專利名稱：一種路面彎沉測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路路基路面無(wú)損檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種路面彎沉測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
路面彎沉檢測(cè)與分析是路面承載力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，是路面使用性能評(píng)定的重要組成部分，它不僅對(duì)檢驗(yàn)和控制工程質(zhì)量至關(guān)重要，而且決定路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)化水平，直接影響?zhàn)B護(hù)資金分配和舊路改造設(shè)計(jì)的合理性。目前彎沉值的測(cè)試方法很多，例如貝克曼梁法，落錘式彎沉儀，自動(dòng)彎沉儀檢測(cè)車等。貝克曼梁法，在采集數(shù)據(jù)時(shí)，需要參照當(dāng)時(shí)的地理環(huán)境，路面環(huán)境，天氣因素等做后期的校正，并且在測(cè)量過(guò)程中，由于是人工讀數(shù)，所以讀取百分表的數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生很大的誤差影響。落錘式彎沉儀測(cè)量路面彎沉的基本原理是用過(guò)一定質(zhì)量的重物，自由落下錘擊一塊具有一定剛性的承載板作用于路面，然后用過(guò)力傳感器和按一定距離布置的位移傳感器測(cè)定路表所受到的沖擊力和變形響應(yīng)，即彎沉盆。從而可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)反算路面結(jié)構(gòu)各層的模量，作為對(duì)路面整體強(qiáng)度的評(píng)價(jià)依據(jù)。但是，這種方法存在著數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差，由于系統(tǒng)誤差引起的測(cè)量誤差大，運(yùn)輸不便，實(shí)用性差等缺點(diǎn)。另外，現(xiàn)有各種測(cè)量方法，受到人為因素和外界環(huán)境因素的干擾很大，而且數(shù)據(jù)的采集是單個(gè)采用點(diǎn)的集合，所以需要在每個(gè)采用點(diǎn)需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，這就要求被測(cè)量的公路段需要封路，不僅影響了交通的流暢性，對(duì)檢測(cè)人員來(lái)說(shuō)還具有一定的危險(xiǎn)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種路面彎沉測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，克服現(xiàn)有測(cè)量準(zhǔn)確低，測(cè)量易受人為因素影響的缺陷。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明首先提供一種路面彎沉測(cè)量裝置，其特征在于，包括加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集卡、處理器、輸出設(shè)備，所述加速度計(jì)埋設(shè)在待測(cè)路面的面層中，通過(guò)信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡連接在所述處理器的通信接口，所述處理器還連接所述輸出設(shè)備。所述處理器接收所述數(shù)據(jù)采集卡采樣的所述加速度計(jì)測(cè)量的路面彎沉加速度，計(jì)算出所述加速度計(jì)所在位置的路面彎沉，通過(guò)所述輸出設(shè)備輸出。作為優(yōu)化的技術(shù)方案，本路面彎沉測(cè)量裝置還包括凹形座，蓋板，所述加速度計(jì)安裝在凹形座內(nèi)，所述蓋板蓋在所述加速度計(jì)上，所述凹形座嵌入待測(cè)路面的面層內(nèi)，所述蓋板位于路面下方。本發(fā)明同時(shí)提供上述路面彎沉測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、在待測(cè)路段上選取某待測(cè)點(diǎn)，在該待測(cè)點(diǎn)上鉆孔，將所述加速度計(jì)埋入孔內(nèi)的面層中，加速度計(jì)的信號(hào)線通過(guò)切槽引至路邊；然后以面層材料或樹脂材料填平該孔以及切槽；
O)、在路邊將加速度計(jì)的信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡與處理器，處理器與輸出設(shè)備裝配，載重車停靠在待測(cè)點(diǎn)后方，隨時(shí)準(zhǔn)備測(cè)量；(3)、啟動(dòng)采集處理器和數(shù)據(jù)采集卡，準(zhǔn)備采集所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，司機(jī)將載重車發(fā)動(dòng)，駛向所述加速度計(jì)所在位置，當(dāng)所述載重車距離所述加速度計(jì)埋設(shè)點(diǎn)一定距離處， 啟動(dòng)所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集；(4)、所述載重車后軸壓過(guò)所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)一定距離后，即減速停止。(5)、切斷加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集；(6)、所述處理器進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算出所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)的彎沉，并發(fā)送到輸出設(shè)備輸出。