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公路路面“彎沈值”對動態車輛衡器性能的影響
2019-10-25 09:30:19 亚博真人: 作者: 【 】 浏览:0次 評論:0

一、引言

按照國際建議R134-1《動態公路車輛自動衡器》[1]的規定,影響稱量性能的因素除了衡器本身之外,還有安裝衡器的區域和兩端的引道。所以,在國際建議的附錄中專門對引道的構造和幾何結構提出了明確的要求,要求結構穩固可承受相應的載荷,且兩端引道應平直水平光滑,能夠同時支撐車輛的所有輪胎。

組成電子衡器的主要部件是稱重傳感器、稱重儀表、承載器、基礎,這個可以從過去發表的許多文章中,看到論述稱重傳感器、稱重儀表和承載器對電子衡器稱量性能重要性的文章比較多,而很少有專門涉及安裝基礎和引道方面的文章。

對于安裝在高速公路路面上動態車輛衡器的基礎和引道,必須考慮構成路面兩種不同材質的影響問題,一種是“水泥混凝土結構”路面,一種是“瀝青混凝土結構”路面。相對瀝青混凝土結構的路面來講,不同載重量車輛加載在不同結構瀝青混凝土路面時,路面會産生不同的“彎沈值”,而水泥混凝土結構的路面相對來講是一種剛性路面,當車輛通過時路面基本不會産生變化。

在《边界條件对衡器性能影响问题的探讨》[2]一文中,谈到影响电子衡器性能的主要條件之外,位移边界條件和应力边界條件同样会影响到衡器的称量性能。所以,对直接安装在沥青公路路面上的动态车辆衡器,如果不注意到沥青混凝土路面这个“弯沉值”这个边界條件,对安装基础和两端引道的影响,必然会造成动态车辆衡器的称量性能的下降。

二、動態汽車衡的種類

(一)目前我們看到的動態公路車輛衡器主要有四種形式

(1)整車式———采用嵌裝于路面中,上表面與路面平齊的承載器,通過整車稱重的方式獲得車輛總重的動態公路車輛自動衡器,兩端公路路面基本不影響到稱量性能;

(2)軸重式——采用嵌裝于路面中,上表面與路面平齊的軸重秤及其組合獲得車輛總重、軸載荷、軸組載荷(如果適用)的動態公路車輛自動衡器,由于不能對車輛整體進行稱量,兩端公路路面的沈降會影響到車輛重心的移動,從而影響到車輛的稱量准確度;

(3)彎板式——采用嵌裝于路面中,上表面與路面平齊的彎板傳感器及其組合測量通過車輛,獲得車輛總重、軸載荷、軸組載荷(如果適用)的動態公路車輛自動衡器,同樣由于不能對車輛整體進行稱量,兩端公路路面的沈降會影響到車輛重心的移動,從而影響到車輛的稱量准確度;

(4)石英晶體式———采用嵌裝于路面中,上表面與路面保持在同一水平面的石英晶體傳感器及其組合來測量通過車輛的動態車輪力,進而獲得車輛總重、軸載荷、軸組載荷(如果適用)的動態公路車輛自動衡器,同樣由于不能對車輛整體進行稱量,兩端公路路面的沈降會影響到車輛重心的移動,從而影響到車輛的稱量准確度。

(二)特點

(1)都是需要通過安裝在車輛行駛的道路路面中的承載器,對通過車輛測量獲得車輛的各種重量信息;

(2)由于各種動態公路車輛衡器的承載器結構不同,所獲得的重量信息也是不同的;

(3)目前由于各種動態公路車輛衡器的承載器都是安裝在公路路面中的,公路路面的組成特性也就決定了衡器的性能指標;

(4)整車式和軸重式由于安裝在重新施工的鋼筋混凝土基礎之上的,相對其性能指標較穩定;

