基于FWD的沥青路面结构单层模量反算研究

FWD等高新技术在沥青混凝土路面检测中的应用郑世强【期刊名称】《《交通世界（建养机械）》》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】2页(P229-230)【作者】郑世强【作者单位】唐山市交通建设质量监督处【正文语种】中文近年来，随着计算机自动化控制技术和高精度测微技术的发展，公路检测技术已成功实现了由自动化检测代替人工检测、由传统的破损类检测向先进的无损检测技术发展的转化。

国内外公路路面检测技术的发展上世纪60、70年代以来，许多国家认识到了路面检测技术的重要性，逐步建立了较为完善的路面检测系统，但普遍存在数据采集手段落后、大量的设备使用时对交通影响大以及路面结构的完整性被破坏、数据的精度无法得到保证等问题。

为此，各国针对道路检测技术存在的问题开展了更为深入的研究，半个世纪以来有了突破性的进展。

美国和澳大利亚最先开始了路面检测技术的研究，并逐步在全球推广其系列产品。

Waylink数字式高速公路多功能检测车、ARRB多功能检测车，就是我国引进的美国和澳大利亚的公路路面检测成熟产品。

我国路面检测工作起步较晚，始于上个世纪80年代，通过对国外先进设备和技术的引进，在路面检测自主研发方面取得了关键技术的突破。

比较有代表性的有南京理工大学的高速路面检测车、由北京星通联华科技发展有限公司开发研制的快速、高效、低成本和安全性能较高的S A T C O M ITS智能公路检测车以及长安大学研制并投入使用的高速公路路面激光检测车等，其性能指标均已经达到或超过国外先进水平。

近年来正式发布实施的JT/T 677-2009《车载式路面激光车辙仪》、JT/T 676-2007《车载式路面激光平整度仪》以及JJG 077-2007《车载式路面激光视频病害检测系统》等行业标准，从标准化和规范化的角度表明了我国公路检测技术的发展。

沥青混凝土路面检测新技术应用路面承载能力检测自动检测技术是通过自动检测设备对公路路面弯沉、路面平整度、路面损坏状况等各项基本数据进行自动采集，利用计算机技术和专门的软件对数据进行科学的分析，为公路养护管理方案的确定提供完整的科学、详实、符合实际的基本数据。

利用FWD数据反算模量方法研究FWD（Falling Weight Deflectometer）是一种用于评估路面结构强度和刚度的测试设备。

它通过将一个重锤由不同高度自由落下，测量路面的变形来评估路面结构的特性。

在路面结构设计和维护中，了解路面的强度和刚度对于确保路面的安全和性能至关重要。

FWD数据反算模量方法是一种利用FWD测试数据来反推路面结构模量的技术。

在这种方法中，通过分析测试数据中的路面反弹数据，可以计算出路面的动态模量。

这些模量可以用于评估路面结构的强度和刚度，以及预测路面在不同荷载条件下的性能。

这种方法的基本原理是通过分析FWD测试中的反弹数据来估计路面结构的模量。

在FWD测试中，重锤自由落下并撞击路面表面，产生一个载荷。

路面在这个载荷下会发生变形，并在一定时间内恢复原状。

这种反弹的幅度和时间可以用来反推路面结构的刚度。

FWD测试数据反算模量的方法主要分为两类：经验公式法和分析法。

经验公式法基于已知的经验公式，将测试数据中的反弹幅度和时间转化为路面结构的模量。

这些经验公式可以基于大量的实测数据和统计分析来建立，但在不同的路面类型和条件下的适用性可能有所不同。

另一种方法是使用分析方法来反算模量。

这种方法基于路面结构动态力学理论和有限元分析，将测试数据中的反弹幅度和时间与理论模型进行对比，并通过调整模型的参数来获得最佳拟合结果。

这种方法通常需要较高的数学和计算机模拟技术，并且对路面结构的几何形状、材料特性和边界条件的准确描述要求较高。

FWD数据反算模量方法的研究可以有多个方向。

首先，可以进一步研究不同的经验公式，并探索它们在不同路面条件下的适用性。

这可以通过大量的实测数据和统计分析来实现。

其次，可以深入研究分析方法，并优化分析模型，以提高反算模量的准确性和精度。

最后，可以探索将FWD数据反算模量方法与其他非破坏性测试方法结合使用，以更全面地评估路面结构的性能。

总之，FWD数据反算模量方法是一种利用FWD测试数据来评估路面结构强度和刚度的有效方法。

基于FWD的沥青路面反算模量修正系数研究引言：沥青路面作为一种常用的道路铺装材料，其质量和性能对道路的使用寿命和行车安全至关重要。

了解和评估沥青路面的力学性能是衡量其质量和性能的重要指标之一、而沥青路面的模量是反映其力学性能的一个重要参数，可以用来评估路面的承载能力和变形特性。

然而，直接测量沥青路面的模量是一项复杂且昂贵的工程任务。

因此，利用逆分析方法根据FWD测试数据来反算沥青路面的模量就成为了一项热门的研究课题。

FWD（Falling Weight Deflectometer）是一种常用的非破坏性试验仪器，可以通过加载重锤对路面施加重力荷载，并测量路面在不同位置和时间下的挠度响应。

