路面结构模量反算操作说明

通过落锤式弯沉仪(FWD)测定路面动态弯沉盆信息，并反算路面结构层模量，对旧路改建或路面结构无破损检验工作具有重要的意义。Mpave路面结构模量反算模块可实现FWD测定路面弯沉信息反算路面各结构层模量。该模块具体操作流程如下：

FWD测定路面弯沉信息

• 仪具与材料技术要求

  落锤式弯沉仪（FWD）由荷载发生装置、弯沉检测装置、控制系统与牵引车等组成， 具体要求如下：

（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 器测试。如无特殊需要，重锤的质量为（200±10）kg，可产生（50±2.5）kN 的冲击荷载。 承载板呈十字对称分开成 4 部分，且底部固定有橡胶片，直径一般为 300mm，也可为 450mm。

（2）弯沉检测装置：由一个或多个位移传感器组成，位移分辨力不大于 0.001mm， 如图 T 0953 所示。承载板中心应设有一个位移传感器，其他位移传感器与中心处传感器呈 线性布置，一般分布在距离承载板中心 2500mm 的范围内。用于反算路面结构层模量时， 位移传感器总数应不少于 7 个，且应包括 0mm、300mm、600mm、900mm 处四个位置。

（3）控制系统：在冲击荷载作用的期间内，测量并记录冲击荷载及各个位移传感器 所在位置的动态变形。

（4）牵引车：牵引 FWD 并安装控制装置的车辆。

• 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仪具与材料技术要求第 2 条的 要求。 （2）检查 FWD 的车况及使用性能，确保功能正常。

（3）将 FWD 牵引至测试地点，牵引 FWD 行驶的速度不宜超过 50km/h。

（4）开启 FWD，对传感器进行标定。

• 测试步骤 （1）将 FWD 牵引至测试路段起始位置，输入测试位置信息，设定好状态参数。

（2）将承载板中心位置对准测点，测点一般应布置在车道轮迹带处。落下承载板， 放下弯沉检测装置的各传感器。

（3）启动荷载发生装置，落锤瞬即自由落下，冲击力作用于承载板上，又立即自动 提升至原来位置固定。同时，记录荷载数据，各个位移传感器测量并记录路表变形数据， 变形峰值即为弯沉值。每个测点重复测试应不少于 3 次。

（4）提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复（2）-（3）步骤完 成测试路段的测试。

路面结构模量反算模块操作说明

• 新建项目

  登录Mpave路面结构计算与设计系统后，点击新建项目，分析类型选择路面结构模量反算(Beta)，输入项目名称与项目描述，并点击保存按钮。

  

• 预设路面结构材料

  点击左侧菜单栏中路面材料设置，选择或新建路面结构的预设模量。

• 设置路面各结构层厚度及预设材料属性

点击左侧菜单栏中路面结构设置，设置路面结构的各结构层信息，并点击绘制按钮。

• 设置FWD等效荷载

点击左侧菜单栏中荷载设置，输入FWD冲击荷载的大小及承载板半径。

• 录入路面动态弯沉盆信息

点击左侧菜单栏中FWD数据录入，输入FWD位移传感器位置及各测点弯沉值，并点击绘制按钮。

• 路面结构数值模型离散

点击左侧菜单栏中数值结构离散，选择合适的离散等级，一般而言，密度越粗糙，计算所需消耗的时间越短，但后损失一定的计算精度。推荐设置为2即可。

• 路面结构层模量反算求解

点击左侧菜单栏中数值求解，确认后等待求解完成，在软件右侧底部可查看求解进度。

• 结果查看与分析

点击左侧菜单栏中结果查看，查看反算的路面各结构层模量，以及求解的收敛信息，判断求解的准确度。收敛结果如图9所示，可看出随着迭代步的增加，迭代误差逐步减少，并在达到一定容差后停止，可判断该反算过程收敛。

图8 反算模量结果

图9 计算收敛信息