(5)彎板式和石英晶體式由于是直接安裝在公路路面中,沒有專門對路面進行改造,相對其性能變化較大,特別是對于瀝青混凝土路面的公路。

三、産生問題的原因

(一)路面結構

如圖1所示,路面結構層一般由面層、基層、墊層組成。瀝青混凝土路面還可按需要,將面層再分磨耗層、面層上層、面層下層、聯結層;基層也可分爲上基層、底基層。

面層可由一層或數層組成,水泥混凝土面層通常爲單一層次組成,瀝青混凝土面層常由數層組成。高等級道路的瀝青混凝土面層爲加強面層與基層的共同作用。

(二)路面質量要求

對于瀝青混凝土路面來講,路面質量就是要求構成路面各層外形的厚度、寬度、橫坡度、平整度情況,構成內在的材料組成比例、壓實度、彎沈值等是否在允許偏差內。

對于安裝在高速公路上的衡器來講,影響稱量性能的指標主要是“彎沈值”。

彎沈值:就是荷載對路基/路面作用前後,路基/路面發生變形的大小,用1/100毫米作計算單位。

“彎沈值”的測量方法,是在某一路段,按20米的間距,用一定軸載的車輛(一般用後軸載荷6t或10t車輛)對路基/路面作用前後,産生的殘余變形量的加權平均值。計算彎沈值與路基/路面的設計強度有直接的關系,計算彎沈值越小,則強度越高。彎沈值就是從整體上反映了路面各層次的整體強度,路基的強度一般用回彈模量來反映。如果彎沈值過大,其變形也就越大,路面各層也就容易破裂。

“弯沉值”过大,其原因一般与路面各层的材料性质,厚度,整体性(是否结板),压实度等有关,还与气候條件有关,雨季会偏大。

“彎沈值”的大小與路面結構有關、與路面材料的成分有關、與檢測車輛的載荷有關、與檢測車輛輪胎氣壓大小有關。

“彎沈值”越小越好,理論上0彎沈就是永遠都不會産生車轍,一輛車的輪胎壓到路面上,路面會下沈,我們用規定的車輛(重量,輪胎數,輪胎充氣壓力),壓在不同的路面上,下沈(或者說回彈的量)會不同,用儀器測出這樣的值,就是“彎沈值”。

“彎沈值”越大,說明路面質量越不適應安裝相關的衡器産品。

(三)由于整車式和軸重式衡器都是在公路路

面重新施工鋼筋混凝土基礎,而後安裝的,由于鋼筋混凝土路面的“彎沈值”幾乎爲零,一般不必要考慮這種公路路面對衡器稱量性能的影響。如圖2、圖3所示。

图2 整车式基础结构

图2 整车式基础结构  下載原圖

图3 轴重式基础结构

图3 轴重式基础结构  下載原圖

(四)本文的重點就是要對安裝在瀝青混凝土路面上的彎板式和石英晶體式兩種動態汽車衡安裝問題進行探討。

在彎板式和石英晶體式制造商編寫的安裝使用說明書上,將其安裝要求介紹。

图4 弯板式开挖的基础坑

图4 弯板式开挖的基础坑  下載原圖

彎板式此類産品易安裝,無需混凝土基礎施工,可實現快速安裝(3天至5天),無需垃圾清理等日常維護。

图5 弯板式的安装

图5 弯板式的安装  下載原圖

图6 石英晶体式的安装

图6 石英晶体式的安装  下載原圖

石英晶體式産品易安裝,無需混凝土基礎施工,可實現快速安裝(1天至2天),無需垃圾清理等日常維護。

如圖4、圖5、圖6所示,可以清楚地看到,彎板式和石英晶體式兩種産品,都是簡單的在公路路面上,開挖了一道既淺又窄的溝槽,安置好産品後再用樹脂材料進行密封,施工過程確實非常簡易快捷。但是,這種直接在瀝青混凝土公路路面上的安裝方式,卻給産品的使用帶來無法彌補的後遺症。

因爲彎板式或石英晶體式動態車輛衡器,在出廠時都是在專用裝置上檢測的,其裝置的工作台是鋼鐵結構的,相對被檢産品來講是沒有變形的。如果安裝在鋼筋混凝土制作的公路路面基礎上,其變形量也是可以忽略不計的,如果安裝在瀝青混凝土制作的公路路面基礎上,瀝青混凝土基礎的“彎沈值”,就徹底改變了被檢産品的稱量性能了。

四、結束語

鑒于以上談到的在瀝青混凝土路面安裝彎板式和石英晶體式兩種動態車輛衡器可能出現的問題,我們認爲應該進行如下處理意見:

(1)在瀝青混凝土公路路面上安裝的彎板式和石英晶體式産品,應該預先施工一個足夠大和足夠強度的鋼筋混凝土基礎;

(2)由于不同瀝青含量的瀝青混凝土路面“彎沈值”不同,其引道硬度將影響到稱量性能的變化,所以同一結構産品安裝在不同地點的性能是不同的;

(3)圖5和圖6是在公路路面上,采用環氧樹脂材料固定、密封彎板式和石英晶體式兩種産品時的情況,因爲都是依靠這些材料將産品包裹在基礎中,這樣這些材料的硬度也應該是注意的要素,既是這些産品是安裝在水泥混凝土路面上的。

(4)瀝青混凝土路面的面層是最直接地反映路面品質的,在開挖後應該認真處理,特別是應該保持其原有的防水性能,防止水滲透到基層和墊層中,從而影響到基礎墊層的質量。

Tags:地磅 責任編輯:admin
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