高速弯沉仪检测技术研究进展

高速弯沉仪检测技术是一种新型的路面工程智能无损检测技术。为了推动高速弯沉仪检测技术的发展与应用,基于国内外最新研究成果及文献,阐述了现有高速弯沉仪检测技术的理论模型及分析方法,将弯沉计算方法归纳总结为基于力学理论计算法和曲线面积积分法两大类。阐明了高速弯沉仪结果精度主要受到4个因素的影响,包括外部变量、平均值单元路段长度的选择、短期的重复性、与其他弯沉设备测量值的转换。对高速弯沉仪的数据分析及应用方面的研究成果与进展进行了详细介绍,并指出了国内高速弯沉仪检测技术存在理论及数据分析方法简单,测试结果利用率低、弯沉指标过于单一等问题与不足,对今后研究方向给出了一些建议,虽然目前高速弯沉仪检测技术在柔性路面网级路面评估中的应用研究成果已基本成型,但技术理论体系与实体工程应用方面还有待进一步的深入与推广,应结合大数据分析、地理信息技术、影像分析及信息技术等,将高速弯沉仪检测技术有效地融入到路面管理系统中,利用功能性指标与路面结构性能指标对路面进行综合评估,实现路面病害的精准定位与动态监测,对路面病害进行预警,从而为公路养护与管理提供更高效、更经济的决策依据,并开展在项目级路面评估以及刚性路面的应用研究。

半刚性基层沥青路面结构高速弯沉仪应用误差

为评估高速弯沉仪在半刚性基层沥青路面结构中的适用性,采用2.5D有限元方法建立高速弯沉仪移动荷载作用下路面结构数值模型,并评估其应用误差.首先,利用两个前人研究成果验证2.5D有限元程序的可靠性;其次,对比了常用式、全厚式和半刚性基层3种典型沥青路面结构的弯沉斜率曲线,并总结了弯沉斜率特征;最后,针对半刚性基层沥青路面结构的高速弯沉仪应用误差予以评估.研究结果表明:半刚性基层沥青路面结构弯沉斜率曲线存在多个峰值点;高速弯沉仪应用于半刚性基层沥青路面结构时,参照传感器读数不为0,将其应用于典型半刚性基层沥青路面结构时,因参照传感器误差引起的弯沉误差高达87.3%;为保证工程测试精度,高速弯沉仪应用于半刚性基层沥青路面结构时宜延长横梁长度至8.0 m.

行驶速度对高速弯沉仪检测结果影响分析

为了评价行驶速度对高速弯沉仪检测结果的影响,利用三维有限元软件,通过设置黏弹性材料参数及外部子程序VDLOAD的移动荷载速度,从理论上模拟分析了行驶速度的影响,并选取试验路进行了实际验证。结果表明:随着行驶速度的增加,路表理论弯沉逐渐减小,这是由于沥青层黏弹性引起的;在行驶速度为5.4 km/h^108 km/h之间,以50 km/h时弯沉为基准,理论弯沉变化幅度为35.8%^-5.9%;试验路测试时,弯沉速度变异性为3.5%,满足规范要求不大于5%。建议高速弯沉仪保持匀速行驶,速度保持在50 km/h^70 km/h。

基于探地雷达和高速弯沉仪的结构内部状态评价

为准确判别高速公路沥青路面结构内部状态,采用探地雷达和高速弯沉仪进行联合检测,分别从结构完整性和结构强度提出结构内部状态评价方法、评价指标和评价标准,并进行实例分析。探地雷达实测表明,路面存在不密实、层间接触不良、松散等3种隐性病害时,可采用路面内部破损状况指数IPCI进行评价;高速激光弯沉仪检测结果可线性转化为贝克曼梁值,采用结构强度指数PSSI进行评价;路面养护及时时,路面结构内部状态较好,需维修路段较少。

高速激光弯沉仪标定方法

为了解决高速激光弯沉仪现存标定方法工作量大和量值准确性低的问题,基于测试原理提出了一种新的标定方法.该方法通过分步改变多普勒传感器设置位置,使多普勒激光传感器都置于弯沉盆范围外来达到标定的目的,并针对设备的构造制定了相应改进方案.通过与其他标定方法进行比对,试验结果显示该标定方法在相关性、Pearson相关系数和实测弯沉盆斜率曲线等评价指标上都优于现存的标定方法,且与我国常用的贝克曼梁法较接近,保证了弯沉测量的质量;同时,该标定方法标定时间短,可操作性强,具有较好的实用性.

激光式高速弯沉仪在运营高速公路检测中的应用

随着运营道路的逐年增加,路面弯沉指标检测的快速性和安全性无法保证。面对这些难题,国内出现了全自动快速激光动态弯沉检测车。激光式高速路面弯沉测定仪是测试系统在高速行驶过程中通过激光多普勒效应来测试地面在荷载作用下的垂直下沉速度,通过一套惯性系统实时记录多普勒激光传感器的振动情况和运行姿态,用于修正计算路面实际弯沉变化的速度。陕西省利用该类设备快速、安全的完成了上千公里的高速公路的检测任务,为运营道路的养护分析提供了快速、高效的技术支撑,并希望在今后的检测工作中得到大力推广。

高速弯沉仪检测刚性道面的速度变异性分析

测试速度是影响高速激光弯沉测值准确性的重要因素。为推动高速弯沉检测技术在机场道面检测领域的发展与应用,研究高速移动荷载作用下路表弯沉的变化规律。基于刚性道面的典型功能层结构,建立了三维有限元模型;通过设置用户子程序DLOAD的移动荷载速度,分析了不同车速对最大竖向应力、最大竖向位移及弯沉盆特性的影响;对山西某机场跑道进行实际工程测试,以验证速度变异性规律。结果表明:荷载移动速度对道面板最大竖向应力、最大竖向位移有显著的影响,两者均随车速增加而减小;以50 km/h的理论弯沉为基准,在车速为0~100 km/h之间,板中理论弯沉变化幅度为11.2%~-13.1%,板边理论弯沉变化幅度为7.9%~-6.1%;实际工程测试数据与有限元分析得到的速度变化性规律一致,随测试速度增大,弯沉测值减小。最后,对选取合适的测试速度给出了建议。

基于激光弯沉的农村公路路面内部状况评价方法研究

准确评价路面结构内部状况对把握预防性养护时机和制定长期养护计划方案具有重要意义。鉴于此,通过对比分析路面弯沉检测方法的技术特点和工程应用效果,研究路面弯沉检测方法在农村公路路面检测中的适用性。结果表明,路面弯沉检测方法的检测结果相关性系数均达到0.9以上,激光式高速路面弯沉仪检测点密集、数据量大、安全高效,因此推荐县道和部分乡村道首选激光式高速路面弯沉仪检测方法来评价路面结构内部状况,为农村公路沥青路面科学养护决策和高质量发展提供技术支撑。

基于支持向量机的水泥道面脱空检测与判定方法

针对高速弯沉仪检测数据的规律和特点,提出了基于支持向量机模型的水泥道面板底脱空检测方法。介绍了高速激光弯沉仪的系统组成及测量原理;对高速弯沉仪和重型落锤式弯沉仪进行了对比试验研究,分析了基于弯沉比的脱空判定方法对高速弯沉仪检测结果的适用性,基于支持向量机模型建立了道面板底脱空程度分类识别模型。结果表明:高速弯沉仪与重型落锤式弯沉仪对道面薄弱区段的识别结果显示较高的一致性;所建立的支持向量机脱空程度分类模型具有较好的综合性能,二分类和三分类均有较高的预测精度。