公路检测和养护行业的重大战略型颠覆性技术

由于传统方法检测能力的不足，目前无法实现通过对历年来测试数据的比较，发现并判定结构承载力发生显著下降的区域。

而高速的交通速度弯沉仪检测速度高达80km/h，能够彻底解决传统测试方法检测能力不足的问题。为公路路况判定提供更有利的检测依据。

2005年，丹麦公路研究所使用Greenwood交通速度弯沉仪TSD测量国家公路网（大约3000公里）。在同一路段，在2005年、2006年和2007年，采用 SCI300指数对比三次测量的结果（见下图）。2005 年和 2006 年之间，丹麦公路养护部门修补了6公里至7.5公里处某路段。上图中该路段格林伍德TSD的SCI300指数测量结果偏低，准确验证了该段路面经过了养护。

传统的承载力测试方法都不是连续的，测点之间间隔很大，这样无法反映路面结构的整体结构状况，会产生非常多的信息缺失，可能恰好错过薄弱环节。根据SHRP 2的定义，连续弯沉仪应该能以不超过300mm的间距连续采集弯沉值。

高速弯沉仪可以在70km/h的速度下，以20mm的纵向间隔采集弯沉数据，这种采用间隔可以保证不丢失路面结构的关键信息，采集到所有的重要数据。此外还可以结合平整度、车辙、裂缝数据，共同建立以里程值为横坐标的综合数据曲线图谱对路面的状况进行综合、全面的分析。

交通速度弯沉仪TSD测量弯沉值与裂缝数据、车辙和平整度指标综合分析，利用TSD测量数据，能够在路面破损、车辙或平整度等表面指征发生前，准确识别薄弱路段。

众所周知，目前使用Z多的传统测试方法都不能真实的再现车辆的荷载条件。这里存在几个问题：

DY，贝克曼梁和自动弯沉仪都是基于静态加载的原理，与实际交通状况完全不符；落锤式弯沉仪提供的是瞬时动态冲击荷载，但路面结构实际受到的荷载是滚动荷载，FWD的荷载条件与真实行车状况也完全不符。

第二，目前进行弯沉测量时，通常是测量荷载作用处的ZD弯沉，以及沿行车方向的几个点的弯沉，其他位置的弯沉盆曲线通过对称得到，但是因为实际路面受到的是滚动荷载，弯沉盆实际上并不是前后对称的，如图所示。

通过实测可以发现路面结构受到滚动荷载作用时，峰值荷载甚至不是发生在轮轴ZX，而是后方20-40mm之间。如下图所示，FWD落锤弯沉仪得到的弯沉盆曲线中ZD荷载就是在荷载ZX（当然，对于这种作用形式来说，这也是正确的，只是与真实情况不符），弯沉盆曲线是对称得到的，因为我们并没有测量另一侧的弯沉值，无法通过绘图得到完整的弯沉盆。

交通速度弯沉仪TSD是使用半挂卡车配重，在后轮轴处施加50kN的滚动荷载，与实际的车辆荷载作用形式一致，完全真实的再现了实际工况。

路面结构承载力测试ZD的目的在于发现路面的薄弱环节，评估剩余使用寿命，并提前给出预防性养护方案，延长路面结构的使用寿命。

在路面设计环节，我们通常是使用沥青面层或基层的动态模量、无机结合料稳定类材料的单轴压缩弹性模量，土基和粒料类材料的重复加载三轴回弹模量作为路面结构模型的主要输入参数。为此，我们在进行路面性能评价时，也需要将路面实测的弯沉值反算成各层位模量，再结合探达测量的各层位厚度来计算路面结构目前的性能水平，并确定是否需要养护以及具体养护方案。

利用路面现场检测得到的弯沉值反算各结构层模量多年来一直是业界关注的ZD。为了寻找合适的模量反算方法，50年来各界同行已经付出了非常多的努力。但所有的算法基本上都是基于静态加载，弹性连续层状体系基础，而这恰恰与实际路面的荷载作用形式不符，事实同样证明：实验室测试模量与现场检测反算模量并不一致，两者之间的相关关系并没有得到业界公认的转换关系。（有非常多的学者展开研究，有些认为两者之间相关性较好，但这些研究都没有成为一种行业内、国际或国内普遍认可的标准）。

目前国内关于路面养护中路面承载力检测、模量反算方面的研究还都是基于FWD落锤式弯沉测量仪，而基于交通速度弯沉仪TSD的模量反算和路面养护决策模型方面的研究，目前仍未大范围开展。

丹麦公路研究所DRD目前正在探索基于路网级弯沉检测数据，动态反算路面结构层模量的新方法，他们在2017年秋季在同一路段上连续进行9次试验，并反算了各层模量的结果。

传统检测方法ZD的检测难题是需要封闭交通进行检测，这就导致了两个问题：

1. 封闭交通需要协调交管部门，限时封闭限时检测（多数是夜间），同时封闭交通会造成交通拥堵，因此使用FWD检测并不便利；

2. 受限于传统检测手段都是慢速测试，非常容易因后方车辆来不及避让而导致交通事故，FWD在检测过程中后方的保护车辆发生事故导致的人员伤亡在范围内屡见不鲜。

而交通速度弯沉仪TSD是以正常通车速度进行检测，发生交通事故的几率大幅度降低，汇入车流安全，近20年来未发生一起交通事故。