根据FWD测试数据，可以利用逆分析方法计算出沥青路面的模量。

然而，由于FWD测试过程中涉及到很多复杂因素的影响，如加载速率、气温、湿度等，直接使用FWD测试结果进行模量计算会存在一定的误差。

因此，为了提高计算的准确性和可靠性，需要对FWD测试数据进行修正。

沥青路面模量修正系数是用于根据FWD测试数据修正模量计算结果的参数。

其值与路面材料的特性和加载条件有关。

根据现有的研究成果和工程经验，沥青路面模量修正系数主要影响因素包括温度、湿度和加载速率。

例如，随着温度的升高，沥青路面的模量会降低，因此需要乘以一个温度修正系数进行修正。

类似地，湿度和加载速率也会对模量计算结果产生影响，需要进行相应的修正计算。

不同研究者在沥青路面模量修正系数方面的研究成果存在一定的差异。

一些研究者通过大量的实验和分析，得出了一些模量修正系数的经验公式和参数取值范围。

例如，Taylor等人提出了一种温度修正系数的计算方法，将温度和路面材料的特征参数结合起来进行修正。

而Finn等人则通过统计分析的方法，得出了一个统一的模量修正系数，并考虑了湿度和加载速率的影响。

就目前的研究情况来看，沥青路面模量修正系数的研究还处于初级阶段，相关的理论和方法还在不断完善和深入研究中。

利用FWD数据反算模量方法研究FWD（Falling Weight Deflectometer，落锤式撬度计）是一种用于评估路面结构和实际承载能力的仪器，通过在路面上施加重锤冲击，然后测量路面的撬度来评估路面的结构状况。

在实际应用中，通过分析FWD测试数据可以获得路面的模量，以及其他与路面结构有关的参数。

在利用FWD数据进行模量反算研究时，通常采用非线性优化方法，如最小二乘法（Least Squares Method）或倒向分析法（Back-analysis Method）。

这些方法的基本思想是通过最小化实测撬度与模拟撬度之间的差异来确定最优的模量值。

首先，需要收集FWD测试数据，包括路面的撬度响应曲线。

通过测量落锤的质量、下落高度以及撬度传感器的响应，可以获取路面在不同位置和时间的撬度数据。

同时，还需要获取路面的几何参数，如厚度和材料性质参数，如弹性模量、泊松比等。

然后，利用模型对FWD的撬度响应进行模拟。

模型可以使用有限元方法、半解析方法或经验公式进行建立。

在模拟过程中，需要考虑路面结构的几何形状、材料性能、边界条件等因素。

通过调整模量值，使模拟结果与实测结果尽可能吻合。

在模拟过程中，需要选择合适的优化算法来寻找最优的模量值。

最小二乘法是一种常用的优化方法，它通过最小化实测撬度与模拟撬度之间的平方差来确定最优的模量值。

倒向分析法是一种基于数值模拟的优化方法，它通过将实测撬度作为目标变量，模量值作为参数，通过迭代计算来确定最优的模量值。

在确定最优的模量值后，可以将其用于评估路面的结构状况和实际承载能力。

模量值可以用于计算路面的应力响应、沉降变形等参数，从而评估其结构的安全性和服务性能。

综上所述，利用FWD数据反算模量方法是一种研究路面结构和实际承载能力的有效手段。

通过采集FWD测试数据、建立数值模型以及选择合适的优化算法，可以得到准确的模量值，并进一步评估路面的结构状况。

这种方法在路面评估、设计和维护中具有重要的应用价值。

第51卷第8期2020年8月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.8Aug.2020基于FWD 动态弯沉盆的旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构模量反算李盛1，许路凯1，马永波1，程小亮2(1.长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南长沙，410114；2.中冶南方城市建设工程技术有限公司，湖北武汉，430063)摘要：采用落锤式弯沉仪(FWD)测得旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构弯沉盆弯沉值，利用ABAQUS 有限元软件子程序对沥青层温度场进行模拟，并利用SIDMOD 程序和EVERCALC 程序对旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构模量进行反算分析。

研究结果表明：通过温度场有限元模型模拟得到的沥青层不同深度处的温度与实测温度相比较，最大相对差为4.7%；SIDMOD 和EVERCALC 这2种程序对旧混凝土板共振碎石化基层沥青加铺结构的模量反算结果显示出良好的一致性；与设置刚性下卧层相比，不设刚性下卧层时，沥青层和土基这2层的模量均偏大，而中间层的模量偏小，其原因是共振碎石机械在工作时除了对旧水泥混凝板产生作用外，对水稳碎石层和土基均存在不同程度的扰动和结构破坏现象；没有设置刚性下卧层使土基模量偏高。

关键词：道路工程；共振碎石化；落锤式弯沉仪；温度场；模量反算中图分类号：U416；U418文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）08-2277-12Back calculation of modulus of asphalt overlay structure of oldconcrete slab resonance crushed stone base based on FWDdynamic deflection basinLI Sheng 1,XU Lukai 1,MA Yongbo 1,CHENG Xiaoliang 2(1.Engineering Research Center of Catastrophic Prophylaxis and Treatment of Road &Traffic Safety of Ministryof Education,Changsha University of Science &Technology,Changsha 410114,China;2.WISDRI Urban Design and Construction Company,Wuhan 430063,China)Abstract:The deflection basin data of asphalt overlay structure of old concrete slab resonance gravelized baseDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.08.022收稿日期：2020−02−09；修回日期：2020−04−22基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2018YFB1600200)；国家自然科学基金资助项目(51878076)；湖南省自然科学基金资助项目(2018JJ2433)；道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心开放基金资助项目(KFJ180402)(Project (2018YFB1600200)supported by the National Key Research and Development Plan;Project(51878076)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018JJ2433)supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;Project(KFJ180402)supported by the Open Fund of Engineering Research Center of Catastrophic Prophylaxis and Treatment of Road &Traffic Safety of Ministry of Education)通信作者：李盛，博士，教授，从事道路工程研究；E-mail:******************第51卷中南大学学报(自然科学版)was measured with the drop hammer deflector(FWD).The temperature field of the asphalt layer was simulated using the ABAQUS finite element software subroutine.The modulus of the old concrete slab resonant crushed base asphalt overlay structure was analyzed using SIDMOD and EVERCALC program.The results shows that the maximum temperature error of the asphalt layer at different depths simulated by the temperature field finite element model is4.7%compared with the measured temperature.The two programs SIDMOD and EVERCALC were used to modulate the modulus of asphalt overlay structure of old concrete slab resonance gravelized base,andthe back calculation results show good pared with the rigid underlayer,when the rigid underlayeris not provided,the modulus of both the asphalt layer and the soil base is higher,while the modulus of the middle layer is lower.The reason is that the resonance lithotripsy machine has different degrees of disturbance and structural damage to the water-stable crushed rock layer and the soil foundation in addition to the effect on the old cement concrete board.The lying layer where there is no rigidity setting will make the soil base modulus higher.Key words:road engineering;resonant pavement breaker;falling weight deflectometer;temperature field; modulus backcalculatin我国早期修建的水泥混凝土高速公路因交通量增长过快及交通荷载和环境的长期作用大多进入了大修阶段。

