[发明专利]基于角度的动态弯沉获取方法

说明书

技术领域

本发明属于公路路基路面无损检测和评价技术领域，具体地，涉及一种基于角度的动态弯沉获取方法。

背景技术

路面弯沉的检测是评价路面承载力的基础，对于工程质量的控制和检验至关重要，此外，它还决定着路网养护决策的科学化水平和可信度，直接影响养护资金分配和旧路改造设计的合理性。虽然世界各国测试弯沉的设备和方法有所不同，但对弯沉基本概念的理解是相同的。弯沉定义一般是指路基或路面表面在规定标准车的荷载作用下轮隙位置产生的总垂直变形值（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm为单位。

路面结构承载力的合理定义为：路面结构在达到不能接受的结构性破坏或功能性破坏之前，所能承受的一定类型车辆的通过次数。一般认为，沥青路面开裂造成的结构性破坏主要与面层材料中的最大拉应力或最大拉应变有关，路面出现车辙或者平整度降低造成的功能性破坏主要与基层或路基散粒体材料中的最大压应力或最大压应变有关。

我国柔性路面设计是以回弹模量作为设计参数，以弯沉作为力学控制指标。其力学定义为模型在竖向力作用下的表面竖向位移分量，即路基路面在荷载作用下，顶面发生的垂直变形。虽然大量实践和研究资料表面，路基弯沉与其承载力并不存在简单的线性关系，但弯沉还是从某种程度上反映了路基路面的承载能力。如果弯沉值过大，其变形也就越大，路面各层也就容易破裂。

目前我国路面检测仍主要依赖上世纪60年代从加拿大引进的贝克曼梁路面弯沉测定法，采用人工读数、徒手记录的方式，测速慢、精度低、可靠性差。近来也有采用高精度的激光测距传感器直接测量路面的弯沉变形量，由于道路表面纹理的复杂，此方法只能静态条件，不适合动态条件下测量。

路面结构的承载能力主要取决于其应力应变状态，以贝克曼梁观测到的弯沉来评价路面承载能力存在明显的不合理性。20世纪80年代以来，随着落锤式弯沉仪逐步得到广泛应用，根据弯沉盆信息反算路面结构层模量、进而评价路面承载能力在国际上受到普遍重视，并显示出高新技术带来的巨大经济社会效益。然而据了解，我国绝大部分FWD用户单位没有配套的分析软件，FWD也仅作为一种高精度的弯沉测量仪器在使用，没有发挥出其应有的作用。

交通部公路研究所研制的JG-2005型激光自动弯沉仪，用于进行路面强度指标检测，它的工作原理与贝克曼梁的工作原理是相同的，都是利用杠杆原理，通过杠杆的位移来测量路面的变形。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于角度的动态弯沉获取方法，该方法能够针对动态测量的路面变形速度，快速、准确地计算出路面动态弯沉值。

为解决现有技术中的“测速慢、精度低、可靠性差”等技术问题，本发明提出了一种基于角度的动态弯沉获取方法，包括以下步骤：

步骤1、当安装在检测车上的动态弯沉检测设备随着检测车行进到需要检测的弯沉路段时，位于弯沉盆外的参考多普勒测速仪和位于弯沉盆内的多个多普勒测速仪分别测量对应路面测点相对于多普勒测速仪在多普勒测速仪轴心线方向上的运动速度，动态弯沉检测设备的负载横梁上的角速度传感器测量所述多普勒测速仪共同的旋转角速度，动态弯沉检测设备上的速度传感器测量动态检测设备沿所述检测车的行车方向的运动速度；

步骤2、根据在步骤1中测量的旋转角速度、所述动态检测设备沿行车方向的运动速度、所述参考多普勒测速仪的测量值、以及所述参考多普勒测速仪的安装角度，获取负载横梁因旋转产生的负载横梁与路面的夹角；

步骤3、根据所述位于弯沉盆内的多个多普勒测速仪的测量值、在步骤1中测量的旋转角速度、所述位于弯沉盆内的多个多普勒测的安装角度、在步骤2中获取的所述负载横梁与路面的夹角、所述动态检测设备沿行车方向的运动速度，获取所述弯沉盆内的多个多普勒测速仪对应测点的路面变形速度；

步骤4、根据弯沉盆曲线斜率方程，以在步骤3所获取的对应测点的路面变形速度作为输入，建立相应的弯沉盆斜率方程组；

步骤5、通过求解所述弯沉盆斜率方程组，得到弯沉盆斜率方程参数，从而获取所述弯沉路段的动态弯沉值。

本发明的有益效果在于：

现有技术为静态采集，无法满足高速检测的要求，而本发明支持高速检测情况下路面动态弯沉的快速、准确计算，使得高速检测方法得以完整应用，摆脱了现有技术效率低下的弱点，快速高效测量弯沉值，节约人力物力。现有技术为单点采集，无法满足高频率的要求，而本发明可在高频率测点、多种间距采样情况下，提供连续的动态弯沉测量结果，对路段的综合评估更加准确可信。

附图说明