一种路基路面弯沉检测装置及其检测方法与流程

本发明属于路基路面检测，涉及一种路基路面弯沉检测装置及其检测方法。

背景技术：

1、弯沉是指在规定的标准载荷作用下，路基或路面表面产生的总垂直变形值或总垂直回弹变形值。对于路基路面而言，弯沉是影响其承载能力的重要因素之一，其不仅反映了路基路面结构的整体刚度和强度，而且还与路基路面的使用状态存在一定的内在联系。弯沉也作为工程竣工的一项重要检测指标，且沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、基层顶面、路基顶面的弯沉值范围不同，所需的载荷也不相同。因此，正确测试路基路面弯沉，对评价路基路面强度有很重要的作用。

2、常见的弯沉检测手段有贝克曼梁法、落锤式弯沉仪法与小型测试弯沉仪法。其中贝克曼梁法主要采用测量卡车、贝克曼梁和百分表进行检测，该方法利用测量卡车的重力对地面施加载荷，因此测量卡车的质量较重且体积较大。落锤式弯沉仪法通常由运输车、加载系统、测量系统和控制系统实现检测。落锤式弯沉仪法测量时需占用较大空间，难以进行狭窄区域例如拼宽处的检测工作；小型测试弯沉仪法与落锤式弯沉仪法相似，只是装置更轻型化、体积更小，配重块也更小，使得其移动更方便，但是靠小型配重块的重力势能提供冲击载荷，测量范围受限，只能测量路基顶面弯沉，难以完成路面、基层、路基的弯沉测量。因此，如何设计一种轻量化、小型化且能提供足够能量冲击载荷的弯沉测试装置，成为当前路基路面检测领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种路基路面弯沉检测装置及其检测方法，具有能够实现轻量化、小型化且能提供足够能量冲击载荷的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种路基路面弯沉检测装置及其检测方法的具体技术方案如下：

3、一种路基路面弯沉检测装置，包括行驶机构、加载组件和控制器，所述行驶机构包括支撑板，其特征在于：所述加载组件包括门型框架、加载盘、承载环、蓄能弹簧、提升释放机构和升降机构；

4、所述门型框架竖直固定设于所述支撑板上，所述提升释放机构设置于所述门型框架顶部，所述提升释放机构包括固定连接在门型框架内的导轨和驱动器，导轨沿竖直方向设置，以及滑动连接在导轨的内部的第一升降杆，所述第一升降杆通过驱动器在导轨内上下滑动，所述加载盘固定连接于所述第一升降杆的下端，所述加载盘与第一升降杆相互垂直；

5、所述蓄能弹簧套设于所述第一升降杆外侧，所述蓄能弹簧位于所述加载盘和所述门型框架之间，所述蓄能弹簧的底端与加载盘固定连接；

6、所述承载环固定连接在所述升降机构的输出端，所述承载环与加载盘相互平行，所述承载环位于所述加载盘的下方，所述蓄能弹簧、承载环与加载盘在竖直方向上轴线重合；

7、还包括设置在承载环内的弯沉传感器，所述弯沉传感器用于测量载荷作用下路基或路面表面产生的竖向变形量，所述承载环靠近加载盘的一侧设有载荷传感器；所述控制器分别与驱动器、载荷传感器和弯沉传感器电性连接。

8、进一步地，所述驱动器包括第一电机、第一齿轮和离合器；所述第一电机与控制器电性连接，所述第一升降杆的上端穿过所述门型框架顶部，所述第一电机和第一齿轮设于所述门型框架顶部内；所述第一升降杆上设有与所述第一齿轮相互啮合的第一齿牙；所述第一电机用于驱动所述第一齿轮转动；所述离合器的输入端与所述第一电机的输出端转轴连接，所述离合器的输出端与所述第一齿轮的转轴连接。

9、进一步地，还包括设置在承载环内部的安装盒和多个连接弹簧，每个所述连接弹簧的两端分别固定连接在安装盒的外侧壁和承载环的内侧壁之间，所述弯沉传感器位于安装盒内。

10、进一步地，所述安装盒设于所述承载环的中部，多个所述连接弹簧沿所述安装盒的周向布置，所述安装盒为钢铁材质，所述安装盒的底壁设有磁铁，用于磁吸连接所述安装盒和所述弯沉传感器。

11、进一步地，所述升降机构的数量为两个，两个所述升降机构以所述第一升降杆两侧左右对称设置，所述升降结构包括第二电机、第二齿轮和第二升降杆；所述第二电机与控制器电性连接，所述第二升降杆的上端穿过所述门型框架顶部，所述门型框架的内部设置有限定第二升降杆的磁性限位块，所述磁性限位块用于限定第二升降杆上下运动，所述第二齿轮设于所述门型框架顶部内；所述第二升降杆上设有与所述第二齿轮相互啮合的第二齿牙；所述第二电机用于驱动所述第二齿轮转动；两个所述第二升降杆的下端与所述承载环的顶部固定连接。

