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(dá)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(jì)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(hù)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(fèi)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(jī)，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(jì)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(diǎn)與測點(diǎn)之間正常行駛，到測點(diǎn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(dá)到了±0.0245mm。運(yùn)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(dá)探地雷達(dá)（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(dá)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(jī)驅(qū)動傳感器進(jìn)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(jī)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(jì)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(jì)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)