文章编号:1009 6825(2007)35 0317 02基于FWD 弯沉数据的模量反算方法及影响因素收稿日期:2007 06 07作者简介:曹 永(1978 ),男,助理工程师,安徽省路港工程有限责任公司,安徽合肥 230001朱朝辉(1977 ),男,硕士,助教,合肥工业大学土木建筑学院,安徽合肥 230001曹 永 朱朝辉摘 要:从模量反算问题的提出入手,对模量反算的方法和模量反算的影响因素进行了探讨,通过一定的理论分析计算,进一步说明了基于FW D 弯沉数据模量反算的科学性与可行性,可为后续研究提供理论基础。

关键词:模量反算,影响因素,弯沉数据中图分类号:U 416文献标识码:A随着人们对道路使用性能要求的提高,道路结构性能的评价手段越来越受到国际上的广泛重视。

已从开始的对道路整体强度定性评价发展到现今的对道路结构层模量的定量反算。

由于F WD 能够快速、准确地测试路表弯沉盆,从而为道路结构层模量的反算提供了基础。

因此,20世纪70年代末以来,根据FWD 检测结果反算道路结构层模量逐步成为国际上的热点课题。

基于FW D 检测结果的模量反算是一个非常复杂而困难的问题,不管是采用线性或非线性还是考虑静载或动载等力学分析模型计算路面结构的弯沉,模量反算最终都可归结为非线性最优化问题,即如何采用有效的最优化算法和数据处理方法寻找最优的路面结构层力学参数组合,使得FW D 的实测弯沉盆与力学计算的理论弯沉盆之间达到最佳的拟合。

1 模量反算的方法简介目前,各种反算方法均是从两个方面入手:1)力学分析模型;2)最优化算法。

以下对这些反算方法做一简要评述,以期能归纳出适合填石路基模量反算的力学模型与反算方法。

1.1 力学分析模型模量反算中的力学分析模型实际上就是关于荷载和材料特征的假设,主要有四类:1)静态线性反算;2)静态非线性反算;3)动态线性反算;4)动态非线性反算。

1.2 最优化算法正如前所述,模量反算最终是一个最优化问题。

FWD荷载作用下沥青路面动力响应及反演研究的开题报告开题报告题目：FWD荷载作用下沥青路面动力响应及反演研究研究背景：随着交通工具的不断发展和道路交通网络的不断完善，沥青路面已成为我国最主要的道路工程材料之一。

然而，沥青路面在使用过程中，受到来自车辆荷载、气象变化和路域因素等的多种影响，易出现裂缝、龟裂、松散、翻边、坑洼、碎屑等缺陷，从而影响道路的使用寿命和行车安全。

因此，对沥青路面的动力响应及反演进行研究，具有重要意义。

研究目的：本研究旨在通过分析FWD荷载作用下沥青路面的动力响应规律，探究反演方法，提高沥青路面的设计、施工和养护水平，从而延长沥青路面的使用寿命，提高行车安全。

研究方法：1. 现场实测法：采用FWD（落锤振荡式动态蓄能反演仪）进行实测，测出沥青路面在FWD荷载下的加速度、速度、位移等参数，分析不同荷载下路面的反弹模数、动力响应谱等指标，并将实测数据进行处理和分析。

2. 数值计算法：使用有限元软件（如ANSYS）建立沥青路面有限元模型，分析不同荷载下沥青路面的动力响应特性和反弹模数变化规律，并对模型进行参数敏感性分析。

研究内容：1. 分析FWD荷载作用下沥青路面的动力响应规律；2. 探索沥青路面的反演方法；3. 建立沥青路面有限元模型，分析不同荷载下沥青路面的动力响应特性和反弹模数变化规律；4. 对沥青路面的设计、施工和养护提出相关建议。

研究意义：1. 提高沥青路面的使用寿命，降低沥青路面的破损和损坏；2. 提高行车安全，减少事故发生概率；3. 推动沥青路面的设计、施工和养护水平的提高；4. 为路面工程的设计和质量控制提供依据。

研究计划：第一年：1. 收集相关文献资料，学习沥青路面动力响应方面的基本理论；2. 进行实地调研，选择样本路段并进行FWD实测；3. 将实测数据进行处理和分析，制定本研究的具体研究内容和计划。