上述測(cè)量方法的測(cè)量原理是載重車經(jīng)過(guò)待測(cè)點(diǎn)附近以及壓過(guò)該待測(cè)點(diǎn)的過(guò)程中，由于軟性路面的變形擠壓傳導(dǎo)到加速度計(jì)上，加速度計(jì)會(huì)發(fā)出變化的電信號(hào)，即路面沉降的加速度，設(shè)加速度計(jì)采樣的路面沉降的加速度為a，則路面沉降速度νΔ = V(l+aAt，路面沉降量= V(lAt+aAt72。即利用單點(diǎn)積分，求解待測(cè)點(diǎn)處的彎沉值。用該計(jì)算方法得到的值，即為路面的真實(shí)彎沉值，可以與其貝克曼梁彎沉法測(cè)量的彎沉值做比對(duì)，并作為其標(biāo)定的依據(jù)。本發(fā)明的加速度計(jì)埋設(shè)法，將加速度計(jì)埋在面層內(nèi)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，不受人為讀數(shù)和外界環(huán)境因素的影響，提高了采集可靠性、準(zhǔn)確性。不同于已有的重載荷下單點(diǎn)沖擊路面獲取彎沉值的方法，本方法在采集路面彎沉值時(shí)，整個(gè)采集過(guò)程是動(dòng)態(tài)連續(xù)的，確保了準(zhǔn)確性。另外，本發(fā)明的重復(fù)性好，便于對(duì)路面的長(zhǎng)期監(jiān)控檢測(cè)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的T型沉降儀的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為本發(fā)明的T型沉降儀去掉蓋板的俯視圖。圖4為本發(fā)明的T型沉降儀未安裝加速度計(jì)的立體圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，本裝置包括若干加速度計(jì)——第一加速度計(jì)1、第二加速度計(jì)2、第三加速度計(jì)3、第四加速度計(jì)4，各加速度計(jì)通過(guò)控制器，連接到數(shù)據(jù)采集卡， 數(shù)據(jù)采集卡采用便攜式數(shù)據(jù)采集卡，便攜式數(shù)據(jù)采集卡安裝在電腦內(nèi)，電腦起到處理器和輸出設(shè)備的作用。所述加速度計(jì)埋設(shè)在待測(cè)路面的面層中，通過(guò)信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡連接在所述處理器的通信接口，所述處理器還連接所述輸出設(shè)備。結(jié)合圖2、3、4所示的T型沉降儀，T型沉降儀包括加速度計(jì)13、凹形座12、蓋板11， 每個(gè)加速度計(jì)13放置在凹形座12內(nèi)，加速度計(jì)上面放上蓋板11，凹形座12設(shè)有一個(gè)U形開口，便于從側(cè)面連接及速度計(jì)的信號(hào)線。再如圖2所示，在待測(cè)路面的現(xiàn)場(chǎng)布置中，選取一段4米長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)路段，任意選取一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置，用鉆孔器在測(cè)量點(diǎn)位置鉆一個(gè)直徑為60mm的孔，將裝有加速度計(jì)的T型沉降儀埋入道路的面層14中，使剛性凹形座12距離路面10的深度為20-25mm。T型沉降儀用黑色的環(huán)氧樹脂膠粘接在路面圓孔內(nèi)，并用黑色的環(huán)氧樹脂膠或浙青將該圓孔填平至路面相同的高度。加速度計(jì)的信號(hào)線通過(guò)在路面上切槽引至路邊的接線盒內(nèi)，當(dāng)將信號(hào)線埋入該槽后，也用黑色的環(huán)氧樹脂膠將該槽填平。加速度計(jì)的信號(hào)線終端放入一個(gè)埋入路邊的接線盒內(nèi)，并做好與數(shù)據(jù)采集卡的接線插頭，該接線盒可防水?，F(xiàn)場(chǎng)布施完成后，采集信號(hào)的電纜引到路邊，所以在采集過(guò)程中，不需要封路，也不需要工作人員在公路上采集數(shù)據(jù)，只需要一名工作人員，在路邊安全地帶，操作采集電腦采集數(shù)據(jù)。大大提高了公路運(yùn)輸?shù)牧鲿承院筒僮魅藛T自身的安全性。當(dāng)準(zhǔn)備需要做路面彎沉測(cè)試的時(shí)候，就將控制器，裝有數(shù)據(jù)采集卡的采集電腦，放置在路邊安全地帶，連接好所有的電氣線纜，當(dāng)載重車輛壓過(guò)埋有加速度計(jì)的路面時(shí)，就可以采集數(shù)據(jù)了。數(shù)據(jù)采集完畢后，將控制器和采集電腦拆除移走，加速度計(jì)的接線端子置于路邊的固定接線盒內(nèi)，不需要移除，可用于下次試驗(yàn)使用。每次需要采集數(shù)據(jù)的時(shí)候，只需要在路邊安置好采集電腦和若干信號(hào)線，就可以采集了，省時(shí)省力，便于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)整個(gè)路段的路基結(jié)構(gòu)變化。如果監(jiān)測(cè)完畢，可以將預(yù)埋的加速度計(jì)和T型沉降儀取出，重復(fù)使用，降低了成本。上述路面彎沉測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟(1)、在待測(cè)路段上選取某待測(cè)點(diǎn)，在該待測(cè)點(diǎn)上鉆孔，將所述加速度計(jì)埋入孔內(nèi)的面層中，加速度計(jì)的信號(hào)線通過(guò)切槽引至路邊；然后以面層材料或樹脂材料填平該孔以及切槽；O)、在路邊將加速度計(jì)的信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡與處理器，處理器與輸出設(shè)備裝配，載重車?？吭诖郎y(cè)點(diǎn)后方，隨時(shí)準(zhǔn)備測(cè)量。(3)、啟動(dòng)采集處理器和數(shù)據(jù)采集卡，準(zhǔn)備采集所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，司機(jī)將載重車發(fā)動(dòng)，駛向所述加速度計(jì)所在位置，當(dāng)所述載重車距離所述加速度計(jì)埋設(shè)點(diǎn)IOOm距離處，啟動(dòng)所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集；(4)、所述載重車后軸壓過(guò)所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)IOm后，即減速停止。(5)、停止及速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集，(6)、所述處理器進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算出所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)的彎沉，并發(fā)送到輸出設(shè)備輸出。為了驗(yàn)證本發(fā)明測(cè)量方法的可行性，采用本發(fā)明方法與貝克曼梁法進(jìn)行了標(biāo)定比對(duì)，比對(duì)實(shí)驗(yàn)采用上述兩種方法，分別測(cè)量了四個(gè)測(cè)試點(diǎn)的彎沉，結(jié)果如下1、貝克曼梁測(cè)試結(jié)果貝克曼梁在原點(diǎn)處的測(cè)量結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種路面彎沉測(cè)量裝置，其特征在于，包括加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集卡、處理器、輸出設(shè)備，所述加速度計(jì)埋設(shè)在待測(cè)路面的面層中，通過(guò)信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡連接在所述處理器的通信接口，所述處理器還連接所述輸出設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路面彎沉測(cè)量裝置，其特征在于，還包括凹形座，蓋板，所述加速度計(jì)安裝在凹形座內(nèi)，所述蓋板蓋在所述加速度計(jì)上，所述凹形座嵌入待測(cè)路面的面層內(nèi)，所述蓋板位于路面下方。
3.—種權(quán)利要求1或2所述路面彎沉測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、在待測(cè)路段上選取某待測(cè)點(diǎn)，在該待測(cè)點(diǎn)上鉆孔，將所述加速度計(jì)埋入孔內(nèi)的面層中，加速度計(jì)的信號(hào)線通過(guò)切槽引至路邊；然后以面層材料或樹脂材料填平該孔以及切槽；(2)、在路邊將加速度計(jì)的信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡與處理器，處理器與輸出設(shè)備裝配，載重車?？吭诖郎y(cè)點(diǎn)后方，隨時(shí)準(zhǔn)備測(cè)量；(3)、啟動(dòng)采集處理器和數(shù)據(jù)采集卡，準(zhǔn)備采集所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)，司機(jī)將載重車發(fā)動(dòng)，駛向所述加速度計(jì)所在位置，當(dāng)所述載重車距離所述加速度計(jì)埋設(shè)點(diǎn)一定距離處，啟動(dòng)所述加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集；(4)、所述載重車后軸壓過(guò)所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)一定距離后，即減速停止；(5)、切斷加速度計(jì)的數(shù)據(jù)采集；(6)、所述處理器進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算出所述加速度計(jì)的埋設(shè)點(diǎn)的彎沉，并發(fā)送到輸出設(shè)備輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種路面彎沉測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。本發(fā)明的路面彎沉測(cè)量裝置，包括加速度計(jì)、數(shù)據(jù)采集卡、處理器、輸出設(shè)備，所述加速度計(jì)埋設(shè)在待測(cè)路面的面層中，通過(guò)信號(hào)線連接所述數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡連接在所述處理器的通信接口，所述處理器還連接所述輸出設(shè)備。本發(fā)明的加速度計(jì)埋設(shè)法，直接在軟性路面層預(yù)埋加速度計(jì)，直接實(shí)時(shí)采集載重車碾壓時(shí)路面的沉降速度，從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)采集彎沉值，并可作為貝克曼梁的標(biāo)定參考值。該方法與傳統(tǒng)的路面彎沉標(biāo)定方式相比較，不受外界采集環(huán)境的影響，不僅提高了測(cè)量精度，也提高了測(cè)量效率，有著十分廣泛的實(shí)用性和通用性。
文檔編號(hào)E01C23/01GK102337721SQ20111027650
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者張德津, 曹民, 曾星, 李清泉, 毛慶洲, 章麗萍, 谷偉華 申請(qǐng)人:武漢武大卓越科技有限責(zé)任公司