27755 Strona 4

Nawierzchnie drogo*** z betonu cementowego

12.7. Badania nośności nawierzchni z zastosowaniem FWD

Falling Weight Deflectoineter (FWD), czyli ugięciomierz dynamiczny, jest to urządzenie, które umożliwia szybki pomiar ugięć nawierzchni pod obciążeniem siłowym (rys. 12.7).

Rys. 12.7. Ugięciomierz dynamiczny - FWD

Urządzenie wywołuje impuls siłowy za pomocą spadającego ciężaru na płytę pomiarową (poprzez specjalnie zaprojektowany układ sprężyn). Płyta pomiarowa o średnicy OJ m spoczywa na nawierzchni.

Impuls obciążenia trwa 25 - 20 ms. Wartość maksymalnej siły przekazywanej na nawierzchnię może dochodzić do 130 kN dla urządzeń będących w powszechnym użytku lub do 240 kN dla tzw. ciężkich ugięciomierzy. Podczas impulsu mierzone są przemieszczenia nawierzchni w osi obciążenia oraz w dowolnych odległościach od osi obciążenia (maks. do 2,1 m). Zbiór takich przemieszczeń wyznaczony na danym stanowisku pomiarowym tworzy tzw. czaszę przemieszczeń, która następnie wykorzystywana jest do identyfikacji modułów warstw i podłoża.

Podczas badań nawierzchni przemieszczenia mierzone są najczęściej w następujących odległościach od osi obciążenia: d, = 0,0; dj = OJ; dj = 0,6; d₄ = 0,9; d_s = 1,2; d₆ = lj; cLj = 1,8 m. Na rys. 12.8. pokazano schemat badania za pomocą FWD.

Pomiar przemieszczeń na nawierzchniach betonowych umożliwia identyfikację warunków pracy szczelin. Na rys. 12.9 przedstawiono wyniki pomiarów uzyskane przez autora na nawierzchni betonowej. Z wyników tych widać, że na podstawie pomiarów ugięć możliwa jest identyfikacja zachowania się szczelin w nawierzchniach betonowych. W przypadku (rys. 12.9b) widoczna jest wyraźnie nieciągłość przemieszczeń, oznaczająca brak współpracy pomiędzy sąsiednimi płytami. Natomiast w przypadku płyt z dyblami widoczna jest ciągłość przemieszczeń, oznacza to współpracę pomiędzy płytami (rys. 12.9c). Natomiast na rys. 12.9a przedstawiono przemieszczenie zarejestrowane w środku płyty. Na rys. 12.10 pokazano zachowanie się krawędzi betonowej w przypadku jej obciążenia.

Rys. 12.8. Schemat badania za pomocą FWD

Jeżeli stosunek do <£, jest równy 1,0 do 0,8 - oznacza to, że istnieje pełna współpraca w obrębie szczelin. Jeżeli jest w granicach od 0,1 do 0,2 - oznacza to brak współpracy. Dla wartości od 0,2 do 0,8 oznacza, że istnieje częściowa współpraca płyt w szczelinach.

Wyniki pomiarów ugięć za pomocą FWD służą do identyfikacji modułów warstw i podłoża konstrukcji nawierzchni, a w dalszej kojelności do oceny jej nośności. Na rys. 12.11 pokazano przykładowy model konstrukcji nawierzchni będący sprężystym układem warstwowym.

Istota identyfikacji polega na minimalizacji funkcji celu opisanej zależnością [12.11J:

gdzie:

: ^F= L(^wj -uj)²

i-i

(12.12)

(12.13)

Wj - przemieszczenia teoretyczne w modelu. u-- przemieszczenia pomierzone, k - liczba ugięć pomierzonych w jednym punkcie.