第二年：1. 建立沥青路面有限元模型，进行计算分析；2. 探索沥青路面的反演方法；3. 对计算结果和实测数据进行比对，分析沥青路面的动力响应规律。

第３３卷第６期２０１８年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＪＩＡＮＺＨＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３３Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０１８收稿日期:２０１８－１１－０５基金项目:山东省交通科技创新计划项目(２０１６Ｂ２０)作者简介:陈鲁川(１９８２－)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ主要从事道路与桥梁工程等方面的研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:１４５５９３８５＠ｑｑ.ｃｏｍ[∗通讯作者]ＤＯＩ:１０.１２０７７/ｓｄｊｚ.２０１８.０６.００５基于多层弯沉盆法的沥青路面结构层模量反演陈鲁川１ꎬ∗ꎬ韩冰１ꎬ孙辉１ꎬ余四新２ꎬ韦金城２(１.齐鲁交通发展集团有限公司ꎬ山东济南２５０１０１ꎻ２.高速公路养护技术交通行业重点实验室(济南)ꎬ山东济南２５００３１)摘要:路面结构层模量是确定路面结构损伤状态的重要指标ꎬ决定着道路养护决策的科学性ꎬ而路面结构层模量反演是确定此指标的有效方法ꎬ也是路面结构性能评价中最关键的技术之一ꎮ文章利用沥青路面各结构层实测的弯沉盆数据ꎬ基于多层弯沉盆法对路面各结构层的弹性模量进行了反演分析ꎮ结果表明:多层弯沉盆法与传统方法的模量反演结果相比ꎬ沥青层和路基模量反演结果较为接近ꎬ而半刚性基层(上基层㊁下基层㊁底基层)结果差别较大ꎻ从底基层顶面到沥青层顶面ꎬ路基反演回弹模量修正系数逐渐减小ꎬ而路基弹性模量随检测层位的增高即压应力的减小而增大ꎮ关键词:沥青路面ꎻ多层弯沉盆法ꎻ结构模量反演中图分类号:ＴＵ９９６㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７３－７６４４(２０１８)０６－００２７－０４Ｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｕｌｕｓｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉ￣ｌａｙｅｒｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｎＣｈｅｎＬｕｃｈｕａｎ∗ꎬＨａｎＢｉｎｇꎬＳｕｎＨｕｉꎬｅｔａｌ.(ＱｉｌｕＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＧｒｏｕｐꎬＪｉｎａｎ２５０１０１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｏｄｕｌｕｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｄａｍａｇｅｓｔａｇｅｏｆａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔ.Ｍｏｄｕｌｕｓｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｏａｓｃｅｒｔａｉｎｔｈｉｓｐａｒａｍｅｔｅｒ.Ｔｈｅｍｏｄｕｌｕｓｏｆａｌｌｔｈｅｌａｙｅｒｓｏｆｐａｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｕｂｇｒａｄｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｒｅｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ￣ｌａｙｅｒｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｎｓｗｈｉｃｈａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｌａｙｅｒｂｙｌａｙｅｒａｔｔｈｅｓａｍｅｐｌａｎｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｏｆｔｈｅｔｏｐｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｌａｙｅｒｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｍｐｌｉｅｓｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｕｓｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄꎬｔｈｅｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｕｓｏｆａｓｐｈａｌｔｌａｙｅｒａｎｄｓｕｂｇｒａｄｅａｒｅｓｉｍｉｌａｒꎬｗｈｉｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｅｍｉ￣ｒｉｇｉｄｂａｓｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｌａｒｇｅ.Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｕｓｏｆｓｕｂｇｒａｄｅｄｅｃｒｅａｓｅｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｎｉｓｔｅｓｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｕｂｂａｓｅｌａｙｅｒｔｏｔｈｅｔｏｐｌａｙｅｒ.Ｔｈｅｍｏｄｕｌｕｓｏｆｓｕｂｇｒａｄｅｗｈｏｓｅｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｎｉｓｍｅａｓｕｒｅｄｏｎｔｈｅｕｐｐｅｒｌａｙｅｒꎬｉｓｓｔｒｅｓｓｄｅｐｅｎｄｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｓｐｈａｌｔｐａｖｅｍｅｎｔꎻｍｕｌｔｉ￣ｌａｙｅｒｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｎꎻｍｏｄｕｌｕｓｂａｃｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ０㊀引言路面结构层模量是确定路面结构损伤状态的重要指标ꎬ决定着道路养护决策的科学性ꎬ并直接影响养护资金分配的合理性ꎮ近年来ꎬ随着检测技术的发展ꎬ路面检测效率得到了较大地提高ꎮ然而ꎬ路面检测数据的分析评价工作相对滞后ꎬ海量的检测数据中包含着大量路面特征信息ꎬ若只利用其中一小部分ꎬ将无法准确反映路面结构的实际状况[１]ꎮ路面结构模量反演是路面结构性能评价中最关键的技术之一ꎮ目前ꎬ最常用的获取路面结构层回弹模量２８㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年㊀的方法ꎬ是利用落锤式弯沉仪ＦＷＤ(ＦａｌｌｉｎｇＷｅｉｇｈｔＤｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ)实测的路面结构弯沉盆数据反演路面结构层回弹模量ꎮ当前ꎬ欧美国家利用ＦＷＤ弯沉盆参数指标进行路面结构层性能状态的评定研究ꎬ多以柔性基层沥青路面结构为主[２]ꎮ我国现行公路沥青路面设计规范中ꎬ对于路基顶面及路表验收弯沉㊁改建设计原路面结构顶面当量回弹模量ꎬ均采用了ＦＷＤ法[３]ꎮ而常用的半刚性基层沥青路面各结构层模量的反演分析结果ꎬ缺少系统的校正分析方法ꎬ导致结构层模量反演分析结果难以客观地评价既有路基路面各结构层的性能状况ꎬ甚至与基本的工程经验不符ꎬ进而阻碍了ＦＷＤ测试设备在半刚性基层沥青路面结构承载能力评价及加铺设计中的广泛应用[４]ꎮ目前ꎬ已经有多种路面结构模量反演方法ꎬ包括搜索法㊁遗传算法㊁惰性点法㊁人工神经网络法等ꎬ但这些方法都是基于路表单一弯沉盆反演ꎬ其结果受初始值㊁迭代次数以及收敛精度的影响较大ꎬ没有从根本上解决路面多层结构层(>２层)反演模量解的非唯一性问题[５]ꎮ而且ꎬ反演结果在很大程度上取决于反演者的经验ꎬ随意性较大ꎬ导致反演的路面结构层模量与实际不符ꎬ严重影响路面结构性能评价和养护设计的可靠性ꎮ为了克服基于路表单一弯沉盆反演算法存在的缺陷ꎬ对实体工程路面结构进行逐层铣刨ꎬ在各结构层表面相同平面坐标点进行ＦＷＤ弯沉盆检测ꎬ然后利用多层弯沉盆的模量反演方法ꎬ得到路面各结构层的弹性模量及不同应力状态下路基的弹性模量ꎬ为不同荷载条件下路面结构力学响应分析提供了力学参数ꎮ１㊀工程概况进行弯沉盆检测试验的路段为德商公路夏津至聊城段ꎬ位于德州夏津县和聊城临清市东昌府区ꎬ北起夏津县田庄乡ꎬ南至东昌府区的聊城西枢纽互通立交ꎬ全长为６２ｋｍꎬ是双向四车道高速公路ꎬ其路基宽为２８ｍꎮ该路段通车已达１５年ꎬ水泥稳定碎石基层和水泥稳定改善土底基层等路面材料强度均已达到设计强度ꎮ原路面结构横向裂缝㊁坑槽等病害较严重ꎮ该路段的路面结构如图１所示ꎮ为了明确旧路结构损伤状态ꎬ对研究路段全线进行检测ꎬ并根据病害类型将道路划分为若干结构段ꎬ选取代表性路段进行逐层铣刨ꎬ并进行ＦＷＤ弯沉盆检测ꎮ为了提高各结构层弯沉盆检测结果的关联性ꎬＦＷＤ检测点选择在结构层顶面同一平面坐标点ꎬ通过全站仪精确放点ꎮ路面结构及ＦＷＤ测点布设如图１所示ꎬ从上到下依次布设Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ共４个检测点ꎬ分别位于沥青层表面㊁水泥稳定碎石上基层表面㊁水泥稳定碎石下基层表面和水泥改善土表面ꎮ现场逐层铣刨ＦＷＤ检测如图２所示ꎮ图１㊀路面结构及ＦＷＤ测点布设示意图图２㊀逐层铣刨检测现场图２㊀多层弯沉盆法沥青路面结构层模量反演原理㊀㊀多层弯沉盆法通过逐层检测路面结构层表面弯沉ꎬ自底向上逐层反演路面结构模量ꎬ除土基模量外ꎬ下层结构模量反演结果代入上一层模量反演中ꎬ直至所有路面结构层模量反演完成[６]ꎮ路面结构层模量反演时ꎬ对于已知路面各结构厚度ｈ１㊁ｈ２㊁ ㊁ｈｎ－１ꎬ用ＦＷＤ在任一结构层顶面测得一组弯沉盆数据ｌ０㊁ｌ１㊁ｌ２㊁ ㊁ｌ８(９个传感器的弯沉数据)ꎮ用布辛尼斯克公式法计算一组模量Ｅ０ｎ－１和Ｅｎ－１ꎬ作为假定值ꎬ可计算出一组弯沉盆ｌᶄ０㊁ｌᶄ１㊁ｌᶄ２ꎬ ㊁ｌᶄ８ꎮ显然ꎬ这２组弯沉盆一般不可能完全相等ꎬ需进一步修正原先的模量[７－８]ꎮ因此ꎬ需要建立模量变化与弯沉盆变化的关系ꎬ由式(１)表示为∂ｌ∂Ｅｉ＝ｌｉｍΔＥｉң０ｌｌＥｉ＋ΔＥｉ()－ｌ(Ｅｉ)Ｅｉ(１)㊀第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陈鲁川ꎬ等:基于多层弯沉盆法的沥青路面结构层模量反演㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２９㊀式中:ΔＥｉ为各层模量需要修正的增量ꎬＭＰａꎮ由式(１)计算各模量对弯沉盆各点的导数ꎬ同时计算各点计算弯沉值与目标弯沉值之差ꎮ通过每次对模量进行修正ꎬ最后得到一组模量ꎬ使得计算弯沉盆与实测弯沉盆接近ꎬ最小均方差满足收敛标准ꎬ则该模量即为反演的模量[９－１１]ꎮ主要步骤为: (１)逐层铣刨路面结构层直至铣刨和检测至路基的上一层表面ꎬ采用ＦＷＤ逐层检测路面结构内各结构层表面同一平面坐标点的弯沉盆ꎻ(２)按弯沉盆等效原则自底向上逐层反演路面结构层模量ꎬ除路基模量外ꎬ下层结构模量反演结果代入上一层模量反演中ꎬ直至路面表层所有路面结构层模量反演完成ꎮ利用多层弯沉盆法进行反演时ꎬ未知数仅有路基和弯沉盆测点２个结构层模量ꎬ可解决多层路面结构反演结果的非唯一性问题ꎬ反演的结构层模量与实际状态一致ꎬ可提高路面结构性能评价和养护设计的可靠性ꎮ３㊀路面结构层模量反演结果与分析３.１㊀多层弯沉盆检测结果弯沉盆检测采用Ｄｙｎａｔｅｓｔ８０００自动落锤式弯沉仪ꎬ有９个弯沉传感器ꎮ为了便于比较各结构层顶面的弯沉盆ꎬ荷载统一采用７０７ｋＰａꎬ每个检测点落锤３次ꎬ取后２次的平均值ꎮ传感器布置及弯沉盆检测数据和路面各结构层顶面弯沉盆检测结果见表１ꎮ弯沉从路表到底基层顶面依次增大ꎬ路表荷载中心点弯沉值为８７μｍꎬ路面结构整体承载力良好ꎮ上基层顶面荷载中心点弯沉值仅比下基层的值减小了１０μｍꎬ经观测上基层表面存在宽度较小的横向裂缝ꎬ而下基层则完好无损ꎮ表１㊀传感器布置及弯沉盆检测数据表荷载中心/ｍｍ弯沉/μｍ沥青层顶上基层顶下基层顶底基层顶０８７.０１０１.２１１９.５１５２.９２０３６３.７８５.０１０５.４１４０.５３０５５５.４７７.０９０.８１３４.７４５７４８.８６６.４８３.６１２１.３６１０４３.９５９.９７４.４１０８.４９１４３６.９４８.０６２.８８６.０１２１９３１.３３７.８５３.０６６.２１５２４２７.５３４.３４１.９５２.１１８２９２４.１２８.３３４.５４２.２３.２㊀多层弯沉盆法结构层模量反演结果对比分析根据上述多层弯沉盆法结构层模量反演方法的原理ꎬ利用底基层顶面的弯沉盆数据ꎬ反演得到底基层模量和路基模量Ｅ０４ꎻ把下基层顶面弯沉盆数据带入底基层模量ꎬ反演得到下基层模量㊁底基层模量以及路基模量Ｅ０３ꎻ再将上基层顶面弯沉盆数据带入下基层和底基层模量ꎬ反演得到上基层模量㊁下基层模量㊁底基层模量和路基模量Ｅ０２ꎻ将沥青层顶面弯沉盆数据并带入上基层㊁下基层㊁底基层模量ꎬ反演得到沥青层模量㊁上基层模量㊁下基层模量㊁底基层模量和路基模量Ｅ０１ꎮ多层弯沉盆法与常规路表弯沉盆迭代法结构层模量反演结果见表２ꎮ对比两种方法的反演结果可知ꎬ沥青层㊁上基层㊁下基层㊁底基层㊁路基的模量反演结果分别相差１５.５％㊁５５.９％㊁１４８.４％㊁３３.４％㊁４.６％ꎮ其中ꎬ沥青层和路基模量反演结果较为接近ꎬ而半刚性基层(上基层㊁下基层㊁底基层)结果差别较大ꎮ根据现场铣刨和探坑观测结果ꎬ上基层存在横向裂缝㊁网裂ꎬ而下基层完好ꎮ常规弯沉盆迭代法结构层模量反演结果表明ꎬ上基层反演模量约为下基层的３倍ꎬ这明显与现场铣刨和探坑观测结果不符ꎮ表２㊀结构层模量反演结果表反演方法检测层位均方差/％沥青层模量/ＭＰａ上基层模量/ＭＰａ下基层模量/ＭＰａ底基层模量/ＭＰａ路基模量/ＭＰａ㊀㊀多层弯沉盆法㊀㊀底基层顶面８.９５ ２５９９１７５下基层顶面６.３０ ４６５０２５９９２０７上基层顶面８.９７ ３４４５４６５０２５９９２４７沥青层顶面３.５６４３８７３４４５４６５０２５９９３０２弯沉盆迭代法沥青层顶面０.３９５０６７５３７１１８６２１９４９３１６３.３㊀路基回弹模量反演结果及修正系数由于路基材料本身所固有的应力依赖特性ꎬ在荷载作用下土基在路面结构中所受应力状态与实验室三轴试验所受应力状态不同ꎬ故通过ＦＷＤ反演路基回弹模量与实验室三轴试验得到的土体回弹模量不同[６ꎬ１２]ꎮ经验法ＡＡＳＨＴＯ１９９３和力学 经验法ＭＥＰＤＧ的路面设计方法都是基于土的室内三轴试验回弹模量作为输入参数ꎬ故在路面结构层上通过弯沉盆反演得到的路基回弹模量需要乘以修正系数Ｃ转换成当量的室内三轴试验回弹模量值[１３－１６]ꎮ３０㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀山东建筑大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年㊀否则ꎬ采用未经修正的ＦＷＤ反演土基回弹模量ꎬ将导致按照原设计指标设计的路面结构厚度偏薄ꎬ使路面结构产生早期破坏ꎮ修正系数Ｃ计算如式(２)表示为Ｃ＝ＭＲ(Ｌａｂ)/Ｅ(ＦＷＤ)(２)式中:ＭＲ(Ｌａｂ)为室内路基材料回弹模量ꎬＭＰａꎻＥ(ＦＷＤ)为路基ＦＷＤ反演回弹模量ꎬＭＰａꎮ路基材料回弹模量通过在现场进行动态贯入检测ꎬ得到路基材料回弹模量平均值为１２７.４ＭＰａꎮ根据式(２)计算得到相应层位的土基回弹模量修正系数见表３ꎬ从路表到底基层顶面反演路基回弹模量修正系数依次增大ꎬ沥青层顶面反演路基回弹模量修正系数为０.４２ꎮ表３㊀路基回弹模量反演结果及修正系数表检测层位路基回弹模量反演结果/ＭＰａ路基回弹模量修正系数沥青层顶面３０２０.４２上基层顶面２４７０.５２下基层顶面２０７０.６２底基层顶面１７５０.