道路醫(yī)生的無損檢測就不是X光那么簡單了 - 副本

現(xiàn)階段，我國道路的檢測主要是針對破損路段通過目測的方法發(fā)現(xiàn)病害和破損。這種低成本的無損檢測不僅無法應(yīng)對檢測路面以下的內(nèi)部情況，也無法應(yīng)對日益發(fā)達的道路設(shè)施和繁重的交通壓力。我們迫切需要一種技術(shù)，可以經(jīng)濟有效地監(jiān)控路網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)，并優(yōu)先為維修養(yǎng)護作業(yè)提供準(zhǔn)確、及時的信息，使道路檢測方法從定期的局部檢查向連續(xù)的路網(wǎng)健康監(jiān)控方向發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展，路面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和分析已經(jīng)從手動向自動化方向發(fā)展。盡管自動化技術(shù)花費巨大，但可以有效避免人工方法帶來的誤差，并且數(shù)據(jù)采集工作可以在不影響交通的情況下完成。數(shù)據(jù)自動化采集道路數(shù)據(jù)的主要裝備是安裝在車輛后面和側(cè)面的光學(xué)相機，它可以持續(xù)拍攝并保存圖像，以便技術(shù)人員可以在辦公室分析圖像并利用數(shù)據(jù)計算道路病害。目前，評價公路的無損檢測技術(shù)主要有以下五種：落錘式彎沉儀落錘式彎沉儀（FWD）率先在歐洲使用，并從20世紀(jì)80年代開始在美國使用。FWD是用作測量路面物理性質(zhì)的儀器，主要由供電裝置、控制系統(tǒng)、承載盤、彎沉傳感器、數(shù)據(jù)存儲和處理系統(tǒng)組成。FWD檢測是一種無損檢測過程，檢測不僅快速而且不需要清除路面材料,如圖2所示。因此，比其他有損檢測方法更受歡迎。FWD檢測的是道路彎沉值（根據(jù)ASTC131—2014標(biāo)準(zhǔn)，道路彎沉值應(yīng)為車輛停下時檢測的值），是一種間斷行駛測量方法：測點與測點之間正常行駛，到測點位置時車輛停止。FWD法使用動態(tài)荷載作用于路面表面，模擬單輪荷載，每個測量位置的彎沉單位可達到μm。該方法可測量沖擊荷載作用于路面時的道路垂直彎沉響應(yīng)。使用FWD進行測試時，影響彎沉的主要因素是路面各層厚度、各層材料類型、材料質(zhì)量、路基支撐、環(huán)境因素、路面不連續(xù)性以及路面結(jié)構(gòu)的種類?；贔WD的原理，20世紀(jì)90年代末，丹麥公司提出了一種改進裝置——滾動式彎沉儀（RWD），最新型的RWD于2003年推出。它包含一個16.2m長的拖車，通過一個固定的雙輪裝配，在后單軸上對路面結(jié)構(gòu)施加80kN的標(biāo)準(zhǔn)荷載。RWD采用輪跡重疊的方法在路的表面測試輪胎的偏斜方向，首先記錄輪胎無偏斜時的路面變形值，接下來讀取各測試點的激光讀數(shù)，三角激光儀安裝在檢測車的一根鋁梁上，每間隔2.6m測量一次路面情況。該系統(tǒng)有100mm的測量范圍，精度達到了±0.0245mm。運行時，采用空間重合的方法來收集變形和非變形狀態(tài)的數(shù)據(jù)，通過3D有限元分析方法可以較好地得到道路各層的回彈模量參數(shù)，反映路面的承載能力和生命周期。探地雷達探地雷達（GPR）是利用高頻脈沖電磁探測地質(zhì)目標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種電磁波方法，可以提供高分辨率的地下二維和三維圖像。由天線發(fā)射的電磁波在材料中傳播，其速度由材料的介電特性所決定。如果電磁波遇到了埋藏的物體或到達了兩種介電特性不同的材料的邊界，那么電磁波的部分能量會被反射回表面，而剩下的部分會繼續(xù)向下傳播。天線接收到反射波，并將數(shù)據(jù)記錄在數(shù)字存儲設(shè)備中以便分析。單頻GPR可以在不阻斷交通的情況下準(zhǔn)確地繪制道路的各層結(jié)構(gòu)。在路面分層過多的情況下，反射波可能會互相干擾，需要使用特殊的數(shù)據(jù)處理方法來提取層信息。宏觀構(gòu)造深度路面的宏觀構(gòu)造深度（MTD）是輪胎和路面接觸表面凹凸不平的開口孔隙的平均深度，即反映路面的抗滑水平。MTD可以用來衡量路面（抗滑性）的摩擦特性及檢測路面施工期間的瀝青混凝土的泛油、分離或不均勻性。MTD值低表示表面光滑，高則表示表面粗糙。測量MTD值一般采用激光輪廓法，通過電機驅(qū)動傳感器進行掃描，通過水平分量和垂直分量的采集，得出被測路面的輪廓數(shù)據(jù)。國際平整度指數(shù)國際平整度指數(shù)（IRI）是由世界銀行在1986年提出的，如今在測量路面平整度中被廣泛應(yīng)用。該指數(shù)表明了司機與乘客在車輛行駛中的舒適程度。IRI通常使用四分車（也叫金車）來測量，至少連續(xù)測量160m（約為0.1mi），以規(guī)定速度行駛在路面上，分析行駛距離內(nèi)動態(tài)反應(yīng)懸掛系的累積豎向位移量。人們通過測量道路的輪廓來獲得IRI值主要有兩種方法，即人工測量和移動測量。人工測量需要一個人推著小推車測量，調(diào)查速度是人的行走速度；移動測量是使用配備了輪廓儀和加速度計的測量車輛，速度為正常行駛速度。道路外形由測得的加速度的雙重積分計算得出。面波的頻譜分析面波的頻譜分析（spectralanalysisofsurfacewave,SASW）法，簡稱SASW法。SASW法的工作原理是：作用沖擊荷載，利用雙傳感通道間的相位差來測量在土壤中傳播的面波的色散特性，通過數(shù)據(jù)