学地评价路面的承载能力。
2与常规检测手段的比较
2.1常规检测方法我国现行的路面弯沉常规检测手段采用的是贝克曼梁法，基本原理是杠杆原理。
在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的垂直变形值（回弹弯沉），利用黄河载重汽车加载，人工读取百分表的读数，以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值。
存在主要问题有：（1）以人工操作为主，工作强度大，效率低，可靠性差；
（2）支点变形，影响检测结果，对支点变形的修正很难测准；
（3）仅测得静态汽车荷载作用下路基路面单点（最大）回弹弯沉值；
（4）没有反映路面结构在行车荷载作用下的动力特性和整个弯沉盆形状；
（5）不适用于对路网进行大范围长期跟踪观测。
2.2高效检测方法
（１）数据采集传输通过高精度传感器完成，路面结构不同，弯沉盆半径亦不同。
路基或柔性基层沥青路面传感器分布在距荷载中心2.5米范围内即可。
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3－5米，传感器分布范围应布置在距荷载中心3－4米范围内，以量测路面弯沉盆形状；
（２）FWD主要的技术特点是测速快（每测点约40多秒），精度高（分辩率为1微米），并较好地模拟了实地行车荷载对路面的动力作用，能根据上一锤荷载和压强数值自动调整下一锤的荷载，向设定荷载逼近，从而能准确地测定较完整的弯沉盆信息。
（３）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。
3落锤式弯沉仪与贝克曼梁的相关性
落锤式弯沉仪（FWD）所测的弯沉为动态总弯沉，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测定的动态弯沉换算成贝克曼梁测定的静态回弹弯沉值。
3.1路段的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代表性路段，进行两种测定方法的对比试验，选择对比路段的长度理论上应是越长越好，但在实际应用中，每种相同结构、每次对比试验不应少于50个
测试点，弯沉值应有一定的变化幅度。
3.2根据量测数据计算两者间相关关系；我们在G107国道西平段进行了对比试验，以65个实测点进行回归分析，求出回归参数R2=0.9801后，得出相关性方程为LB=1.0956*LFWD-63.488（式中LB、LFWD分别为贝克曼梁、落锤式弯沉仪测量的弯沉值）。
对比试验弯沉分布以及FWD与贝克曼梁检测的相关分析FWD与贝克曼梁的测试结果具有良好的对应关系，FWD测得的弯沉值越大，贝克曼梁测得的弯沉值也越大，反之亦然，两种检测结果也很接近。
但FWD 测试精度远高于贝克曼。
两种方法存在良好的相关性，其相关系数R达到99%。
如果对比试验结果相关性较差，应对结果进行分析比较，以确定合理检测方案。
可见在工程检测中，完全可以根据实际情况选择一种检测方法，而不必对于每个路段检测时均需进行对比试验。
4在工程检测中的实际应用
利用FWD能够快速、准确地检测和评价路面各结构层或路基的强度，在施工过程中通过逐层检测（下转第395页）（上接第350页）和结构层的模量反算可及时发现质量隐患，并迅速采取处理措施，从而在根本上控制了工程质量。
4.1施工过程控制检测实例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，该段路面结构底基层为厚度15cm、8%的石灰土。
在底基层施工结束后，我们利用DynatestFWD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，反算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。
4.2交（竣）工验收检测利用FWD可以对新（改）建公路的路基、路面综合承载能力进行检测和评定，为工程的交（竣）工验收提供数据资料和评定质量等级的依据。
根据《公路工程质量检验评定标准》对已竣工的路面进行弯沉检测，采集全线路面弯沉（盆）信息资料，根据路面弯沉资料，分标段对路基路面的综合承载能力、施工质量进行评定。
5总结
通过本文分析，可以得出如下结论：
５．１FWD与贝克曼梁的测试结果具有良好的相关性，工程检测中可任选一种方法，在正常情况下，不必每次测试都进行对比试验。
５．２由于FWD测试消除了认为读表误差、气压随气温变化产生误差等多种因素的影响，加之位移传感器精度高，故其测试结果具有较高的精度，其测试数据可用于路面结构的模量反算，以此用于对各层质量进行分析。