７３４㊀结论对高速公路的路面进行逐层铣刨ꎬ并在各结构层表面相同平面坐标点进行逐层ＦＷＤ弯沉盆检测ꎬ利用多层弯沉盆的模量反演方法ꎬ得到路面各结构层的弹性模量及不同应力状态下路基的弹性模量ꎮ主要结论如下:(１)多层弯沉盆法与路表弯沉盆迭代法模量反演结果相比较ꎬ沥青层㊁上基层㊁下基层㊁底基层㊁路基分别相差１５.５％㊁５５.９％㊁１４８.４％㊁３３.４％㊁４.６％ꎬ沥青层和路基模量相差较小ꎬ而半刚性基层(上基层㊁下基层㊁底基层)差别较大ꎮ(２)从底基层顶面到沥青层顶面ꎬ路基反演回弹模量修正系数逐渐减小ꎬ即从０.７３逐渐减小到０.４２ꎬ而路基回弹性模量随检测层位升高即随压应力的减小而增大ꎬ具有显著的应力依赖性ꎮ参考文献:[１]㊀梁新政ꎬ王复明ꎬ孔宪京.路基模量反演结果分析[Ｊ].岩土工程学报ꎬ２０００ꎬ２２(５):６１９－６２１.[２]㊀姬亦工ꎬ王复明ꎬ郭忠印.基于落锤式弯沉仪(ＦＷＤ)动态数据的路面模量反演方法[Ｊ].土木工程学报ꎬ２００２ꎬ３５(３):３１－３６. [３]㊀ＪＴＧＤ５０ ２０１７ꎬ公路沥青路面设计规范[Ｓ].北京:人民交通出版社ꎬ２０１７.[４]㊀邱欣ꎬ防青ꎬ游庆龙.基于ＦＷＤ动态弯沉盆参数的沥青路面模量反演分析[Ｊ].长安大学学报(自然科学版)ꎬ２０１３ꎬ３３(６):４２－４８.[５]㊀ＷａｎｇＦＭꎬＬｙｔｔｏｎＲＬ.Ｓｙｓｔｅｍｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｂａｃｋ￣ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｐａｖｅｍｅｎｔｌａｙｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[Ｊ].ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＲｅｃｏｒｄＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＢｏａｒｄꎬ１９９３ꎬ１３８４:１－７.[６]㊀韦金城.一种沥青路面结构层模量反演方法:中国ꎬＺＬ２０１５１０１５６００７.７[Ｐ].２０１７－０９－１５.[７]㊀任宪磊ꎬ王昊ꎬ殷昭伟.路面模量反演的修正迭代法研究[Ｊ].山东科技大学学报(自然科学版)ꎬ２００８ꎬ２７(１):５５－５６ꎬ６０. [８]㊀邱欣.基于ＦＷＤ的半刚性基层沥青路面模量参数反演及校正方法研究[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００９.[９]㊀谢辉.基于ＦＷＤ检测的半刚性基层沥青路面结构性能评价[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００７.[１０]谢辉ꎬ郭忠印ꎬ丛林.ＦＷＤ荷载下的多层弹性体系沥青路面动力响应[Ｊ].交通与计算机ꎬ２００６ꎬ２４(３):４９－５１.[１１]丛林.既有半刚性基层沥青路面结构性能的评价[Ｄ].上海:同济大学ꎬ２００３.[１２]杨永顺ꎬ王林ꎬ韦金城.永久性路面研究[Ｒ].济南:山东省交通科学研究院ꎬ２００８.[１３]ＳａｘｅｎａＰꎬＴｏｍｐｋｉｎｓＤꎬＫｈａｚａｎｏｖｉｃｈＬꎬｅｔａｌ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｌａｙｅｒｓｉｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ￣ｅｍｐｉｒｉｃａｌｐａｖｅｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎｇｕｉｄｅ[Ｊ].ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＲｅｃｏｒｄＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＢｏａｒｄꎬ２０１０ꎬ２１８６:１１１－１１９.[１４]ＡＡＳＨＴＯ１９９３ꎬＧｕｉｄｅｆｏｒｄｅｓｉｇｎｏｆｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｓ].ＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＤＣ:ＡｍｅｒｉｃａｎＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈｗａｙａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＯｆｆｉｃｉａｌｓꎬ１９９３.[１５]ＲｏｈｄｅＧＴꎬＳｍｉｔｈＲＥ.ＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｄｅｐｔｈｔｏａｐｐａｒｅｎｔｓｔｉｆｆｌａｙｅｒｆｒｏｍＦＷＤｄａｔａ.ＲｅｓｅａｒｃｈＲｅｐｏｒｔ１１５９－１[Ｒ].ＣｏｌｌｅｇｅＳｔａｔｉｏｎ:ＴｅｘａｓＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ１９９１.[１６]ＨｅｅＭＰ.ＵｓｅｏｆＦＷＤｍｕｌｔｉ￣ｌｏａｄｌｅｖｅｌｄａｔａｆｏｒｐａｖｅｍｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ[Ｄ].Ａｌａｂａｍａ:ＡｕｂｕｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２００１.(学科责编:朱志鹍)。

