专利名称：一种路面弯沉测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及公路路基路面无损检测和评价技术领域，具体涉及一种路面弯沉测量装置及其测量方法。
背景技术：
路面弯沉检测与分析是路面承载力评价的基础，是路面使用性能评定的重要组成部分，它不仅对检验和控制工程质量至关重要，而且决定路网养护决策的科学化水平，直接影响养护资金分配和旧路改造设计的合理性。目前弯沉值的测试方法很多，例如贝克曼梁法，落锤式弯沉仪，自动弯沉仪检测车等。贝克曼梁法，在采集数据时，需要参照当时的地理环境，路面环境，天气因素等做后期的校正，并且在测量过程中，由于是人工读数，所以读取百分表的数值也会产生很大的误差影响。落锤式弯沉仪测量路面弯沉的基本原理是用过一定质量的重物，自由落下锤击一块具有一定刚性的承载板作用于路面，然后用过力传感器和按一定距离布置的位移传感器测定路表所受到的冲击力和变形响应，即弯沉盆。从而可以根据这些数据反算路面结构各层的模量，作为对路面整体强度的评价依据。但是，这种方法存在着数据稳定性差，由于系统误差引起的测量误差大，运输不便，实用性差等缺点。另外，现有各种测量方法，受到人为因素和外界环境因素的干扰很大，而且数据的采集是单个采用点的集合，所以需要在每个采用点需要耗费一定的时间，这就要求被测量的公路段需要封路，不仅影响了交通的流畅性，对检测人员来说还具有一定的危险性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种路面弯沉测量装置及其测量方法，克服现有测量准确低，测量易受人为因素影响的缺陷。为解决上述技术问题，本发明首先提供一种路面弯沉测量装置，其特征在于，包括加速度计、数据采集卡、处理器、输出设备，所述加速度计埋设在待测路面的面层中，通过信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡连接在所述处理器的通信接口，所述处理器还连接所述输出设备。所述处理器接收所述数据采集卡采样的所述加速度计测量的路面弯沉加速度，计算出所述加速度计所在位置的路面弯沉，通过所述输出设备输出。作为优化的技术方案，本路面弯沉测量装置还包括凹形座，盖板，所述加速度计安装在凹形座内，所述盖板盖在所述加速度计上，所述凹形座嵌入待测路面的面层内，所述盖板位于路面下方。本发明同时提供上述路面弯沉测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、在待测路段上选取某待测点，在该待测点上钻孔，将所述加速度计埋入孔内的面层中，加速度计的信号线通过切槽引至路边；然后以面层材料或树脂材料填平该孔以及切槽；
O)、在路边将加速度计的信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡与处理器，处理器与输出设备装配，载重车停靠在待测点后方，随时准备测量；(3)、启动采集处理器和数据采集卡，准备采集所述加速度计的数据，司机将载重车发动，驶向所述加速度计所在位置，当所述载重车距离所述加速度计埋设点一定距离处， 启动所述加速度计的数据采集；(4)、所述载重车后轴压过所述加速度计的埋设点一定距离后，即减速停止。(5)、切断加速度计的数据采集；(6)、所述处理器进行计算处理，计算出所述加速度计的埋设点的弯沉，并发送到输出设备输出。上述测量方法的测量原理是载重车经过待测点附近以及压过该待测点的过程中，由于软性路面的变形挤压传导到加速度计上，加速度计会发出变化的电信号，即路面沉降的加速度，设加速度计采样的路面沉降的加速度为a，则路面沉降速度νΔ = V(l+aAt，路面沉降量= V(lAt+aAt72。即利用单点积分，求解待测点处的弯沉值。用该计算方法得到的值，即为路面的真实弯沉值，可以与其贝克曼梁弯沉法测量的弯沉值做比对，并作为其标定的依据。本发明的加速度计埋设法，将加速度计埋在面层内，自动采集数据，不受人为读数和外界环境因素的影响，提高了采集可靠性、准确性。不同于已有的重载荷下单点冲击路面获取弯沉值的方法，本方法在采集路面弯沉值时，整个采集过程是动态连续的，确保了准确性。另外，本发明的重复性好，便于对路面的长期监控检测。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步具体说明。图1为本发明装置的结构示意图。图2为本发明的T型沉降仪的结构剖视图。图3为本发明的T型沉降仪去掉盖板的俯视图。图4为本发明的T型沉降仪未安装加速度计的立体图。