12、进一步地，所述安装盒底壁中部设有竖直设置的探杆，所述探杆的底端用于与地面接触，以将地面的起伏传递至弯沉传感器。

13、进一步地，还包括与控制器电性连接温湿度传感器，所述温湿度传感器设于所述支撑板上。

14、本发明还提供了一种根据上述任一项所述路基路面弯沉检测装置的检测方法，包括以下步骤：

15、s1、将本装置移动到待测位置，往所述控制器输入待测位置的路面类型参数、环境参数以及标准载荷参数，所述控制器根据路面类型参数、环境参数以及标准载荷参数，得到所述加载盘的提升高度；

16、s2，通过所述控制器控制驱动器，所述驱动器驱动所述加载盘上升至s1中的所述提升高度，所述加载盘上升的过程中使所述蓄能弹簧受压并积聚弹性势能；

17、s3、所述加载盘上升至s1中的所述提升高度后，反馈信号给所述控制器，通过控制器控制所述加载盘释放，所述加载盘在蓄能弹簧的弹性势能作用下通过承载环对地面施加载荷，此时载荷传感器和弯沉传感器测量载荷数据和弯沉数据并传输至控制器，最后通过所述控制器控制驱动器驱动加载盘升至初始状态，完成加载盘的复位；

18、s4、重复步骤s2和s3两次，每测点测试3次，舍弃首次测量数据，取后两次弯沉值的均值为该待测位置的弯沉均值，根据弯沉均值测、标准载荷

f

标准值和实测载荷

f

测，得到弯沉换算值换，。

19、本发明的一种路基路面弯沉检测装置及其检测方法具有以下优点：

20、本发明的方案，加载盘在上升的过程中压缩蓄能弹簧，使蓄能弹簧积蓄弹性势能，当加载盘被释放时，加载盘的重力势能和蓄能弹簧的弹性势能共同作用，对承载环和地面形成较大的冲击载荷。在检测所需的冲击载荷相同的情况下，由于蓄能弹簧的弹性势能可为加载盘提供部分载荷，因此可减小加载盘的重力势能，该装置可以进行狭窄区域例如拼宽处的检测工作，同时还能提供足够能量的冲击载荷，满足路面、基层、路基等不同位置的弯沉测量需求。

1.一种路基路面弯沉检测装置，包括行驶机构、加载组件和控制器，所述行驶机构包括支撑板，其特征在于：所述加载组件包括门型框架、加载盘、承载环、蓄能弹簧、提升释放机构和升降机构；

2.根据权利要求1所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，所述驱动器包括第一电机、第一齿轮和离合器；所述第一电机与控制器电性连接，所述第一升降杆的上端穿过所述门型框架顶部，所述第一电机和第一齿轮设于所述门型框架顶部内；所述第一升降杆上设有与所述第一齿轮相互啮合的第一齿牙；所述第一电机用于驱动所述第一齿轮转动；所述离合器的输入端与所述第一电机的输出端转轴连接，所述离合器的输出端与所述第一齿轮的转轴连接。

3.根据权利要求1所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，还包括设置在承载环内部的安装盒和多个连接弹簧，每个所述连接弹簧的两端分别固定连接在安装盒的外侧壁和承载环的内侧壁之间，所述弯沉传感器位于安装盒内。

4.根据权利要求3所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，所述安装盒设于所述承载环的中部，多个所述连接弹簧沿所述安装盒的周向布置，所述安装盒为钢铁材质，所述安装盒的底壁设有磁铁，用于磁吸连接所述安装盒和所述弯沉传感器。

5.根据权利要求4所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，所述升降机构的数量为两个，两个所述升降机构以所述第一升降杆两侧左右对称设置，所述升降结构包括第二电机、第二齿轮和第二升降杆；所述第二电机与控制器电性连接，所述第二升降杆的上端穿过所述门型框架顶部，所述门型框架的内部设置有限定第二升降杆的磁性限位块，所述磁性限位块用于限定第二升降杆上下运动，所述第二齿轮设于所述门型框架顶部内；所述第二升降杆上设有与所述第二齿轮相互啮合的第二齿牙；所述第二电机用于驱动所述第二齿轮转动；两个所述第二升降杆的下端与所述承载环的顶部固定连接。

6.根据权利要求5所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，所述安装盒底壁中部设有竖直设置的探杆，所述探杆的底端用于与地面接触，以将地面的起伏传递至弯沉传感器。

7.根据权利要求1所述的路基路面弯沉检测装置，其特征在于，还包括与控制器4电性连接温湿度传感器，所述温湿度传感器设于所述支撑板上。

8.一种根据权利要求1至7中任一项所述路基路面弯沉检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：