第４７卷第１期２０２１年３月湖南交通科技ＨＵＮＡＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４７Ｎｏ．１Ｍａｒ．，２０２１ 收稿日期：２０２００５?２１作者简介：臧国帅（１９９２—），男，工程师，研究方向：道路工程。

文章编号：１００８８４４Ｘ（２０２１）０１?００６０?０４基于ＦＷＤ的沥青路面弯沉预测模型对比分析臧国帅，金光来（江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏南京　２１１０８６） 摘　要：为了有效利用ＦＷＤ检测仪器，提高弯沉检测效率和精度，分别利用回归分析技术和ＢＰ神经网络智能方法，建立了基于ＦＷＤ动态弯沉预测静态弯沉的预测模型，分析了模型影响因素，并对比了２种模型的预测效果。

研究表明：弯沉检测层位、ＦＷＤ系统误差、弯沉测试范围均对弯沉预测模型有较大影响；与回归模型相比，ＢＰ神经网络模型的均方根误差降低了１０μｍ，平均相对误差降低了４ ６％，预测效果较优；回归模型的路网结构强度评价结果偏于不安全。

关键词：弯沉；落锤式弯沉仪；贝克曼梁；神经网络；回归分析 中图分类号：Ｕ４１６ ２２３文献标志码：Ｂ 长期以来，我国使用贝克曼梁弯沉仪检测路面弯沉，已积累了大量的实测数据与经验，建立了相关评价标准［１］，但是贝克曼梁（ＢＢ）法检测弯沉存在人工操作强度大、效率低等缺点［２］，无法满足城市道路的路网结构强度检测需求。

因此发展快速、高效的无损检测技术十分必要。

落锤式弯沉仪（ＦＷＤ），可以很好地模拟路面实际行车荷载作用，数据量测系统速度快、精度高。

目前，国内外学者对基于ＦＷＤ预测静态弯沉进行了大量研究，研究表明ＦＷＤ弯沉与ＢＢ弯沉之间具有良好的相关关系［３－７］。

郑元勋等［８］发现落锤式弯沉仪稳定性高，且能较好地模拟行车荷载，ＦＷＤ弯沉与ＢＢ弯沉的相关性受试验路段结构及地域条件影响较大。

郑飞军等［９］发现ＦＷＤ荷载级位和路基种类对ＦＷＤ弯沉与ＢＢ弯沉的相关性有影响。

孙璐等［１０］针对路基弯沉，基于回归分析及神经网络方法，构建了ＦＷＤ弯沉与ＢＢ弯沉弯沉之间的分析模型，结果表明神经网络模型预测效果最好。

FWD在沥青路面罩面设计中的应用沥青路面罩面设计中，FWD（Falling Weight Deflectometer）是一种常用的测试工具，在评估路面结构的性能和强度方面起着重要的作用。

FWD是一种用来测定路面转向弹性的测试设备，可以通过落重对路面施加动态力量，然后测量路面的反应来评估其结构的健康状况。

下面将详细介绍FWD在沥青路面罩面设计中的应用。

首先，FWD可以帮助评估罩面层的性能和质量。

沥青路面罩面是路面结构中的最上层，直接受到车辆荷载和环境因素的作用，其质量和强度对路面的整体性能至关重要。

通过FWD测试，可以测量并评估罩面层的转向弹性模量、反弯刚度等参数，从而确定罩面层的质量和性能是否符合设计要求。

其次，FWD可以用来监测沥青路面罩面层的老化和损伤情况。

由于罩面层处于路面结构的最上层，容易受到紫外线、温度变化、水分等环境因素的影响，长时间的使用和车辆荷载也会对罩面层产生影响。

通过定期进行FWD测试，可以及时监测罩面层的转向弹性变化，从而判断罩面层是否受到老化或损伤，及时采取维修和保养措施，延长罩面层的使用寿命。

第三，FWD还可以用于进行沥青路面罩面层的设计和优化。

在罩面层的设计过程中，需要确定罩面层的材料、厚度和施工工艺等参数。

通过FWD测试可以获得罩面层的转向弹性模量、反弯刚度等数据，有助于优化罩面层的设计方案。

通过分析不同材料、厚度和施工工艺的组合，可以找到最佳的罩面层设计方案，提高路面的性能和寿命。

此外，FWD还可以用于进行路面结构的评估和分析。

除了评估罩面层的性能外，FWD还可以测量和评估其他层（如基层、底基层等）的转向弹性模量、反弯刚度等参数。

通过对整个路面结构的测量和分析，可以确定路面结构的健康状况和强度，有助于预测路面的寿命和维修计划，从而提高路面的使用效益。

综上所述，FWD在沥青路面罩面设计中的应用非常广泛。

它可以用于评估罩面层的性能和质量，监测罩面层的老化和损伤情况，进行罩面层的设计和优化，以及评估和分析整个路面结构的性能和强度。

用FWD分析路面结构西泽辰男*阿部长门**摘要：在路面结构分析中,准确评价路面结构是重要的,作为非破坏性的路面评价设备有落锤式弯沉仪(FWD)。

由FWD测定弯沉值和弯沉盆形状评价路面结构安全性,需先判定FWD测定中的误差,由FWD测定的弯沉值反求各层弹性模量,使之在同一区间内大体相近,不同区间路面使用寿命差异较大。

关键词：FWD 弯沉测定反算分层弹性模量变异系数路面寿命*：石川工业专科学校环境都市工程系教授，工学博士。

**：东亚道路工程有限公司技术部工学博士。

前言判断路面结构现在处于什么样的状态，预测今后的变化，在路面管理中是十分重要的。

为了预测包含面层的整个铺装层的状态，有必要正确评价现有的路面结构。

评价路面结构的安全性有不同的方法，但作为非破坏性评价最现实的方法是测定弯沉。

路面弯沉值，反映了路床、基层、面层整体的结构承载性能。

FWD(Falling Weight Deflectometer)采用相当于交通荷载作用快速测定弯沉的设备被开发，成为测定路面弯沉的世界标准设备。

虽然通常的FWD采用与交通荷载大小相对应的荷载，但也利用荷载水平较低的手持式小型FWD测定弯沉。

用FWD评价路面结构的目的是：①掌握某一区间内路面结构的整体状况；②发现区间内的异常路段；③选择破损路段的维修工艺；④向设计方反馈现场实绩。

第①，通过将长区间内的实测弯沉值和设计标准值进行比较，判定区间整体的安全性和路面结构修复的必要性，采用道路网水平作为评价的基础资料。

为此需进行基于弯沉偏差的统计分析，还应通过反算方法求分层弹性模量，根据疲劳破坏标准计算路面剩余寿命，可进行未来的路面结构评价。

第②，确定较该路段平均弯沉异常大的路段，编制出依据弯沉水平制定的维修计划。

第③，确定路面结构破坏直接的原因，得出采用何种维修规模的分析资料，确认维修后路面结构的恢复程度。

第④，从路面状况和反算求出各铺装层的弹性模量和路床承载力的关系，验证设计中采用的各种参数的合理性，作为调整路面设计的分析资料。