具体实施例方式结合图1所示的结构示意图，本装置包括若干加速度计——第一加速度计1、第二加速度计2、第三加速度计3、第四加速度计4，各加速度计通过控制器，连接到数据采集卡， 数据采集卡采用便携式数据采集卡，便携式数据采集卡安装在电脑内，电脑起到处理器和输出设备的作用。所述加速度计埋设在待测路面的面层中，通过信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡连接在所述处理器的通信接口，所述处理器还连接所述输出设备。结合图2、3、4所示的T型沉降仪，T型沉降仪包括加速度计13、凹形座12、盖板11， 每个加速度计13放置在凹形座12内，加速度计上面放上盖板11，凹形座12设有一个U形开口，便于从侧面连接及速度计的信号线。再如图2所示，在待测路面的现场布置中，选取一段4米长的实验路段，任意选取一个测量点位置，用钻孔器在测量点位置钻一个直径为60mm的孔，将装有加速度计的T型沉降仪埋入道路的面层14中，使刚性凹形座12距离路面10的深度为20-25mm。T型沉降仪用黑色的环氧树脂胶粘接在路面圆孔内，并用黑色的环氧树脂胶或浙青将该圆孔填平至路面相同的高度。加速度计的信号线通过在路面上切槽引至路边的接线盒内，当将信号线埋入该槽后，也用黑色的环氧树脂胶将该槽填平。加速度计的信号线终端放入一个埋入路边的接线盒内，并做好与数据采集卡的接线插头，该接线盒可防水。现场布施完成后，采集信号的电缆引到路边，所以在采集过程中，不需要封路，也不需要工作人员在公路上采集数据，只需要一名工作人员，在路边安全地带，操作采集电脑采集数据。大大提高了公路运输的流畅性和操作人员自身的安全性。当准备需要做路面弯沉测试的时候，就将控制器，装有数据采集卡的采集电脑，放置在路边安全地带，连接好所有的电气线缆，当载重车辆压过埋有加速度计的路面时，就可以采集数据了。数据采集完毕后，将控制器和采集电脑拆除移走，加速度计的接线端子置于路边的固定接线盒内，不需要移除，可用于下次试验使用。每次需要采集数据的时候，只需要在路边安置好采集电脑和若干信号线，就可以采集了，省时省力，便于长期监测整个路段的路基结构变化。如果监测完毕，可以将预埋的加速度计和T型沉降仪取出，重复使用，降低了成本。上述路面弯沉测量装置的测量方法，包括以下步骤(1)、在待测路段上选取某待测点，在该待测点上钻孔，将所述加速度计埋入孔内的面层中，加速度计的信号线通过切槽引至路边；然后以面层材料或树脂材料填平该孔以及切槽；O)、在路边将加速度计的信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡与处理器，处理器与输出设备装配，载重车停靠在待测点后方，随时准备测量。(3)、启动采集处理器和数据采集卡，准备采集所述加速度计的数据，司机将载重车发动，驶向所述加速度计所在位置，当所述载重车距离所述加速度计埋设点IOOm距离处，启动所述加速度计的数据采集；(4)、所述载重车后轴压过所述加速度计的埋设点IOm后，即减速停止。(5)、停止及速度计的数据采集，(6)、所述处理器进行计算处理，计算出所述加速度计的埋设点的弯沉，并发送到输出设备输出。为了验证本发明测量方法的可行性，采用本发明方法与贝克曼梁法进行了标定比对，比对实验采用上述两种方法，分别测量了四个测试点的弯沉，结果如下1、贝克曼梁测试结果贝克曼梁在原点处的测量结果
权利要求
1.一种路面弯沉测量装置，其特征在于，包括加速度计、数据采集卡、处理器、输出设备，所述加速度计埋设在待测路面的面层中，通过信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡连接在所述处理器的通信接口，所述处理器还连接所述输出设备。
2.根据权利要求1所述的路面弯沉测量装置，其特征在于，还包括凹形座，盖板，所述加速度计安装在凹形座内，所述盖板盖在所述加速度计上，所述凹形座嵌入待测路面的面层内，所述盖板位于路面下方。
3.—种权利要求1或2所述路面弯沉测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤(1)、在待测路段上选取某待测点，在该待测点上钻孔，将所述加速度计埋入孔内的面层中，加速度计的信号线通过切槽引至路边；然后以面层材料或树脂材料填平该孔以及切槽；(2)、在路边将加速度计的信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡与处理器，处理器与输出设备装配，载重车停靠在待测点后方，随时准备测量；(3)、启动采集处理器和数据采集卡，准备采集所述加速度计的数据，司机将载重车发动，驶向所述加速度计所在位置，当所述载重车距离所述加速度计埋设点一定距离处，启动所述加速度计的数据采集；(4)、所述载重车后轴压过所述加速度计的埋设点一定距离后，即减速停止；(5)、切断加速度计的数据采集；(6)、所述处理器进行计算处理，计算出所述加速度计的埋设点的弯沉，并发送到输出设备输出。
全文摘要
本发明涉及一种路面弯沉测量装置及其测量方法。本发明的路面弯沉测量装置，包括加速度计、数据采集卡、处理器、输出设备，所述加速度计埋设在待测路面的面层中，通过信号线连接所述数据采集卡，所述数据采集卡连接在所述处理器的通信接口，所述处理器还连接所述输出设备。本发明的加速度计埋设法，直接在软性路面层预埋加速度计，直接实时采集载重车碾压时路面的沉降速度，从而实现了动态采集弯沉值，并可作为贝克曼梁的标定参考值。该方法与传统的路面弯沉标定方式相比较，不受外界采集环境的影响，不仅提高了测量精度，也提高了测量效率，有着十分广泛的实用性和通用性。
文档编号E01C23/01GK102337721SQ20111027650
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者张德津, 曹民, 曾星, 李清泉, 毛庆洲, 章丽萍, 谷伟华 申请人:武汉武大卓越科技有限责任公司